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1、电工电子技术首 页电工电子技术首 页了解放大电路的基本概念及结构组成； 熟悉低频小信号放大电路及功率放大器的 工作原理；理解静态工作点的图解法，掌 握其微变等效电路的估算法；熟练掌握分 压式偏置的共发射极放大电路静态情况下 的特点、动态情况下的特点；理解反馈对 放大电路性能的影响。学习目的与要求学习目的与要求电工电子技术首 页7.1 基本放大电路的概念及工作原理放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。所谓“放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置， 得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输 出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大”作用的实质是电 路对电流、电压或能量的控
2、制作用。扬声器负载扬声器负载输入信号源输入信号源扩音器中放大电路的组成扩音器中放大电路的组成为放大器提供能量的直流电源为放大器提供能量的直流电源R RS S + +U US S放大电路放大电路+ +u u0 0i i0 0话筒送来的微话筒送来的微 弱音频信号弱音频信号电工电子技术首 页u ui i放放 大大 电电 路路微弱输入微弱输入 小信号小信号u ui iu u0 0幅度大大增强幅度大大增强 的输出信号的输出信号u u0 0放大电路的放大作用，实质是把直流电源UCC的能量转移 给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电 路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。放大电路的核心元件
3、是晶体管，因此，放大电路若要实现 对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大 区。晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏 置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以 合适的偏置电路来实现的。电工电子技术首 页三种基本组态的晶体管放大电路 晶体管放大电路一般有三种组态：u u0 0u ui ibceu u0 0u ui ibecu u0 0u ui ibec共发射极放大电路共发射极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路共基极放大电路无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信 号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清楚 ：幅度得到增
4、强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而 是由放大电路中的直流电源提供的。晶体管只是实现了对能 量的控制，使之转换成信号能量，并传递给负载。电工电子技术首 页1. 放大电路的组成原则放大电路的作用是实现对微弱小信号的幅度放大，单凭晶 体管的电流放大作用显然无法完成。必须在放大电路中设置 直流电源，使其保证晶体管工作在线性放大区。因此，放大 电路的组成原则为：(1) 核心元件晶体管必须发射结正偏，集电结反偏；(2) 输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电路， 以保证晶体管的以小控大作用；(3) 输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能够转 换成负载需要的电压形式；(4) 不允许被传输小
5、信号放大后出现失真。电工电子技术首 页2. 共射放大电路的组成及各部分作用共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电 路形式，其电路组成的一般形式为：3DG63DG6管管R RB BU UBBBBC C1 1+ +R RC CU UCCCCC C2 2+ +放大电路的核心元 件三极管 耦合电容基极电阻基极电源集电极电阻集电极电源耦合电容上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。电工电子技术首 页实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各部 分的作用分别如下：晶体管在放大电路 中起以小控大的能 量控制作用向放大电路提供能 量，并保证晶体管 工作在放大区基极偏置电阻 的作用是为放大 电
6、路提供合适的 静态工作点。有极性电解电 容的作用是隔 离直流和让输 入交流信号顺 利通过。有极性电解电容的作 用是隔离直流和让放 大的交流信号顺利输 出。RC的作用是将放大的集电极电流 转换成晶体管的输出电压。3DG6管RBC1+ +RCC2+ + +UCC电工电子技术首 页3. 共射放大电路的工作原理3DG6RBC1+ +RC C2+ + +UCCcebuiu0ibiCuCEiBIB基极固定偏置电流放大后的集电极电流iC通过RC将放大的 电流转换为放大的 晶体管电压输出。uCE经C2滤掉了直流 成分后的输出电压信号电流和基极 固定偏流的叠加显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存交直流共
7、存的。uit0输入交流信号电流 iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCu0t0反相！反相！输入信号电压电工电子技术首 页需放大的信号电压 ui通过C1转换为放大电路的输入电流， 与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流iB的变化通 过晶体管的以小控大作用引起集电极电流 iC变化；iC通过RC 使电流的变化转换为电压的变化，即： u uCECE= =U UCCCC- - i iC CR RC C放大电路内部各电压、电流都是交直流共存的。其直流分 量及其注脚均采用大写英文字母；交流分量及其注脚均采用 小写英文字母；叠加后的总量用英文小写字母，但其注脚采 用大写英文字母。例如：基极电流的直流分
