【正文】 方式在集成放大電路中無法采用，一般僅用于分立元件組成的放大電路中 2. 變壓器耦合 ? 將前級放大電路的輸出端通過變壓器接到后級的輸入端或負(fù)載電阻上 ， 稱為 變壓器耦合 。 ? 一個采用變壓器耦合方式的共射放大電路如圖 。 ? 圖中變壓器次級所接電阻 RL即為該放大電路的負(fù)載電阻 。 圖 變壓器耦合共射放大電路 ? 由于變壓器耦合電路的前后級靠磁路實現(xiàn)耦合 ， 所以也具有隔離直流的優(yōu)點 ， 它的各級放大電路的靜態(tài)工作點相互獨立 ， 便于分析 、 設(shè)計和調(diào)試 。 ? 另外 ， 變壓器耦合方式還可以 在傳遞交流信號的同時實現(xiàn)阻抗變換 。 ? 由于變壓器體積與重量較大 ， 無法實現(xiàn)集成 ， 而且也不能傳輸緩慢變化的信號 ， 所以這種耦合方式目前在放大電路中 應(yīng)用較少 。 3. 直接耦合 ? 級間不加耦合元件 ， 把前級放大電路的輸出端直接接到后級的輸入端 ， 如圖 ， 這種連接方式稱為直接耦合 。 圖 直接耦合放大電路 ? 直接耦合方式的 優(yōu)點 是既能放大交流信號 ， 也能放大直流信號 。 更為重要的是 ， 采用這種耦合方式十分便于實現(xiàn)電路的集成化 ， 所以在實際的集成放大電路中一般都采用直接耦合方式 。 ? 直接耦合方式存在兩個方面的突出問題需要解決 : （ 1） 前 、 后級靜態(tài)工作點的相互影響問題 ? 由于直接耦合使放大電路的前、后級之間存在直接通路，所以會造成前、后級靜態(tài)工作點相互影響。由圖 ，前級 T1的集電極電位恒等于后級 T2的基極電位，前級 T1的集電極電阻 RC1同時又是后級的偏流電阻。這樣將造成前后級的靜態(tài)工作點互相影響和牽制。 ? 必須采取一定的措施來保證直接耦合放大電路既能有效傳遞信號，又能使每一級有合適的靜態(tài)工作點。 ? 常用的一種辦法是設(shè)法提高后級的發(fā)射極電位。例如在圖 T2的發(fā)射極電阻 RE2上的壓降來提高發(fā)射極電位的。這樣一方面能提高 T1的集電極電位，增大其輸出電壓的幅度，另一方面又能通過 RE2的作用來穩(wěn)定 T2的靜態(tài)工作點。 （ 2） 零點漂移問題 ? 如果將直接耦合放大電路的輸入端短接 （ ui=0） 或接固定的直流電壓 ， 其輸出應(yīng)有 — 固定電壓 ， 即靜態(tài)輸出電壓 。但實際上即使將輸入端短接 ， 在輸出端也會測到緩慢變化的電壓信號 ， 這種現(xiàn)象稱為零點漂移 ， 簡稱 零漂 。 ? 在放大電路中 ， 任何電路參數(shù)的變化 ， 如電源電壓的波動 ，晶體管參數(shù)隨溫度的變化 ， 元件的老化等 ， 都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移 。 在直接耦合的多級放大電路中 ， 由于前后級直接相連 ， 前一級的漂移電壓會和有用的信號一起送到下一級 ， 而且逐級放大 ， 以至于在輸出端無法區(qū)別有用信號和漂移電壓 ， 使放大器不能正常工作 。 ? 采用差分放大電路是抑制零點漂移的有效措施 ， 這將在后面的 。 多級放大電路的性能分析 ? 在多級放大電路中 ， 前級的輸出電壓就是后級的輸入電壓 ，一個 n級放大電路的連接框圖如圖 。 ? 由圖可見 ， 各級放大電路的輸入輸出關(guān)系為 Uo1=Ui2,Uo2=Ui3 , … ,Uo(n1)=Uin ? n級放大電路的電壓放大倍數(shù)為 Au=(Uo1/Ui1)( Uo2/Ui2)… ( Uon/Uin) =Au1Au2… Aun （ 248） ? 多級放大電路的總電壓放大倍數(shù)等于各單級電壓放大倍數(shù)的乘積 。 圖 n級放大電路的連接框圖 ? 在分析和設(shè)計多級放大電路時 ， 應(yīng)把后一級的輸入電阻作為前一級的實際負(fù)載電阻來考慮 。 ? 同樣 ， 對于后一級放大電路而言 ， 應(yīng)把前一級放大電路的輸出電阻作為后一級的信號源內(nèi)阻來處理 。 ? 從電路的總體特性來說 ， 多級放大電路的總輸入電阻就是第一級放大電路的輸入電阻 ， 即 ri=ri1。 ? 多級放大電路的總輸出電阻就是最后一級放大電路的輸出電阻 ， 即 ro=ron。 差分放大電路 ? 差分放大電路也稱差動放大電路 ， 它是一種直接耦合放大電路 ， 其特點是能有效抑制零點漂移 ， 常用作多級放大電路的輸入級 ， 在模擬集成電路中得到廣泛應(yīng)用 。 差分放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 1. 電路結(jié)構(gòu) ? 圖 。 由圖可見 ，它由兩個單管放大電路組成 ， 由于電路的元件參數(shù)和特性完全相同 ， 即 RB1=RB2， RC1=RC2， T1和 T2參數(shù)相同且具有相同的溫度特性 ， 所以電路左右兩邊對稱 。 ? 電阻 RE為兩個晶體管的公共發(fā)射極電阻 ， ui1和 ui2是兩個輸入端的輸入信號 ， 輸出電壓 uo取自兩個晶體管集電極電位之差值 ， 即 uo=uC1uC2。 圖 差分放大電路基本結(jié)構(gòu) 2. 抑制零點漂移原理 ? 將電路輸入端短路 ， 電路為靜態(tài) 。 由于電路的對稱性 ， 兩管的靜態(tài)工作點相等 ， 即 IC1=IC2,UC1=UC2， 故輸出電壓uo=UC1UC2=0。 ? 當(dāng)環(huán)境溫度變化而引起兩管集電極電流都發(fā)生變化時，兩管的集電極電位也隨之改變，使每管的輸出都產(chǎn)生了溫度漂移現(xiàn)象。 ? 由于電路的對稱性，兩管的漂移是同相的，即同時增大或同時減小，且變化量相等，因而在輸出端將互相抵消而被完全抑制，使輸出 uo維持原值不變（仍為零），從而使零點漂移得到完全控制。電路的對稱性越好，則抑制零點漂移的作用越強(qiáng)。 3. 三類輸入信號 ? 差分放大電路的輸入信號有三種類型 ， 分別是共模輸入信號 、 差模輸入信號和任意輸入信號 。 （ 1） 共模輸入信號 ? 若兩個輸入信號大小相等 ， 極性相同 ， 即 ui1=ui2， 則稱為共模輸入信號 。 這種信號輸入方式稱為 共模輸入 。 ? 差分放大電路在共模輸入信號作用下 ， 由于電路完全對稱 ，兩管集電極電位變化相同 （ 同向變化 ， 且變化量相等 ） ，因而輸出電壓為零 ， 即 差分放大電路對共模輸入信號的放大倍數(shù)為零 ， 對共模輸入信號無放大作用 。 （ 2） 差模輸入信號 ? 若兩個輸入信號大小相等 ， 極性相反 ， 即 ui1=ui2， 則稱為差模輸入信號 。 這種信號輸入方式稱為 差模輸入 。 （ 3） 任意輸入信號 ? 兩個大小和極性都任意的輸入信號 ， 稱為任意輸入信號 ，也稱比較輸入信號 。 ? 對于差分放大電路來說，差模信號是有用信號，要求對差模信號有較大的放大倍數(shù)；而共模信號是干擾信號，因此對共模信號的放大倍數(shù)越小越好。 差分放大電路的輸入輸出方式 ? 共有 4種輸入輸出方式的差分放大電路 ， 如圖 。其中： ? 圖 （ a） 為雙端輸入雙端輸出方式； ? 圖 （ b） 為雙端輸入單端輸出方式； ? 圖 （ c） 為單端輸入雙端輸出方式； ? 圖 （ d） 為單端輸入單端輸出方式 。 圖 差分放大電路的 4種輸入輸出方式 ? 從上面介紹的差分放大電路的 4種輸入輸出方式及其性能參數(shù)可以看到如下一些規(guī)律： ① 凡是雙端輸出 ， 放大倍數(shù)基本上和單管一樣；而單端輸出時 ， 放大倍數(shù)為單管的一半 。 ② 輸出電阻在雙端輸出時為 2RC， 單端輸出時為 RC。 ③ 輸入電阻無論在雙端輸入時還是單端輸入時 ， 均為2(RB+rbe)。 功率放大電路 ? 