2章-交流放大器

本章主要学习三极管组成的简单放大电路的构成，工作原理及分析方法。交流放大电路第2章第二部分电子技术基础第二部分电子技术基础

第2章交流放大电路2.1基本交流电压放大电路2.2分压式偏置放大电路2.3阻容耦合放大电路2.4放大电路中的负反馈2.5功率放大电路第2章交流放大电路放大？++－－uiu0名词解释

信号“放大”的实质是用一个小的变化量去控制一个较大量的变化，使变化量得到放大。简单的放大电路是利用三极管的电流控制作用，实现对微弱信号的放大。主要内容：重点内容：难点内容：

第2章交流放大电路

基本放大电路的组成及工作特性，静态、动态分析方法，典型放大电路的分析。放大电路的静态、动态分析方法。

放大电路动态分析方法及典型放大电路的分析。2.1基本交流电压放大电路2.1.1基本交流电压放大电路的组成1、使晶体管工作在放大区2、使交流信号有效的输入、输出

图2.2.1基本交流放大电路组成原则

三极管T电流放大偏置电阻RB集电极电阻RC

耦合电容C1

耦合电容C2集电极电源UCC放大电路中元件的作用

输入与信号源连接

输出接负载电阻RL

接地端

2.1基本交流电压放大电路2.1.2静态分析指当放大电路输入信号ui=0时的工作状态。此时在直流电源UCC的作用下，电路中各处的电压电流都是直流量，称为直流工作状态，简称静态。图2.2.1基本交流放大电路静态由于C1、C2的隔直作用，得到交流放大电路的直流通路。

耦合电容C2

耦合电容C1交流放大电路的直流通路

直流通路1、图解法2.1.2静态分析一、静态电路分析目的：求出静态值UBE、IB、UCE、IC。方法：用作图的方法，在输入回路求出既满足输入特性曲线又满足输入电路基本电压方程的UBE、IB值；在输出回路求出既满足输出特性曲线又满足输出电路的基本电压方程的UCE、IC值。条件：已知电路中各元件参数值，三极管输入和输出特性曲线。图2.2.2放大电路的直流通路UBEUCE图解法举例：输入回路2.1.2静态分析一、静态电路分析图2.2.3图解法确定静态工作点令IB=0得

UBE=UCC令UBE=0得IB=UCC/RB输入回路电压方程：输入特性与直线交于Q点，该点对应的坐标值可得到电路的UBE=0.6V和IB=40μA。连接MN两点的直线与IB=40μA输出特性曲线交于Q点，该点称静态工作点，对应的坐标值IC、UCE及IB统称为静态值。2.1.2静态分析一、静态电路分析图2.2.3图解法确定静态工作点输出回路电压方程：N：令IC=0得

UCE=UCCM：令UCE=0得IC=UCC/RC图解法举例：输出回路直线MN称为直流负载线斜率－1/RC：2、估算法2.1.2静态分析一、静态电路分析目的：求出UBE、IB、UCE、和IC的值，即静态值。方法：令硅管UBE≈0.6V

锗管UBE≈0.2V

条件：已知电路中各元件参数值，三极管的β值。图2.2.2放大电路的直流通路UBEUCE由输入回路求IB三极管电流放大求IC由输出回路求UCE

1、为什么要设置静态工作点2.1.2静态分析二、静态工作点的设置目的：保证不失真地放大交流信号，防止产生信号失真。图2.2.4不设静态工作点时信号的传输2、合理设置静态工作点的方法2.1.2静态分析二、静态工作点的设置方法：通过改变RB的阻值来调整偏置电流IB的大小，使放大电路正常工作。图2.2.5基极电流对静态工作点的影响【例2.1.1

】

已知UCC＝12V，RC＝4k

，RB＝280k

，输入输出特性曲线如图2.2.3（b）（c）所示，用图解法求其静态值。（2）电流放大系数β值为37，用估算法求其静态值。2.1.2静态分析图2.2.3【例2.1.1

】【解】（1）由IB＝0，得UBE＝UCC＝12V，在图（b）横轴上得点（12，0）；

UBE＝0，得连接（12，0）和点（0，40）的直线与对应的输入特性曲线交于Q点，得：图2.2.3【例2.1.1

】【解】图2.2.3由IC＝0，UCE＝UCC＝12V，得M点（12，0）；UCE＝0，得：连接MN的直线与对应于IB＝40μA的这条输出特性曲线交于Q点，得静态值：IC＝1.5mA，UCE=6V见图2.2.3(c)。（2）估算法【例2.1.1

