第八章-基本放大电路

第八章基本放大电路8.1共射极放大电路的组成和工作原理8.2共射极放大电路的静态分析8.3共射极放大电路的动态分析8.4静态工作点的稳定8.5射极输出器8.6多级放大电路8.7功率放大电路第一节共射极放大电路的组成和工作原理一、电路的组成和特点图8-1共射极基本放大电路RB+ECRCC1C2TRL+-ui+-uo正电源基极电阻集电极电阻输入耦合电容输出耦合电容输入电压输出电压负载电阻三极管++二、电路工作原理交直流共存是放大电路的一个特点。输出电压uo与输入电压ui是一种反相关系。放大电路放大的实质是将直流电源提供的能量转换为交流电能的输出。第二节共射极放大电路的静态分析一、直流通路及静态工作点放大电路（又称放大器）中无交流信号输入（ui=0）时的工作状态称为静态，静态时，电路中的电流和电压均为直流。静态值的计算可以在直流通路中进行。只考虑直流电源作用而认为交流信号为零的电路称为放大电路的直流通路。图8-3共射极放大电路的直流通路由于需要求的IB、UBE和IC、UCE是输入及输出特性曲线上一个确定的点，故静态值又称静态工作点。二、静态工作点的估算估算静态工作点实际上就是近似计算IB、UBE、IC、UCE这四个直流量。（一）电路估算法IC=IB

UCE=UCC－ICRC

（二）图解法图解法求静态工作点可按以下步骤进行：（1）找出准确的三极管输出特性曲线（2）作直流负载线（3）由直流通路计算基极电流IB

（4）作静态工作点Q（5）由静态工作点Q点的坐标值确定IC和UCE

图8-4用图解法确定放大电路的静态工作点【例8-1】在图8-5（a）所示的电路中，电源和电阻参数已经标出，三极管为NPN型硅管，β=37.5，其特性曲线如图8-5（b）所示。求静态工作点。图8-5例8-1图第三节共射极放大电路的动态分析一、放大电路的交流通路图8-6共射放大电路的交流通路在交流电路中，电容器的容抗很小，同时理想的直流电源内阻为零，所以可以视电路中的电容和直流电源为短路，这样处理以后的电路就是放大电路的交流通路。二、动态分析的电路指标动态分析的电路指标主要包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。图8-7放大电路的结构框图（一）电压放大倍数

电压放大倍数是输出电压与输入电压的比值（二）输入电阻ri放大器对信号源来讲相当于一个负载，这个等效的负载电阻称为放大电路的输入电阻一般情况下，ri的值越大越好。（三）输出电阻ro

将负载移去，放大器的输出端可视为一个有源两端网络。由戴维南定理可知，该网络可以用一个理想电压源u'o和内阻ro串联的组合来表示，该电压源的内阻就是放大电路的输出电阻ro。一般情况下，ro的数值越小。三、放大电路的微变等效电路（一）三极管的微变等效电路模型图8-8三极管的等效（a）三极管（b）三极管的微变等效电路低频小功率三极管的输入电阻（二）放大电路的微变等效电路图8-9共射极基本放大电路的等效（a）共射极基本放大电路（b）微变等效电路（三）动态指标的计算1、电压放大倍数Au

R`L=RC∥RL

当放大电路的输出端开路（未接RL）时不难理解，放大器带负载以后其放大倍数要下降。2、输入电阻ri

‖

3、输出电阻ro

ro=RC

【例8-2】电路如图8-9（a）所示，其中UCC=12V，RC=4kΩ，RB=300kΩ，β=37.5，RL=4kΩ，求（1）电路在负载状态下的电压放大倍数；（2）负载开路时的电压放大倍数；（3）输入电阻；（4）输出电阻。图8-9共射极基本放大电路的等效（a）共射极基本放大电路（b）微变等效电路（四）放大电路的非线性失真图8-10图解法分析放大电路的动态工作情况iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区uo波形ibIBiBicICiCtttt称为截止失真iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区称为饱和失真ibIBiBicICiCttt第四节静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响（一）温度对ICBO（ICEO）的影响图8-12ICBO随温度变化对静态工作点的影响（二）温度对β值的影响（三）温度对发射结电压UBE的影响二、静态工作点稳定的放大电路（一）电路结构与静态工作点的计算8-13分压式偏置稳定电路(a)原理图（b）直流通路基极电位UB只由电源电压和电路中的电阻参数来决定，因此UB基本上是固定的。UCE≈UCC－IC（RC+RE）（二）RE的作用与静态工作点稳定的过程T(oC)↑→IC↑→IE↑→UE(=IERE)↑→UBE↓→IB↓→—┐IC↓←—————————————————┘（三）动态参数的计算图8-14分压式偏置稳定电路的微变等效电路1、电压放大倍数Au

