模拟部分第2章-放大电路的基本原理和分析方法

1、东北石油大学东北石油大学低频电子线路低频电子线路东北石油大学东北石油大学第第2章章 放大电路的基本原理和分析方法放大电路的基本原理和分析方法东北石油大学东北石油大学2.1 放大的概念放大的概念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：不失真放大放大的基本要求：不失真放大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东北石油大学东北石油大学2.2 放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标一、一、 放大倍数：输出量与输入量之比放大倍数：输出量与输入量之比信号源信号源信号源信号源内阻内

2、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负载电阻负载电阻1 1、电压放大倍数：、电压放大倍数：ioUUAu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2 2、电流放大倍数：、电流放大倍数：ioIIAi东北石油大学东北石油大学二、二、 最大输出幅度最大输出幅度最大不失真输出电压：最大不失真输出电压：Uom（交流有效值）（交流有效值）omOPPOPPomUUUU22 221（峰峰值）（峰峰值）三、非线性失真系数三、非线性失真系数12322.UUUD东北石油大学东北石油大学四、输入电阻四、输入电阻iiiIUR五、输出电阻五、输出电阻SiSiiUR

3、RRULSRUOOOIUR0LOOOOLOLORUURURRRU1东北石油大学东北石油大学六、通频带六、通频带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LHbwfff七、最大输出功率与效率七、最大输出功率与效率1、最大输出功率：、最大输出功率：Pom2、效率：、效率：VomPP东北石油大学东北石油大学2.3 单管共射极放大电路单管共射极放大电路一、一、 单管共射极放大电路的组成单管共射极放大电路的组成1、结构：、结构： 三极管、基极回路、集电极回路、三极管、基极回路、集电极回路、输入和输出信号。输入和输出信号。2、元件作用：、元

4、件作用： 三极管三极管：放大元件。：放大元件。VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合适的，且有合适的IB。VCC：使：使UCEUon，同时作为负载的能源，同时作为负载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo) 。)( oCEcbicuuiiiuR动态信号作用时：动态信号作用时：东北石油大学东北石油大学二、二、 单管共射极放大电路的工作原理单管共射极放大电路的工作原理1、基本原理、基本原理OCCCEBCBBEIuRiuiiiuu2、放大原则、放大原则（1）发射结正偏，集电结反偏，工作在放大区；）发射结正偏，集电结反偏，工作在放大区；（2）输入回路将变化的电压转化成变化的电流；）输入回

5、路将变化的电压转化成变化的电流；（3）输出回路将集电极变化的电流转化成变化的集电极电压；）输出回路将集电极变化的电流转化成变化的集电极电压；（4）提供直流电源。）提供直流电源。3、电路缺点、电路缺点（1）占用两个直流电源；）占用两个直流电源；（2）交直流分量均被放大输出；）交直流分量均被放大输出；（3）输入信号与输出信号不共地。）输入信号与输出信号不共地。东北石油大学东北石油大学4、电路改进、电路改进+VCCRCC1C2TRb+RLuiuo+- -+- -iCiBuCE+- -（1）一个直流电源；）一个直流电源；（2）耦合电容隔离直流，只将交流分量放大；）耦合电容隔离直流，只将交流分量放大；（

6、3）输入信号与输出信号共地。）输入信号与输出信号共地。东北石油大学东北石油大学VTC150FC250FRc3kRb280k34RL3kUi14.14mVpk 1kHz 0Deg XMM1XMM2XMM3XSC1ABGT20105VCC12VVCC东北石油大学东北石油大学2.4 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法放大电路的分析：静态分析：动态分析：估算法图解法微变等效电路法图解法分析步骤：先静态，后动态。东北石油大学东北石油大学一、一、 直流通路和交流通路直流通路和交流通路1. 直流通路：直流通路： us=0，保留，保留Rs； 电容开路；电容开路； 电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相

7、当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2. 交流通路：交流通路： 大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路； 直流电源相当于短路（内阻为直流电源相当于短路（内阻为0）。）。东北石油大学东北石油大学例：例：画出该电路的直流通路和交流通路直流通路直流通路交流通路交流通路东北石油大学东北石油大学讨论：讨论：画出图示电路的直流通路和交流通路。画出图示电路的直流通路和交流通路。东北石油大学东北石油大学cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ 7 . 0RIVUIIRUVIVUBEQ当当VCCUBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ，100。 Q？二、二、 静态

8、工作点的近似估算静态工作点的近似估算)( :)()( :)(CEQCQconstiCECBEQBQconstuBEB,UIQufi,UIQufiBCE东北石油大学东北石油大学三、三、 图解法图解法1、静态分析、静态分析bBCCBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ直流负载线直流负载线bCCRVCCVCRk1东北石油大学东北石油大学2、动态分析、动态分析QQLCRRk/1交流负载线交流负载线CRk1东北石油大学东北石油大学3、结论、结论放大电路中的信号时交、直流共存的。放大电路中的信号时交、直流共存的。放大后的输出信号与输入信号是同频率

