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1、第二章 分立元件放大电路,2.1 基本放大电路的组成,2.2 放大电路的静态分析,2.4 静态工作点的稳定,2.7 多级放大电路及其级间耦合,2.5 射极输出器,2.8 场效应管及其放大电路,2.3 放大电路的动态分析,2.6 放大电路中的频率特性,要 求：,1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理。 4. 理解反馈的概念，了解负反馈对放大电路性能的 影响。 5. 了解差动放大电路的工作原理和
2、性能特点。 6. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。,本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。,2.1 基本放大电路的组成,2.1.1 共发射极基本放大电路组成,共发射极基本电路,2.1 基本放大电路的组成,2.1.2 基本放大电路各元件作用,晶体管T-放大元件,
3、 iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区 。,基极电源EB与基极电阻RB-使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。,共发射极基本电路,2.1 基本放大电路的组成,2.1.2 基本放大电路各元件作用,集电极电源EC -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。,共发射极基本电路,耦合电容C1 、C2 -隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。,信号源,负载,2.1 基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,2.1.3. 共射放大电路的电压放大作用,无输入信号(ui = 0)时:,uo
4、 = 0 uC1 = UBE uC2 = UCE,+UCC,RB,RC,C1,C2,T,+,+,ui,+,uo,+,+,+,uBE,uCE,iC,iB,iE,结论：,1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(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。,uBE,t,UBE,t,iB,uCE,t,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uC1 = UBE uC2 = UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uC1 UBE uC2 UCE,2.1.3. 共
5、射放大电路的电压放大作用,+UCC,RB,RC,C1,C2,T,+,+,ui,+,uo,+,+,+,uBE,uCE,iC,iB,iE,结论：,1）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定 的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE 。,(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) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,静态分析,动态分析,3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。,4) 输出电压与输入电压在相
6、位上相差180,即 共发射极电路具有反相作用。,3. 实现放大的条件,1）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 2）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大 区。 3）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。 4）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,4、直流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的
7、通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。,例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q( IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,短路,短路,对地短路,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,2.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui =0）时的工作状态。,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放
8、大电路的直流通路。,设置Q点的目的： 1) 使放大电路不失真的放大输出信号； 2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动 态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,2.2.1 用估算法确定静态值,1) 直流通路估算 IB,根据电流放大作用,2) 由直流通路估算UCE、IC,当UBE UCC时，,例1：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。,解：,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。,由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。,由KVL可得：
9、,由KVL可得：,2.2.2 用图解法确定静态值,用作图的方法确定静态值,步骤： 1. 用估算法确定IB,优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。,2. 由输出特性确定IC 和UCC,2.2.2 用图解法确定静态值,直流负载线斜率,直流负载线,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,2.3 放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象： 各极电压和电流的交流分量。,目的： 找出Au、 ri、
10、 ro与电路参数的关系，为设计 打基础。,2.3.1 微变等效电路法,微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。,当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。,1. 晶体管的微变等效电路,UBE,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几
11、千欧。,2.3.1 微变等效电路法,1) 输入回路,Q,输入特性,晶体管的 输入电阻,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。,2) 输出回路,rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽略不计。,晶体管的输出电阻,输出特性,输出特性在线性工作区是 一组近似等距的平行直线。,晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。,一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,ib,晶体三极管,微变等效电路,1. 晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rb
12、e等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,交流通路,微变等效电路,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,微变等效电路,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时，,放大倍数与静态 IE有关。,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压 的相位相反。,例1：,3.电压放大倍数的计算,例2：
13、,由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。,4.放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义：,输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,5. 放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的
14、内阻即为放大电路的输出电阻。,定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。,共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高; 2. 输入电阻低; 3. 输出电阻高.,例1：,求ro的步骤： 1) 断开负载RL,2) 令Ui=0或 ES=0,3) 外加电压,4) 求,外加,例2：,rbe,RB,RL,E,B,C,+,-,+,-,+,-,RS,RE,外加,动态分析图解法,RL=,Q,ic 和uCE沿交流负载线变化。,由uO和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。,IB
15、,IC,UCE,2.3.2 非线性失真：,如果Q设置不合适，管子进入截止区或饱和区，将造成非线性失真。,如果Q设置过高，管子工作进入饱和区，造成饱和失真，减小基极电流可消除失真。,如果Q设置过低，管子工作进入截止区，造成截止失真，增加基极电流可消除失真。,如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。,动画,2.4 静态工作点的稳定,合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。,前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。,2.4.1 温度变化对静态工作点的影响,在固定偏置放大电路中，当温度升高时， UBE、 、 ICBO 。,上式表明，当UCC和 RB一定时， IC与 UBE、 以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。,温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移。,温度升高时，输出特性曲线上移,固定偏置电路的工作点 Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 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。,结论： 当温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入
