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电路与电子学基础电路与电子学基础 8.1 三极管放大电路 8.2 静态工作点的稳定 8.3 三种基本组态放大电路 8.4 放大电路的频率特性 8.6 多极放大电路 8.7 功率放大电路 8.8 场效应管放大电路 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 了解放大电路的基本概念及结构组成； 熟悉低频小信号放大电路、功率放大器的 工作原理；掌握静态工作点的估算法；理 解反馈对放大电路性能的影响。 学习目的与要求学习目的与要求 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.1 三极管放大电路 放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。 所谓“放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置， 得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输 出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大”作用的实质是电 路对电流、电压或能量的控制作用。 扬声器负载扬声器负载 输入信号源输入信号源 扩音器中放大电路的组成扩音器中放大电路的组成 为放大器提供能量的直流电源为放大器提供能量的直流电源 R RS S + + U US S 放大电路放大电路 + + u u0 0 i i 0 0 话筒送来的微话筒送来的微 弱音频信号弱音频信号 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 u u i i 放放 大大 电电 路路 微弱输入微弱输入 小信号小信号u u i i u u0 0 幅度大大增强幅度大大增强 的输出信号的输出信号u u 0 0 放大电路的放大作用，实质是把直流电源UCC的能量转移 给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电 路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。 放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现 对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大 区。 晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏 置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以 合适的偏置电路来实现的。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 电子技术中以晶体管为核心元件，利用晶体管的以小控 大作用，可组成各种形式的放大电路，基本放大电路的形 式分以下三种组态： u u 0 0 u u i i b c e u u 0 0 u u i i b e c u u 0 0 u u i i b e c 共射组态放大电路共射组态放大电路 共集电组态放大电路共集电组态放大电路共基组态放大电路共基组态放大电路 无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号 通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 基本放大电路的核心元件是晶体管，放大电路的作用是实 现对微弱小信号的幅度放大，单凭晶体管的电流放大作用显 然无法完成。必须在放大电路中设置直流电源，并保证晶体 管工作在线性放大区。因此，放大电路必须具备的条件是： 核心元件晶体管必须发射结正偏，集电结反偏； 输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电 路，以保证晶体管的以小控大作用； 输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能 够转换成负载需要的电压形式； 不允许被传输小信号放大后出现失真。 放大电路的组成原则放大电路的组成原则 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电 路形式，其电路组成的一般形式为： 3DG63DG6管管 R RB B U U BBBB C C1 1+ + R RC C U U CCCC C C2 2 + + 放大电路的核心元 件三极管 输入回路 耦合电容 基极电阻 基极电源 集电极电阻 为放大电路 提供能量的 直流电源 输出回路耦 合电容 上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。 共射放大电路的组成及各部分作用 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各 部分的作用分别如下： 晶体管的作用是把放大 电路输入的小电流进行 放大，并控制能量转移 向放大电路提供能 量，保证晶体的放 大作用。 