第2章基本放大器与多级放大器

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1、第2章 基本放大器与多级放大器,2.3 场效应管基本放大器,2.4 多级放大器,2.1 三极管基本放大电路,2.2 其他组态放大器,第2章 基本放大器与多级放大器,三极管是放大器的心脏，其组成放大器有三种组态。共发射极放大电路是应用最广泛的电路，本章首先讨论了由分立元件组成的共发射极电路的结构和工作原理，从而总结出对放大器的分析方法，这是今后分析各种放大器的基础。然后分别讨论了三种基本组态放大器电路的特点及其应用范围。静态工作点的稳定是放大器能正常工作的前提，当然也要在电路中加以解决。场效应管放大器是在现代电路中广泛应用的另一种放大器，尤其在集成电路中更是倍受青睐，它又有什么特性呢？学完了本章

2、，这些问题就解决了。,章首导言,2.1 三极管基本放大电路,三极管只有三个电极，要组成一个有信号输入并有信号输出的四端网络，就必须有一个电极充当公共端，这样就有三种接法，也叫做三种组态，即：共发射极、共集电极和共基极连接方式。,晶体管放大电路的三种组态,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,共发射极放大电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,1. 放大器中各元件的名称作用 (1)三极管VT 它是放大器中的核心元件，利用它的电流控制作用来实现对信号的放大。,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,1. 放

3、大器中各元件的名称作用 (2)偏置电阻RB 它的作用有二：一是给三极管的发射结提供正偏电压；二是决定电路在没有信号输入的情况下（也叫静态）的基极电流IBQ的大小。 IBQ也叫做偏置电流，所以RB常被叫做偏置电阻。,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,1. 放大器中各元件的名称作用 (3)集电极电阻RC 它的作用有二：一是给三极管的集电结提供反偏电压通路；二是把流过集电极的电流转换成电压，这样就可以把三极管的电流放大作用转变成电压放大作用，再进行信号的输出。,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,1. 放大器中各元件的名称作用 (4)

4、 输入耦合电容C1和输出耦合电容C2 它们的作用是“隔直流，通交流”，即把输入信号中的交流成分传递给三极管，把集电极电压中的交流成分传递给负载。只要耦合电容的容量足够大，其容抗就可以忽略不计。,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,1. 放大器中各元件的名称作用 (5)直流电源 VCC 电源的作用是提供能量。一方面电源要给三极管的发射结提供正偏电压，给集电结提供反偏电压，保证三极管工作在放大状态，这就要求电源的极性要正确。另一方面，是把直流电源的能量通过三极管的控制作用转变成负载所需要的交流能量。,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路

5、,2.关于符号的规定 从放大器的组成可以知道，放大电路中既含有直流量又含有交流量。,流波形符号确定,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,3.信号放大的工作原理,流波形符号确定,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (1)静态分析,放大电路的直流电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (2) 动态分析 三极管的微变等效模型； 放大器的交流通路； 放大器的微变等效电路。,从晶体管的特性曲线求Rbe 、,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路

6、,4.放大器的分析 (2) 动态分析 三极管的微变等效模型； 放大器的交流通路； 放大器的微变等效电路。,晶体管等效电路模型,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (2) 动态分析 三极管的微变等效模型； 放大器的交流通路； 放大器的微变等效电路。,共发射极放大电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (3)放大器动态指标的估算 电压放大倍数Au,微变等效电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (3)放大器动态指标的估算 放大器的输入电阻Ri,放

7、大电路的输入电阻和输出电阻,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (3)放大器动态指标的估算 放大器的输入电阻Ri,放大电路的输入电阻和输出电阻,2.1 三极管基本放大电路,2.1.1 固定偏置式共发射极放大电路,4.放大器的分析 (3)放大器动态指标的估算 放大器的输出电阻Ro,放大电路的输入电阻和输出电阻,2.1 三极管基本放大电路,2.1.2 分压偏置式放大器,1.分压偏置式放大器的电路 固定偏置式放大器电路结构简单，但它的静态工作点不稳定，会引起输出电压波形的失真，因而在实际中很少使用。在放大器的电路结构上采取一些措施，人们设计了分压偏置

8、式放大器。,分压偏置放大电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.2 分压偏置式放大器,2.分压偏置式放大器稳定Q点的原理 因为电路中基极的电位是由电阻分压决定的，而电阻的阻值随温度的变化很小，所以在这个放大器中，三极管的基极电位可以认为是不随温度的变化而变化的。 这个过程可以用下面的流程图来表示：,2.1 三极管基本放大电路,2.1.2 分压偏置式放大器,3.分压偏置式放大器的分析,分压偏置放大电路,2.1 三极管基本放大电路,2.1.2 分压偏置式放大器,3.分压偏置式放大器的分析,2.2 其它组态放大器,2.2.1 共集电极放大器射极跟随器,1. 射极跟随器电路 共集电极放大器也是应用比

9、较广泛的电路。从它的交流通路可见,基极和集电极是输入端,发射极和集电极是输出端,集电极是输入回路和输出回路的公共端,故叫做共集电极放大器，也叫做射极跟随器。,共集电极放大电路,2.2 其它组态放大器,2.2.1 共集电极放大器射极跟随器,2.射极跟随器的特点 (1) 电压放大倍数AU1，且输出电压与输入电压相位相同。,2.2 其它组态放大器,2.2.1 共集电极放大器射极跟随器,2.射极跟随器的特点 (2) 输入电阻高 射极跟随器的输入电阻比较大，从信号源索取的电流就比较小，有利于与微弱信号源的衔接。实际上，射极跟随器常常作为多级放大器的第一级，以减少信号电压在信号源内阻上的损耗，尽可能获得大

