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1、第二章 基本放大电路,2.1放大的概念和电路主要指标,2.7场效应管放大电路,2.6晶体管基本放大电路的派生电路,2.5单管放大电路的三种基本接法,2.4放大电路静态工作点的稳定,2.3放大电路的分析方法,2.2基本共射放大电路的工作原理,2.1 放大的概念和电路主要指标,2.1.1 放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。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：,Au,放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。,放大电路放大的本质是能量的控制和转换。,2.1.2.放大电路的性能指标,放大电路示意图,放大电
2、路示意图,一、放大倍数 表示放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,二、输入电阻Ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。 输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,Ri=Ui / Ii,一般来说， Ri越大越好。,三、输出电阻 Ro,从放大电路输出端看进去的等效电阻。,输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压 、 。,输出电阻愈小，带载能力愈强。,四、通频带,通频带：,fbw= fH fL,放大倍数随频
3、率变化曲线,通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。,五、非线性失真系数 D,所有谐波总量与基波成分之比，即,六、最大不失真输出幅度,在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供 给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰 值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom 、Iom)。,七、最大输出功率与效率,输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。, ：效率 PV：直流电源消耗的功率,2.2 基本共射放大电路的工作原理,2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件作用,T：NPN 型三极管，为放大元件；,VCC：为输出信号提供能量；,RC：当 iC 通过 R
4、c，将电流的变化转化为集电极电压的变化，传送到电路的输出端；,VBB 、Rb：为发射结提供正向偏置电压，提供静态基极电流(静态基流)。,放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。,2.2.2 设置静态工作点的必要性,一、 静态工作点 (Quiescent Point),静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ,ICQ= IBQ,对于NPN硅管UBEQ0.7V，PNP锗管UBEQ-0.2V,二、为什么要设置静态工作点,输出电压会出现失真,对放大电路的基本要求：,1.输出波形不能失真。 2.输出信号能够放大。,Q点不仅影响放大电路是否会失真， 而且影响放大电路的几乎所有的动
5、态参数。,uCE（-iCRc）,uBE,iB,iC（biB）,电压放大倍数：,B,C,E,一放大原理,2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析,若设置了适当静态工作点,符号说明,基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。,各电压、电流的波形,2.2.4 放大电路的组成原则,一、组成原则,1.必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。 保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。,2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。,3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。 对于晶体管能产生uBE，对于场效应管能产生uGS，从而
6、改变输出回路的电流，放大输入信号。,4.当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号 大得多的信号电流或信号电压。,二、常见的两种共射放大电路,1.直接耦合共射放大电路,2.阻容耦合共射放大电路,共射极放大电路,放大电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）,解：（1）,（2）当Rb=100k时，,静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作
7、在放大区。,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,所以BJT工作在饱和区。,UCEQ不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,例题,2.3.1 直流通路和交流通路,阻容耦合放大电路的 直流通路,共射极放大电路,2.3放大电路的分析方法,2.3.2 图解法,在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。,一、静态工作点的分析,1. 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。,2. 用图解法确定输出回路静态值。,方法：根据 uCE = VCC - iCRc 式确定两个特殊点,输出回路,输出特性,由静态工作点 Q 确定的 ICQ、UCEQ 为静态值。,
8、【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k，Rc = 3 k ，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。,解：首先估算 IBQ,做直流负载线，确定 Q 点,根据 UCEQ = VCC ICQ Rc,iC = 0，uCE = 12 V ；,uCE = 0，iC = 4 mA .,0,iB = 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,2,4,6,8,10,12,M,IBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.,uCE /V,由 Q 点确定静态值为：,iC /mA,二、 电压放大倍数的分析,1. 交流通路
