2.1放大电路性能指标及工作原理

1、第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1 放大的概念和电路主要指标放大的概念和电路主要指标放大放大顶部失真顶部失真底部失真底部失真2.1.1 放大的概念放大的概念放大的基本要求：一是能够放大；二是不失真，只有在放大的基本要求：一是能够放大；二是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。不失真的情况下放大才有意义。1、电子学中放大：电信号的放大。、电子学中放大：电信号的放大。 放大电路基本特征：功率的放大放大电路基本特征：功率的放大。即负载上总能获得。即负载上总能获得比输入信号大得多的电压或电流（可以实现电压的放大，比输入信号大得多的电压或电流（可以实现电压的放大，也可以是电流的放大），有时

2、兼而有之。也可以是电流的放大），有时兼而有之。2、放大电路的测试信号：正弦信号、放大电路的测试信号：正弦信号 将微弱的变化信号放大成较大的信号。输出将微弱的变化信号放大成较大的信号。输出电压或电压或电流电流在在幅度上幅度上得到了放大，实现功率的放大。得到了放大，实现功率的放大。任何稳态信号都可分解为若干频率正弦信号（谐波）的叠加。任何稳态信号都可分解为若干频率正弦信号（谐波）的叠加。(电压或电流电压或电流)eg：扬声器：扬声器振幅放大，频率不变振幅放大，频率不变.uittuo 在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载获得的能量

3、，所以说输出信号的能量实际上是由直换成负载获得的能量，所以说输出信号的能量实际上是由直流电源提供的。流电源提供的。3、放大电路的本质：能量的控制和转换。、放大电路的本质：能量的控制和转换。2.1.1 放大电路的性能指标放大电路的性能指标信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何一个放大电路均可看作一个两端口网络。任何一个放大电路均可看作一个两端口网络。对电路的要求：对电路的要求：要具有放大能力要具有放大能力输入电阻输入电阻Ri越大越大，输入信号越接近信号源，输入信号越接近信号源输入出电阻输入出电阻Ro越小越小，带负载能力越强，带负载能力

4、越强输入输入回路回路输出输出回路回路一、放大倍数：一、放大倍数： iouuuUUAA表示放大器的放大能力，为输出量与输入量之比。表示放大器的放大能力，为输出量与输入量之比。1.电压放大倍数：电压放大倍数：2.电流放大倍数：电流放大倍数：ioiiiIIAA3.电压对电流的放大倍数：电压对电流的放大倍数：iouiIUA4.电流对电压的放大倍数：电流对电压的放大倍数：ioiuUIA量纲量纲:电阻电阻（互阻放大倍数）（互阻放大倍数）（互导放大倍数）（互导放大倍数）量纲量纲:电导电导（复数，反映了输出与输入的幅值比与相位差）（复数，反映了输出与输入的幅值比与相位差）iouUUA （Uo、Ui分别为输入和

5、输出电压的有效值）分别为输入和输出电压的有效值）二、输入电阻二、输入电阻Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻：从放大电路输入端看进去的等效电阻： 输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流能力大小的参输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流能力大小的参数，数，Ri越大越大，放大电路从信号源吸取的，放大电路从信号源吸取的电流越小电流越小，信号源内信号源内阻上的压降越小阻上的压降越小，放大电路所得到的输入电压越接近于信号，放大电路所得到的输入电压越接近于信号源电压，即源电压，即信号电压的损失越小信号电压的损失越小。 iiiIUR 一一 般来说，般来说， Ri越大越好。越大越好。但为了使输入电流大一些，

6、则应使但为了使输入电流大一些，则应使Ri小一些。小一些。三、输出电阻三、输出电阻Ro 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小表明放越小表明放大电路带负载的能力越强大电路带负载的能力越强，反之则弱。，反之则弱。oUoULoLooRRRUU RL变化时，变化时，UO也变化，也变化，RO越小越小,UO的变化就越小。的变化就越小。空载时输出电空载时输出电压的有效值压的有效值带负载时输出带负载时输出电压的有效值电压的有效值四、通频带四、通频带 在输入信号频率较低或较高时，放大倍数会明显下降，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数会明显下降，一般情况下，放大电路只适

7、用于放大一般情况下，放大电路只适用于放大某一个特定频率范围某一个特定频率范围内内的信号。的信号。衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。放大电路的频率指标放大电路的频率指标通频带：通频带：fbw=fHfL下限截下限截止频率止频率上限截上限截止频率止频率注：放大电路的放大倍数为中频放大倍数注：放大电路的放大倍数为中频放大倍数五、非线性失真系数五、非线性失真系数 D 由于晶体管、场效应管等器件具有非线性特性，其由于晶体管、场效应管等器件具有非线性特性，其线性放大范围有一定的限度。所以在线性放大范围有一定的限度。所以在输入输入正弦信号的幅正弦信号的幅度度超过一定值

8、时，超过一定值时，输出输出的电压的电压将将产生非线性失真产生非线性失真。 而而放大电路的输出信号中除基波外，还含有许多放大电路的输出信号中除基波外，还含有许多谐波谐波分量分量，即在输出信号中产生了输入信号中没有的新的频，即在输出信号中产生了输入信号中没有的新的频率分量率分量。输出波形中输出波形中所有谐波总量与基波成分之比所有谐波总量与基波成分之比称为称为非线性失真系数非线性失真系数 D。注：放大电路的输入信号不能无限制增大，太大会注：放大电路的输入信号不能无限制增大，太大会 引起失真。引起失真。12322AAAD六、最大不失真输出电压六、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

