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1、第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法,2.1 放大的概念 2.2 放大电路的主要技术指标 2.3 单管共发射极放大电路 2.4 放大电路的基本分析方法 2.5 工作点的稳定问题 2.6 放大电路的三种基本组态 2.7 场效应管放大电路 2.8 多级放大电路,教学内容,教学要求,二、一般掌握的内容 1.图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围； 2.三种不同组态（共射、共基、共集）放大电路的特点； 3.多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律；,2.2 放大电路的主要技术指标,1、放大倍数,电压放大倍数：
2、,电流放大倍数：,2、输入电阻Ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源索取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级索取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级索取的电流越小，对前级的影响越小。,3、输出电阻Ro,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，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,输出电阻越小，说明放大电路的带负载能力越强。,如何确定电路的输出电阻Ro ？,方法一：计算。,步骤：,1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。,2. 加压求流法。,方法二：测量。,步骤：在输入端加一固定的正弦交流电压,1. 测量开路电压。,2.
3、测量接入负载后的输出电压。,3. 计算。,4、通频带,放大倍数随频率变化曲线,通频带越宽，表明放大电路对信号频率的变化具有更强的适应能力。,通频带：BW=fHfL,5、最大输出幅度,在输出波形没有明显失真的情况下，放大电路能够提供给负载的最大输出电压（或最大输出电流）。一般用峰值或峰-峰值表示。,6、非线性失真系数,基波,二次谐波,三次谐波,7、最大输出功率与效率,最大输出功率,直流电源消耗的功率,符号规定,全量,IB直流分量, 2.3 单管共发射极放大电路,三极管放大电路有三种形式,共基放大电路,共射放大电路,共集放大电路,以共射放大电路为例讲解工作原理,2.3.1 单管共射放大电路的组成,
4、放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证发射结正偏，集电结反偏。,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，将变化的电流转变为变化的电压。,基极电源与基极电阻,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,电路改进：采用单电源供电,可以省去,隔直流 通交流,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。,简化画法,判断放大电路有无放大作用的原则：,外加直流电源的极性是否能保证三极管的发 射结正向偏置，集电结反向偏置。,放大电路是否有一个合适的静态工作点，以保证 波形基本不失真。,P102题2-1,对比图2.4.6,2.3.2 单管共发射极放大电路的工作原理,假设uB
5、E有一微小的变化,uCE怎么变化,？,iB,uCE的变化沿一条直线,称为负载线,uce相位如何,？,uce与ui反相！,2.4 放大电路的基本分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,计算机仿真,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,静态是放大电路正常工作的基础和前提条件； 动态则是放大电路工作的直接目的。,2.4.1 直流通路和交流通路,分析电路的步骤：先静态，后动态。,对直流信号（只有+VCC）,对交流信号(输入信号ui),交流通路,2.4.2 静态工作点的近似估算,1、静态工作点,由于电源的存在IB0,IC0,( ICQ,UCEQ ),(IBQ,UBEQ),(IBQ,UBEQ) 和(
6、 ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,用估算法求静态工作点,（1）根据直流通路估算IBQ,Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,硅管：UBEQ=(0.60.8)V,锗管：UBEQ=(0.10.3)V,（2）根据直流通路估算UCEQ、ICQ,IC,+VCC,例2.4.1：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=3k，Rb=280k，RL=3 k，三极管的=50，求静态工作点。,请注意电路中IB 和IC 的数量级。,解：,设三极管的UBEQ=0.7V,2.4.3 图解法,1. 图解的基本方法,(1)图解分析静态,先估算 IB ，然后在输出特性曲线
7、上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。,UCEIC满足什么关系？,1. 三极管的输出特性。,2. UCE=VCCICRC 。,直流负载线 斜率为-1/RC,ICQ,UCEQ,IBQ,交流通路,其中：,(2)图解分析动态,iC 和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系,所以：,这条直线通过Q点，称为交流负载线。,IBQ,交流负载线的作法,交流负载线,过Q点作一条直线，斜率为：,例2.4.2：已知电路参数同2.4.1，三极管的输出特性曲线如下图。,解：,作直流负载线,根据uCE=VCCiCRC 。,当iC=0时，uCE=VCC=12V;,当uCE=0时，