10、的输入信号电压。,2.2 其它组态放大器,2.2.1 共集电极放大器射极跟随器,2.射极跟随器的特点 (3) 输出电阻小 其输出电阻为： 即射极输出器有极小的输出电阻（一般为几欧到几十欧），表明它带负载的能力很强。实际上，射极跟随器也常常作为多级放大器的最后一级，用于带动负载。,2.2 其它组态放大器,2.2.2 共基极放大器,1. 共基极放大器电路,共基极放大电路,2.2 其它组态放大器,2.2.2 共基极放大器,1. 共基极放大器电路 由微变等效电路可求得：,2.2 其它组态放大器,2.2.2 共基极放大器,2. 共基极放大器的特点 (1)共基极放大器的电压放大倍数与共射极放大器的电压放大

11、倍数大小相同，但输出电压和输入电压的相位同相，即共基极放大器是一个同相放大器。 (2)共基极放大器的输入电阻比较小，输出电阻比较大。共基极放大器的输入电阻为： 共基极放大器的输出电阻为：,2.2 其它组态放大器,2.2.2 共基极放大器,2. 共基极放大器的特点 (3)共基极放大器的电流放大倍数小于等于1。共基极放大器的电流放大倍数： (4)共基极放大器的频率特性比较好。 在三极管是同种型号时，共基极放大器的频率特性比较好，适合用于信号频率较高（10MHz以上）的场合。,2.2 其它组态放大器,2.2.3 三种组态放大器的比较,2.2 其它组态放大器,2.2.3 三种组态放大器的比较,2.3

12、场效应晶体管基本放大器,2.3.1 自偏压电路共源极放大器电路,由N沟道结型场效应管组成的共源极放大器。其大小为： 合理选择源极上电阻的大小，就可以得到合适的静态工作点。,自偏压电路,2.3 场效应晶体管基本放大器,2.3.2 分压式自偏压放大器电路,分压式自偏压电路,2.3 场效应晶体管基本放大器,2.3.2 分压式自偏压放大器电路,偏压的数值还与源极上电阻RS的大小有关，可由下式求出： 此电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻RO分别由下式给出： 负号表示输出电压和输入电压的相位相反。 这是因为RG3的值通常要取的比RG1和RG2的值大许多，用以减小RG1和RG2对输入信号的分流作

13、用。,2.3 场效应晶体管基本放大器,2.3.2 分压式自偏压放大器电路,以上两个电路都属于共源极放大器。共漏极放大器和共栅极放大器的电路及其分析请参考其它书籍。 由于一般场效应管的跨导比较小，因此单级场效应管放大器的电压放大倍数要比三极管放大器的电压放大倍数小的多。但由于场效应管的输入电阻比三极管要高出几个数量级，在许多场合有着独特的作用，在加上场效应管的其他优点，使得场效应管放大器的应用越来越广，这一点要引起我们的充分重视。,2.3 场效应晶体管基本放大器,2.3.3 功率MOS管介绍,在场效应管问世的一段时间里，由于它的输出功率比较小，在许多场合还不得不使用三极管。随着科学技术的进步和制

14、造工艺的改进，大功率场效应管（简称VMOS）被制造出来。现在VMOS管的不失真输出功率已达到几十千瓦，漏极和源极之间的击穿电压可高达1000V，同时它还具有跨导线性好，开关速度快（可达到3nS），在大功率领域得到了越来越广泛的应用。,2.4 多级放大器,2.4.1 多级放大器电路的一般组成,1. 多级放大器的组成框图 输入级主要完成与信号源的衔接并对信号进行放大，一般都采用输入电阻高的放大器，如射极跟随器；中间级主要用于对信号进行电压放大，将微弱的信号电压放大到设计规定的幅度，一般都采取几级共发射极放大器来完成这个任务；输出级主要用于对信号进行功率放大，输出负载所需要的功率并完成和负载的匹配。

15、,多级放大器的组成框图,2.4 多级放大器,2.4.1 多级放大器电路的一般组成,2.多级放大器的级间耦合方式 (1)阻容耦合 两级放大器之间通过电容连接起来，后级放大器的输入电阻充当了前级放大器的负载，故称为阻容耦合。,阻容耦合方式,2.4 多级放大器,2.4.1 多级放大器电路的一般组成,2.多级放大器的级间耦合方式 (2) 变压器耦合 变压器耦合的缺点是体积和重量都比较大，耗费有色金属。再则是其频率特性不好，不但低频特性不好(变压器不能传递直流信号)，高频特性也不好。,变压器耦合方式,2.4 多级放大器,2.4.1 多级放大器电路的一般组成,2.多级放大器的级间耦合方式 (3) 直接耦合 前两种耦合方式都存在着一个共同的问题，就是放大器的频率特性不好。为了解决这个问题，人们设计了直接耦合放大器，用导线把前后级放大器直接相连。,直接耦合方式,2.4 多级放大器,2.4.2 多级放大器的分析,1.多级放大器电压放大倍数的计算 按照定义，多级放大器的总电压放大倍数： 在多级放大器中，前一级放大器的输出电压可以看成是后一级放大器的输入信号，后一级放大器的输入电阻可看成是前一级放大器的负载电阻。多级放大器的电压放大倍数等于各级放大器电压放大倍数的乘积。即：,2.4 多级放大器,2.4.2 多级放大器的分析,2.多级放大器的输入电阻和输出电阻 对于多级放