9、的正弦波。放大后的输出信号与输入信号是同频率的正弦波。共射放大电路实现反相放大。共射放大电路实现反相放大。例例东北石油大学东北石油大学VCCVCC/Rb4、图解法的应用、图解法的应用（1） 失真分析失真分析n截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VCC，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！Q减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？东北石油大学东北石油大学n饱和失真饱和失真饱和失真产生于晶体管的输出回路！饱和失真产生于晶体管的输出回路！消除方法：增大消除方法：增大Rb，减小减小Rc，减小，减小，

10、增大，增大VCC。 Q QRb或或Rc或或VCCXVCC/Rb东北石油大学东北石油大学（2） 估算最大输出幅度估算最大输出幅度Q交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线2 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom ：取其小者，除以：取其小者，除以 。东北石油大学东北石油大学QbCCRVCCVQ点太低容易截止点太低容易截止CCCRVVCCiCuCEoQIB(3) 电路参数对电路参数对Q 的影响的影响 VCC 、 RC 一定时，改变一定时，改变RBRB IB Q RB IB Q Q点太高容易饱和点太高容易饱和东北石油大学东北石油大学BCCBRVI VC CQVCC 、 RB 一定时，改变一定时，

11、改变RCVCCiCuCEOQIBRC 负载线平缓负载线平缓Q1Q2Q1点靠近饱和区点靠近饱和区RC 负载线陡直负载线陡直RC = 0时，无电压放大作用时，无电压放大作用 RC、 RB 一定时，改变一定时，改变VCC VCC1iCuCEOQ2IB2VCC2VCC3IB3Q3IB1Q1 直流负载线斜率不变直流负载线斜率不变直流负载线平行移动直流负载线平行移动CCCRVCCCRV东北石油大学东北石油大学例例习题习题2-6 已知： （1）分析工作点是否合适；试分析该三极管的值。 （2）VCC和三极管不变，为使静态UCEQ=5V，如何改变参数？ （3）VCC和三极管不变，为使ICQ=2mA，UCEQ=2

12、V，如何改变参数？V10,k5 . 1, k10, k510CCLcbVRRRQ1Q3Q250BiCi东北石油大学东北石油大学四、四、 微变等效电路法微变等效电路法),(),(21CEBCCEBBEuifiuifuCEiCECBuBCCCEiCEBEBuBBEBEduuidiiididuuudiiuduBCEBCECEBBEUieiuhBCEBEIreuuhCEBCUfeiihBCECioeuihceoebfeCcerebiebeUhIhIUhIhU东北石油大学东北石油大学h参数的物理意义参数的物理意义beBBECEriuhUie0BCEBEIreuuhCEBCUfeiih01ceCECBru

13、ihioeb-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间的电导间的电导ceoebfeccerebiebeUhIhIUhIhU bbbebeIcIIrU 东北石油大学东北石油大学1、三极管的等效电路、三极管的等效电路东北石油大学东北石油大学2、单管共射放大电路的微变等效电路、单管共射放大电路的微变等效电路东北石油大学东北石油大学东北石油大学东北石油大学bebiLCbo)/(rIURRIU beLbebLCbio )/(rRrIRRIUUAu beCorRAu 东北石油大学东北石油大学suAbeSLiSibeLSsiiososrRRRRRrRRRRAUUUUUU

14、AiiuusuA东北石油大学东北石油大学bebebiii/rrRIUR 输入电阻输入电阻Ri放大电路是信号源（或前一级）的负载，放大电路是信号源（或前一级）的负载，输入电阻输入电阻Ri 就就是信号源（或前一级）的负载电阻。是信号源（或前一级）的负载电阻。Ri ii 减轻信号源负担减轻信号源负担iiiIURbeibiirURUIRiuiuo本级本级 Au Ri前一级前一级RL前一级前一级Au 一般要求：一般要求：输入电阻输入电阻Ri越高越好越高越好iUiIbIcIoUbIsUbRI东北石油大学东北石油大学iUiIbIcIoUbIsULRUIUR0ooosC0oooLsRIURRU一般要求：一般要

15、求：输出电阻输出电阻Ro越小越好越小越好放大电路的输出是负载（或后一级）的信号源，其等效信放大电路的输出是负载（或后一级）的信号源，其等效信号源的内阻就是号源的内阻就是输出电阻输出电阻RoRo 带负载能力强带负载能力强Ro后一级后一级 RS 后一级后一级 AusoRoI oU 东北石油大学东北石油大学CQIIrmV26)1 (300)mA(mV26)1 (300EQbeEQTbbebbbe)1 ()1 (IUrrrr基区体基区体电阻电阻发射结正偏时发射结正偏时的等效电阻的等效电阻温度的电压温度的电压当量当量EQEQTeIIUrmV26东北石油大学东北石油大学例例习题习题2-10 已知：k5,

