1、基本的放大器電路第1頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 3.1 Basic Concept放大器 放大器是放大電信號的裝置，其基本任務是將微弱信號不失真地放大到所需的值，即用較小的信號去控制較大的信號。器件電子管、晶體管、集成電路用途放大電壓、電流、功率信號信號大信號、小信號耦合方式直接、阻容、變壓器、光電頻率直流、低頻、高頻、視頻 放大器 類型晶體管電壓小信號低頻阻容第2頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二一. Main Properties1. GainVoltage Gain 衡量放大器放大微弱信號的能力Current Gain IiUi+-

2、IoUo+-Power GainRSUS+-信號源RL負載AMP第3頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二2. Input Resister Ri 衡量放大器對輸入信號的衰減程度，其大小應從信號有效地傳輸來確定 傳輸電壓信號要求RiRsSource Voltage Gain RiRLRSUS+-IiUi+-AMPIoUo+-Ri第4頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二3. Output Resister RO 衡量放大器對帶負載的能力，其大小應從信號有效地傳輸來確定 當負載變化時，Uo基本不變，則要求Ro小RLRSUS+-IiUi+-IoUo+-AMP

3、+-RORo的計算方法與電路分析一致RO第5頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二4. Distortions晶體管輸入、輸出特性的非線性產生非線性失真，uBEiBQDistortionsNonlinearLinear(Frequency)AmplitudePhase其大小與工作點位置、信號大小有關 Auf0第6頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二二. Basic CircuitCE+UoRsC1UBBRbUCCRcC2Us+-+-+-+-RLUi+-+-uBEuCEiCiB 分析 各元件的作用Ui=0，晶體管各極電流、電壓為直流值，放大器處于靜態(直

4、流)工作。tuCEQUCEQtiBIBQtuBEUBEQtiCICQ加入輸入信號Ui后，晶體管各極電流、電壓隨信號而變，放大器處于動態(交流)工作。+第7頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二+UoRsC1UBBRbUCCRcC2Us+-+-+-+-RLUi+-+-uBEuCEiCiB晶體必須工作管在放大區信號能輸入信號能輸出波形基本不失真 習慣畫法C1+-RLRbRsUs+UccC2RcUi-+-Uo第8頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二三. DC and AC Pass-+-+UBEQUCEQIBQICQ1. DC PassFind Q-poin

5、tRcRb+Ucc(1)+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb+UccReIEQ(2)第9頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Rb2+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb1+UccReIEQ(3)I1+-+UBEQUCEQICQRc+UccReIEQ(4)-UEE第10頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Example 1 若基極接地或負電壓，則偏置電流IBQ=0，管子截止，此時 UCEQ=UCC 。 若Rb=60K，則IBQ=200uA，ICQ=8mA，UCEQ=-12V，這是不可能 的。此時放大器工作在飽和狀態， UCEQ= UCE(sa

6、t)，ICQ=IBQ 不再成立。已知：UBE(on)=0.7V，=40，UCC=12V， Rb=240K， Rc=3K。求靜態 工作點Q 。解： 最大ICQM為Ucc-UCE(sat)/RC， 放大器工作在放大 區。 -+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb+Ucc Discussion第11頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Example 2-UccRb+-+UBEQUCEQIBQICQIEQRe已知：UBE(on)=0.7V，=50，-UCC=-20V， Rb=200K， Re=4K。求靜態工 作點Q。解： CONCLUSION 管子截止時：UCEQ=UCC 飽

7、和時：UCEQ=UCES 0第12頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二2. AC PassFind Au、Ri、RoUsRsiC+UoC1UBBRbUCCRc+-+-+-+-RLUi+-+-uBEuCEiBC2+Uce+UoRsUsRbRc-+-RLUi+-UbeIcIb第13頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Example 1 Plot AC pass of figure (a) and (b) Ui Uo Ui Uo Ui Ui Uo(a) Ui Uo(b) 圖(a)和圖(b)的直流通路相同第14頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33

8、分，星期二Example 2 Plot DC and AC pass +UccDC Pass+Ucc+-Us+-UoAC PassUs+-+-Uo第15頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 3.2 Basic Analysis of Amplifier圖解分析法：形象、直觀，但難以準確定量分 析，用來分析非線性失真。等效電路法：對器件建模進行電路分析，運算 簡便，結果誤差小，僅適用于交 流小信號工作狀態。 分析放大器靜態工作動態工作求靜態點Q(直流通路)求Au Ri Ro(交流通路)估算法圖解法等效電路法 分析方法第16頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，

