基本放大电路1.

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1、第二章第二章 基本放大电路基本放大电路 2.1 放大和放大电路的主要性能指标(理解） 2.2 基本共射放大电路的工作原理(掌握） 2.3 放大电路的分析方法(掌握） 2.4 放大电路静态工作点的稳定(掌握） 2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法(掌握） Date1 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 信号为何要放大？ 1、信号幅度太小，不满足后续处理电路的要求（A/D） 2、信号幅度和电流太小，不满足负载功率的要求（功放 ） Date2 电流、电压、功率放大： 将微弱变化信号的变换成较大的信号，根据放大的目的 分为：电压、电流或两者都放大。 放大的概念 放大特征：功率放大 放大实质：能量

2、的控制和转化 能量来源：电源 放大要求：信号放大后不失真 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 在输入信号作用下，放大电路将直流电源所提供的能量转 换成负载（例如扬声器）所获得的能量，这个能量大于信号源 所提供的能量。 Date3 （1）电压放大倍数: （2）电流放大倍数: （3）互阻放大倍数: （4）互导放大倍数: 表示放大器的输出/输入的信号强度比，称放大倍数(增益) ，根据放大电路输入信号和输出信号的类型，有四种放大倍数 的定义。 1. 放大倍数（Amplification） 放大电路双端口网络等效正弦信号的复数表示 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 Date4 增益常用分贝（dB)

3、作为单位，1分贝1/10贝尔 功率增益：Ap(dB) = 10lg(Po/Pi) 电压增益：Av(dB) = 20lg(Uo/Ui) 40dB相当于 Av100 Ap10000 20dB相当于 Av10 Ap100 0dB相当于 Av1 Ap1 -20dB相当于 Av0.1 Ap0.01 -40dB相当于 Av0.01 Ap0.0001 放大倍数(增益)的分贝表示 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 Date5 2. 输入电阻 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 问题：输入电阻Ri越大越好，还是越小越好？ 对电压放大器而言，Ri越大越好 对电流放大器而言，Ri越小越好 从放大电路输入端看进

4、去的等效电阻，输入电压 有效值与输入电流有效值之比 Date6 3. 输出电阻 输出电阻Ro是在信号源短路（即Us =0, Rs保留），负 载开路的条件下，放大电路的输出端外加电压UT与相应产 生的电流 IT 的比值。 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 放大电路对其负载而言，相当于信号源，可以将它等效 为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出 电阻。 Date7 问题：Ro大好还是小好？ 对电压放大器而言，Ro越小越好 对电流放大器而言，Ro越大越好 Date8 4. 通频带* 当放大倍数从 下降到 （即0.707 ）时，在高频 段和低频段所对应的频率分别称为上限截止频率fH和下

5、限截止频 率fL。fL到fH的频带宽度称为通频带（3dB带宽），记为fBW。 幅频特性曲线放大倍数随频率变化曲线 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 Date9 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。但是通频带宽度也不是越宽越好，而是要根据 信号的频带宽度来要求放大电路应有的通频带。 说 明： 音频放大电路:fL20Hz，fH=20kHz 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 影响放大器通频带的因素 v 耦合元件等影响放大器的低频特性 v 结电容等影响放大器的高频特性 Date10 基波二次谐波三次谐波 基波二次谐波 四次谐波 基波 二次谐波 三次谐波 5. 非线性失真* 2

6、.1 放大和放大电路的主要性能指标 Date11 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 5. 非线性失真* D失真度（Distortion） A幅度（Amplitude） A1基波幅度；A2An二次谐波及高次谐波幅度 。 线性失真：不产生新的频率分量 电抗性元件存在 非线性失真：产生新的频率分量 非线性器件的非线性特点 输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比（能量 之比开平方）称为非线性失真系数（失真度THD） 由于小信号放大时非线性失真很小，所以只有在大信号工作时才考虑THD指标 。Date12 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 6. 最大不失真输出电压 定义： 当输入电压再增大输出波形

7、就会产生非线性失真 时的输出电压。 实测时，需要定义非线性失真系数的额定值，刚 达到此额定值的输出电压为最大不失真输出电压。 一般用有效值表示: Uom 也可用峰峰值表示: Uopp t u 正弦信号 Uopp Date13 2.1 放大和放大电路的主要性能指标 l 大信号的放大器（功率放大器）要求讲究效率 l 一般小信号放大器（电压放大器）对效率要求不高 7. 效率* Pom为输出不失真的前提下，负载上能够获得的最大功率 Date14 2.2 基本共射放大电路原理 一、共射放大电路的组成分析 集电极电源VCC 使集电结反偏并为电路提供能量 基极电源VBB 使发射结正偏 发射结正偏，集电结反偏

8、 输入信号Ui： 需要被放大的信号。来自前级 电路的信号输出，或者来自各种 传感器。 地：参考点，公共端 + + 基极电阻RB 提供适当的静态电流IB Date15 2.2 基本共射放大电路原理 一、共射放大电路的组成分析 地：参考点，公共端 集电极电阻RC 将变化电流转变为变化的电压 为管子提供合适的静态集电极 电压，使得管子工作在放大区 + + 耦合电容C1,C2：隔直通交 避免信号源对基极直流电位和负载对 集电极直流电位的影响 大小为10F50F 一般为电解电容（极性如何判断?） 负载电阻RL 从放大器的输出端得到信号功率。 Date16 毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（

