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1、第二章 放大器基础,2-1 共射极基本放大器 2-2 放大器的分析方法 2-3 静态工作点的稳定 2-4 放大器的三种基本接法 2-5 多级放大器 2-6 差分放大器和集成运算放大器,2-1 共射极基本放大电路,一、概述 二、共射极基本放大电路的组成 三、共射极基本放大电路的工作原理,一、概述,放大器的基本结构,可能是某种用电设备，也可能是一级放大器,也可能是一级放大电路,放大电路的种类,二、共射极基本放大电路的组成,1放大电路组成及各元件的作用,输入耦合电容 其作用一是隔直流；二是通交流,输出耦合电容 其作用一是隔直流；二是通交流,基极偏置电阻 其作用为电路提供静态偏流IBQ。,集电极电阻
2、其作用将三极管的电流放大作用变换成电压放大作用。,直流电源 其作用一是为电路提供能源；二是为电路提供工作电压。,三极管 其作用可以将微小的基极电流转换成较大的集电极电流，它是放大器的核心。,2、放大器中电压、电流符号及正方向的规定,电压用“+”、“-”表示,电流用箭头表示。,（1）电压、电流符号：,（2）电压、电流的正方向：,1、静态工作点的设置,（1）静态工作点,直流通路,输入、输出特性曲线上的Q点,三极管的IB、IC、UBE和UCE值叫静态值。,这些静态值分别在输入、输出特性曲线上对应着一点Q，称为静态工作点，或简称Q点。,静态：ui=0,用IBQ、ICQ和UCEQ表示。（UBEQ为常数）
3、,三、共射极基本放大电路的工作原理,（2）静态工作点的作用,未设静态工作点时ui和iB波形,设置静态工作点的目的：使放大器能不失真放大交流信号。,Q,具有合适静态工作点时ui和iB波形,思考：放大电路为什么要设置静态工作点？,2、静态和动态工作原理,（1）静态（ui=0）工作情况,共射极基本放大电路,静态时电路的工作情况,所谓静态指的是放大器在没有交流信号输入（即ui=0）时的工作状态。,静态：,uiuBEiBiCuCEuo,iB,+,-,uBE,iC,+,-,uCE,ui,uo,+,-,+,-,（2）动态工作情况,用示波器观察到的输入输出电压波形,只要电路参数能使三级管工作在放大区，且RC足
4、够大，则uo的变化幅度将比ui变化幅度大很多倍。如输入信号电压波形如下图a所示，那么用示波器观察到的输出电压波形如图b所示。,a b,（1）输出电压uo的幅度比输入电压ui大，说明放大器实现了电压放大。ui、ib、ic三者频率相同，相位相同，而uo与ui相位相反,这叫做共射极放大器的“反相”作用。,从工作波形我们可以看出：,（2）动态时，uBE、iB、iC、uCE都是直流分量和交流分量的叠加，波形也是两种分量的合成。,（3）虽然动态时各部分电压和电流大小随时间变化，但方向却始终保持和静态时一致，所以静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ是交流放大的基础。,一、近似估算法 二、图解法,2-2 放大器
5、的分析方法,1、近似估算法,已知电路各元器件的参数，利用公式通过近似计算来分析放大器性能的方法称为近似估算法。,（1）近似估算放大器的静态工作点,直流通路所谓直流通路是指直流信号流通的路径。,画法: 把电容看作开路，电感看作短路， 输入信号源看作短路，保留内阻。,静态工作点,直流通路,试求题各电路的静态工作点。设图中的所有三极管都是硅管。,图(b)和图(c)的发射结反向偏置，三极管截止，所以Ib=0，Ic=Ib0，三极管工作在截止区，UceUcc。,解：图(a)静态工作点,依此Ic电流，在电阻上的压降高于电源电压，这是不可能的，由此可知电流要小于此值，即三极管工作在饱和状态。 图(e)的静态工