功率放大電路簡稱功放 ， 其任務(wù)是能夠向負(fù)載輸出足夠大的信號功率 ， 以驅(qū)動揚聲器 、 繼電器以及伺服電動機(jī)等功率負(fù)載 。 1. 功率放大電路的特點 ? 電子設(shè)備中的多級放大電路 ， 其前置級是電壓放大級 ， 最后一級是功率放大級 （ 功率輸出級 ） 。 功率放大級把前置級送來的電壓信號進(jìn)行功率放大 ， 以獲得足夠大的功率輸出 ， 去推動負(fù)載工作 。 例如使揚聲器發(fā)聲 、 繼電器動作 、電動機(jī)旋轉(zhuǎn)等 。 （ 1） 盡可能大的輸出功率 。 為了實現(xiàn)盡量大的輸出功率 ，要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度 ， 所以 ，晶體管往往工作在極限的狀態(tài)下 。 （ 2） 盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率 。 一般情況下 ， 放大電路的效率為 η=Po/PE 100% 式中 ， Po是放大電路輸出的功率 ， 它等于輸出電壓 Uo與輸出電流 Io的乘積 ， 即 Po=UoIo PE是直流電源提供給放大電路的平均功率 ， 通常它等于電源電壓 UCC與電源向放大電路輸出的平均電流 Iav的乘積 ， 即PE=UCCIav （ 3） 允許適當(dāng)?shù)姆蔷€性失真 。 由于功率放大電路工作在大信號狀態(tài)下 ， 所以不可避免地會產(chǎn)生非線性失真 ， 且同一個晶體管 ， 輸出功率越大 ， 非線性失真越嚴(yán)重 ， 因此功率放大電路輸出盡量大的功率和減少非線性失真是相互矛盾的 。 在不同的應(yīng)用場合 ， 處理這對矛盾的側(cè)重點有所不同 。 例如，在音響系統(tǒng)中，在滿足一定輸出功率的條件下，希望非線性失真要盡量??；而在工業(yè)控制系統(tǒng)中，要求輸出功率足夠大，而對非線性失真往往不做要求。 2. 功率放大電路的類型 ? 根據(jù)工作狀態(tài)的不同 ， 功率放大電路可分為三種不同類型 ，分別是甲類 、 乙類和甲乙類功率放大電路 ， 如圖 。 圖 功率放大電路的 3種工作狀態(tài) ? 甲類功率放大電路 的靜態(tài)工作點 Q大致設(shè)置在交流負(fù)載線的中點 ， 集電極靜態(tài)電流 IC約為整個信號電流幅值的 1/2，如圖 （ a） 所示 。 ? 工作在甲類狀態(tài)下的晶體管 ， 在輸入信號的整個周期內(nèi)都處于導(dǎo)通的狀態(tài) ， 因而非線性失真小 。 ? 當(dāng)無交流信號輸入 （ ui=0） 時 ， 電源提供的功率 PE=ICUCC全部消耗在晶體管和電阻上 ， 因此功率損耗較大 ， 放大電路的功耗效率較低 ， 最高只能達(dá) 50%。 ? 乙類功率放大電路 的靜態(tài)工作點 Q設(shè)置在負(fù)載線與橫軸的交點處 ， 集電極靜態(tài)電流 IC=0， 如圖 （ b） 所示 。 ? 由于靜態(tài)集電極電流 IC=0， 功率損耗降到最低 ， 從而使放大電路的功耗效率大大提高 。 但由于晶體管僅在整個信號周期的正半周導(dǎo)通 ， 所以只能使輸入信號的正半周得以放大 ， 輸出波形將產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真 。 ? 甲乙類功率放大電路 的靜態(tài)工作點 Q設(shè)置在甲類和乙類之間且靠近截止區(qū)處 ， 使晶體管在輸入信號的半個多周期內(nèi)處于放大狀態(tài) ， 剩下的周期內(nèi)處于截止?fàn)顟B(tài) ， 如圖 （ c） 所示 。 ? 由于晶體管只有較小的靜態(tài)集電極電流 IC， 所以放大電路的功耗效率高于甲類工作狀態(tài) ， 而非線性失真也不像乙類工作狀態(tài)那樣嚴(yán)重 。 第 2章 作業(yè) P67