基极偏置电阻的 作用是为放大电路 提供合适的静态工 作点，保证晶体管 工作在放大区。 输入耦合电容的作用是通 交隔直。一方面防止放大 电路内直流部分对输入的 影响，另一方面让输入交 流信号顺利通过。 输出耦合电容的作用 是隔离放大电路内部 的直流和让放大的交 流信号顺利输出。 集电极电阻的作用是将放大后的集电极 电流转换成电路所需的电压输出。 3DG6管 RB C1 + + RC C2 + + + +U CC 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 输入信号ui=0、只在直流电源UCC作用下电路的状态称“静静 态态”。直流分析就是要求出此时的IB、IC和UCE三数值。 C1 + + C2 + + IC UBE 放大电路的直流通道放大电路的直流通道 UCE 3DG6 RB RC UCC c e b IC=IB UCE=UCCICRC IB= RB UCC-UBE 直流下耦合电容C1、C2相当于开路， 由直流通道求工作点上的IB： IB 由图可得由图可得 由晶体管放大原理可求得IC： 由图又可求得工作点上UCE： 式中ICRC前面的负号表示输出 电压与集电极电流IC反相。 1. 近似计算即估算法 8.1.2 放大电路的静态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 UBE(V) IB 0.5V 0.7V 死区死区 ui t 0 ib t 0 0 t1 t1 t2 t3 t4 t3t2t4 此时ui小于死区的部分将无法得到 传输，只有大于死区的部分才能转 换成电流ib通过晶体管。 由于输入信号大部分无法通过 晶体管，ib电流波形与ui波形完 全不一样了，造成输入信号输 入时的严重“截止失真截止失真”。 输入信号 电压波形 假如不设置静态工作点 不设置静不设置静 态工作点态工作点 行吗？行吗？ 结论：结论：为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放 大，必须在放大电路中设置静态工作点。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 IC IE IB UBE UCE RB RC UCC c e b 已知放大电路直流通道中UCC=10V，RB=250k，RC= 3k，=50，试求该放大电路的静态工作点Q。 IB=37.2A 所以静态工作点Q：IC=1.86mA UCE=4.42V 注意：注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！ 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法 称为图解法。其分析步骤一般为： 2. 图解法 a.按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上 描绘出管子的输入、输出特性如下图所示： uBE iB iC uCE 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 b.画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。 由放大电路的直流通道可得： UCE IC IE IB UBE RB RC UCC c e b UCE=UCCICRC 令令UCE=0， 可得：IC=UCC/RC 令令IC=0 可得：UCE=UCC IC UCE UCC RC UCC 连接两点作出直流负载线 c.确定静态工作点 只有IBQ对应的交点才是Q Q点 Q Q IBQ 直流负载线上交点有多个 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.2.1 温度对静态工作点的影响 由上述分析可知，固定偏置的放大电路存在很大的不足。 这种电路中，当 温度TQ点ICUCEVC IC UCE Q 若 温度上升，将造成 输出特性曲线上移。 静态工作点Q 随之上移 Q 如果VCIB的小信号条件下，当温度发生变化时，虽 然也要引起IC的变化，但对基极电位没有多大影响。实际模 拟电子线路中，设计流过RB1和RB2支路的电流远大于基极电 流IB，因此可近似把RB1和RB2视为串联，串联可以分压，根 据分压公式即可确定基极电位VB。 1. 静态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 直流分析时，此电路需满足I1I2IB的小信号条件。 C2 C1 CE RC 3DG6 c b e RE + +U CC RB2 RB1 I1 I2 IB V V B B 显然V V B B 的大小 与温度无关。 分压式偏置共射放大电路的直流通道直流通道 偏置电阻RB1和RB2应选择适当 数值，使之符合：I1I2IB 的 条件。在小信号条件下，IB可 近似视为0值。 忽略IB时，RB1和RB2可以对 UCC进行分压。即： 1. 静态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 上述分析步骤，就是分压式偏置的共发射极电压放大 电路求解静态工作点的估算法。