模电21~23-放大教材

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1、第二章 基本放大器 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 放大电路的三种接法 2.6 场效应管放大电路 2.1 放大电路的概念及性能指标 继续 2.1.1 放大的概念 例： 扩音系统 功 率 放 大 电 压 放 大 信 号 提 取 放大的作用： 把微弱的电信号放大 至负载所需的数值。 放大的实质：小能量对大能量的控制。 由小能量的输入信号去控制放大电路中的直流 电源，使之输出较大的能量，然后推动负载。 放大的对象：变化量。 放大电路的核心器件：BJT或FET。 xi xo 放 大 器 信 号 源 负 载 放大的基 本特征： 功

2、率放大 放大的前提 ：不失真 基本放大电路及其模型 按输入信号与输出信号的 不同组合方式，放大电路 有四种基本类型： io uo io uo 输出信号xo 跨导增益ui跨导放大器 跨阻增益ii跨阻放大器 电流增益ii电流放大器 电压增益ui电压放大器 电路增益 ( 放大能力)输入信号 xi 类型 xi xo 放 大 器 信 号 源 负 载 放大把微弱的电信号的幅度放大 说到放大你最 关心什么 ? 能放多大? 象不象 ? 对信号源影 响有多大 ? 带负载能 力如何 ? 1、放大倍数（增益） 2、输入电阻 3、输出电阻 4、通频带 5、非线性失真系数 6、动态范围 xi xo 放 大 器 信 号

3、源 负 载 频率响应 ? 2.1.2 放大电路的主要性能指标 1 放大倍数（增益）描述放大电路放大能力的指标。 放大倍数 输出量 输入量 电压放大器： 电流放大器： 跨阻放大器： 跨导放大器： 电压增益（无量纲） 电流增益（无量纲） 跨阻增益（） 跨导增益（S） （是复数，反映两者的幅值比和相位差） 放大倍数（增益）的“分贝”表示方法： 放大倍数也常用分贝作单位，其换算关系为： 2 输入电阻Ri 用来描述放大电路对信号源索取电流的大小，也表示放大 器对信号源的影响程度。 输入为电压源： Ri，ii ，ui就越接近uS，输入信号的利用率越高。 uS RS ui uoAu iiiO （ Ri越大越

4、好） 输入为电流源： Ri ，iRS ，ii就越接近iS，输入信号的利用率越高。 （ Ri越小越好） iSRS Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻。 3 输出电阻Ro描述放大电路带负载能力的指标。 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为 戴维南等效电路，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 = L R = S u0 O O O i u R = 输出电阻的定义式： AuuS RS Ro US 以电压作为输出量的放大器：Ro 越小越好。 以电流作为输出量的放大器：Ro越大越好。 AuuS RS 如何通过实验测取电路的输出电阻Ro ？ （1）将信号源置零 (保留受控源)。 （2）将

5、负载开路，在输出端加一个电压uo ，测出输出电流io 。 方法1：加压求流法 iO uo （3）代入定义式计算。 注意： 计算输出电阻时必须将独立 信号源置零并保留内阻。 输出电阻与负载无关。 保留内阻 = L R = S u0 O O O i u R = 输出电阻的定义式： AuuS RS 方法2：测量法 （1） 将负载开路，测量开路（空载）输出电压UO1。 （2） 在输出端接入一个已知负载，测输出电压UO2。 （3） 计算。 Uo1 RLUo2 Ro US Ro US 4 通频带BW描述放大电路对不同频率信号的放大能力。 f Au Aum 0.7Aum fL下限截 止频率 fH 上限截 止

6、频率 通频带：BW=fH fL 放大倍数随频率变化的曲 线幅频特性曲线 中频增益 中频区 高 频 区 低 频 区 3dB 3dB带宽 5 非线性失真系数（D）：由于放大电路存在非线性失真， 当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除 了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。D的 定义是各次谐波总量与基波分量之比，即 继续 6 最大输出电压幅度 动态范围UO(P-P) 表示非线性失真系数D在允许范围时，放大器能够输出的最大电 压的值，用峰峰值表示，或有效值表示(Uom 、Iom) 7 最大输出功率与效率 输出信号不产生明显失真的前提下，能够向负载提 供的最大输出功率。用符号

7、 Pom表示。 ：效率 PV：直流电源消耗的功率 符号规定 UA大写字母、大写下标，表示直流量。 uA 小写字母、大写下标，表示全量。 ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。 uAua 全量 交流分量 t UA直流分量 2.2 2.2 基本放大电路的组成和工作原理 三极管放 大电路有 三种形式 共射放大器 共基放大器 共集放大器 以共射放 大器为例 讲解工作 原理 继续 单管共射放大电路的工作原理 一三极管的放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏 UCE 放大原理： UBEIB IC（IB） 电压放大倍数： uo ui 继续 C1 C2 EC Rb ui + iB iC R

