第二章 放大电路基础

第二章放大电路基础1放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu22.1基本放大电路的组成三种三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理3放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RB+ECEBRCC1C2T4作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T5集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T6集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T7耦合电容：电解电容，有极性。大小为10F~50F作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T8可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T9单电源供电电路+ECRCC1C2TRB10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，表示交直流量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua交直流量交流分量tUA直流分量11放大电路的分析方法放大电路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12直流通路和交流通路放大电路中各点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。交流通路：只考虑交流信号的分电路。直流通路：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。2.2放大电路的静态分析13例：对直流信号（只有+EC）开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC14对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路15ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态工作点RB+ECRCC1C2T16IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T17(IBQ,UBEQ)

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。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ182.2.1估算法（1）根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRC19（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC20直流负载线ICUCE1.三极管的输出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+ECRC2.2.2图解法21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。ICUCEQEC22例：用估算法计算静态工作点。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级。232.3放大电路的动态分析2.3.1微变等效电路法iBuBE从输入回路看当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：1.三极管的微变等效电路24从输出回路看iCuCE所以：(1)输出端相当于一个受ib

控制的电流源。近似平行(2)考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义iCuCE25ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。rbeibib

rcerbeibibbce等效cbe三极管的微变等效电路微变等效电路262、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:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL27电压放大倍数的计算特点：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL28输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL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。29输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。30所以：求输出电阻：rbeRBRC0031IBUBEQICUCEibtibtictuit2.3.2图解法32uCE的变化沿一条直线ICUCEictucet33交流负载线ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路34iC

和uCE是交直流量，与交流量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为：的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。35交流负载线的作法ICUCEECQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线36各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB37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。下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。38iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib39iCuCEuo1.Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ibib失真40iCuCE2.Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形41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。42如何判断一个电路是否能实现放大？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。

如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。1.信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：43442.4静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。TUBEICEOQ45一、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC46二、温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。47小结TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。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。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。48分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE

交流旁路电容49TUBEIBICVEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1.静态工作点稳定的原理输入特性曲线50I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路2.求静态工作点51可以认为与温度无关。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加功耗。因此一般取几十k。I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路52例：已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求该电路的静态工作点。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo532、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路54CE的作用：交流通路中，CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo55去掉CE后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE56用加压求流法求输出电阻。rbeRCRER'BRS可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。57问题：Au和Aus的关系如何？定义：放大电路RLRS582.5射极输出器(共集电极电路)RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道59一、静态分析IBIERB+ECRE直流通道60二、动态分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道共集电极61RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微变等效电路621.电压放大倍数rbeRERLRB631.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。结论：642.输入电阻输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。rbeRERLRB653.输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置066一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。67RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。设：RS=1k，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k时，求Au。68RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V69RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微变等效电路rbe=2.8k，RS=070rbeRERLRB微变等效电路2.设：RS=1k，求：Aus、

ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.8k，RS=071RL=1k时3.RL=1k和时，求Au。比较：空载时,Au=0.995

RL=5.6k时,Au=0.990

RL=1k时,Au=0.967RL=时可见：射极输出器带负载能力强。72射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.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。3.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。73743.6共集电极电路和共基极电路电路分析复合管

静态工作点动态指标

三种组态的比较3.6.1共集电极电路（射极输出器）3.6.2共基极电路753.6.1共集电极电路1.电路分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器①求静态工作点由得76②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：<A>画小信号等效电路<B>确定模型参数已知，求rbe<C>增益

3.6.1共集电极电路1.电路分析其中一般，则电压增益接近于1，即电压跟随器77③输入电阻根据定义由电路列出方程则输入电阻当，时，

3.6.1共集电极电路1.电路分析输入电阻大④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强#

既然共集电极电路的电压增益小于1（接近于1），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？78

3.6.1共集电极电路2.复合管作用：提高电流放大系数，增大电阻rbe复合管也称为达林顿管793.6.2共基极电路1.静态工作点直流通路与射极偏置电路相同80

3.6.2共基极电路2.动态指标①电压增益输出回路：输入回路：电压增益：81

3.6.2共基极电路#

共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？2.动态指标②输入电阻③输出电阻823.三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：

3.6.2共基极电路83例题1.放大电路如图所示。试求。已知=50。

解：两者比较可看出增益明显提高end84854.4场效应管放大电路直流偏置电路静态工作点

FET小信号模型动态指标分析

三种基本放大电路的性能比较

4.4.1

FET的直流偏置及静态分析

4.4.2

FET放大电路的小信号模型分析法

861.直流偏置电路4.4.1FET的直流偏置电路及静态分析（1）自偏压