显然，基极电位VB的高 低对静态工作点影响非常大。 UBE RC c b e RE + +U CC RB2 RB1 I1 I2 IB V V B B IE IC UCE 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 IC UCE 基极电位VB的高低对静态工作点Q Q的影响 设置合适的静态工作点是对放大电路的基本要求。基极电 位VB选择偏高或偏低时，Q点随之上移或下行。设VB较高时 ： Q Q ib u0 Q点的上移造成放 大过程中信号的一 部分进入饱和区， 发生饱和失真，集 电极电流上削波上削波。 放大电路输出电 压同样产生饱和 失真。由于共射 电路输入、输出 反相，因此输出 电压呈下削波下削波。 结论：结论： 输入信号波形 iC VB值大Q点高，饱和饱和失真！ 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 IC UCE 基极电位VB设置较低时对Q Q点的影响 VB设置的高低，取决于两个基极偏置电阻的数值选择，当 RB1太大时， VB值就会较低，引起静态工作点Q下行： Q Q ib 输入信号波形 Q点下行造成放大过程 中信号的一部分进入截 止区，发生截止失真， 集电极电流呈下削波下削波。 iC u0 放大电路输出电压同样产 生截止失真。由于共射电 路输入、输出反相，因此 输出电压呈现上削波上削波。 结论：结论：VB值小Q点低，截止截止失真！ 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k， RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点 ，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 （1）用估算法计算静态工作点 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 通过分析可知，交流放大电路中如果不设 置静态工作点，输入的交流信号就无法全部 通过放大电路，造成传输过程中信号的严重 失真；若静态工作点设置不合适，同样会发 生传输过程中的饱和失真和截止失真。 设置合适的静态工作点显然是放大电路保证传输质量的必 要条件，其设置的原则是：保证正常的输入信号不失真的输 出且保证静态工作点的相对稳定。 分压式偏置的共射放大电路显然可以实现上述原则。通过 选择合适的分压电阻RB1和RB2，可获得一个恰当的基极电位 V VB B 值，以确保晶体管的发射结正偏和集电结反偏。这样，在 信号传输的过程中晶体管就会始终工作在放大区，使放大电 路正常工作。电路中的反馈电阻R R E E 则起到了稳定工作点的作 用，从而抑制了由于温度变化对放大电路产生的影响。 学习与归纳学习与归纳 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 放大电路中各电 压、电流的符号 有何规定? 你会做吗？你会做吗？ 放大电路的基本概念 是什么？放大电路中 能量的控制与变换关 系如何？ 说明共发射极电压放大器 输入电压与输出电压的相位 关系如何？ 如果共发射极电压 放大器中没有集电极 电阻RC，能产生电压 放大吗？ 基本放大电路的组 成原则是什么？以 共射组态基本放大 电路为例加以说明 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 放大电路中为什么要 设置静态工作点？静 态工作点不稳定对放 大电路有何影响？ 你会做吗？你会做吗？ 放大电路的失真包括 哪些？如何消除失真 ？两种失真下集电极 电流的波形和输出电 压的波形有何不同？ 影响静态工作点稳定的因 素有哪些？其中哪个因素影 响最大？如何防范？ 静态时耦合电容C1、C2 两端有无电压？若有， 其电压极性和大小如何 确定？ 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 2. 动态分析 放大电路加入交流输入信号的工作状态称为动态。动态时 ，放大电路输入的是交流微弱小信号；电路内部各电压、电 流都是交直流共存的叠加量；放大电路输出的则是被放大的 输入信号。性能指标分析就是要求解有信号输入时放大电路 的输入电阻r r 0 0 、输出电阻r r i i 及电压放大倍数A A u u 等指标。 CE RC + +U CC RB1 RB1 RC c b e RL RB2 T RS uS C2 C1 RE 分压式偏置共发射极放大电路 输入信号源 放大电路 负载 电源为0时可 视为“地” 电容相当于“ 交流短路” RB1相当于接 于基极与“地 ”之间 RC相当于接 于集电极与“ 地”之间 分压式偏置共发射极放大电路的交流通道 由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而称为共 发射极组态的放大电路。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 电容CE在电路中起何作用？ +UCC CE RE RB1 RB2 C2 RC C1 T c b e 电容CE的作用：交流通路 中，射极电容将反馈电阻短 路，则Au不受影响。 如果把射极电容去 掉，对电路会产生 何影响？ 如果把射极电容CE去掉，交流 通道反馈电阻RE仍起作用，则 IE减小，rbe增大，负载不变情 况下，电压放大倍数Au降低。 动态分析的方法通常采用微变等效电路法。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 微变等效电路分析法 微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性 化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性 电路的求解方法求出ri、r0、Au的方法。 RB1 RC c b e RB2 T 一般情况下，由高、低频小功 率管构成的放大电路都符合小信 号条件。因此其输入、输出特性 在小范围内均可视为线性。 ib ib RB1RCRB2 rbe 晶体管的微变等效电路。其中rbe是 晶体管输入端的等效电阻，受控电 流源相当晶体管的集电极电流。显 然微变等效电路反映了晶体管电流 的以小控大以小控大作用。 图中：图中：晶体管交流输入等效电阻 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 RB1RCRB2 rbe ib ib 晶体管的微变 等效电路 ii uiu0 i0=0iC 基极电流集电极电流 放大电路 的输入电 压和电流 放大电路 的输出电 压和电流 电路交流等效输入电阻： ri=rbe/RB1/RB2 由于小信号电路有RB1和RB2 rbe ，所以 ri rbe 显然交流等效输 出电阻：r0=RC 电路中电压放大倍数： 若电路接入负载，则电路的电压放大倍数： 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 共发射极放大电路微变等效电路法的动态分析结果为： 式中负号反映了 输出电压与输入 电压的反相关系 显然，放大电路带上负载 后，其电压放大倍数将降 低 。负载越大，RL等效电 阻越小，放大倍数下降越 多。 共发射极放大电路的主要任务是对输入的小信号进行电压 放大，因此电压放大倍数Au是衡量放大电压性能的主要指标 之一。 共射放大电路的电压放大倍数随负载增大而下降很多，说 明这种放大电路的带负载能力不强。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 微 变 等 效 电 路 ib ib RB1RC RB2 rbe Re 动态分析： 显然电路中加了交流反馈电阻Re后，电路中的电压放大倍 数进一步降低了。 共射放大电路中含有交流反馈电阻的动态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 输入电阻ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流 的大小。为减轻信号源负担，总希望Ri大些。另外，较 大的输入电阻ri，也可降低信号源内阻RS的影响，使放 大电路获得较强的输入电压。在共发射极放大电路中， 由于RB比rbe大得多，ri近似等于rbe，一般只有几百欧至 几千欧，阻值比较低，即共射放大器输入电阻不理想。 输入、输出电阻对放大器输入、输出电阻对放大器 有何影响？有何影响？ 对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好。因为放大 电路输出电阻r0越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越 小，则放大电路的带负载能力就越强。而共射放大电路的输出电 阻r0在通常只有几千欧至几十千欧，因此输出电阻较大也不理想 。 电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数、动态输入电阻rbe及集 电极电阻RC、负载电阻RL均有关。由计算式可看出，当rbe 和RL一 定时，Au与成正比。共发射极电压放大器由于自身的特点，被广 泛应用于多级放大电路中。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 想想想想 练练练练 1、下图中设UCC和RC为定值，当基极电流增加时，IC能否成 正比地增加？最后接近何值？此时UCE=？当基极电流减 小时，IC又如何变化？最后达到何值？这时的UCE约等于 多少？ ic(mA) uCE(V) UCE Q UCC Q2 Q1 UCC RC 80A 60A 40A 20A IB=0 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 说一说下图所示各电路能否放大交流信号？为什么？ C2 C1 RC T + +U CC RB2 ui u0 (a) C2 C1 RC T RE + +U CC RB2 RB1 ui u0 (d) C2 C1 RC T + +U CC RB1 ui u0 (b) C2 C1 RC T + +U CC RB2 RB1 ui u0 (c) 不能！不能！ 不能！不能！ 不能！不能！不能！不能！ VB=UCC， 饱和失真 VB=UBE， 截止失真 NPN管的电 路，电容极 性接反。 PNP管的电 路，电源、 电容极性均 接反。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k， RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。静态工作点在前面 例题中已经解出，试求Au、输入电阻和输出电阻。 （1）静态工作点求出的结果为： 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 （2）求解Au、ri、ro 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.3 三种基本组态放大电路 8.3.1 共集电极放大电路 T RB REu0 ui UCC C1 + + RL C2 + + 观察左图，可见共集电极放大 电路的特点是：晶体管的集电极 直接与直流电源UCC相接，负载 接在发射极电阻两端。显然，电 路的输入极仍为基极，输出极却 是发射极。 直直 流流 通通 道道 T T RB RE UCC IB IC IE UBE 1. 静态工作点 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 显然，集电极为输入、输出回路 共同的交流“地”端，因此称之为共 集电极放大电路。 T T RB RE u0 ui 交流情况下UCC=0，相当于“地”电位 C1 + + RB C2 + + RB相当于接在基极与“地”之间 耦合电容C1、C2相当于短路 微变等效电路 ibib RL RB rbe RE ui u0 求电路的电压放大倍数求电路的电压放大倍数A A u u 2. 动态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 通常(1+)RLrbe，故式中分 子小于约等于分母，即共集电极 放大电路的Au小于和约等于1。 因Au为正值，说明ui与u0相位相同；又因ui u0，说明电路 中的电压并没有被放大。但是，电路中ie=(1+)ib，说明电路 仍有电流放大和功率放大作用。此外， u0是由射极输出的， 因之共集电极放大电路又称为“射极输出器”。 求电路的输入电阻ri 求电路的输出电阻r0 射极输出器的Ri较大，通常可达几十千欧至几百千欧。 显然，射极输出器的r0较小，仅为几十欧至几百欧。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 RB1 RL ui VCC C2 + + RB2 C3 + + C1 + + RS RC RE + + u0 + + 上图所示的共基极放大电路中，核心元件晶体管的基极 与“地”相接为公共端。电路的输入和输出均以基极为公共 端，故称为“共基极”放大电路。 共基极放大电路的特点是放大倍数高、输入电阻小、输 出电阻大。 8.3.2 8.3.2 共基极放大电路共基极放大电路 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 共基极放大电路采用的也是分压式偏置电路，其静态工 作点的求解公式如下： UCEQVCCICQ（RC+RE） 显然，共基极放大电路的静态工作点求解方法与共发射 极放大电路相同，因此它们的直流通道也是相同的。 1. 静态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 共基电路具有通频带宽、稳定性好，且输出电流恒定等优 点，因此多用于高频和宽频带电路中，尤其在声像及通信技 术中应用较为广泛。 1. 电压放大倍数 共基极放大电路的电压放大倍数公式与共射电路一样，只 是其输出电压与输入电压同相同相。 2. 输入电阻 与共射、共集电路相比，共基极放大电路的输入电阻较小。 3. 输出电阻 R0=RC 2. 动态分析 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 电路形式共发射极 放大电路 共集电极 放大电路 共基极 放大电路 电流放大系 数 较大，例如 200 较大，例如 200 1 电压放大倍 数 较大，例如 200 1较大，例如 100 功率放大倍 数 很大，例如 20000 较大，例如 300 较大，例如 200 输入电阻 中等，例如 5k 较大，例如 50k 较小，例如 50 输出电阻 较大，例如 10k 较小，例如 100 较大，例如 5k 输出与输入 电压相位 相反相同相同 8.3.3 8.3.3 三种基本组态特性的比较三种基本组态特性的比较 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.4 放大电路的频率特性 描写放大倍数之模与频率的关系曲线称幅频特性；而描写 相位与频率的关系曲线称相频特性。 共发射极放大电路 的电压放大倍数通常 用复数表示，即 式中幅度Au和相 角都是频率f 的函 数, 典型的单管共 射放大电路的波特 图如图示。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 f A Am 0.7Am fL下限频率fH 上限频率 通频带BW 工程上规定，当放大倍数下降到中频值的0.707倍时，所对 应的低频频率和高频频率分别称为下限频率fL及上限频率fH。 