8、C - EB uo + - 当ui0时， t 0 ui iB t0 uCE t 0 iC t 0 uo t 0 当ui0时，uiUBE+ubeIB+ibIC+ic uCE=EC-iCRC UCE+uceuo =EC-ICRC-icRC=UCE-icRC IBICUCE 如果参数选择适当， 则uo的幅度将比ui大 得多，从而达到放大 的目的。 在输入端加入一 个正弦电压后，各 极电压和电流围绕 各自的静态值按正 弦规律变化。 放大元件iC=iB， 工作在放大区，要 保证集电结反偏， 发射结正偏。 二. 共射放大电路各元件作用 继续 各元件作用： 使发射结正偏， 并提供适当的静 态IB和UBE 基

9、极电源与基 极电阻 集电极电源，为电 路提供能量。并保 证集电结反偏 集电极电阻RC， 将变化的电流转 变为变化的电压 继续 耦合电容 作用：隔直通交隔离 输入输出与电路直流 的联系，同时能使信 号顺利输入输出。 + + 各元件作用： 继续 基本放大电路的习惯画法 继续 RB 最简单的基本放大器组成 +EC RC C1 C2 T RL + - 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 + + 继续 2.2.4 基本放大电路的组成原则 1、典型放大电路 （1）输入信号源： uS、RS （2）输出负载： RL

10、C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS EC + （4）直流电源： EC 为放大电路提供能量； 为放大电路提供合适的静态偏置，使BJT工作在放大状态。 （3）BJT： 放大电路的核心器件。 起电流控制和放大的作用。 （5）C1、C2：耦合电容，起隔直通交的作用。 C1：隔断信号源与放大电路的直流联系，将交流输入信号 耦合传送到BJT发射结。 C2：隔断负载与放大电路的直流联系，将交流输出信号耦 合传送到负载上。 （6）Ce：旁路电容，对Re交流旁路，可提高增益。 2、放大电路的组成原则 C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS EC + 1）要有合

11、适的静态偏置 保证BJT发射结正偏，集电结反偏，BJT工作在放大区， 以实现电流的控制作用。 2）要有交流通道 输入回路的接法应使输入电压 的变化量能够传送到BJT的发 射结，并使基极电流产生相应 的变化量。 输出回路的接法应能使放大了 的信号能从电路中输出。 例题判断图中各电路能否实现电压放大？ +EC RC Rb1 C1 C2 Rb2 + - uo + - ui +EC RC Rb C1 C2 + - uo + - ui +EC RC Rb + - uo + - ui +EC RC Rb + - uo+ - ui +EC RC Rb + - uo+ - ui 判断方法： 1. 晶体管是否为

12、放大偏置。 2. 交流信号能否输入到发射结，能否输出。 （看电源极性，隔直电容位置） （看旁路电容） 1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态 三. 静态工作点 （Q点） ui=0时 由于电源的 存在，电路 中存在一组 直流量。 IC IB + UBE - + UCE - 继续 由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特 性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。 IB UBE Q IB UBE Q UCE IC IC UCE IB 为什么要设置静态工作点？ 为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真 2.3 2.3 放大电路的基本分析方法 方法 图解法 微变等效电路法 2.

13、3.1 直流通路与交流通路 任务 静态分析 动态分析 电路有两个独立信号源： uS交流信号源；VCC 直流电源 如果BJT偏置合适工作在放大区，且在交流小信号范围工作 ，BJT可近似为线性器件，放大电路为线性电路。由线性网 络的叠加原理，在两电源的共同作用下，则有： 可将放大器分解成直流通路和交流 通路两个部分，进行独立的分析。 C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + iB iC 放大电路的两大特点： 非线性器件和线性器件共存； 交流和直流共存。 C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + iB iC 1、直流通路 直流电源单

14、独作用时，放大电路的等效电路， 反映了放大电路的直流偏置电压和电流。 2、交流通路交流信号源单独作用时，放大电路的等效电路 ，反映了放大电路各处交流信号的传输问题。 3、直流通路和交流通路的画法 直流通路： 交流信号源置零（保留内阻）； 电容开路，电感短路。 交流通路： 直流电源置零； 电容短路，电感开路。 电源置零方法：电压源短路；电流源开路。 适用的频率范围：放大器的中频区 直流通路的画法 将电容开路将电容开路 + T CC Rb V cR 继续 【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V， Rc = 3 k，Rb = 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静 态工作点。 解

15、：设 UBEQ = 0.7 V ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA UCEQ = VCC ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V 估算静态工作点的步骤： （1） 画出直流通路。出IB、IC、UBE、UCE。 （2） 列输入（出）回路的压方程。 （3）解方程组。 课堂练习：求p80、p83、p84三个图的 静态工作点 图解 对交流信号(输入信号ui) 放大器的交流通路 交流通路分析动态工作情况 交流通路的画法： 将直流电压源短路，将电容短路。 短路 短路 置零 继续 将电容短路将电容短路 将直流电 压源置零 + + + R - - u o T u R b R L

16、 i c + 继续 C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + iB iC 电源置零方法：电压源短路；电流源开路。 例画出放大电路的直流通路和交流通路。设电容足够大。 （电容开路，电感短路；交流信号源置零 ）1、直流通路： Rb1 Rb2 Re RC VCC （电容短路，电感开路，恒压源短路，恒流源开路）2、交流通路： Rb1 Rb2 RLRC RS uS + Rb C1 C2 Ce Rb1 Rb2 Re RL RC RS uS VCC + .3.2 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、图解法的过程 (一)图解分析静态 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 i