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1、第2章 基本放大电路,2.2 放大电路的基本分析方法,2.3放大电路静态工作点的稳定,2.4共集放大电路和共基放大电路,2.6多级放大电路,2.5 场效应管放大电路,2.1 概述,第二章基本放大电路,2.1概述,2.1.1 放大电路的基本概念,放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。,2.1概述,2.1.2 放大电路的主要技术指标（1）,1.放大倍数表征放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,2.1.2 放大电路的主要技术指标（2）,（1）电压放大倍数定义为: AU=
2、UO/UI（重点）,（2）电流放大倍数定义为: AI=IO/II,（3）互阻增益定义为: Ar=UO/II,（4）互导增益定义为: Ag=IO/UI,2. 输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的 等效电阻,一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。,输入端,Ri,uS,RS,信号源,Au,输出端,2.1.2 放大电路的主要技术指标（3）,3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。,uo,2.1.2 放大电路的主要技术指标（4）,2.1.2 放大电路的主要技术指标（5）,输出电阻是表明放大电路
3、带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。,0,.,o,.,o,o,S,L,=,=,=,U,R,I,U,R,输出电阻的定义：,4. 通频带,通频带：,fBW=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,f,A,Am,0.7Am,fL,下限截止频率,fH,上限截止频率,2.1.2 放大电路的主要技术指标（6）,2.2放大电路的基本分析方法,2.2.1 共射基本放大电路的组成原理,2.2.2 图解分析法,2.2.3 等效电路分析法,2.2放大电路的基本分析方法,2.2.1 共射基本放大电路的组成原理（1）,一、放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。,UCE（
4、-ICRc）,放大原理：,UBE,IB,IC（bIB）,电压放大倍数：,直接耦合共射放大电路,符号说明,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（2）,Rb,VBB,RC,C1,C2,T,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。,输入,输出,参考点,二、单管共射极放大电路的结构 及各元件的作用,+VCC,阻容耦合共射放大电路,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（3）,共射放大电路组成,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,Rb,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,基极电源与基极电阻,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（4）,集电极电源，为电路提供能量。
5、并保证集电结反偏。,Rb,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（5）,共射放大电路,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（6）,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,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。,Rb,+VCC,VBB,RC,C1,C2,T,+,+,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（7）,单电源供电,可以省去,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（8）,RB,单电源供电,2.2.1共射基本放大电路的组成原理（9）,2.2.2图解分析法,三、动态工作情况
6、分析,二、静态工作情况分析,一、引 言,2.2.2图解分析法（1）,一、引言,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。,分析三极管电路的基本思想和方法,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。,画交流通路原则：,1. 固定不变的电压源都视为短路；,2. 固定不变的电流源都视为开路；,3. 视电容对交流信号短路,2.2.2图解分析法（2）,放大电路没有输入信号(ui = 0)时的工作状态称为静态。,静态分析的任务是根据电路参数和三极管的 特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC 和UC
7、E。 可用放大电路的直流通路来分析。,二、静态工作情况分析,（一）直接耦合共射放大电路图解分析,1)令us=0，在输入、输出特性曲线上求Q点的值 2)动态分析-求Au、Uom及波形失真分析 （黑板作图讲解）,画出放大电路的直流通路,1.静态工作点的估算,将交流电压源短路 将电容开路。,直流通路的画法：,（二）阻容耦合共射放大电路静态图解分析,2.2.2图解分析法（5）,直流通道,用估算法分析放大器的静态工作点 （ IB、UBE、IC、UCE）,2.2.2图解分析法（6）,（1）估算IB（ UBE 0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,2.2.2图解分析法（7）,（2）估算UCE、I
8、C,IC,UCE,IC= IB,2.2.2图解分析法（8）,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K， RB=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,2.2.2图解分析法（9）,由于电源的存在IB0,IC0,IC,IE=IB+IC,无信号输入时,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,2. 用图解法确定静态工作点,2.2.2图解分析法（10）,IC,( IC,UCE ),(IB,UBE),静态工作点,2.2.2图解分析法（11）,(IB,UBE) 和( IC,UCE )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。,2.2.
