电子技术知识小结第三章 基本放大电路

1、第三章 基本放大电路3.1概论放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。放大电路的性能指标(1) 放大倍数Ax表征放大器的放大能力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。电压放大倍数定义为:电流放大倍数定义为: 互阻增益定义为:互导增益定义为:（2）输入电阻输入电阻：定义：断开信号源，保留负载，从输入端看进去的等效电阻，称为放大电路的输入电阻。a.输入电阻较小，将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担；b.输入电阻较小，信号源内阻和的分压，使实际加到放大电路的输入电压减小，从而减小输

2、出电压放大电路的输入电阻大。即：ri 越大，ii 就越小，ui 就越接近 uS，信号在传输过程中损失就越小。（）输出电阻定义：断开负载，去掉信号源，保留信号源内阻，从输出端看进去的等效电阻，称为放大电路的输出电阻。放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。如何确定电路的输出电阻（略：后面会再讲的）（）通频带fL：下限截止频率，fH：上限截止频率，通频带：fbw= fHfL（4）最大不失真输出有效值电压iCuCEuoib（5）最大输出功率及效率符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字

3、母、小写下标，表示交流分量。3.2基本放大电路的组成和工作原理各元件作用T：是放大电路中的放大元件，利用它的电流放大作用在集电极电路获得放大了的电流，这电流受输人信号的控制。：集电极电源，为输出信号提供能量外；保证集电结处于反向偏置。：集电极负载电阻简称集电极电阻，主要是将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。：基极电源，和基极电阻一起作用，使发射结处于正向偏置，并提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点。：耦合电容，隔直通交。 单电源供电（图：略24）IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T(IBQ,UBEQ)

4、和( ICQ,UCEQ )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。uCE的变化沿一条直线，uce与ui反相信号流向：实现放大的条件1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。如何判断一个电路是否能实现放大1、信号能否输入到放大电路中；2、信号能否输出；3、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.3放大电路的分析方法直流通道和交流通道 放大电路中各点

5、的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路直流通道：只考虑直流信号的分电路不同的信号可以分别在不同的通道分析。直流通道：RB+ECRC交流通道RB+ECRCC1C2短路短路置零T（自：相当于把RB、RC往下翻）RBRCRLuiuo直流负载线(图解法要用）1、输出特性。2、UCE=ECICRC。画输出直线方程3、分别令UCE和IC为零可得M和N点。M：，N：4、直流负载线与输出特性的交点就是Q点5、，直线方程的斜率

6、为：交流负载线输出交流方程iC和uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系所以：交流信号的变化沿着斜率为：，这条直线通过Q点，称为交流负载线。交流负载线的作法（略44）最大的不失真输出有效值电压（自：P47例题要反复看）静态分析1、估算法（1）根据直流通道估算IB（自：UBE一般取0.6V）RB 称为偏置电阻，IB 称为偏置电流。（2）根据直流通道估算，2、图解法：先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。（自：P47例题要反复看）动态分析一、三极管的微变等效电路当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。，对输入的小交流信号而言，三

7、极管相当于电阻rbe 。rbebibibbce二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替uirbebibibiiicuoRBRCRL三、电压放大倍数的计算：，1、式中的负号表示输出电压 与输入电压的相位相反；2、随负载变化而变化。愈小，则电压放大倍数愈低；3、与和有关。四、输入电阻的计算：对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。，电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。五、输出电阻的计算：对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻

8、的方法：1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。2、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。截止失真：Q点过低，信号进入截止区（自：输出波形正半周被截去）饱和失真：Q点过高，信号进入饱和区（自：输出波形负半周被截去）晶体三极管交流分析(等效电路分析法)步骤：分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。画电路的交流通路

9、。在交流通路上把三极管画成 微变模型分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。3.5静态工作点的稳定对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、b和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBE、b、ICEOQ温度对UBE的影响：TUBEIBIC（自：输入曲线左移）温度对b值及ICEO的影响：Tb，ICEOIC总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。RB1+ECRCC1C2RB2CERERL

10、uiuoI1I2IB（定值）（自：RB1和RB2串联）（定值）（自：RC和RE串联）UB和IC就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，从而静态工作点得以稳定。Q点稳定过程 TICUE=REIEUB-UE=UBEIBICQ点稳定实质是通过发射极电阻RE上电压降（E=REIE）的变化反映出来，而后引回（就是反馈）到输入电路，和UB比较，使UBE发生变化来牵制IC的变化。即引入了负反馈。关于RE1、对于稳定效果，RE愈大，稳定性能愈好。2、RE愈大，在其损耗的交流信号就大。3、在RE上并联一个电容，交流信号无损失，即傍路电容3.6共集电极电路（射极输出器）RB+ECRCC1C2RERLuiuo

11、静态分析：RB+ECRCC2REIBIE，动态分析：rbeRERL1、电压放大倍数讨论：a.所以但是，输出电流Ie增加了。b.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。2、输入电阻3、输出电阻（用加压求流法求，略）讨论：a.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。b.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。c.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。（P99是个总结）3.7共基极电路RcREuiuoUCCEBus静态分析: 1）列输入回路电压方程可求得：2）根据放大区三极管电流方程可求得3）列输出回路电压方程可求得：动态分析：ecrbeRER