9、pF） 1F=103 mF =106 uF =109 nF =1012 pF 电容取10uF，以10Hz和1000Hz正弦信号为例： 耦合电容（隔直通交） Date17 2.2 基本共射放大电路原理 单电源供电去掉VBB，将RB接到VCC + + + + Date18 2.2 基本共射放大电路原理 二. 静态工作点(直流工作状态） 静态工作点：(IBQ，ICQ, UBEQ，UCEQ) (IBQ,UBEQ) 和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线 上的一个坐标点，称为静态工作点。 静态：指没有输入信号（ui=0）时电路的状态。 Date19 2.2 基本共射放大电路原理 IB IC I

10、E UCE + + 静态工作点的估算： Date20 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管在 输入信号的整个电平范围始终处于放大区（线性区），以 保证信号不失真。 设置静态工作点的必要性 放大器实际上是利用晶体管的电流放大特性来实现放 大的，但是晶体管的这种电流放大特性，需要满足管子的“ 发射结正偏，集电结反偏”的条件。这就需要设置合适的静 态工作点，使三极管在输入信号的整个电平范围都能够满 足这个条件。 Date21 一、三极管的放大原理 放大原理： UiUBEIB IC（IB） UCE（-ICRc）Uo 2.2 基本共射放大电路原理及波形分析 B E C + + IC IB IE

11、Date22 结论： （2）输出uo与输入ui相比， 幅度变大，频率不变， 相位相反。 （1）放大电路中的信号是交直 流共存，可表示为： 2.2 基本共射放大电路原理及波形分析 Date23 放大器的组成原则： 1、具有直流电源，配合电阻为管子提供合适的静态工作 点，并为负载提供功率。 2、输入信号（交流信号）能够有效的作用在晶体管的输 入回路（发射极回路）。 3、放大器输出回路变化信号（集电极回路）能够有效作 用到负载。 Date24 基极无限流电阻，管子会因过流过热损坏 判断放大电路能否正常工作 Date25 集电极无电阻，不能够将变化的集电极电流 转化为变化的电压，可能损坏BJT Dat

12、e26 静态时，信号源将BE短路，导致UBE=0，管子截止 Date27 放大器与信号源和负载或者放大器前后极之间的连 接方式称为耦合。 耦合的目的：是为了传送信号。 耦合的电路的常用方式：直接耦合、电容耦合 电容的容抗与频率有关，故耦合效果也与频率有关 v 当频率比较低时将导致放大器的增益下降。 放大器的耦合方式： 2.2 基本共射放大电路原理及波形分析 Date28 直接耦合共射放大电路 阻容耦合共射放大电路 Date29 IB1 IB2 IB IC 直接耦合共射放大电路（空载） Date30 直接耦合共射放大电路 IB1 IB2 IB IRC IRL IC 静态带负载后： 1、输入回路有

13、何变化？ 2、输出回路呢？ Date31 v 结论： 直接耦合电路中，当输入信号为0时（静态） ，带负 载与不带负载时，UBEQ 、 IBQ 、ICQ是相同的，但是 UCEQ 是不同的。 也就是输出特性曲线所对应的Q点会发生移动 Date32 阻容耦合共射放大电路 静态带负载后： 1、输入回路有何变化？ 2、输出回路呢？ 空载时 Date33 v 结论： 阻容耦合电路中，当输入信号为0时（静态） ，带 负载与不带负载时，UBEQ 、 IBQ 、ICQ、 UCEQ 是相同。 也就是输出特性曲线所对应的Q点不变。 Date34 放大电路中各点的实际电压或电流都是在静态直流上附加 了小的交流信号（直

14、流和交流的叠加）。 叠加条件：放大器中的管子处于线性区域，即放大区 2.3.1 直流通路和交流通路 直流通路：只考虑直流信号流过的电路 交流通路：只考虑交流信号流过的电路 不同的信号可以分别在不同的通路来分析 电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以 认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成 开路，这样，交直流所走的通道是不同的。 2.3 放大电路的分析方法 Date35 直流（静态工作点）是否正常，是交流信号能否正确放大 的基本前提。分析时，将直流状态和交流状态分开进行分析. 直流通路画法： 将交流信号源视为短路，电容视为开路。 2.3 放大电路的分析方法 + + 直流

15、通路 Date36 交流通路画法： 将直流电压源视为短路，耦合电容和旁路电路视为短路 （其容量比较大）。 2.3 放大电路的分析方法 + + Date37 直接耦合放大电路的直流通路 Date38 直接耦合放大电路的交流通路 Date39 例1：试分析图T2.2所示各电路是否能够放大正弦交流信号， 简述理由。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 不能。因为输入端被 电源VBB短路。 可能。PNP管满 足放大条件。 不能。静态时基极与地短路， BJT不能正常放大。 不能。晶体管BE结无限流电阻， BJT将因发射结电流过大而损坏 不能。因为输入信 号被C2短路。 不能。因为输出信号被 VCC短路

16、，恒为零。Date40 例2. 画出图P2.3所示各电路的直流通路和交流通路。设所有电 容对交流信号均可视为短路。 Date41 作业: P138140 1， 2， 6 Date42 基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠 加定理，分别分析电路中的交、直流成分。 三极管电路分析的基本思想和方法 直流通路(ui = 0)分析静态。 交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流 。 在已知放大管的输入、输出特性曲线和外部电路的VAR 条件下，采用作图方法对放大电路进行分析的方法。 1、图解分析法 低频小信号h参数等效模型 2、等效电路法 Date43 图解法的特点： 1、形象,直观 2、特性曲线必须实测所用管 3、定量分析时误差较大 实用范围： 1、信号频率较低时，幅值比较大 2、分析Q点位置 3、失真情况 4、最大不失真输出电压Uom Date44 放大电路的图解分析法 一、静态分析 二、动态分析 三、非线性失真分