】【解】小结：估算法较简单，且误差不大，采用图解法往往也要先估算IB值，再作图得到IC和UCE。2.1基本交流电压放大电路2.1.3动态分析放大器加入正弦输入信号（ui≠0）后，各处电压电流都在原静态值上叠加一个交流量（变化量），这种信号下放大器的工作状态简称“动态”。

动态UBEIBICuBEtOiBtOiCtOuotOuCEtOuitO图2.2.6放大电路中电流方向电压和电流的符号规定见表2.1.2动态分析方法：1、图解法2、估算法（微变等效电路法）图2.2.6放大电路中电流方向动态分析目的：1、知道信号被放大了多少；2、放大电路对信号源的影响；3、负载对放大电路的要求；动态分析任务：1、求解电压放大倍数；2、输入电阻；3、输出电阻。2.1基本交流电压放大电路2.1.3动态分析1、输出端开路2.1.3动态分析一、图解分析方法设ui=UmSinωt=0.02SinωtV原静态值:UBE=0.6VIB=40μA

IC=1.5mA

UCE=6V放大电路输出端不接负载电阻RL图2.2.6放大电路中电流方向

耦合电容C1C2容抗小短路图2.2.7uBE的波形2.1.3动态分析1、输出端开路一、图解分析方法

耦合电容C1C2容抗小短路图2.2.8电路中不接RL时的动态分析

当ui=UmSinωt=0.02SinωtV时，求得ib的幅值为20μA2.1.3动态分析1、输出端开路一、图解分析方法图2.2.8电路中不接RL时的动态分析

ui=0.02SinωtV注意：iC

、uCE反相QuCE/VttiB/

AIBtiC/mAICiB/

AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=

一、图解分析方法输出端负载开路状态下的动态分析2.1.3动态分析输出端开路动态分析结论1、在相位关系上

ib、iC

与ui同相

uO、

uce与ui反相一、图解分析方法输出端开路动态分析结论：1、在相位关系上

ib、iC

与ui同相

uO、

uce与ui反相2、画出输出端开路时放大电路的交流通路（C1C2短路、UCC短路）图2.2.9放大电路的交流通路

3、输出与输入正弦电压的幅值端与有效值之比称为电压放大倍数，用Au表示。2、输出端接负载电阻2.1.3动态分析一、图解分析方法输入信号不变：ui=0.02SinωtV；静态值不变:UBE=0.6V，IB=40μA

IC=1.5mA,UCE=6V交流通路发生变化，如图所示：图2.2.9放大电路的交流通路

结论：交流负载电阻RL′=RL//RC，RL′小于RC2、输出端接负载电阻2.1.3动态分析一、图解分析方法利用RL′参数可作一条新负载线，称为“交流负载线”。带负载后工作点的轨迹沿交流负载线变化，变化范围减小了，在同样输入信号下，电压放大倍数为：图2.2.10接负载后的动态分析

结论：带负载后放大电路的动态工作范围减小了，输出电压幅度减小了，RL′越小交流负载线就越陡，电压放大倍数越小。3、静态工作点与非线性失真2.1.3动态分析一、图解分析方法（1）截止失真RB过大，IB过小，工作点设置在截止区，如Q”点。三极管进入截止区，输出波形产生失真。图2.2.12工作点对失真的影响

结论：工作点设置非常重要，带负载后，调节RB可以使工作点沿交流负载线上下移动，得到不失真输出信号。（2）饱和失真RB过小，IB太大，工作点设置在饱和区，如Q’点。三极管进入饱和区，输出波形产生失真。2.1.3动态分析【例2.1.2

】

图2.2.6所示放大电路中，已知三极管的输出特性曲线如图2.2.13所示，取UCC＝12V，RC＝6k

，RL＝3k

，RB＝560k

，试用图解法作静态分析和动态分析，并确定输出电压的最大动态范围。图2.2.13例2.1.2图

图2.2.6

【解】【例2.1.2

】估算IB：作直流负载线：由IC＝0，UCE＝UCC＝12V，得A点（12，0）；UCE＝0，得：连接A、B的直线与对应于IB＝20μA的这条输出特性曲线交于Q点，得静态值：IC＝1mA，UCE=6V（见图2.2.13）。图2.2.13例2.1.2图