8、量用I IB B表示；交 流分量用i ib b表示；总量用i iB B表示。由上式可看出：由上式可看出：当 iC增大时，uCE就减小，所以 uCE的变化 正好与 iC相反，这就是它们反相的原因。uCE经过C2滤掉了 直流成分，耦合到输出端的交流成分即为输出电压 u0。若电 路参数选取适当，u0的幅度将比 ui 幅度大很多，亦即输入的 微弱小信号 ui 被放大了，这就是放大电路的工作原理。共射放大电路工作原理电工电子技术首 页放大电路中各电 压、电流的符号 有何规定? 你会做吗？你会做吗？放大电路的基本概念 是什么？放大电路中 能量的控制与变换关 系如何？ 说明共发射极电压放大器 输入电压与输出
9、电压的相位 关系如何？如果共发射极电压 放大器中没有集电极 电阻RC，能产生电压放大吗？ 基本放大电路的组 成原则是什么？以 共射组态基本放大 电路为例加以说明 电工电子技术首 页7.2 基本放大电路的静态分析输入信号ui=0、只在直流电源UCC作用下电路的状态称“ 静态静态”。静态分析就是要求出此时的IB、IC和UCE三数值。C1+ +C2+ +ICUBE放大电路的直流通道放大电路的直流通道UCE3DG6RBRCUCCcebIC=IBUCE=UCCICRCIB=RBUCC-UBE直流下耦合电容C1、C2相当于开路 由直流通道求工作点上的IB：IB由图可得由图可得由晶体管放大原理可求得IC：由
10、图又可求得工作点上UCE：式中ICRC前面的负号表示输出 电压与集电极电流IC反相，即 与输入电压反相。1.放大电路静态分析的估算法电工电子技术首 页ICIEIBUBEUCERBRCUCCceb已知图示电路中UCC=10V，RB=250K，RC=3K， =50，试求该放大电路的静态工作点Q。IB=37.2A所以静态工作点Q：IC=1.86mAUCE=4.42V注意：注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！电工电子技术首 页UBE(V)IB0.5V 0.7V死区死区uit0ibt0 0t1t1t2t3 t4t3t2t4此时ui小于死区的部分将无法得到 传输，只有大于死区的部分才能转 换成
11、电流ib通过晶体管。由于输入信号大部分无法通过 晶体管，ib电流波形与ui波形完 全不一样了，造成输入信号输 入时的“截止失真截止失真”。输入信号 电压波形假如不设置静态工作点不设置静不设置静 态工作点态工作点 行吗？行吗？结论：结论：为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放 大，必须在放大电路中设置静态工作点。电工电子技术首 页利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法 称为图解法。其分析步骤一般为：2. 用图解法求解静态工作点(1)按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上 描绘出管子的输入、输出特性如下图所示： uBEiBiCuCE电工电子技术首 页(2)画出直流负载线
12、。此步骤是图解法求静态工作点的关键。 由放大电路的直流通道可得：UCEICIEIBUBERBRCUCCcebUCE=UCCICRC令令UCE=0， 可得：IC=UCC/RC令令IC=0 可得：UCE=UCCICUCEUCC RCUCC连接两点作出直流负载线 (3)确定静态工作点只有IBQ对应的交点才是Q Q点Q QIBQ直流负载线上交点有多个电工电子技术首 页固定偏置的放大电路存在很温度TQ点ICUCEVCICUCEQ若 温度上升，将造成 输出特性曲线上移。静态工作点Q 随之上移Q如果VCIB的小信号条件。C2 C1 CERC3DG6cb eRE+ +UCCRB2RB1I1I2IBV VB B
13、V VB B的大小显然 与温度无关。分压式偏置共射放大电路的直流通道直流通道偏置电阻RB1和RB2应选择适当 数值，使之符合：I1I2IB 的 条件。在小信号条件下，IB可 近似视为0值。忽略IB时，RB1和RB2可以对 UCC进行分压。即：电工电子技术首 页分压式偏置共射放大电路的静态分析上述分析步骤，就是分压式偏置的共发射极电压放大 电路的估算法。显然，基极电位VB的高低对静态工作点 的影响非常大。UBERCcb eRE+ +UCCRB2RB1I1I2IBV VB BIEICUCE电工电子技术首 页ICUCE基极电位VB的高低对静态工作点Q Q的影响设置合适的静态工作点是对放大电路的基本要
14、求。基极电 位VB选择偏高或偏低时，Q点随之上移或下行。设VB较高时 ：Q Qibu0Q点的上移造成放 大过程中信号的一 部分进入饱和区， 发生饱和失真，集 电极电流上削波上削波。放大电路输出电 压同样产生饱和 失真。由于共射 电路输入、输出 反相，因此输出 电压呈下削波下削波。结论：结论：输入信号波形 iCVB值大Q点高，饱和饱和失真！电工电子技术首 页ICUCE基极电位VB设置较低时对Q Q点的影响VB设置的高低，取决于两个基极偏置电阻的数值选择，当 RB1太大时， VB值就会较低，引起静态工作点Q下行：Q Qib输入信号波形Q点下行造成放大过程 中信号的一部分进入截 止区，发生截止失真，
15、 集电极电流呈下削波下削波。iCu0放大电路输出电压同样产 生截止失真。由于共射电 路输入、输出反相，因此 输出电压呈现上削波上削波。 结论：结论：VB值小Q点低，截止截止失真！电工电子技术首 页VB的高低对放大电路的静态工作点影响很大。温度对Q点的 影响也不能忽视。分压式偏置的共发射极放大电路由于加 设了负反馈环节负反馈环节，因此当温度升高时，具有自调节能力自调节能力。设放大电路环境温度升高，此时:由于电路具有对温度变化的自调节能 力，因此集电极电流通常恒定，即:温度变化IC基本不受影响I1I2IBV VB BIE+ +UCCRERB1RB2RCcb eUBEUCETIBIC IE VE V
16、BEIC只要基极电位和 射极反馈电阻不 变，集电极电流 始终维持不变！电工电子技术首 页通过分析可知，交流放大电路中如果不设 置静态工作点，输入的交流信号就无法全部 通过放大电路，造成传输过程中信号的严重 失真；若静态工作点设置不合适，同样会发 生传输过程中的饱和失真和截止失真。设置合适的静态工作点显然是放大电路保证传输质量的必 要条件，其设置的原则是：保证正常的输入信号不失真的输 出且保证静态工作点的相对稳定。分压式偏置的共射放大电路显然可以实现上述原则。通过 选择合适的分压电阻RB1和RB2，可获得一个恰当的基极电位V VB B值，以确保晶体管的发射结正偏和集电结反偏。这样，在 信号传输的过程中晶体管就会始终工作在放大区，使放大电 路正常工作。电路中的反馈电阻R RE E则起到了稳定工作