16、k530,k5V,6, 60LbcCCRRRV东北石油大学东北石油大学例例东北石油大学东北石油大学2.5 静态工作点的稳定问题静态工作点的稳定问题一、温度对一、温度对静态工作静态工作点的影响点的影响 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。T（ ）ICQQ 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IBQICEO若若UCEQ不变，不变，IBQQ东北石油大学东北石油大学二、二、静态工作点稳定的静态工作点稳定的典型电路典型电路 1、电路组成电路组成及工作原理及工作原理Ce为旁路

17、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（分压式静态工作点稳定电路）电路组成（分压式静态工作点稳定电路）东北石油大学东北石油大学CCb21b1bBQVRRRU（2） 稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 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。TCQIEQIeRUEQUBEQUBQICQI东北石油大学东北石油大学Re 的作用的作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变） IB IC Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概

18、念：关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小东北石油大学东北石油大学2、静态与动态、静态与动态分析分析eBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工

19、作点稳定电路什么条件下成立？什么条件下成立？)( ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVUCQBQIIIIEQCQ（1） 静态分析静态分析东北石油大学东北石油大学（2） 动态分析动态分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRReLbee)1 (RRArRu，则若无旁路电容无旁路电容Ce时：时：东北石油大学东北石油大学例例习题习题2-11 已知：V15,k5 . 1,k2, k10, k5 . 221CCLcbbVRRRR东北石油大学东北石油大学2.6 双极型三

20、极管放大电路的三种基本组态双极型三极管放大电路的三种基本组态一、基本共集放大电路一、基本共集放大电路 1 1、 电路结构电路结构东北石油大学东北石油大学eCQCCCEQBQCQebBEQCCBQ)1 (RIVUIIRRUVI2、 静态分析静态分析RbReGNDVCC东北石油大学东北石油大学3、 动态分析动态分析iRiROROR1)/)(1 ()/)(1 ( ebeeioLLuRRrRRUUA)/)(1 (/ebebiLRRrRRbeeorRR特点：特点： 输入电阻大，输出电阻小；输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！在一定条件下有电

21、压跟随作用！东北石油大学东北石油大学C150FC250FVTRe5.6k2RL5.6kRb240kRs10kUs1.4142 Vpk 1kHz 0Deg 1XMM1XMM2XMM3XSC1ABGT306054VCC10VVCC东北石油大学东北石油大学二、基本共基放大电路二、基本共基放大电路 1 1、 电路结构电路结构东北石油大学东北石油大学2、 静态分析静态分析eBEQEQ211RUUIIVRRRUBQCQCCbbbBQ1EQBQIIeEQCCCEQRIRIVUcCQRb1ReGNDVCCRb2Rc21东北石油大学东北石油大学3、 动态分析动态分析iRiRORbecbebccio)/( )/(

22、rRRrIRRIUUALLu)1 (/beeirRRcoRR 特点：特点：输入电阻小，频带宽！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！只放大电压，不放大电流！东北石油大学东北石油大学VTC150FC250FVcc12 V Cb50FXMM1XMM2XMM3XSC1ABGT6Ui2.828mVpk 1kHz 0Deg 0Rc5.1kRb11.5kRL5.1kRe2kRb25k3750214东北石油大学东北石油大学三、三种接法的比较：空载情况下三、三种接法的比较：空载情况下 组态组态 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

23、大大 小小 大大 频带频带 窄窄 中中 宽宽 相位相位 反相反相 同相同相 同相同相东北石油大学东北石油大学2.8 多级放大电路多级放大电路一、多级放大电路的耦合方式一、多级放大电路的耦合方式 Q点相互独立点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路 利用电容连接信号利用电容连接信号源与放大电路、放大源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容电路与负载，为阻容耦合。耦合。1 1、阻容耦合、阻容耦合东北石油大学东北石油大学2 2、变压器耦合、变压器耦合L2L2c21RI

24、RIPPl，从变压器原边看从变压器原边看到的等效电阻到的等效电阻 可能是实际的负载，也可能是实际的负载，也可能是下级放大电路可能是下级放大电路 理想变压器情理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。实现阻抗变换L221L2c2L)(RNNRIIRl东北石油大学东北石油大学3 3、直接耦合、直接耦合既是第一级的集电极电阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，信号，便于集成化， Q点相互影响，点相互影响，存在零点存在零点漂移现象。漂移现象。 当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。电位的变化会