【例2.1.2

】【解】作交流负载线并确定输出电压的动态范围：由图2.2.13可见，输出电压uo的最大动态变化范围（在不计ICEO时）为±2V。图2.2.13例2.1.2图

1、估算电压放大倍数2.1.3动态分析二、估算法（微变等效电路法）求解步骤：（1）、作出放大电路的“微变等效电路”，微变指小信号。图2.2.14微变等效电路图作法：作出交流通路。用虚线框内电路代替三极管1、估算电压放大倍数2.1.3动态分析二、估算法（微变等效电路法）求解步骤：(2)、用经验公式计算“微变等效电路”中的电阻rbe图2.2.14微变等效电路图(3)、用相量计算电压放大倍数(4)、带负载电压放大倍数+-信号源Au放大电路+-放大电路信号源+-+-2.1.3动态分析2、放大电路输入电阻的计算输入电阻的作用:二、估算法（微变等效电路法）输入电阻是表明放大电路对信号源影响的参数,一般希望输入电阻越大越好。由微变等效电路求得:IsRs+_RLro+_

RSRL+_Au放大电路+_2.1.3动态分析3、放大电路输出电阻的计算二、估算法（微变等效电路法）输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数,输出电阻越小越好。由微变等效电路求得:输出电阻的作用:注意:

输出电阻与负载无关。2.1.3动态分析【例2.1.3

】

在图2.2.6中，已知UCC＝12V，RC＝4k

，RB＝300k

，RL＝4k

，三极管的β＝40。图2.2.6

（1）试计算静态值；（2）计算电压放大倍数Au、输入电阻ri

、输出电阻ro，（3）若信号源有内阻RS＝0.6k

，则其放大倍数Aus为少？【例2.1.2

】（1）【解】试计算静态值；【例2.1.2

】【解】（2）计算电压放大倍数Au、输入电阻ri

、输出电阻ro（3）若信号源有内阻RS＝0.6k

，则其放大倍数Aus为少？ri2.2分压式偏置放大电路

具有稳定工作点功能的典型电路称分压式偏置电路。图2.2.15分压偏置电压放大电路2.2.1稳定静态工作点原理

1、静态工作点的稳定条件分压取出变化电压旁路电容基极电位VB温度UBEIBICVEICIE2、稳定静态工作点的物理过程2.2分压式偏置放大电路2.2.2分压式偏置电路的计算

静态工作点的估算图2.2.15分压偏置电压放大电路2.2分压式偏置放大电路2.2.2分压式偏置电路的计算动态值的估算图2.2.16分压偏置电路的微变等效电路空载的放大倍数接负载的放大倍数考虑信号源内阻时的放大倍数输入电阻、输出电阻2.2.2分压式偏置电路的计算【例2.2.1】在图2.2.15中，已知UCC＝12V，RC＝2k

，RB1＝20k

，RB2＝10k

，

RE＝2k

，RL＝2k

，三极管的β＝40。图2.2.15分压偏置电压放大电路（1）试计算静态值；（2）计算电压放大倍数Au、输入电阻ri

、输出电阻ro；（3）若信号源有内阻RS＝0.5k

，则其放大倍数Aus为多少？【例2.2.1

】【解】（1）试计算静态值【例2.2.1

】【解】(2)当不计RS时的电压放大倍数为(3)当RS=0.5k

时的电压放大倍数为2.2分压式偏置放大电路图2.2.17带RE1的放大电路2.2.3发射极接有偏置电阻的分压偏置电路

电路特点发射极电阻分成两部分RE1和RE2，RE1两端没有并联旁路电容，所以，RE1除对静态工作点有稳定作用外，对放大电路的放大倍数、输入输出电阻都有影响。电路静态分析静态工作点的计算同分压偏置电路2.2分压式偏置放大电路图2.2.18带RE1的放大电路的微变等效电路2.2.3发射极接有偏置电阻的分压偏置电路