图中上限频率fH和下限频率fL之差，称为通频带BW，即 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 当全面分析频率响应时，常采用中频段、低频段与高频段 三个频段进行。 中频段是指在通频带以内的频率范围BW区间。中频段内 各种容抗影响极小，可忽略不计。此时电压放大倍数基本上 是一个与频率无关的常数。除了晶体管的反相作用外，无其 他附加相移，所以中频电压放大倍数的相角180。 低频段是指fL与原点之间的频率范围。这段频率范围内耦 合、旁路电容的容抗不可忽略,损耗一部分信号,使放大倍数 下降usL,相移超前90。 高频段是指fH之右的频率范围。引起高频段放大倍数下降 的原因有两个：一是三极管的极间电容及接线电容起作用， 将信号旁路掉一部分；二是晶体管的值也随频率升高而减 小，从而使电压放大倍数下降，相移滞后90。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 3. 频率失真 当输入信号包含多次谐波时，经过放大电路的放大，输 出波形将产生频率失真，如上图所示。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 因放大电路对不同频率信号的放大倍数不同，因此而产 生的波形失真，称作频率失真。 因放大电路对不同频率的信号产生的相移不同，因此而 产生的波形失真，称为相位失真。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 频率失真与非线性失真不同频率失真与非线性失真不同 从现象上看，频率失真与前面讨论的非线性失真相似，都 是输出信号波形不能如实反映输入信号的波形，但是： 1. 频率失真是由于放大电路频带不够宽，因而对不同频率 的信号响应不同而造成的失真，频率失真属于线性失真，这 种失真不会产生新的频率信号； 2.非线性失真则是由于放大电路中的非线性器件的特性所 造成的失真，属于非线性失真，非线性失真会产生新的频率 信号。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 为什么要为什么要 采用多级采用多级 放大电路放大电路 ？ 实际应用工作中对放大电路有多方面要求。 如：某一放大器要求具有高电压增益Au、较大 输入电阻Ri、较小输出电阻Ro。仅靠一种电路 很难满足上述多种要求，为此常选择将几种基 本放大电路进行适当组合，构成满足上述要求 的多级放大电路。 8.6 多级放大电路 实用中，多级放大电路对耦合方式的要求： 1. 静态：保证各级静态工作点Q正确设置； 2. 动态: 传送信号要求波形不失真，尽量减少压降损失 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.6.2 多级放大电路的组成 多级放大电路的级间耦合方式通常有直接耦合、阻容耦 合、变压器耦合和光电耦合几种方式。 1. 阻容耦合多级放大电路 电路特点：级与级间通过电容器连接。 优点优点: : 1. 各级Q点独立 2. 中高频特性好 缺点缺点: : 1低频特性差 2不便于集成 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 2. 直接耦合 电路特点：级与级间通过导线连接。 优点优点: : 1.既可放大交流信号，也 可放大直流和变化非常缓 慢的信号，且信号传输效 率高。 2. 结构简单，便于集成化 缺点缺点: : 1各级静态工作点Q相互牵制 2存在零点漂移现象 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 3. 变压器耦合 电路特点：级与级间通过变压器连接。 优点优点: : 1.静态工作点独立，互不影响 2. 易实现阻抗变换 缺点缺点: : 1体积大而重，不易集成化 2频率特性较差 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.7 功率放大电路 扩音系统 功 率 放 大 电 压 放 大 信 号 提 取 被放大后的模拟信号在推动实际负载 时需要较大的功率，能完成此任务的器件就是功率放大器 。 执 行 机 构 何谓功率放大器？何谓功率放大器？ 功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行 机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.7.1 功率放大电路的特点及工作状态 功率放大电路的特点功率放大电路的特点 由于功放电路的主要任务是向负载提供一定的功率，因而 输出电压和电流的幅度足够大； 由于要求输出信号幅度大，通常使三极管工作在极限应用 状态，即三极管工作在接近饱和区与截止区的工作状态，因 此输出信号存在一定程度的失真。 功率放大电路在输出功率的同时，三极管消耗的能量也较 大，因此三极管的管耗和散热问题不能忽视。 功率放大电路工作在大信号运用状态，因此只能采用图解 法进行估算。