第二章

基本放大電路第二章

基本放大電路§2.1放大的概念與放大電路的性能指標§2.2基本共射極放大電路§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態工作點的穩定§2.5晶體管放大電路的三種接法§2.6多級放大電路§2.7放大電路的頻率響應一、放大的概念放大的對象：變化量放大的本質：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真——放大的前提判斷電路能否放大的基本出發點VCC至少一路直流電源供電§2.1放大的概念與放大電路的性能指標二、

性能指標1.放大倍數：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數是最常被研究和測試的參數信號源信號源內阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對信號而言，任何放大電路均可看成二端口網絡。2、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~USUiRi=Ui/Ii一般來說，Ri越大越好。3、輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進去的等效電阻。輸入端正弦電壓，分別測量空載和輸出端接負載RL

的輸出電壓、。輸出電阻愈小，帶載能力愈強。輸入電阻和輸出電阻

將輸出等效成有內阻的電壓源，內阻就是輸出電阻?？蛰d時輸出電壓有效值帶RL時的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進去的等效電阻4.通頻帶

由于電容、電感及放大管PN結的電容效應，使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值下降，并產生相移。衡量放大電路對不同頻率信號的適應能力。下限頻率上限頻率通頻帶：fbw=

fH

–

fL通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應能力越強。5、最大不失真輸出幅度在輸出波形沒有明顯失真情況下放大電路能夠提供給負載的最大輸出電壓(或最大輸出電流)可用峰-峰值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom、Iom)。6、最大輸出功率與效率：功率放大電路的參數輸出不產生明顯失真的最大輸出功率。用符號Pom表示。

：效率PV：直流電源消耗的功率一、電路的組成VBB、Rb：使UBE＞

Uon，且有合適的IB。VCC：使UCE≥UBE，同時作為負載的能源。Rc：將ΔiC轉換成ΔuCE(uo)。動態信號作用時：

輸入電壓ui為零時，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、管壓降稱為靜態工作點Q，記作IBQ、

ICQ（IEQ）、

UBEQ、

UCEQ。共射§2.2基本共射極放大電路二、基本共射放大電路的波形分析飽和失真底部失真截止失真頂部失真輸出和輸入反相！動態信號馱載在靜態之上與iC變化方向相反

要想不失真，就要在信號的整個周期內保證晶體管始終工作在放大區！三、放大電路的組成原則靜態工作點合適：合適的直流電源、合適的電路參數。動態信號能夠作用于晶體管的輸入回路，在負載上能夠獲得放大了的動態信號。對實用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負載上無直流分量。兩種實用放大電路：（1）直接耦合放大電路問題：1.兩種電源2.信號源與放大電路不“共地”共地，且要使信號馱載在靜態之上靜態時，動態時，VCC和uI同時作用于晶體管的輸入回路。將兩個電源合二為一有直流分量有交流損失－

＋UBEQ兩種實用放大電路：（2）阻容耦合放大電路

耦合電容的容量應足夠大，即對于交流信號近似為短路。其作用是“隔離直流、通過交流”。靜態時，C1、C2上電壓？動態時，C1、C2為耦合電容?。璘BEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信號馱載在靜態之上。負載上只有交流信號?！?.3放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②電容開路；③電感相當于短路（線圈電阻近似為0）。2.交流通路：①大容量電容相當于短路；②直流電源相當于短路（內阻為0）。

通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念。基本共射放大電路的直流通路和交流通路

列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，令ICQ＝βIBQ，可估算出靜態工作點。

VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的誤差越小。當VCC>>UBEQ時，已知：VCC＝12V，

Rb＝600kΩ，

Rc＝3kΩ，

β＝100。

Q＝？直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法

應實測特性曲線

輸入回路負載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負載線1.靜態分析：圖解二元方程2.電壓放大倍數的分析斜率不變3.失真分析截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負載線。截止失真是在輸入回路首先產生失真！減小Rb能消除截止失真嗎？飽和失真消除方法：增大Rb，減小Rc，減小β，減小VBB，增大VCC。Rb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：飽和失真是輸出回路產生失真。最大不失真輸出電壓Uom

：比較UCEQ與（

VCC－

UCEQ

），取其小者，除以

。這可不是好辦法！三、等效電路法半導體器件的非線性特性使放大電路的分析復雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。1.直流模型：適于Q點的分析理想二極管利用估算法求解靜態工作點，實質上利用了直流模型。輸入回路等效為恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源2.晶體管的h參數等效模型（交流等效模型）在交流通路中可將晶體管看成為一個二端口網絡，輸入回路、輸出回路各為一個端口。低頻小信號模型在低頻、小信號作用下的關系式交流等效模型（按式子畫模型）電阻無量綱無量綱電導h參數的物理意義b-e間的動態電阻內反饋系數電流放大系數c-e間的電導分清主次，合理近似！什么情況下h12和h22的作用可忽略不計？簡化的h參數等效電路－交流等效模型查閱手冊基區體電阻發射結電阻發射區體電阻數值小可忽略利用PN結的電流方程可求得由IEQ算出在輸入特性曲線上，Q點越高，rbe越小！3.放大電路的動態分析放大電路的交流等效電路阻容耦合共射放大電路的動態分析輸入電阻中不應含有Rs!輸出電阻中不應含有RL!§2.4靜態工作點的穩定一、溫度對靜態工作點的影響二、靜態工作點穩定的典型電路三、穩定靜態工作點的方法一、溫度對靜態工作點的影響

