电子技术基础项目化教程课件 项目四 分立元器件放大电路的设计 4.2.1 放大电路的基础知识

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用来对电信号进行放大的电路称为放大电路，又称为放大器。它的应用非常广泛，它是构成其它电子电路的基本单元电路，无论是日常使用的电视机、测量仪器、还是复杂的自动控制系统，其中都有各种各样的放大电路。4.2.1放大电路的基础知识下页上页首页1.放大电路的组成下页上页首页图4-1放大电路组成框图

在图4-1(a)中信号源是产生所需放大的电信号，它可把非电量的信号转换为电量的信号，它们可以等效为4-1(b)所示的电压源和电流源电路，

为信号源内阻,、

分别为电压源和电流源且

。利用放大电路中的晶体管工作于放大区所具有的电流（或电压）控制特性，可以实现放大作用，为了保证晶体管工作于放大状态，必须通过直流电源和相应的偏置电路给晶体管提供适当的偏置电压。下页上页首页

负载是接受放大电路输出信号的元件（或电路）它可由将电信号变成非电信号的输出换能器构成，RL也可是下一级电子电路的输入电阻，一般情况下它们都可等效为一纯电阻RL(实际上它不可能为纯电阻，可能是容性阻抗，也可能是感性阻抗，但为了分析问题方便起见，一般都把负载用纯电阻RL来等效)。可见，放大电路应由放大器件、直流电源、输入回路和输出回路等几部份组成。下页上页首页晶体管共射基本放大电路如图4-2(a)所示。下页上页首页

图4-2共发射极基本放大电路2．基本放大电路中各元件的作用

图4-2(b)中，晶体管V是整个电路的核心，担负着放大信号的任务，直流电源VCC（几伏到几十伏），一方面通过RC、RB给晶体管发射结提供正向偏压，给集电结提供反向偏压，另一方面提供负载所需的信号能量；RB称基极偏置电阻（一般几十千欧～几百千欧）。RC将集电极电流的变化转化为电压的变化，称为集电极负载电阻（一般为几千欧~几十千欧）；电容C1、C2的作用是隔离放大电路与信号源，放大电路与负载之间的直流通路，仅让交流信号通过，即隔直通交。下页上页首页

C1、RB、VCC及晶体管V的基极和发射极构成信号的输入回路，C2、RC及晶体管V的集电极和发射极构成信号的输出回路，VCC、RB、RC构成晶体管的偏置电路。RL是放大电路的负载，称其为交流负载电阻。下页上页首页

3.放大电路的性能指标

放大电路性能的优劣是用它的性能指标来表示的。性能指标是指在规定条件下，按照规定程序和测试方法获得的有关数据。为了表明各性能指标的含义，将放大电路用图4-3所示的有源线性四端网络表示。图中

端为放大电路的输入端，RS为信号源内阻，uS为信号源电压，此时放大电路的输入电压和电流分别为ui和ii。

端为放大电路的输出端，RL为负载电阻。此时放大电路的输入电压和电流分别为uo和io。下页上页首页图中电压和电流的正方向符合四端网络的一般规定。下页上页首页图4-3放大电路四端网络表示

（1）放大倍数（又叫增益）

放大倍数表示放大电路对弱信号的放大能力。常用的有电压放大倍数、电流放大倍数、功率放大倍数和源电压放大倍数。

电压放大倍数Au是放大电路的输出电压uo与输入电压ui之比，即

电流放大倍数Ai是放大电路的输出电流io与输入电流ii之比，即

下页上页首页

功率放大倍数Ap是放大电路的输出功率Po与输入功率Pi之比，即

源电压放大倍数Aus是放大电路的输出电压uo与信号源电压uS之比，即

工程上常用分贝（dB）来表示放大倍数，它们的定义分别为：

电压放大倍数Au

(dB)=20lg|Au|

电流放大倍数Ai

(dB)=20lg|Ai|

功率放大倍数

Ap

(dB)=10lg|Ap|

源电压放大倍数Aus

(dB)=20lg|Aus|下页上页首页下页上页首页

（2）输入电阻

输入电阻用Ri表示，是从输入端

端看进去的等效电阻，它等于放大电路输出端实际接入负载电阻RL后，输入电压ui与输入电流ii之比，即

对于信号源而言，Ri相当于它的负载，如图4-4所示，由图可知：

例4-1：已知信号源us=20mV，RS=600Ω，当Ri分别等于6KΩ、600Ω、60Ω时，试求输入电流ii和输入电压ui的大小。

解：当Ri＝6KΩ时当Ri＝600Ω时

当Ri＝60Ω时

可见，Ri越大，向信号源所取的信号电流ii越小，RS两端的电压就越小，其实际输入电压ui就越接近于信号源电压uS，对信号源的衰减程度就越弱。对于一个实际的放大电路，希望输入电阻越大越好。下页上页首页

（3）输出电阻

输出电阻用Ro表示。对负载RL而言，放大电路的输出端可以等效为一个信号源，如图4-5(a)所示，用相应的电压源或电流源来代替，uot是将RL移去，uS或iS在放大电路输出端产生的开路电压。iot是将RL短接，uS或iS在放大电路输出端产生的短路电流。Ro是等效电压源或电流源的内阻，也就是放大电路的输出电阻。下页上页首页

Ro等于负载开路（RL＝

∞），输入信号源短路（uS＝0）保留RS，由输出端

两端向放大器看进去的等效电阻，如图4-5(b)所示。RL断开后，接入一信号源u，如图4-5(c)所示，此时流过的电流为i，则放大器的输出电阻为：下页上页首页由于Ro的存在，由图4-5(a)可知放大电路实际输出电压为：

由上两式可以看出Ro越小，uo和uot就越接近，uo受负载的影响就越小，流过负载的电流就越大。可见，Ro的大小反映了放大电路带负载的能力的大小。Ro越小，带负载的能力就越强。对于实际的放大电路，希望Ro小些。下页上页首页4．通频带与非线性失真

放大电路中通常含有电抗元件，因此放大电路对不同频率信号的放大倍数是不一样的。相应的电压放大倍数可以表示为信号频率的复函数，即

在上式中，Au(f)是增益的幅值，

是增益的相位角，都是频率的函数。下页上页首页我们将幅值随频率f变化的特性称为幅频特性，其相应的曲线称为幅频特性曲线，如图4-6所示；相位角随频率f变化的特性称为相频特性，其对应的曲线称为相频特性曲线。幅频特性和相频特性总称为放大电路的频率特性或频率响应。下页上页首页图4-6放大电路的幅频特性曲线

对于幅频特性曲线，一般情况下，中频段的放大倍数几乎不变，用Aum来表示，在低频段和高频段的放大倍数都将下降，当下降到

时的低端频率和高段端频率，称为放大电路的下限频率和上限频率，分别用fL和fH来表示。fH和fL之间的频率范围称为放大电路的通频带，用BW0.7表示，即

下页上页首页BW0.7=fH-fL

在工程上，一个实际的