6、作点,图(d)的静态工作点,（2）近似估算放大器的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数,交流通路所谓交流通路是指交流信号流通的路径。,画法: 把电容视为短路，电感视为开路，直流电源视为接地。,电路图,交流通路,1）输入电阻Ri,放大器的输入电阻是指从放大器的输入端看进去的交流等效电阻。,Ri=RBrbe,RBrbe,Rirbe,2）输出电阻Ro,对负载来说，放大器又相当于一个具有内阻的信号源，这个内阻就是放大电路的输出电阻。,RoRC,3）电压放大倍数Au,放大器的电压放大倍数是指放大器输出电压与输入电压的比值。,其中，,特殊地：空载时，,即：,由交流等效电路可知：,那么，电压放大倍数为：,电压放
7、大倍数为：,【例】在共射极基本放大电路中，设VCC12V，RB300k，RC2 k，50，RL=2 k。试求静态工作点、输入电阻Ri、输出电阻Ro及空载与带载两种情况下的电压放大倍数。,解：,静态偏置电流：,静态集电极电流：,静态集电极电压：,三极管的交流输入电阻：,Rirbe=0.96 k,RoRC=2 k,空载时，放大器的电压放大倍数：,有载时，等效负载电阻：,放大器的电压放大倍数：,放大器的输出电阻：,放大器的输入电阻：,2、图解分析法,利用三极管的输入、输出特性曲线和电路参数，通过作图来分析放大器性能的方法，称为图解分析法，简称图解法。,1）求IBQ,由直流通路知：,2）作直流负载线,
8、UCEVCCICRC,由回路电压定律可知：,直流通路,（1）利用图解法进行动态情况分析的具体作法为：,3）根据直流负载线和输出特性曲线确定静态工作点,4）过静态工作点作交流负载线辅助线,6）随输入电压ui的变化，uBE将以UBEQ为基础而变化，对应的iB以IBQ为基础而变化，在Ibmax和Ibmin之间变化，从而得出ic与uCE的变化。,放大器输入图解分析,Q,A,B,IBQ,UBEQ,5）过静态工作点作辅助线平行线即为交流负载线,（2）图解分析放大器的动态工作情况,1）画交流负载线,作交流负载线的辅助线。辅助线与横轴的交点坐标为 N（VCC，0），与纵轴的交点坐标为L（0，VCC/ RL）,
9、过Q点作辅助线的平行线，即为交流负载线。,L（0，UCC/ RL）,H,J,辅助线,交流负载线,提示：交流负载线过静态工作点，比直流负载线陡。,2）在输出特性曲线上找出IBQ及Ibmax和Ibmin对应的特性曲线和交流负载线的交点Q，可得到相对应的集电极电流的动态范围和集电极与发射极间电压的动态范围。,3）求电压放大倍数。,放大器输出图解分析,ib,已知输入交流电压Uim，求出输出电压 Uom。,Uom,根据电压放大倍数的定义可求电压放大倍数为：,由图解分析可知：uo与ui相位相反。,Q,【例】 在共射极基本放大电路中，已知VCC=12V，RB=40k，RC=3k，三极管的输出特性曲线下图所示
10、。试利用图解法求电路的静态工作点。,（2）在输出特性曲线簇中找到IBQ=30A对应的曲线。,解：,（1）求静态基极电流,UCE=VCC-ICRC=12-3 IC,画直流负载线MN。,直流负载线MN与IBQ所在的输出特性曲线的交点Q即为静态工作点。 IBQ=30A， ICQ2mA，UCEQ6V。,（3） 由直流输出回路，列关于IC与UCE的线性方程式,（4）确定静态工作点Q,2-3 静态工作点的稳定,一、影响静态工作点稳定的因素 二、波形失真与静态工作点的关系 三、电路参数对静态工作点位置的影响 四、稳定静态工作点的偏置电路,主要因素是温度变化,45C,45时电路的静态工作点,25时电路的静态工
11、作点,20A,40A,Q,例：温度升高,Q点上移,反之，Q点下移,Q点过高，易发生饱和失真,反之，易发生截止失真,一、影响静态工作点稳定的因素,1、温度变化 2.电源电压的波动 3.元件参数变化,二、波形失真与静态工作点的关系,1、工作点偏高引起饱和失真 现象：Rb=Q点=输出信号电压波形负半周被部分削平=饱和失真。 原因：由于Q点偏高，输入信号电压的正峰值的一部分进入了饱和区，从而使输出信号电压的负峰值附近被削平。 方法：增大Rb，减小IBQ，使Q点适当下移。,2.工作点偏低引起截止失真 现象：Rb=Q点=输出信号电压波形正半周被部分削平=截止失真。 原因：由于Q点偏低，输入信号电压的负峰值