8、,(2)与IB=40A 的交点，即是静态工作点Q。,2,6,由图知：ICQ=2mA, UCEQ=6V,(3)画交流负载线,由,取iC=4mA，则uce=41.5=6V，作辅助线。,过Q点做其平行线。,2.图解法的应用,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，就会造成非线性失真。,(1)分析非线性失真,选择静态工作点,可输出的最大不失真信号,交流负载线,Q点过低，信号进入截止区,放大电路产生 截止
9、失真,顶部失真,减小Rb，提高Q点，可消除该失真。,Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生 饱和失真,底部失真,增大Rb，降低Q点，可消除该失真。,(2)估算最大输出幅度,直流负载线,交流负载线,Q,D,C,E,A,B,CD=UCEQ-UCES,DEICQRL,最大不失真输出幅度Uom将由CD和DE二者中较小的一个决定。当静态工作点Q在交流负载线AB的中点时,CD=DE，Uom最大, 。,(3)分析电路参数对静态工作点的影响,增大基极电阻Rb, IBQ将减小,Q点下移,输出波形易产生截止失真。,Vcc,Q1,Q1,Vcc,Q1,Vcc,增大 ，特性曲 线宽度增大，Q 随之上移。,Vcc,Q1,
10、电路参数对工作点的影响,1.RbIBQQ点靠近截止区易截止失真 2.VCC直流负载线平行右移（Q）动态 范围，静态功耗 3.RCVCC/RC直流负载线更平坦Q靠 近饱和区易饱和失真 4. ICQQ靠近饱和区易饱和失真,思考题：用示波器观察NPN管共射单极放大器输出电压，得到下图所示三种削波失真的波形，试分别写出失真的类型。,截止失真,饱和失真,输入信号过大引起的削波失真,2.4.4 微变等效电路法,1.简化的h参数微变等效电路,（1）三极管的微变等效电路,输入特性,当信号很小时，输入特性在小范围内近似线性。,uBE,输出特性,所以：,(1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流源。,(2) 考虑
11、 uCE对 iC的影响，输出端相当于并联一个大电阻rce。,rce的含义,三极管的h参数等效电路,rce很大， 一般忽略。,（2）单管共射放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:,交流通路,特点：负载电阻越小，放大倍数越小。,电压放大倍数(增益）的计算,定义：,若提高Aus ,须提高输入电阻Ri或降低Rs.,源电压增益：,问题： 和 的关系如何？,输入电阻的计算,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的
12、方法：,(1) 所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。,(2) 所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,用加压求流法求输出电阻：,所以：,（3）rbe的近似估算,三极管b、e之间的电阻由三部分组成：基区体电阻rbb、基射间结电阻reb和发射区体电阻re。,对于小功率三极管：,rbe的量级从几百欧到几千欧。,其中发射区体电阻re较小，可以忽略。,（2.4.8）,等效电路法的步骤,1. 画直流通路，确定静态工作点； 2. 画出放大电路的微变等效电路； 3. 求 rbe； 4. 求动态参数 、Ri、Ro。,例2.4.3,(2)欲提高 ，应调 整哪些参数？,+Vcc,解：由直流通路
13、得静态工作点：,30051262963,Ri=rbe/Rb rbe=963,Ro=Rc=3k,欲提高 ，可调整Q点使IEQ增大，从而使rbe减小， 提高放大倍数。即,2.微变等效电路法的应用,微变等效电路,电路的电压放大倍数降低了。,输入电阻提高了。,例2.4.4：已知VCC=12V，Rb=240k，RC=RL=3 k， Re=820，三极管的=50， 试估算放大电路的静态工作点； 估算放大电路的 、Ri和Ro。,解：画直流通路，求静态工作点,画微变等效电路,求rbe,求动态参数,Ro=Rc=3k,2.5 工作点的稳定问题,2.5.1 温度对静态工作点的影响,为了保证放大电路的稳定工作，必须有
14、合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，UBE、 和ICBO 这三个参数会随温度而变化，使静态工作点发生变化。,T,Q,1、温度对UBE的影响,50C,2、温度对 值及ICBO的影响,总的效果是：,小结：,固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。,2.5.2 分压式静态工作点稳定电路 （电流负反馈式工作点稳定电路）,1、电路组成及工作原
15、理,上偏电阻,旁路电容,下偏电阻,条件：IRIB 时，有,UB由Rb1、Rb2分压得到，不受温度影响。,T,Re的负反馈作用，使Ic基本不变，从而稳定静态工作点。,一般取IR=(510)IB ,UB=(35)V；Rb1、Rb2取几十K。,2、 静态与动态分析,直流通路,1) 静态：,2) 动态：,例2.5.1 解：,当60时，UBQ、IEQ、ICQ、UCEQ的值基本不变，仅仅,问题1：如果去掉Ce，放大倍数怎样？,去掉 Ce 后的交流通路和微变等效电路：,问题2：如果电路如下图所示，如何分析？,uo,静态分析：,动态分析：, 2.6 放大电路的三种基本组态,根据输入信号与输出信号公共端的不同，
16、三极管构成的放大电路可有三种基本接法，也称三种基本组态： 共射组态、共集组态、共基组态。,2.6.1 共集电极放大电路,（射极输出器、射极跟随器）,1、静态分析,VCCIBQRbUBEQIEQRe=0,2、动态分析,1） 电流放大倍数： (忽略Rb的分流）,2）电压放大倍数,结论：,3）输入电阻,输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。,4）输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,电源置0,rbe,Rb,一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,射极输出器特点：,电压增益小于近似等于1，输出电压与输入电压同 相，输入电阻高，输出电阻低。,射极输出器的使用,将射极输出器放在电路的首级，可以 提高输入电阻。,2. 将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输出电阻，提高带负载能力。,3. 将射极输出器放在电路的两级之间，