电路动态分析结论：Au减小了，ri增大了，稳定性提高了。2.2.3发射极接有偏置电阻的分压偏置电路

【例2.2.2】在图2.2.17中，已知UCC＝12V，RC＝2k

，RB1＝20k

，RB2＝10k

，RE1＝200

，RE2＝1.3k

，RL＝4k

，三极管的β＝60。（1）试计算静态值；（2）计算电压放大倍数Au、输入电阻ri。图2.2.17

带RE1的放大电路【例2.2.2

】【解】（1）计算静态工作点【例2.2.2

】【解】（2）电压放大倍数为（3）输入电阻图2.2.19多级放大电路的框图第2级

推动级

输入级输出级2.3阻容耦合放大电路对耦合电路的要求：①保证各级有合适的静态工作点；②逐级传送信号③保证波形不失真和减少耦合元件压降损失

常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。耦合：指信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。图2.2.20阻容耦合两级放大电路2.3阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路对耦合电路的要求：①保证各级有合适的静态工作点；②逐级传送信号③保证波形不失真和减少耦合元件压降损失

阻容耦合多级电路的静态分析：方法同单级电压放大器图2.2.21两级放大电路的微变等效电路2.3阻容耦合放大电路2.3.1多级放大电路的放大倍数两级阻容耦合放大电路的动态分析放大倍数计算：考虑前后级间的影响，将两级总放大倍数计算问题转化为计算两个单级放大倍数问题。n级放大倍数2.3.1多级放大电路的放大倍数两级阻容耦合放大电路的动态分析第一级放大电路放大倍数第二级放大电路放大倍数两级放大电路放大倍数n级放大电路放大倍数2.3.2多级放大电路的输入电阻、输出电阻2.3阻容耦合放大电路多级放大电路的输入电阻就是第一级输入电阻多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻2.3.3频率特性2.3阻容耦合放大电路当多级放大电路以阻容耦合的方式连接后，其放大倍数增加了，但其通频带的宽度会减小，所以不能无限制地增多放大电路的级数。图2.2.22放大电路的频率特性结论：阻容耦合放大电路，放大倍数和相移均与频率有关。2.3阻容耦合放大电路【例2.3.1

】

在图2.2.23所示的两级阻容耦合放大电路中，已知UCC＝12V，RC1＝3k

，RC2＝2.5k

，RB1＝30k

，RB2＝15k

，RB3＝20k

，RB4＝10k

，RE1＝3k

，RE2＝2k

，RL＝5k

，三极管的β1＝β2

＝40，C1＝C2=C3=50μF，取rbe1≈rbe2≈1k

。（1）试计算各级的静态值；（2）计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro。图2.2.23放大电路的频率特性【例2.3.1

】【解】（1）计算各级的静态值第一级：【例2.3.1

】【解】（1）计算各级的静态值第二级：【例2.3.1

】【解】（2）用估算法求：第一级放大电路的等效负载电阻

第一级放大电路的电压放大倍数第二级放大电路的等效负载电阻第二级放大电路的电压放大倍数

【例2.3.1

】【解】（2）用估算法求最后求出两级放大电路的电压放大倍数

可见两级放大电路的输出信号与输入信号同相位。其总的输入电阻等于第一级的输入电阻：其总的输出电阻等于第二级的输出电阻：2.4放大电路中的负反馈在电子技术中，把一个反向传输信号的过程称为反馈。指通过连接在输出与输入回路之间的某种电路，将输出信号（电压或电流）的一部分或全部，送回到输入端回路，并对输入信号产生影响的过程。反馈电路基极电位VB反馈过程举例：ICIBVEICIE温度UBE2.4放大电路中的负反馈2.4.1反馈的基本概念图2.2.24反馈放大电路方框图输出信号输入信号净输入信号反馈信号

A基本放大

F反馈电路

Af反馈放大电路

闭环基本关系式比较环节开环放大倍数反馈系数闭环放大倍数2.4放大电路中的负反馈2.4.1反馈的基本概念

A基本放大

F反馈电路

Af反馈放大电路

闭环反馈放大电路方框图基本关系式开环放大倍数反馈系数闭环放大倍数公式中1+AF称为反馈深度，它反映了负反馈的程度三者关系式2.4放大电路中的负反馈2.4.2负反馈的类型和判别方法1、正反馈和负反馈负反馈信号关系式根据反馈信号对输入信号作用的影响，反馈分正反馈和负反馈