9、星期二一. Graphical AnalysisRsUs+UoRbUCCRcC2-+-RL+-+-uBEuCEiCiBC1UBB+-+-+-Ui 根據IBQ在輸出特性曲線中找到對應的曲線。 用估算法求出基極電流IBQ（假設為40A） Analysis Step1. DC Analysis第17頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 求靜態工作點Q，并確定UCEQ、ICQ的值。直流負載線 與輸出特性曲線上IB=40A的交點就是靜態工作點Q， 由靜態工作點Q便可在坐標上查得靜態值ICQ 和UCEQ 。 根據集電極電流iC與集、射間電壓uCE的 關系式uCE=UCCiCRC可畫出

10、一條直線，該直線在縱軸 上的截距為UCC/RC ，在橫軸上的截距為UCC 。RsUs+UoRbUCCRcC2-+-RL+-+-uBEuCEiCiBC1UBB+-+-+-Ui 作直流負載線。第18頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二由uCE=UCCiCRC所決定的直流負載線IB=40A的輸出特性曲線 過Q點作水平 線，在縱軸上 的截距即為ICQ 過Q點作垂線， 在橫軸上的截 距即為UCEQUccUcc/RcUcEQIcQ兩者的交點Q就是靜態工作點QDC Load Line第19頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 由輸出特性曲線和交流負載線求iC和uB

11、E 根據靜態分析方法，求出靜態工作點Q 畫放大器交流通路 根據ui在輸入特性上求uBE和iB 根據 在輸出特性中畫交流負載線 2. AC Analysis Analysis Step+-+UoRsRbRcUs+-+-RLUi+-UbeUceIcIb第20頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二-+UoRsRbRcUs+-+-RLUi+-+-UbeUceIcIbUccUcc/RcUcEQIcQQAC Load Line交流負載線第21頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二tiB(uA)uBE(V)0402060ttic(mA)ICQ IB=0 0 20A 4

12、0A 60A 80A ic(mA)uCE(V)QUCEQIBQUBEQQ1Q2Q第22頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Q-point and Nonlinear DistortionsUccUcc/RcUcEQIcQQUCESRC 負載線斜率增小 Q點沿IBQ=40uA曲線平移達Q3Rb IBQ Q點沿負載線上移Rb IBQ Q點沿負載線下移RC 負載線斜率增大 Q點沿IBQ=40uA曲線平移達Q4Q1RbQ2RbQ3RCQ4RC 極限點Q1 進入飽和狀態 極限點Q2 進入截止狀態第23頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二UCEQICQSatur

13、ation Distortions第24頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二UCEQICQCutoff DistortionsCutoff Distortions第25頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 放大器中的各個量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量兩部分組成。 由于C2的隔直作用，放大器的輸出電壓uo等于uCE中的交流分量，且與輸入電壓ui反相。 放大器的電壓放大倍數可由uo與ui的幅值之比或有效值之比求出。負載電阻RL越小，交流負載線越陡，使Uom減小，電壓放大倍數下降。 靜態工作點Q設置得不合適，會產生非線性失真。即Q點選得

14、偏高，易產生飽和失真；Q點選得偏低，易產生截止失真。Summary第26頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二微變等效電路分析法：非線性元件晶體管在工作點附近的微小范圍內，可等效成一個線性電路，此時放大電路可用線性電路的分析方法來分析。二. Small-Signal Equivalent Circuit Analysis Analysis Step用估算法計算靜態工作點Q，并求出rbe畫出交流通路晶體管用交流小信號等效電路代替用電路分析法計算Au、Ri、Ro第27頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二+UoRsRbRcUs+-+-RLUi+-+-UbeU

15、ceIcIbbrbeeceIcIb+-UbeecrbebeRsRbUs+-+Ui+UoRc-RLIbIc第28頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二計算Au、Ri、RoecrbebeRsRbUs+-+Ui+UoRc-RLIbIcRiRoRL=RC/RL計算Ro的方法是：信號源短路，負載RL斷開，在輸出端加電壓U，求出由U產生的電流I，則 第29頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 FEATURES 輸出電壓信號與輸入電壓信號反相 電壓放大倍數大 輸入電阻小 輸出電阻大CE AMP第30頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Examp

16、le 1已知：Ucc=12V，Rs=1k，Rb=300k，Rc=3k，RL=3k， =50。試求：1.RL接入和斷開兩種情況下電路的電壓增益Au； 2.輸入電阻Ri和輸出電阻Ro； 3.輸出端開路時的源電壓增益Aus 。C1+-RLRbRsUs+UccC2RcUi-+-Uo解：先求靜態工作點Q第31頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二再計算rbe78第32頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二已知：UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，=50 RE=2kRL=3k。試估算靜態工作點，并求電壓增益、 輸入電阻和輸出電阻。解：1.用估