12、的一部分进入了截止区，从而使输出信号电压的正峰值附近被削平。 方法：减小Rb，增大IBQ，使Q点适当上移。,三、电路参数对静态工作点位置的影响,1） RC、VCC不变，改变RB,RB增大,RB增大 Q沿直流负载线向下移动,RB减小 Q沿直流负载线向上移动,RB减小,例如:,Q沿直流负载线向下移动,Q沿直流负载线向上移动,Q,IBQ,2）RB、VCC不变，改变RC,例如：,RC增大,RC减小,RC增大，Q沿特性曲线向左移动,RC减小，Q沿特性曲线向右移动,Q沿特性曲线向左移动,Q沿特性曲线向右移动,Q,3）RB、RC不变，改变VCC,例如:,VCC增大,Q向右上方移动,VCC减小,Q向左下方移动
13、,VCC增大，Q向右上方移动,VCC减小，Q向左下方移动,提示：在实际应用中，一般RC和VCC一定情况下，调整静态工作点是通过改变RB的阻值来实现。,Q,IBQ,4）波形失真与静态工作点的关系,1）工作点偏高,2）工作点偏低,uo,uo,饱和失真,截止失真,饱和失真和截止失真统称为“非线性失真”。,易引起饱和失真,易引起截止失真,Q,Q,前面学习的共发射极基本放大电路称为固定偏置电路。即VCC和Rb为定值，IBQ也是固定值。 这种电路工作稳定性差，受温度影响较大。,思考：怎样才能保证静态工作点不受温度变化的影响？,四、分压式射极偏置电路,分压式射极偏置电路,直流通路,1、电路结构特点,（1）利
14、用上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2组成串联分压器，为基极提供稳定的静态工作电压UBQ。,I1= I2+ IBQ,（2）利用发射极电阻RE，自动使静态电流IEQ稳定不变。,UBQ=UBEQ +UEQ,上偏置电阻,下偏置电阻,集电极电阻,射极电阻,旁路电容,输入耦合电容,输出耦合电容,I1,I2,IBQ,UBQ,UBEQ,UEQ,+,+,-,IEQ,2、静态工作点稳定原理,温度升高（t）,ICQ,IEQ,UBEQ=（UBQ-IEQRE）,IBQ,ICQ,条件：,IBQ,ICQ,UBQ,UBEQ,IEQ,+,-,+,UEQ,-,例如:,UBQ固定,3、估算静态工作点,ICQIEQ,UCEQ=VCC
15、-ICQ（RC+RE）,直流通路,直流通路,交流通路,4、估算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数,交流通路与共射极基本放大电路的交流通路相似，等效电路也相似，其中RB= RB1/ RB2。,输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。,【例2-5】在分压式射极偏置电路中，若RB1=7.6 k，RB2=2.4k， RC=2 k，RL=2 k，RE=1 k，VCC=12V，三极管的=60。求：（1）放大电路的静态工作点；（2）放大电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro及电压放大倍数AuL。,解：,（1）估算静态工作点,基极电压：,静态集电极电流：,静态偏置电流：,静态集电极电压：,（2）估算输入电阻Ri、输出电阻Ro及电压放大倍数Au,放大器的输入电阻：,放大器的输出电阻：,放大器的电压放大倍数：,Rirbe=0.85k,RoRC=2 k,因,2-4 放大器的三种基本接法,一、共集放大器 二、共基放大器 三、放大器三种接法比较 四、改进型放大器 五、共源、共漏、共栅放大器,一、共集放大电路（射极输出器）,基本共集放大电路,1、电路的组成,信号从基极与集电极之间输入， 从发射极与集电极之间输出,2、静态工作点,由基极回路求得静态基极电流,则,(a)电路图 共集电极放大电路,3、电压放大倍数,由图知
