第2章基本放大電路模擬電子技術基礎1【主要內容】§2.1放大的概念和電路主要指標§2.2基本共射放大電路的工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定§2.5單管放大電路的三種基本接法§2.6場效應管放大電路2§2.1放大的概念和電路主要指標2.1.1放大的概念電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網絡表示，如圖：uiuoAu3放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。

放大的實質:

用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉化成交流能量輸出。

對放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。

42.1.2放大電路的性能指標一、電壓放大倍數AuUi

和Uo

分別是輸入和輸出電壓的有效值。二、輸入電阻ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。AuIi~USUi5三、輸出電阻roAu~US放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。~roUS'6如何確定電路的輸出電阻ro？步驟：1.所有的電源置零(將獨立源置零，保留受控源)。2.加壓求流法。UI方法一：計算。7方法二：測量。Uo1.測量開路電壓。~roUs'2.測量接入負載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計算。8四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數隨頻率變化曲線9五、非線性失真系數由于放大器件均具有非線性特征，當輸入信號幅度超過一定值后，輸出電壓將會產生非線性失真。輸出波形中諧波成分總量與基波成分之比稱為非線性失真系數D。設基波幅值為A1、諧波幅值為A2、A3、…，則：10六、最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓定義為當輸入電壓再增大就會使輸出波形產生非線性失真時的輸出電壓。一般以有效值Uo、最大值Uom表示，也可以用峰－峰值Uopp表示。11七、最大輸出功率與效率在輸出信號不失真的情況下，負載上能夠獲得的最大功率稱為最大輸出功率Pom。直流電源能量的利用率稱為效率η，設電源消耗功率為Pv，則效率η等于最大輸出功率Pom與Pv之比，即：122.1.3符號規(guī)定UA大寫字母、大寫下標，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標，表示全量。ua小寫字母、小寫下標，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量13§2.2基本共射放大電路的工作原理三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理142.2.1共射放大電路的基本組成及各元件的作用放大元件iC=

iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。uiuo輸入輸出？參考點RB+ECEBRCC1C2T15集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結反偏。RB+ECEBRCC1C2T16集電極電阻，將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷骸B+ECEBRCC1C2T17使發(fā)射結正偏，并提供適當的靜態(tài)工作點。基極電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T18耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯系，同時能使信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T19可以省去電路改進：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T20單電源供電電路+ECRCC1C2TRB212.2.3基本共射放大電路的工作原理及波形分析ui=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點RB+ECRCC1C2T22IBQICQUBEQUCEQ(

ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T23(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ24IBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設uBE有一微小的變化ibtibtictuit25uCE的變化沿一條直線uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet26各點波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB27放大電路的組成原則1.電源的設置保證發(fā)射結正偏，集電結反偏。

——保證BJT的電流控制作用2.元件的安排，要保證信號的傳輸。

——有ui時應有uo3.元件參數的選擇，應保證信號能不失真的放大。

——保證有合適的Q點、足夠的放大倍數28§2.3放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真292.3.1直流通道和交流通道放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通道分析。30例：對直流信號（只有+EC）開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC31對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路32一、直流負載線ICUCEUCE~IC滿足什么關系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負載線與輸出特性的交點就是Q點IB直流通道RB+ECRC2.3.2圖解法1、直流負載線和交流負載線33二、交流負載線ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路34iC

和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關系所以：即：交流信號的變化沿著斜率為：的直線。這條直線通過Q點，稱為交流負載線。35交流負載線的作法ICUCEECQIB過Q點作一條直線，斜率為：交流負載線362.3.3等效電路法1）靜態(tài)分析一、估算法（1）根據直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+EC直流通道RBRC37（2）根據直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC38二、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，與IB對應的輸出特性曲線與直流負載線的交點就是Q點。ICUCEQEC39例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，

=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數量級402）動態(tài)分析一、三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當信號很小時，將輸入特性在小范圍內近似線性。

uBE

iB對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻rbe。rbe的數量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：412.輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當于一個受ib

控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯一個大電阻rce。rce的含義

iC

uCE42ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三極管的微變等效電路rbe

ibib

rcerbe

ibibbce等效cbe43二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL44三、電壓放大倍數的計算特點：負載電阻越小，放大倍數越小。rbeRBRCRL45四、輸入電阻的計算對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：是動態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。46五、輸出電阻的計算對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。計算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。47所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC00482.3.4失真分析在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設置在交流負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。49iCuCEuo可輸出的最大不失真信號選擇靜態(tài)工作點ib50iCuCEuo1.Q點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產生截止失真輸出波形輸入波形ib51iCuCE2.Q點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形52§2.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、

和ICEO決定，這三個參數隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現在這一方面。TUBE

ICEOQ53一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC54二、溫度對

值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。55小結：TIC固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導致失真。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。56分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路57I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路58可以認為與溫度無關。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k

。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路59TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE260二、動態(tài)分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路61CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo62去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE63RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？64I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路65RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動態(tài)分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE166交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B67問題：Au和Aus的關系如何？定義：放大電路RLRS68三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理§2.5單管放大電路的三種基本接法69

2.5.1基本共集放大電路RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道70一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道71二、動態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRERLRB微變等效電路721.電壓放大倍數rbeRERLRB731.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結論：742.輸入電阻rbeRERLRB輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數影響較小。753.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置076一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。77射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。78§2.6場效應管放大電路(1)靜態(tài)：適當的靜態(tài)工作點，使場效應管工作在恒流區(qū)，場效應管的偏置電路相對簡單。(2)動態(tài)：能為交流信號提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：792.6.1場效應管的微變等效電路GSD跨導漏極輸出電阻uGSiDuDS80很大，可忽略。

場效應管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds812.6.2場效應管的共源極放大電路一、靜態(tài)分析求：UDS和

ID。設：