2-基本放大电路-习题

1、2021/8/141第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1 2.1 放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标2.2 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2.3 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.4 2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定2.5 2.5 晶体管放大电路的三种接法晶体管放大电路的三种接法2.6 2.6 场效应管及其基本放大电路场效应管及其基本放大电路2.7 2.7 基本放大电路的派生电路基本放大电路的派生电路2021/8/1422.1 放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念一、放大的概念二、放大电路的性能指标二

2、、放大电路的性能指标2021/8/143一、放大的概念u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电2021/8/144二、性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1. 放大倍数：输出量与输入量之比：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信号源信号源内阻内

3、阻输入电压输入电压输入电流输入电流输出电压输出电压输出电流输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。2021/8/1452. 输入电阻和输出电阻 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源，内阻就压源，内阻就是输出电阻。是输出电阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值iiiIUR 输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻2021/8/1463. 通频带4. 最大不失真输出电压Uom

4、：交流有效值。交流有效值。 由于电容、电感及放大管由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff5. 最大输出功率Pom和效率：功率放大电路的参数：功率放大电路的参数2021/8/1472.2 基本共射放大电路的工作原理一、电路的组成及各元件的作用一、电路的组成及各元件的作用二、设置静态工作点的必要性二、设置静态工作点的必要性三、波形分

5、析三、波形分析四、放大电路的组成原则四、放大电路的组成原则2021/8/148一、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为负，同时作为负载的能源。载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时： 输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电间的电压、管压降称为静态工作点压、管压降称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射共射2021/8/149二、设置静

6、态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！ 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点点几乎影响着所有的动态参数！几乎影响着所有的动态参数！ 为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适的直流电流和极间电压？2021/8/1410三、基本共射放大电路的波形分析t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO饱和失真饱和失真底部失真底部失真截止失真截止失真顶部失真顶部失真输出和输入反相！输出和输入反相！动态信号动态信号驮载在静驮载在静态之

7、上态之上与与iC变化变化方向相反方向相反 要想不失真，就要要想不失真，就要在信号的整个周期内在信号的整个周期内保证晶体管始终工作保证晶体管始终工作在放大区！在放大区！2021/8/1411四、放大电路的组成原则 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。路参数。 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。载上能够获得放大了的动态信号。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。尽可能少、负载上无直流分量。2021/8

8、/1412两种实用放大电路：（1 1）直接耦合放大电路直接耦合放大电路问题：问题：1. 两种电源两种电源2. 信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共地共地”共地，且要使信号共地，且要使信号驮载在静态之上驮载在静态之上静态时，静态时，b1BEQRUU动态时，动态时，VCC和和uI同时作用同时作用于晶体管的输入回路。于晶体管的输入回路。将两个电源将两个电源合二为一合二为一有直流分量有直流分量有交流损失有交流损失 UBEQ2021/8/1413两种实用放大电路：（2 2）阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似大，即对于交流信号近似为短路。其

9、作用是为短路。其作用是“隔离隔离直流、通过交流直流、通过交流”。静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时，动态时，C1、C2为耦合电容！为耦合电容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。2021/8/14142.3 2.3 放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法二、图解法三、等效电路法三、等效电路法2021/8/1415一、放大电路的直流通路和交流通路1. 直流通路： Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路； 电感相当

10、于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2. 交流通路：大容量电容相当于短路；直流：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为电源相当于短路（内阻为0）。）。 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号通常，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分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。路的概念。2021/8/1416二、图解法bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载线

11、负载线1. 静态分析：图解二元方程：图解二元方程2021/8/14173. 失真分析 截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？2021/8/1418 饱和失真饱和失真 消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小，减小Rc，减小，减小，减小，减小VBB，增大，增大VCC。 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC：饱和失真是输出回路产生失真。：饱和失真是输出回路产生失真。2 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom

12、：比较：比较UCEQ与（与（ VCC UCEQ ），取），取其小者，除以其小者，除以 。这可不是这可不是好办法！好办法！2021/8/1419三、等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。1. 直流模型：适于：适于Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒

13、压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源2021/8/14202. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可将晶体管看成在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低频小信号模型低频小信号模型2021/8/1421h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电