17、算法計算靜態工作點Example 2第33頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二3.求輸入電阻和輸出電阻2.求電壓放大倍數第34頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二3.3 Common-Collector Amplifier一. DC AnalysisReICQ+ Rb1 IBQUCEQUBEQ+UccRb2RsUs +UiRL+Uo+UccC1C2Rb1 ReRb2第35頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二1.Au二. AC Analysis RsUs +UiRL+Uo+UccC1C2Rb1 ReRb2 sUrbe bIi+oU

18、 + iU bIb + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 第36頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二2. 輸入電阻RiRiRorbe sUbIi+oU + iU bIb + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 Rb第37頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二rbe 3. 輸出電阻Ro方法：信號源Us短路，去掉負載RL，輸出端加電壓U，產生 電流I，Ro=U/I。bI+U bIb RsRb1 ReceIbI1IcRb2 Ro第38頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 FEATURES 輸出電壓信號與輸入電壓信號同相

19、 電壓放大倍數小于1，但約等于1 輸入電阻大 輸出電阻很小CC AMP 常用作緩沖極、隔離極。第39頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二己知：UCC=12V，Rb=200k，Re=2k，RL=3k，RS=100， =50。試求：1.估算靜態工作點； 2.電壓增益 Au； 3.輸入電阻 Ri； 4.輸出電阻 Ro。解：1.用估算法計算靜態工作點Example 1RsUs +UiRL+Uo+UccC1C2RbRe第40頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二2. Au3. Ri4. Ro第41頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二己知：U

20、CC=12V，Rb=100k，Rb1=40k，Rb2=80k，Re=3.6k， RL=3.6k，RS=100，UBE(on)=0.8V， =50。試求：解：1.用估算法計算靜態工作點Example 2RsUs +UiRL+Uo+UccC1C2Rb1ReRbRb21.估算靜態工作點；2.電壓增益 Au；3.輸入電阻 Ri；4.輸出電阻 Ro。第42頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 2. Au、 Ri、 RosUrbe bIi+oU + iU bIb + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 RiRoRb第43頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期

21、二3.4 Common-Base Amplifier一. DC AnalysisRsUs RL+UoC1C2Rb1 ReRb2+UccRc+CbRe+ Rb1 IBQUCEQUBEQ+UccRb2ICQRc第44頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二二. AC Analysis rbe sUbIi+oU + iU bIb + RsReRcRLceIbIeIcRiRo第45頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 FEATURES 輸出電壓信號與輸入電壓信號同相 電壓放大倍數大 輸入電阻很小 輸出電阻大CB AMP第46頁，共58頁，2022年，5月20日，

22、12點33分，星期二3.5 FET Amplifier一. Bias Circuits1. Self-bias Circuit只要偏壓，不要偏流。FET種類較多，應用時注意極性。RgRsRd+UDD+UDSQUGSQ+IDQFeatures由求出UGSQ 和IDQIDUGS0QIDQUGSQ第47頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 Rg1 Rg2 RsRd +UDD +UDSQUGSQ+IDQ由求出UGSQ 和IDQIDUGS0QIDQUGSQUG2. Voltage Divider Biasing第48頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二二. F

23、ET Amplifier1. 靜態分析 Rg1 +UDDC1 + Rg2RsRdRgC2CsUi+UoRLCommon-Source Amplifier 根據分壓式偏置電路求靜態工作點第49頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二2. 動態分析UgsgIi+oU + Rg1 RdRLsdIdRg2 RiRo+RgiU第50頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二Common-Drain Amplifier1. 靜態分析 Rg1 +UDDC1 + Rg2RsRgC2Ui+UoRL 根據分壓式偏置電路求靜態工作點第51頁，共58頁，2022年，5月20日，12點

24、33分，星期二2. 動態分析UgsgIi+oU + Rg1 RLsdIdRg2 RiRo+RgiURs第52頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二不失真地、有效地傳遞信號常用耦合方式3.6 Multistage Amplifiers1.Interstage Coupling Mode 一. Bias Problems要求直接耦合 變壓器耦合 阻容耦合 輸入級中間級 輸出級信號源負載第53頁，共58頁，2022年，5月20日，12點33分，星期二 缺點：前、后級靜態工作點相互有影響，需考 慮電平配置和零漂。 優點：易實現阻抗匹配。原、副邊可以不共地。 輸出電壓的極性可隨意改變。 缺點：體積大，尤其是低頻工作時。 缺點：低頻工作時，信號較難通過耦合電容。 優點：可放大緩變的信號、便于電路集成化 直接耦合 變壓器耦合 阻容耦合 優點：容易實現，各級工作點獨立。