模拟电子线路放大电路

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1、模拟电子线路,南通职业大学 电子工程系:杨碧石,Analog Circuits,21放大的概念 一、什么叫放大电路（放大器） 1、放大： 将信号的幅度由小增大或扩大幅度，不改变频率（波形形状）完成上述工作的器件（电路）叫放大器（电路）。,第二章 放大电路的基本原理,2、放大的本质： 实现能量的控制。 这种小能量对大能量的控制作用，就是放大作用。 我们讨论的放大作用：其放大的对象是变化量。 放大电路的核心元件： 三极管、场效管。,二、放大电路的分类 1、按任务： 以增大（扩大）U（I）为目的 小信号放大器 （电压流）放大器） 以增大UI（P）为目的大信号放大器（功率放大器）,2、按输入信号来分：

2、 音（低）频率放大器：20HZ200KHZ（语言信号） 直流放大器：直流、缓慢变化信号 宽频放大器：几十赫兹（ HZ ）几百MHZ 高频（谐振）放大器：高频载波信号、已调波信号,二、放大电路的特点 1、研究小信号连续变化的模拟信号。 对放大电路最基本要求是将输入的模拟信号按比例地进行线性放大，使放大后的输出信号尽可能和原来输入信号的波形保持一致不产生失真。 数字电路：数字信号输入与输出 为逻辑关系。,2、三极管放大状态，输出信号必须忠实输入信号，对器件电源等有较高要求。 数字电路中三极管工作在截止和饱和状态。 3、分析方法 模拟：图解法，微变等效电路法。 数字：逻辑代数、真值表、卡诺图、 状态

3、转换图等。,2.2 共射基本放大电路 （basic common emitter amplifier） 由单个三极管构成的放大电路称为基本放大电路。 2.2.1 共射基本放大电路的原理电路 1原理电路,图2.2.1 共射基本放大电路原理电路,该放大电路成立的条件是： （1）有正确的直流偏置， 即发射结正偏、集电结 反偏（接VBB和VCC ）； （2）输入信号ui为小信号； （3）输入回路的交流与直 流应相互叠加（ui 与VBB 串联连接）； （4）输出回路应有交流电 压输出（接Rc ）。,图2.2.1 共射基本放大电路原理电路,二、 工作原理 1、 静态分析 静态：把uI=0时放大电路的状态。

4、 此时分析的电路各量均为直流量有IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ=VCC-ICQRC 称静态工作点。 2、 动态分析 动态：把uI不为0时放大电路的状态。 此时分析的电路各量是在直流量的基础上再加上 交流量。 输入端加入一个微小的变化量信号，在输出端 得到一个较大的变化量信号，实现放大。,由图2.2.1可以看出，输入回路的外加电压 uBE= VBB+ui=VBB +UBE ，这就引起发射结两端电压的变化，使发射极电流iE = IE +IE ，即在原来IE基础上变化了IE 。相应地，集电极电流iC = IC +IC ，基极电流iB = IB +IB ，分别在原来基础上变化了IC和IB 。,在共

5、射电路中，输入电流为基极电流iB ，输出电流为集电极电流iC ，输出电流变化量IC与输入电流变化量IB的比值称为共发射极交流电流放大系数，用表示，即 （2.2.1） 显然，和是两个不同的概念。但若在iC变化时基本不变（ICEO一般也认为不变）的条件下，由式（2.1.3）得 则,由于发射结正偏，发射结电阻较小，因此输入电压的微小变化UBE就能引起基极电流的较大变化IB ；又IC =IB ，故相应的集电极电流的变化IC就很大。电路的输出电压UO=IC Rc ，只要Rc阻值不很小，就能使输出电压UO的幅度比输入电压UBE大得多，且二者波形相同，因此，这个电路就具有电压放大作用。 综上所述，共射电路既

6、有电流放大作用，也有电压放大作用，因此它具有功率放大作用。“放大”的本质实际是指功率的放大或能量的放大。,实用放大电路双电源供电电路 如图所示的原理电路在实际应用时存在以下几个问题： （1）交流信号源与直流电源共用一个回路，相互影响。 （2）信号源经Rb才加到发射极两端，使发射极两端的信号大大减小，导致放大电路的放大性能的下降。,（3）输入交流信号源与直流电源不能共地。 （4）输出电压 uO中含有直流成分。,为解决上述问题，可将阻容耦合交直流叠加（或分离）电路引入到放大电路中来，如图2.2.2所示。,图2.2.2 双电源供电电路,图2.2.1原理电路,由于该放大电路使用了两组电源，所以称为双电

7、源供电电路。C1 、C2称为隔直电容或 耦合电容。 该电路又称为阻容耦合放大电路,图2.2.2 双电源供电电路,（a）双电源供电电路 （b）单电源供电电路,实用放大电路单电源供电电路,（a）单电源供电电路 （b）习惯画法,电压和电流符号的意义（以电流为例）： iB = 40 + 20sint （A）= IB +Ibmsint = IB + ib IB 基极的直流电流； IBAV 基极电流的平均值； IBM 基极电流的最大值； ib 基极电流交流分量的瞬时值； Ib 基极电流和有效值（均方根值）； iB 基极电流总的瞬时值； Ibm 基极电流交流 IB 基极直流电流的变化量； iB 基极电流总的

