模拟电子技术：第4讲 基本共射放大电路的工作原理

1、第二章 基本单元电路,第一节 放大的概念及放大电路的性能指标 第二节 放大电路的组成及工作原理 第三节 工作点稳定电路的分析方法 第四节 放大电路的三种组态及其性能比较 第五节 场效应管基本放大电路 第六节 差动放大电路 第七节 电流源电路,本章教学主要内容,第一节 放大的概念及放大电路的性能指标,一、什么是放大?,将微弱的电信号通过放大电路(也称放大器)放大到具有足够大的功率去推动负载，这就是放大。,能量的控制和转换:即在输入信号下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量。,注意：只有在不失真的情况下放大才有意义。,1、概念：,2、放大的本质：,其中 都是有效值,1、放大倍数,输

2、出电压 与输入电压 之比， 即,输出电流 与输入电流 之比， 即,二、放大电路的性能指标,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,（衡量放大电路放大能力的重要指标）,电压放大倍数,电流放大倍数,2、输入电阻和输出电阻,从输入端看进去的交流等效电阻,将输出等效成有内阻的电压源,空载时输出电压有效值,带RL时输出电压有效值,输出电阻 是负载开路时从放大电路输出端看进去的交流等效内阻。,一般计算方法,放大电路放大倍数与信号频率的关系曲线，称为幅频特性曲线，图中 为中频放大倍数。,通频带越宽，放大电路对不同频率信号的适应能力越强。,下限频率,上限频率,4、通频带（衡量放大电路对不同

3、频率信号的适应能力）,5、非线性失真系数,6、最大不失真输出电压,当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压值。,7、最大输出功率 与效率,输出波形中的谐波成分总量与基波之比称为非线性失真系数 。,在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率。此时输出电压达到最大不失真输出电压。,直流电源能量的利用率称为效率 ，设电源消耗的功率为 ，则效率 等于最大输出功率 与 之比 ，即,(2)输入回路应使交流输入信号能加到管子上，产生交流电流 。,第二节 放大电路的组成及工作原理,一、组成原则,(1)直流电源极性保证满足放大要求，即e结正偏，c结反偏。,(3)输出回路应使输出电流 尽可

4、能多地流到负载上，减少分流；,(4)为了保证放大电路不失真地放大信号，在没有外加信号时应使放大管有一个合适的静态工作点，保证交流叠加在直流上。,（1）VBB、 VCC ：使e结正偏，c结反偏。,（3） VCC使UCEUon，c结反偏，并使管子处于放大状态。Rc:集电极负载，作用是将交流电流iC转换成交流电压uCE输出。,基本放大电路,（4）为电路设置合适的静态工作点，实现放大。,（2） Rb、Vbb共同组成偏置电路，使发射极正偏，并保证输入回路有一个合适的偏置电流。Rb偏置电阻，防止VBB短路信号Ui。C1、C2隔直耦合电容，隔直通交。,试用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。,练习：,习惯画

5、法,单电源供电,双电源供电,基本供偏方式放大电路,例2-1,(1)静态：不加输入信号（ ）时,电路所处的状态。,静态工作点Q,(2)动态：有外加输入信号（ ）时,电路所处的状态。,动态信号作用,二、工作原理,第三节 放大电路的分析方法,1、分析方法,公式法（放大电路的直流通路和交流通路） -静态工作点Q，,图解法-静态工作点Q，波形分析,h参数微变等效电路法- 等,通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。,一、放大电路的直流通路和交流通路,(1)直流通路,（电容开路，直流电源保留）,估算静态工作点,V

6、CC越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,问题：若为PNP三极管，则怎样估算电路的静态工作点？,(2)交流通路,（直流电源对地短接，电容相当于短路）,共射电路的交流通路,例2-2,晶体管的h参数等效模型,二、h参数微变等效电路法,共射电路h参数微变等效电路,共射电路的交流通路,放大电路的动态分析（微变等效电路）,电压放大倍数,电流放大倍数,例2-8,三极管放大电路的h参数微变等效电路计算,问题：如何提高放大电路的输入电阻？,输入回路负载线,Q,IBQ,UBEQ,Q,IBQ,ICQ,UCEQ,输出直流负载线DCLL,三、图解法,（一） 静态分析：图解二元方程,例2-3,直流负载线D

7、CLL,交流负载线以 为平衡位置，叠加相应的 正弦波形。在 信号推动下，由晶体管的电流放大作用得到 波形，在管子的c-e两端获得电压 。,(二)动态分析,输入回路 输出回路,从图可知，Q点愈高，Q点附近的曲线愈陡，在相同的 作用下得到的 也越大。可见，Q点位置在一定程度上影响着放大电路的电压放大能力。,输入回路,输出回路,图解法输出特性,交流负载线ACLL交流输出回路方程表示的直线。,当 时，ACLL与DCLL重合。,特点：过Q点，斜率为 （一般比直流负载线DCLL 要陡）。,交流负载线ACLL,交流负载线ACLL与横轴交点,iC/mA,uCE/V,交流负载线,(3)图解最大不失真输出电压,确

8、定Q点； 画出交流负载线； 确定,具体步骤：,最大不饱和失真 输出幅度,最大不截止失真 输出幅度,最大不失真输出电压Uom ：,比较 与 （或 ） 取 其小者。,合适的静态工作点的重要性,当Q点过高（如图所示靠近饱和区的 ）时，输出电压 波形产生底部失真，即下削波，这种失真又称饱和失真。,(4)图解分析波形失真与Q点的关系,当Q点过低（如图所示靠近截止区的 ）时，输出电压 波形产生顶部失真，即上削波，这种失真又称截止失真。,截止失真和饱和失真都是“非线性失真”,(5)电路参数对Q点的影响,变化对Q点位置的改变,问题：如何消除饱和失真和截止失真？,增大Rb，减小Rc，增大VCC,消除饱和失真,当

9、静态工作点Q一定时，什么时候输出幅度达到最大？,例2-5,交流负载线（除饱和区和截止区）中点处。,（5）图解法的特点及适用范围,形象直观； 适应于Q点分析、波形动态分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析； 适用于低频大信号分析； 不易准确求解； 不能求解输入电阻、输出电阻等参数。不适合频率较高或复杂电路。,例2-6,PNP共射放大电路分析,一、静态工作点稳定的必要性,静态工作点不但决定了电路是否会产生失真，而且还影响着电压放大倍数、输入电阻等动态参数。,晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,第四节 工作点稳定电路,所谓稳定Q点，是指在环境温度变化时静态集电极电流 和管压降 基本不变。,晶体管

10、在不同环境温度下的输出特性曲线,实际上，电源电压的波动、元件的老化以及温度变化所引起晶体管参数的变化，都会造成静态工作点的不稳定。,在引起Q点不稳定的诸多因素中，温度对晶体管参数的影响是最为主要的。,基本供偏方式放大电路存在的问题,如何稳定工作点？,1、射极电阻Re,工作点稳定措施,交流等效电路,问题：射极电阻Re如何稳定电路工作点？,射极电阻,2、固定分压式工作点稳定电路,旁路电容（在交流通路中可视为短路）,Rb1 Rb2为固定分压偏置电阻,二、典型的静态工作点稳定电路,公式表明基极电位几乎决定于 与 对 的分压，而与环境温度无关，即当温度变化时， 基本不变。,由此可见，电路稳定Q点的原因是：,(1) 的直流负反馈作用；,(2)在 的情况下， 在温度变化时基本不变。,作出放大电路的直流通路和交流通路,(1)直流通路,（电容开路，直流电源保留）,