2、输入电阻ri

3、输出电阻ro

ro=RC

4、射极旁路电容的作用图8-15不设CE时的微变等效电路需要指出的是，在计算每一级电压放大倍数时，要把后一级的输入电阻作为它的负载电阻。【例8-3】电路如图8-13（a）所示，已知UCC=12V，RC=2KΩ，RB1=20KΩ，RB2=10KΩ，RE=2KΩ，β=37.5，RL=2KΩ，求（1）静态工作点；（2）电压放大倍数；（3）输入电阻和输出电阻。8-13分压式偏置稳定电路(a)原理图（b）直流通路第五节射极输出器从交流通路可以看出，集电极是输入和输出的公共端，因此它是一个共集电极电路，由于输出取自发射极，所以称为射极输出器。图8-16射极输出器（a）原理电路图（b）交流通路一、静态工作点的计算图8-17射极输出器的直流通路IC=βIB

UCE=UCC－IERE≈UCC－ICRC

二、动态分析和电路特点图8-18射极输出器的微变等效电路（一）电压放大倍数射极输出器的交流电压放大倍数略小于1，但接近于1，即输出电压近似等于输入电压，且输出电压与输入电压同相，所以射极输出器又称射极跟随器。（二）输入电阻和输出电阻（三）射级输出器的特点第六节多级放大电路图8-18多级放大电路的组成一、级间耦合方式多级放大电路对级间耦合方式的基本要求主要有以下三点：（1）保证各级电路具有合适的静态工作点。（2）不引起信号失真。（3）尽量减少信号在耦合电路上的损失。（一）阻容耦合图8-19两级阻容耦合放大电路

C2具有隔直通交的作用，故称为耦合电容或隔直电容。耦合电容C2的作用，是将前级三极管的集电极交流电压通过电容C2送到后级三极管的输入端（基极），而前级的集电极直流电流因C2的隔直作用，不能流入后级。这样，前后两级的静态工作点互不影响，仅由它们的偏置电路决定，而交流信号又能顺利传送。（二）直接耦合将图8-19中的电容C2用短路线代替，VT1的集电极直接与VT2的基极相连，就是直接耦合方式。因为直接耦合电路中，前级电路的集电极直流电位等于后级电路的基极直流电位，所以直接耦合电路中前后级的静态工作点相互影响，这是直接耦合电路的缺点。因此在电路设计时，必须采取一定的措施，以保证既能有效地传递交流，又要使各级有合适的静态工作点。但是，直接耦合电路中去掉了不易集成制造的电容元件，所以直接耦合方式在集成电路中有广泛的应用。（三）变压器耦合图8-20变压器耦合放大电路由于变压器不能传递直流，因此变压器耦合放大电路的各级静态工作点也是相互独立、互不影响的。变压器耦合方式的一个特点是它在传递信号的同时能起到变换阻抗的作用，以达到前后级信号源内阻与负载的阻抗达到最佳匹配，传输效果最好。二、电路分析计算（一）阻容耦合多级放大电路的静态分析在阻容耦合多级放大电路中，由于各级静态工作点互不影响、相互独立，所以各级的静态工作点可以按单级放大电路的计算方法分别计算。（二）多级放大电路的动态分析1、电压放大倍数Au需要指出的是，在计算每一级电压放大倍数时，要把后一级的输入电阻作为它的负载电阻。2、输入电阻和输出电阻多级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻。多级放大电路的输出电阻等于最后一级的输出电阻。第七节功率放大电路一、功率放大的一般问题及解决措施功率放大电路结构形式的设计通常需要考虑以下几个问题：1．要具有足够大的输出功率2．非线性失真要小3．效率要高二、互补对称式功率放大电路（一）电路结构图8-21互补对称式功率放大电路（二）工作原理当ui为正半周时，VT1的发射结为正向偏置，VT2的发射结为反向偏置，VT1导通，VT2截止，直流电源UCC通过VT1对电容C充电，充电电流iC1自上而下流过负载电阻RL，形成输出电压的正半周。当ui为负半周时，VT1的发射结为反向偏置，VT2的发射结为正向偏置，VT2导通，VT1截止，已充电的电容C通过VT2向负载放电，放电电流iC2自下而上流过负载电阻RL，形成输出电压的负半周。由此可见，VT1、VT2在输入信号的作用下交替导通。互补工作，方向相反的iC1、iC2在RL上合成得到一个与ui近似相等的uo。由于射极输出器