A基本放大

F反馈电路

Af反馈放大电路

闭环反馈信号削弱输入信号的作用，减小净输入信号。负反馈可以改善放大电路性能。正反馈信号关系式反馈信号加强输入信号的作用，增加净输入信号。正反馈易破坏放大电路的稳定性，引起自激振荡，一般应避免。2.4.2负反馈的类型和判别方法2、直流反馈和交流反馈根据反馈信号本身的交直流性质，负反馈分为直流反馈交流反馈。反馈只对直流量起作用，反馈元件只能传递直流信号，能够稳定工作点。反馈只对交流量起作用，反馈元件只能传递交流信号，可以改善放大电路的性能。直流反馈直流反馈交流反馈3、串联反馈和并联反馈在输入回路根据反馈信号与输入信号的作用方式，反馈可分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号相串联。串联反馈并联反馈2.4.2负反馈的类型和判别方法反馈信号与输入信号相并联。图2.2.25电压并联负反馈图2.2.17电压串联负反馈并联反馈信号以电流形式出现串联反馈信号以电压形式出现4、电压反馈和电流反馈在输出回路，根据反馈取样信号的不同，分为电压反馈和电流反馈。电流反馈电压反馈2.4.2负反馈的类型和判别方法反馈信号取自输出电压，并与之成正比。具有稳定输出电压的作用。图2.2.25电压并联负反馈图2.2.17电压串联负反馈反馈信号取自输出电压反馈信号取自输出电流反馈信号取自输出电流，并与之成正比。具有稳定输出电流的作用。2.4.2负反馈的类型和判别方法反馈类型小结负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点正反馈反馈直流反馈交流反馈【例2.4.1

】

判断图2.2.15中反馈元件RE的反馈类型。

图2.2.15中RE中流过的电流为输出电流IC，而其两端的电压UE却对输入电压有影响，故为反馈元件。反馈结果是：UBEIBICUEICUB固定故为负反馈。2.4.2负反馈的类型和判别方法图2.2.15【解】由于RE的两端并联一个电容CE，故对交流信号而言，RE似乎不存在，故为直流反馈。2.4.2负反馈的类型和判别方法【例2.4.1

】

判断图2.2.15中反馈元件RE的反馈类型。

【解】图2.2.15从输入端看，反馈信号为UE（电压），故为串联反馈；从输出端看，反馈信号取自输出电流，故为电流反馈；结论：

RE——直流电流串联负反馈。2.4.2负反馈的类型和判别方法【例2.4.2

】

判断图2.2.25中反馈元件RF的反馈类型。图2.2.25图2.2.25中RF接在电压输出端上，而其中的电流却与信号电流ii并联接在三极管的输入端，故为反馈元件。uOiFiiiCid＝ii－iF几乎保持不变UBE近似不变故为负反馈。【解】从输入端看，反馈信号为电流，故为并联反馈；【例2.4.2

】【解】图2.2.25判断图2.2.25中反馈元件RF的反馈类型。该电路中交、直流均能通过，故为交、直流反馈。从输出端看，反馈信号取自输出电压，故为电压反馈；结论：

RF——交直流电压并联负反馈。2.4放大电路中的负反馈2.4.3负反馈对放大电路的影响1、降低放大倍数

A基本放大

F反馈电路

Af反馈放大电路

闭环2、提高放大倍数稳定性

放大电路中引入负反馈后，可以利用反馈电路进行自动闭环调整，在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关，故放大倍数稳定性提高了在上述公式中若|AF|>>1，则：结论：串联负反馈能增大输入电阻；并联负反馈能减小输入电阻。3、对输入电阻的影响输入电阻提高了2.4.3负反馈对放大电路的影响结论：电压负反馈具有稳定输出电压的作用，使输出电阻减小；电流负反馈具有稳定输出电流的作用，使输出电阻增加。4、对输出电阻的影响5、负反馈能扩展放大电路的通频带2.4放大电路中的负反馈2.4.4射极输出器该电路输出端由从发射极引出，故称为射极输出器。图2.2.26

射极输出器从交流通路可以看出，该电路的输入回路与输出回路以三极管的集电极为公共端，所以射极输出器是共集电极电路。图2.2.27

射极输出器的微变等效电路2.4.4射极输出器图2.2.26

射极输出器1、静态工作点计算2.4.4射极输出器图2.2.26

射极输出器2、电压放大倍数的计算图2.2.27

射极输出器的微变等效电路两个特点：放大倍数近似为1；输