8、变化量；,放大电路中各点电压、电流及其波形,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 实验线路：图2.3.3（b）所示单电源供电电路，图中Rb为51k电阻与470k电位器相串联组成，Rc为1k，RL为1k，T为S9013 。,图2.3.3 共射基本放大电路,1静态情况,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 （1）不接ui ，接入VCC = +20V，用万用表测量三极管的静态工作点； （2）测量UBE ，并记录： UBE = V；,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 （3）调节Rb（RW），观察UBE有无明显变化，并记录： UBE （有/无）明显变化。 推论：由 可知，此时IB应 （有

9、/无）明显变化。 （4）调节Rb（RW），使UCE=10V；,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 （5）调节Rb（RW），观察UCE有无明显变化，并记录： UCE （有/无）明显变化。 推论：由 可知，此时IC 应 （有/无）明显变化。,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 思考题：在放大区，IC实际上主要受IB控制还是受UCE控制？ 此时，三极管的发射结 偏，集电结 偏，工作在 区。,实验2-2-1 放大电路静态工作点的测量 从实验中可以看出，在放大区，调节Rb（RW）时，UBE_（有/无）明显变化，IB （有/无）明显变化，而IC =IB必然_（有/无）明显变化，因此，UCE =

10、 VCC IC Rc也会有 （有/无）明显变化，即调节Rb（RW） （不可以/可以）明显改变放大器的工作点和工作状态。,理论上，静态时ui=0，三极管各极的电压和电流均为直流。VCC通过Rb使三极管的发射极导通，B、E两端的导通压降UBE基本不变（硅管约为0.7V，锗管约为0.2V），因此有 IC =IB UCE = VCC IC Rc 若Rb、VCC不变，则IB不变，因此，该电路称为恒流式偏置电路或固定偏流式电路。,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 实验线路：图2.3.3（b）所示单电源供电电路，图中Rb为51k电阻与470k电位器相串联组成，Rc为1k，RL为1k，T为S9

11、013 。,2动态情况,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 （1）不接ui ，接入VCC = +20V，用万用表测量三极管的静态工作点； （2）调节Rb（Rw），使UCE = 10V。,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 （3）保持步骤（2），输入端接入ui（fi =1kHZ ，Ui =10mV），用示波器（AC输入）同时观察ui 、uBE波形，并记录ui 、uBE波形； 从实验中可以看出，ui与uBE波形幅度大小 （基本相同/完全不同）。另外，接入ui后，由于uBE中 （含有/不含有）直流分量，即uBE为_（纯交流量/交直流叠加量）。,实验2-2-2 放大电路动态

12、工作过程的测量与观察 因此， uBE = （UBE+ui 或 ui） iB = （IB+ib 或 ib） iC = iB = ； (IB+ib) = IB+ ib=IC+ic 或 ib=ic,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 （4）保持步骤（3），用示波器Y2轴输入（DC输入/“交替”显示）观察uCE波形和幅度大小，并记录uCE波形和幅度大小； 从实验中可以看出，输出电压的波形与输入电压波形 （基本相同/完全不同），输出电压的幅度 （远大于/远小于/基本等于）输入电压的幅度，即 （实现了/没有实现）信号的不失真放大。,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 从实验中还

13、可以看出，uCE中（含有/不含有）直流分量，即uCE为_（纯交流量/交直流叠加量），因此，uCE=_（UCE+uce 或 uce）,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 （5）保持步骤（4），改用示波器Y2轴输入观察uo的波形和幅度大小，并记录uo的波形和幅度大小； 从实验中可以看出，由于电容C2的隔直流作用，实际的输出电压uo中 （含有/不含有）直流成分，即 uo = （UCE+uce 或 uce）,实验2-2-2 放大电路动态工作过程的测量与观察 （6）保持步骤（5），观察和比较ui与uo的相位关系，并记录： ui与uo的相位关系为（同相/反相） 。 结论：ui与uo （同相/

14、反相），即共射基本放大电路为 （同相/反相）放大电路。实际上，uCE = VCCiC Rc = VCC (IC + ic )Rc=( VCC ICRc ) ic Rc= UCE + uo即uo =icRc，由此即可看出该放大电路 （具有/不具有）倒相作用。,理论上，有 uBE =UBE + ui iB =IB + ib iC =iB =(IB + ib) =IB +ib = IC + ic uCE=VCCiCRc =VCC(IC+ic)Rc=(VCCICRc)icRc=UCE+uce uo = uce，即uo =icRc,实验2-2-3(仿真) 放大电路不正常现象的观察 结论： （1）Rc =

15、0时， （有/无）交流电压输出（输出交流被短路）。 （2）UBE = 0（IB=0）时， （有/无）交流电压输出，此时三极管工作在 （放大状态/非放大状态）。,通过上述讨论，可以得出如下结论： （1）共射基本放大电路的放大过程可描述为：,通过上述讨论，可以得出如下结论： （2）放大电路的组成原则： 正确的直流偏置；正确的交流通路；交直流相互兼容，互不影响；合适的元器件参数选择。,放大倍数；最大输出幅度； 通频带；非线性失真系数； 输入电阻；输出电阻； 最大输出功率和效率等。 放大器的性能指标可以通过测试得到。 一般采用正弦信号（纯交流信号）作为标准测试用输入信号。,2.3放大电路的主要性标,图2.3.1 放大电路技术指标测试示图,1,2,一放大倍数（增益） 输出信号与输入信号的变化量之比。 如果信号的频率既不很高又不很低，则放大电路的附加相移可以忽略，于是上述两种放大倍数可用实数来表示，并写成交流瞬时值或幅值之比： 电压放大倍数 （2.3.1） 电流放大倍数 （2.3.2）,实验2