9、2图解分析法（12）,UCE=VCCICRC,直流负载线,由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q,2.2.2图解分析法（13）,3. 电路参数对静态工作点的影响,1. 改变 RB，其他参数不变,R B iB ,Q 趋近截止区；,R B iB ,Q 趋近饱和区。,2. 改变 RC ，其他参数不变,RC Q 趋近饱和区。,2.2.2图解分析法（14）,例 : 设 RB = 38 k，求 VBB = 0 V、3 V 时的 IC、UCE。,解,当VBB= 0 V：,IB 0，,IC 0，,5 V,UCE 5 V,当VBB = 3 V：,0.3,UCE 0.3 V 0，,IC
10、 5 mA,2.2.2图解分析法（15）,iC 0,iC = VCC /RC,三极管的开关等效电路,截止 状态,iB 0,uCE 5V,iB,饱和 状态,uCE 0,判断是否饱和 临界饱和电流 ICS和IBS ：,iB IBS，则三极管饱和。,2.2.2图解分析法（16）,1. 交流放大原理（设输出空载）,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,三、动态工作情况分析,2.2.2图解分析法（17）,uCE也沿着负载线变化,UCE与Ui反相！,uCE怎么变化,？,2.2.2图解分析法（18）,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,2.2.2图解分析法（19）,对交流信号
11、(输入信号ui),2.放大器的交流通路,1/C0,将直流电压源短路，将电容短路。,交流通路分析动态工作情况 交流通路的画法：,2.2.2图解分析法（20）,交流通路,2.2.2图解分析法（21）,3.交流负载线,输出端接入负载RL：不影响Q 影响动态！,2.2.2图解分析法（22）,交流负载线,其中：,2.2.2图解分析法（23）,交流量ic和uce有如下关系：,这就是说，交流负载线的斜率为：,交流负载线的作法： 斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）,经过Q点。,2.2.2图解分析法（24）,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。 （ RL= RLRc ）,经过Q点。,
12、注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。,（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。,2.2.2图解分析法（25）,例 ：,硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k， RC = 1 k， VCC = VBB = 6 V，图解分析各电压、电流值。,解,令 ui = 0，求静态电流 IBQ,2.2.2图解分析法（26）,uBE/V,iB/A,0.7 V,30,Q,ui,IBQ,(交流负载线),6,直流负载线,6,ICQ,Ucem,O,O,O,O,O,O,2.2.2图解分析法（27）,当 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = I
13、CQ uCE = UCEQ,当 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uce,iB = IBQ + Ibmsin t iC = ICQ + Icmsin t uCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (180 t),2.2.2图解分析法（28）,4. 放大电路的非线性失真问题,因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。,1) “Q”过低引起截止失真,NPN 管： 顶部失真为截止失真。,PNP 管： 底部失真为截
14、止失真。,不发生截止失真的条件：IBQ IbM 。,交流负载线,2.2.2图解分析法（29）,2) “Q”过高引起饱和失真,ICS,NPN 管： 底部失真为饱和失真。,PNP 管： 顶部失真为饱和失真。,IBS 基极临界饱和电流。,不接负载时，交、直流负载线重合，V CC= VCC,不发生饱和失真的条件： IBQ + I bM IBS,2.2.2图解分析法（30）,饱和失真的本质：,负载开路时：,接负载时：,受 RC 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC 。,受 RL 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 V CC/RL 。,(RL= RC / RL),2.2.2图解分析法（31
15、）,选择工作点的原则：,当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，“Q” 可设得低一些；,为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些；,为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。,2.2.2图解分析法（32）,2.2.3等效电路分析法,2.3.2 H参数小信号模型,2.3.1 H参数的引出,引 言,2.2.3等效电路分析法（1）,一、 建立小信号模型的意义,由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是在一定的条件下（工作点附近）将非线性器件作线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。,由于研究对象的多样性和复杂性，往往把对象的某些特征提取出来，用已知的、相对明了的单元组合来说明，并作为进一步研究的基础，这种研究方法称为建模。,引 言,2.2.3等效电路分析法（2）,当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。,二、建立小信号模型的思路,2.3.1 H参数的引出,在小信号情况下，对上两式取全微分得,对于BJT双口网络， 我们已经知道输入 输出特性曲线如下：,uBE=f(iB，uCE),iC=g(iB ，uCE),2.2.3等效电路分析法（4）,用小信号交流分量表示,ube= h11ib+ h12uce,ic= h21ib+ h22uce,2.