14、导分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？2021/8/1422简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型EQTbbebbbbbebe)1 ( IUrrrIUr查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！2021/8/14233. 放大电路的动态分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbe

15、bcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路2021/8/1424阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 输入电输入电阻中不阻中不应含有应含有Rs!输出电输出电阻中不阻中不应含有应含有RL!2021/8/14252.4 静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响二、静态工作点稳定的典型电路二、静态工作点稳定的典型电路三、稳定静态工作点的方法三、稳定静态工作点的方法202

16、1/8/1426一、温度对静态工作点的影响 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。 若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ2021/8/1427二、静态工作点稳定的典型电路 直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流为旁路电容，在交流通路中可视为短路通路中可视为短路1. 电路组成2021/8/1428CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. 稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1

17、IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBQ UBEUBE，则，则IEQ稳定。稳定。2021/8/14293. Q 点分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是上静态电压是否可忽略不计？否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判断方法：判断方法：2021/8/14304. 动态分析beL

18、io rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利利?弊弊?eLbee)1 (RRArRu，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时：如何提高电压如何提高电压放大能力？放大能力？2021/8/14312.5 2.5 晶体管放大电路的三种接法一、基本共集放大电路一、基本共集放大电路二、基本共基放大电路二、基本共基放大电路三、三种接法放大电路的比较三、三种接法放大电路的比较2021/8/1432一、基本共集放大电路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQe

19、bBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 静态分析2021/8/14332. 动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）若（ 1 1iobebeUUArRRu故称之为射故称之为射极跟随器极跟随器Uo Ui2021/8/14342. 动态分析：输入电阻的分析：输入电阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi与负载有关！与负载有关！RL)/)(1 (LebebiRRrRR带负载电阻后带负载电阻后从基极看从基极看Re，被增，被增大到（大到（1+）倍）倍2021/8/14352. 动态

20、分析：输出电阻的分析：输出电阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！3. 特点：特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！压；在一定条件下有电压跟随作用！ oU令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io, 。oooIUR 从射极看基极回路电阻，被减从射极看基极回路电阻，被减小到（小到（1+）倍）倍2021/8/1436二、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCC

21、EQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURIVRIU1. 静态分析2021/8/14372. 动态分析3. 特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu2021/8/1438三、三种接法的比较：空载情况下空载情况下 接法接法 共射共射 共集共集 共基共基 Au 大大 小于小于1 大大 Ai 1 Ri 中中 大大 小小 Ro 大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽2021/8/14392.6 场效应管放大电路2021/8/1440一 场

22、效应管静态工作点的设置方法 根据场效应管工作在恒流区的条件，在根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-s、d-s间间加极性合适的电源加极性合适的电源dDQDDDSQ2GS(th)BBDODQBBGSQ) 1(RIVUUVIIVU1. 基本共源放大电路2021/8/14412. 自给偏压电路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得负偏压由正电源获得负偏压称为自给偏压称为自给偏压哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？2021/8/14423. 分压

23、式偏置电路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加为什么加Rg3?其数值应大些小些？其数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式设置哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？点？即典型的即典型的Q点稳定电路点稳定电路2021/8/1443二、场效应管放大电路的动态分析DSGSDmUuig近似分析时可认近似分析时可认为其为无穷大！为其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移特性可求得的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：1. 场效应管的交流等效模型2

24、021/8/14442. 基本共源放大电路的动态分析doidmgsddioRRRRgURIUUAu若若Rd=3k， Rg=5k， gm=2mS，则，则与共射电路比较。与共射电路比较。?uA2021/8/14453. 基本共漏放大电路的动态分析ismsmsdgssdio1RRgRgRIURIUUAu若Rs=3k，gm=2mS，则?uA2021/8/1446基本共漏放大电路输出电阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR若Rs=3k，gm=2mS，则Ro=?2021/8/14472.1P2.1+Vcc2021/8/14482021/8/14492.2P2.1将电路中电容开路、变压器线圈短路，信号源短路，可将电路中电容开路、变压器线圈短路，信号源短路，可得直流通路得直流通