12、cuiuob共射放大电路既有电压放大作用又有电流放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，适用于一般放大。共集放大电路只有电流放大作用而没有电压放大作用，因其输入电阻高而常做为多级放大电路的输入级，因其输出电阻低而常做为多级放大电路的输出级，因其放大倍数接近于1而用于信号的跟随。共基放大电路只有电压放大作用而没有电流放大作用，输入电阻小，高频特性好，适用于宽频带放大电路。3.8多级阻容耦合放大电路耦合：即信号的传送。耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。1、阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接。优点：1）阻容耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影

13、响的。因为变压器不能传送直流信号。2）阻容耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。3）电容器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。缺点：1）高频和低频性能都很差；2）体积大，成本高，无法集成。2、直接耦合存在两个问题：1）第一级的静态工作点已接近饱和区。2）由于采用同种类型的管子，级数不能太多。为了解决第一个问题：（a）在T2的发射极加入电阻RE2（略：P111）（b）在T2的发射极加入稳压管为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用。优点：（1）由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。（2）便于集成。由于电路中只有晶体管和

14、电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。缺点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。（2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重(第五章介绍零点漂移）典型电路 多级电路电压放大倍数与各级电压放大倍数之间的关系：考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理！静态分析：（自：书上比这里更细，这里略）动态分析：RE1R1RSRC2RLR2R3ri = R1 / rbe1 +（b +1)RL1¢ ，其中RL1¢= RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL

15、1=RE1/ri2ro = RC2= 10K，总结多级阻容耦合放大器的特点：（1）、由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。（2）、前一级的输出电压是后一级的输入电压。（3）、后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。（4）、总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。（5）、总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1。（6）、总输出电阻即为最后一级的输出电阻。阻容耦合电路的频率特性：阻容耦合电路缺点：不能放大直流信号。采用直接耦合的方式可放大缓慢变化的信号，扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。3.9差动放大电路直接耦合电路的特殊问题问题1：前后级Q点相互影响

16、。解决方法：增加R 、RE2：用于设置合适的Q点。问题2：零点漂移。产生的原因是：电源波动；元件老化；温度影响。解决的办法：采用稳压电源；精选元件；对温度的影响一般采用差动放大电路。差分放大电路的结构差分放大电路的工作原理1、抑制零漂的原理1）利用电路对称性抑制零漂（双端输出）当ui1=ui2=0时：uo=uC1-uC2=0。当温度变化时：uo=(uC1+DuC1)-(uC2+DuC2)=02)RE：抑制温度漂移TICIE=2ICUEUBEIBIC静态分析：uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEIC1=IC2=IC= bIB，UE1= UE2 =IB×RBUBEU

17、CE1=UCE2 =UC1UE1，UC1=UC2=UCCIC×RC动态分析：一、输入信号分类1、差模输入ui1=-ui2=ud，差模电压放大倍数：2、共模输入ui1=ui2=uC，共模电压放大倍数：共模抑制比，3、任意输入：ui,ui2分解：差模分量：，共模分量：。叠加：ui1=uC+ud，ui2= uC-ud二、差模输入、电路+UCC-UEEuiuoRCT1RBRCT2RBRERR均压器，ui=ui1-ui2=2ud、RE对差模信号作用uRE=0，RE对差模信号不起作用3、差模信号通路T1单边微变等效电路uod1RBB1EC1RCbib1ui1rbe1ib14、差模电压放大倍数单边

18、差模放大倍数：，总电压放大倍数（双端输出）5、差模输入输出电阻uod1RBB1EC1RCbib1ui1rbe1ib1uod2RBB2EC2RCbib2ui2rbe2ib2输入电阻：输出电阻：ro=2RC差动放大电路的改进恒流源式差放电路RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEE恒流源的作用1.恒流源相当于阻值很大的电阻。2.恒流源不影响差模放大倍数。3.恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。差放电路的几种接法输入端接法：单端、双端。输出端接法：双

19、端、单端。双端输入双端输出：Ad=Ad1双端输入单端输出：3.10互补对称功率放大电路功率放大器的作用：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。分析功放电路应注意的问题(1) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值：ICM、UCEM、PCM。(2) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(3) 电源提供的能量尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（h）。Pomax：负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。放大电路有三种工作状态：静态工作点Q大致在交流负载线中点，这种称为甲

20、类工作状态。静态工作点Q沿负载线下移，这种称为甲乙类工作状态。静态工作点下移IC0处，管耗更小，这种称为乙类工作状态。互补对称功率放大电路互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。类型：无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）1、无输出电容的互补对称功放电路（OCL电路）一、工作原理（设ui为正弦波）电路的结构特点：1.由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。2.双电源供电。3.输入输出端不加隔直电容。ic1ic2ui-USCT1T2uo+USCRLiL静态分析：ui=0V®T1、T2均不工作®uo=0V动态分析：ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1ui<0VT1截止，T2导通iL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。交越失真：输入信号ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。乙类放大的特点：(1)静态电流 ICQ、IBQ等于零；(2)每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。二、电路