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 对功率放大电路的基本要求 （1）效率尽可能高 （2）具有足够大的输出功率 （3）非线性失真尽可能小 （4）散热条件要好 功放通常工作在大信号情况下，所以输出功率和功耗都较大， 效率问题突显。我们期望在允许的失真范围内尽量减小损耗。 为获得最大的功率输出，要求功放管工作在接近“极限运用”状 态。选用时应考虑管子的三个极限参数ICM、PCM和U(BR)CEO。 处于大信号工况下的管子不可避免地存在非线性失真。但应考 虑在获得尽可能大的功率输出下将失真限制在允许范围内。 功放管工作在“极限运用”状态，因而造成相当大的结温和管壳 温升。散热问题应充分重视，应采取措施使功放管有效地散热。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 功率放大电路的工作状态 1.甲类放大器：这种功放的工作原理是输出器件晶体管始 终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周 期内输出器件始终有电流连续流动，这种功放失真小，但 效率低，约为50%，功率损耗大，一般应用在家庭的高档 机较多。 2.乙类放大器：两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号 的半个周期内导通，另半个周期内截止。该类功放效率较 高，约为78%，但缺点是容易产生交越失真。 3.甲乙类放大器：兼有甲类放大器音质好和乙类放大器效 率高的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 8.7.2 互补对称功率放大电路 上图所示为乙类功率放大电路 VT1 RL u0 VCC - - iL + + VT2 iC1 - - VCC iC2 ui - - + + ui/V t 0 0.6 -0.6 u0/V t 0 0.6 -0.6 过零处的 交越失真 电路中两个管子在信号周期内 交替工作，各自产生半个周期的 信号波形。 由于两管工作时存在死区 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 “交越失真”现象说明 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 2.3.4 双电源互补对称电路（OCL电路） 图示电路是典型的双电 源互补对称、无输出电容 的功率放大电路，电子技 术中把这种功放电路简称 为OCL电路。 此电路只要R1、R2数值 选择适当，当ui =0时，可 使IC3 、VB2和VB1达到所 需大小，为T1和T2发射结 提供适当电压，以消除过 零处的交越失真。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 实用的OCL准互补功率放大电路 差动放大级 反馈级 偏置电路 共射放大级 UBE 倍增 电路 恒流源 负载 准互补功放级 保险管 负载 RC 低通低通 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 2. OTL电路 电路特点 1. 单电源供电 2. 输出加有大电容 静态分析 则 VT1、VT2 特性对称， 令： USC/2 RL ui VT1 VT2 +USC C A UL + - UC 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 OTL电路的工作原理 静态时，调整功率管VT2和VT3的参 数对称，使输出端发射极结点电位为电源 电压的一半，即VK=UCC/2，耦合电容CL两 端的电压UCL=UCC/2，负载电阻RL两端的 电压uo=0。 电路输入端加上信号后，通过VT2、 VT3的电流得到放大，K点有交流电压信号 输出，经过耦合电容CL，到达负载RL成为 输出电压uo。 在输入信号正半周，VT2导通，VT3截止 。 VT2以射极输出器的形式将正向信号传 送给负载，同时对电容CL充电。 在输入信号负半周时，VT2管截止，VT3管导通。电容CL放电，充当 VT3管的直流工作电源，使VT3管也以射极输出器形式将输入信号传送 给负载。这样，负载上得到一个完整的信号波形。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 OTL电路的工作原理说明 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 采用复合管的OTL实用电路 电路中各元器件的作用： VT1为激励级，其基极偏压取 自于中点电位UCC/2。 RP1和R1是VT1管的偏置电阻 ，其作用是引入交直流电压并 联负反馈。 RP2、VD1、VD2为功放复合 管提供偏压，其作用是克服交 越失真和提供温度补偿。 R4、R5的作用是减小复合管 穿透电流。 R7、R8为负反馈电阻，起稳 定静态工作点Q的作用，以减 小电路失真。 基本放大电路基本放大电路 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路 用场效应管作为放大器件组成的放大电路，称为场效应 管放大电路。在场效应管的放大电路中，场效应管和双极 型晶体管一样是电路的核心器件，在电路中起以小控大作