9、的输出回路,输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。,2. 交流负载线,交流负载线斜率为：,3. 动态工作情况图解分析,输出回路工作情况分析,4. 电压放大倍数,【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，RL = 3 k 。,uCE = (4.5 7.5) V = - 3 V,uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V,解：,求 确定交流负载线,取 iB = (60 20) A = 40A,则输入、输出特性曲线上有,三、波形非线性失真的分析,1. 静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真,ib,ui,结论：iB 波形失真, 截止失真,iC 、
10、 uCE (uo )波形失真,NPN 管截止失真时的输出 uo 波形。 uo 波形顶部失真,uo = uce,O,IB = 0,Q,t,O,O,t,iC,uCE/V,uCE/V,iC / mA,uo = uce,ib(不失真),ICQ,UCEQ,2. Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真饱和失真,uo 波形底部失真,3.用图解法估算最大输出幅度,输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。,Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE,问题：如何求最大不失真输出电压？,Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCC/-UCEQ),4
11、.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,（1） 改变 Rb，保持 VCC ，Rc ， 不变；,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,（2）改变 VCC，保持 Rb， Rc ， 不变；,升高 VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,3. 改变 Rc，保持 Rb，VCC ， 不变；,4. 改变 ，保持 Rb，Rc ，VCC 不变；,增大 Rc ，直流负载线斜率改变，则 Q 点向饱和区移近。,Q2,增大 ，ICQ 增大，UCEQ 减小，则 Q 点移近饱和区。,图 2.4.9 (c),图 2.4.9 (d),图解法小结,1. 能够形象地显示静态
12、工作点的位置与非线性 失真的关系； 2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响； 4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。,2.3.3 等效电路法,晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。,一、微变等效条件,研究的对象仅仅是变化量,信号的变化范围很小,1. H(hybrid)参数的引出,在小信号情况下，对上两式取全微分得,用小信号交流分量表示,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+
13、 hoevce,输入、输出特性如下：,iB=f(vBE) vCE=const,iC=f(vCE) iB=const,可以写成：,二、晶体管共射参数等效模型,输出端交流短路时的输入电阻；,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；,输入端交流开路时的反向电压传输比；,输入端交流开路时的输出电导。,其中：,四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。,2. H参数的物理意义,hybrid （H参数）,3. H参数小信号模型,根据,可得小信号模型, H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。,4. 简化的H参
14、数等效模型,即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe,一般采用习惯符号,则BJT的H参数模型为, uT很小，一般为10-310-4 ， rce很大，约为100k。故一般可忽略它们的影响，得到简化电路, ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS)。 电流方向与ib的方向是关联的。,5. H参数的确定, 一般用测试仪测出；, rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。,一般也用公式估算 rbe,rbe= rb + (1+ ) re,则,对于低频小功率管 rb(100300）,三、共射放大电路动态参数的分析,电路动态参数的分析就是 求解电路电压放大倍数、 输入电阻、输
15、出电阻。,解题的方法是： 作出h参数的交流等效电路,共射极放大电路,根据,则电压增益为,（可作为公式）,1. 求电压放大倍数（电压增益）,2. 求输入电阻,3. 求输出电阻,令,4.当信号源有内阻时：,Ri为放大电路的输入电阻,解（1）求Q点，作直流通路,（1）试求该电路的静态工作点； （2）画出简化的小信号等效电路； （3）求该电路的电压增益AV， 输出电阻Ro、输入电阻Ri。,例 如图，已知BJT的=100，UBE=-0.7V。,2. 画出小信号等效电路,3. 求电压增益,200+（1+100）26/4 =865欧,4. 求输入电阻,5. 求输出电阻,Ro = Rc = 2K,6.非线性失真判断,底部失真即截止失真 基极电流太小，应减小基极电阻。,等效电路法的步骤(归纳),1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点 Q 。 2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数 和 rbe 。 3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。 4. 列出电路方程并求解。,2.4 放大电路静态工作点的稳定,2.4.1 静态工作点稳定的必要性,三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管 子参数的影响主要表现有：,1. UBE 改变。UBE 的温度系数约为 2 mV/C，即温度 每升高