9、线性失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称为最大不失真输出电压。真时的输出电压称为最大不失真输出电压。 一般，以有效值一般，以有效值Uom表示。表示。七、最大输出功率与效率七、最大输出功率与效率 在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率称为最大输出功率大功率称为最大输出功率Pom。 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，直流输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，直流电源能量的利用率称为效率电源能量的利用率称为效率。VomPP注：放大电路的输出信号受限制。注：放大电路的输出信号受限制。PV：电源消耗的功率：电源消耗的

10、功率2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理一、基本放大电路的组成及各元件的作用一、基本放大电路的组成及各元件的作用基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电源集电极电源作用：保证发射结正偏，作用：保证发射结正偏，并提供适当的静态工作点并提供适当的静态工作点作用：为电路提供作用：为电路提供能量，并保证集电能量，并保证集电结反偏结反偏作用：将变化的电流作用：将变化的电流转化为变化的电压转化为变化的电压（a）输入信号）输入信号Ui为正弦波电压，当为正弦波电压，当ui=0时，电路处于时，电路处于静态静态。 (b) 加交流输入信号加交流输入信号ui(很小）很小

11、）时，电路中各处的电压时，电路中各处的电压和电流都随和电流都随ui变化。变化。ui变化时，变化时，IB 上将叠加一个上将叠加一个动态电流动态电流ibIC 上也将叠加一上也将叠加一个动态电流个动态电流iC管压降管压降UCE也将发生也将发生变化，变化量就是输变化，变化量就是输出的动态电压出的动态电压uo，实实现了电压放大现了电压放大二、基本放大电路的工作原理二、基本放大电路的工作原理（1）静态工作点）静态工作点 未加交流输入信号（未加交流输入信号（ui0），称为直流工作状态或静），称为直流工作状态或静态。电路中各处的电压和电流都是不变的直流。态。电路中各处的电压和电流都是不变的直流。用用IB、 I

12、C、 UBE 、UCE，这，这4个量个量来描述电路的来描述电路的静态工作点静态工作点，用，用Q表示。表示。(IBQ、 UBEQ 、ICQ、UCEQ)静态分析静态分析:确定放大电路的静态值确定放大电路的静态值(直流电源单独作用直流电源单独作用 )近似估算中：近似估算中：UBEQ=0.7V 或或0.2VbBEQBBRUVIBQBQCQIICCQCCCEQRIVU (IB，UBE) 和和( IC，UCE )分别对应于输入输出特性分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点曲线上的一个点称为静态工作点Q。（2）放大电路的波形分析）放大电路的波形分析加入小的交流信号加入小的交流信号ui=0.1si

13、nwt bBQBiIibCQCiIi动态信号驮载动态信号驮载在静态之上在静态之上ceCEQCEuUuIB、IC、UBE、UCE-直流信号直流信号ib、ic、 ube 、uce -交流信号交流信号iB 、iC、 uBE、 uCE-交流直流叠加交流直流叠加Ib、Ic、Ube、 Uce-交流信号有效值交流信号有效值注：放大电路的信号是动态信号。注：放大电路的信号是动态信号。与与ic相位相反相位相反与与ui相位相同相位相同（3）设置静态工作点的必要性）设置静态工作点的必要性 为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？信号为

14、零时有合适的直流电流和极间电压？wtuisin1 . 0其峰值小于开启电压，晶体管工其峰值小于开启电压，晶体管工作在截止状态，无法实现放大。作在截止状态，无法实现放大。wtuisin只能在信号的正半周导通，输出电压严重失真。只能在信号的正半周导通，输出电压严重失真。 因此，必须让小的交流信号叠加在直流之上，才能因此，必须让小的交流信号叠加在直流之上，才能保证保证晶体管在整个信号周期内始终工作在放大状态，输出电晶体管在整个信号周期内始终工作在放大状态，输出电压不产生非线性失真压不产生非线性失真。 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响

15、着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！三、放大电路的组成原则三、放大电路的组成原则晶体管必须工作在放大区；场效应管必须工作在恒流区。晶体管必须工作在放大区；场效应管必须工作在恒流区。电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作点，使整个波形处于放大区。工作点，使整个波形处于放大区。信号能够输入到放大电路中。信号能够输入到放大电路中。信号能够输出作用于负载。信号能够输出作用于负载。放大电路必须满足以下条件：放大电路必须满足以下条件：四、常见的两种共射放大电路四、常见的两种共射放大电路基极电源与集电极电源合二为一基极电源与集电极电源合二为一基极增加了一个电阻基极增加了一个电阻Rb1? 若没有基极电阻，静态时输入端若没有基极电阻，静态时输入端短路，晶体管截止，短路，晶体管截止，IBQ=0，电路，电路不能正常工作。不能正常工作。特点特点：输入信号与放大电路、放大电路与输出信号：输入信号与放大电路、放大电路与输出信号直接相连直接相连（1）直接耦合放大电路）直接耦合放大电路Rb1必不可少！必不可少！缺点：输入信号在缺点：输入信号在b上有损失上有损失1b2BEQbBEQCCBQRURUVIBQCQIICCQCCCEQRIVUIBQ静态工作