所謂Q點穩定，是指ICQ和UCEQ在溫度變化時基本不變，這是靠IBQ的變化得來的。

若溫度升高時要Q’回到Q，則只有減小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不變IBQ↑Q’二、靜態工作點穩定的典型電路

直流通路？Ce為旁路電容，在交流通路中可視為短路1.電路組成2.穩定原理

為了穩定Q點，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不隨溫度變化。設UBEQ＝

UBE＋ΔUBE，若UBQ－

UBE>>ΔUBE，則IEQ穩定。Re的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不變）→IB↓→IC↓Re起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，Q點越穩定。關于反饋的一些概念：

將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。

直流通路中的反饋稱為直流反饋。

反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為負反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過Re轉換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結果使之減小3.

Q點分析分壓式電流負反饋工作點穩定電路Rb上靜態電壓是否可忽略不計？判斷方法：4.動態分析利?弊?無旁路電容Ce時：如何提高電壓放大能力？三、穩定靜態工作點的方法引入直流負反饋溫度補償：利用對溫度敏感的元件，在溫度變化時直接影響輸入回路。例如，Rb1或Rb2采用熱敏電阻。

它們的溫度系數？§2.5晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較一、基本共集放大電路1.靜態分析2.動態分析：電壓放大倍數故稱之為射極跟隨器Uo＜

Ui2.動態分析：輸入電阻的分析Ri與負載有關！RL帶負載電阻后從基極看Re，被增大到（1+β）倍2.動態分析：輸出電阻的分析Ro與信號源內阻有關！3.特點：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！

令Us為零，保留Rs，在輸出端加Uo，產生Io,。從射極看基極回路電阻，被減小到（1+β）倍二、基本共基放大電路1.靜態分析2.動態分析3.特點：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！三、三種接法的比較：空載情況下

共射

共集

共基Au大

小于1

大

Aiβ1＋βαRi

中

大

小Ro

大

小

大

頻帶

窄

中

寬試分析圖示各電路是否能夠放大正弦交流信號,簡述理由。

設圖中所有電容對交流信號均可視為短路。畫出圖示各電路的直流通路和交流通路。設所有電容對交流

信號均可視為短路大(數值同共射電路，但同相)小(小于、近于1)大(十幾~一幾百)小大(幾十~一百以上)大(幾十~一百以上)電路組態性能共射組態共集組態共基組態C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL

+Re+++

C1Rb+VCCC2RL

++++

Rc

頻率響應大(幾百千歐~幾兆歐)小(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)rce小(幾歐~幾十歐)大(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)

rbe組態性能共射組態共集組態共基組態差較好好§2.6

多級放大電路一、多級放大電路的耦合方式將多個單級基本放大電路合理聯接，構成多級放大電路組成多級放大電路的每一個基本電路稱為一級，級與級之間的連接稱為級間耦合。四種常見的耦合方式：

直接耦合阻容耦合變壓器耦合光電耦合1直接耦合特點：

(1)可以放大交流和緩慢變化及直流信號；

(2)便于集成化。

(3)各級靜態工作點互相影響；基極和集電極電位會隨著級數增加而上升；

(4)零點漂移（如何克服）。Rc1Rb1+VCC+

T1+

Rc2Rb2T2直接耦合放大電路靜態工作點的設置改進電路電路中接入Re2，保證第一級集電極有較高的靜態電位，但第二級放大倍數嚴重下降。

改進電路)穩壓管動態電阻很小，可以使第二級的放大倍數損失小。但集電極電壓變化范圍減小。DZRc1Rb1+VCC+

T1+

Rc2RT2Rc1Rb1+VCC+

T1+

Rc2Re2T22阻容耦合特點：靜態工作點相互獨立，在分立元件電路中廣泛使用。在集成電路中無法制造大容量電容，不便于集成化，盡量不用。共射電路共集電路有零點漂移嗎？

利用電容連接信號源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路與負載，為阻容耦合。3變壓器耦合(a)電路(b)交流等效電路以前功率放大電路廣泛采用此耦合方式。目前基本不用。4光電耦合光電耦合是以光信號為媒介來實現電信號的耦合和傳遞的，因而其抗干擾能力強而得到越來越廣泛的應用。光電耦合圖3.1.5光電耦合器及其傳輸特性發光元件光敏元件光電耦合放大電路圖3.1.6光電耦合放大電路目前市場上已有集成光電耦合放大電路，具有較強的放大能力。二、多級放大電路的動態分析1、電壓放大倍數總電壓放大倍數等于各級電壓放大倍數的乘積，即其中，n

為多級放大電路的級數。2、輸入電阻和輸出電阻

多級放大電路的輸入電阻就是輸入級的輸入電阻

輸出電阻就是輸出級的輸出電阻。