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1、第二章 放大电路的基本原理,2.1 放大的概念,2.3 单管共发射极放大电路,2.2 放大电路的主要技术指标,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,2.1 放大的概念,本质：实现能量的控制。,在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。,小能量对大能量的控制作用称为放大作用。,放大的对象是变化量。,元件：双极型三极管和场效应管。,放大的概念,放大的对象：变化量 放大的本质：能量的控制 放大的特征：功率放大 放大的基本要求：不失真放大的前提,判断电
2、路能否放大的基本出发点,至少一路直流电源供电,2.2 放大电路的主要技术指标,图 2.3.1 放大电路技术指标测试示意图,一、放大倍数,1. 放大倍数：输出量与输入量之比,电压放大倍数是最常被研究和测试的参数,对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。,2. 输入电阻和输出电阻,将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。,输入电压与输入电流有效值之比。,从输入端看进去的 等效电阻,二、最大输出幅度,在输出波形没有明显失真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)可用峰-峰值表示，或有效值表示(Uom 、Iom)。,三、非线性失真系数 D,四、输入电阻 Ri,所有谐波总量
3、与基波成分之比，即,从放大电路输入端看进去的等效电阻。,五、输出电阻 Ro,从放大电路输出端看进去的等效电阻。,测量 Ro：,输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压 、 。,输出电阻愈小，带载能力愈强。,六 通频带,放大电路的基本概念,由于放大电路中的电抗性元件和三极管内部PN结电容的影响，放大电路的增益是频率的函数A(f) 在低频段和高频段放大倍数都要下降 当A(f)下降到中频电压放大倍数 的 时，对应的频率 称为下限频率， 为上限频率,通频带：BW,六、通频带,七、最大输出功率与效率,输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。, ：效率 PV：直流电源消
4、耗的功率,fL fH,fL：下限频率 fH：上限频率,图 2.2.2,2.3 单管共发射极放大电路,2.3.1 单管共发射极放大电路的组成,图 2.2.1 单管共射放大电路的原理电路,VT：NPN 型三极管，为放大元件；,VCC：为输出信号提供能量；,RC：当 iC 通过 Rc，将电流的变化转化为集电极电压的变化，传送到电路的输出端；,VBB 、Rb：为发射结提供正向偏置电压，提供静态基极电流(静态基流)。,2.3.2 单管共发射极放大电路的 工作原理,一、放大作用：,图 2.2.1 单管共射放大电路的原理电路,二、组成放大电路的原则：,1. 外加直流电源的极性必须使发射结正偏，集电结反偏。则
5、有：,2. 输入回路的接法应使输入电压 u 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量 iB。,3. 输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化量 uCE，并传送到放大电路的输出端。,三、原理电路的缺点：,1. 双电源供电； 2. uI、uO 不共地。,四、单管共射放大电路,图 2.3.2 单管共射放大电路,C1 、C2 ：为隔直电容或耦合电容； RL：为负载电阻。,该电路也称阻容耦合单管共射放大电路。,在分析放大电路时分为两类：直流和交流。 （1）直流通路：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即得。又称为静态分析。 （2）交流通路：将放大电路中的电容视为短路，电感视为开路
6、，直流电源视为短路即得。又称为动态分析。,2.4 放大电路的基本分析方法,图 2.4.1(b),2.4 放大电路的基本分析方法,基本分析方法两种,图解法,微变等效电路法,2.4.1 直流通路与交流通路,图 2.3.2(b),图 2.4.1(a),放大电路的直流工作状态重点内容：公式法计算Q点和图形法计算Q点,什麽是Q点？,就是直流工作点，又称为静态工作点，简称Q点。 在进行静态分析时，主要是求基极直流电流IB、集电极直流电流IC、集电极与发射极间的直流电压UCE,ICQ,( IBQ，ICQ,UCEQ ),Si:(UBE=0.7V),IBQ,静态工作点,Ge:(UBE=0.2V),(IB,UBE
7、) 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。,为什么要设置 静态工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。,静态工作点,图2.2.3 没有设置合适的静态工作点,应当指出：Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响着放大电路几乎所有的动态参数，这些将在后面几节中详细加以说明。,当 时，晶体管的基极电流 、集电极电流 、be间电压 、管压 降 称为放大电路的静态工作点 ，常将这四个物理量记作,由三极管的输入特性可知， 的变化范围很小，可以近似地认为硅管的 =(0.60.8)V，通常估算时取0.7V；锗管的 =(0.10.3
8、)V，通常估算 时取0.2V；作为已知量，只需估算出 及 ，那么静态工作点就确定了。,静态工作点的近似计算,硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 0.2) V,ICQ IBQ,UCEQ = VCC ICQ RC,牢记静态工作点的概念,【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，,Rc = 3 k，Rb = 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。,图 2.4.3(a),解：设 UBEQ = 0.7 V,ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA,UCEQ = VCC ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V
9、,（二）动态分析,图 基本共射放大电路的波形分析,1.当 时，基极电流是在原来直流分量 的基础上叠加一个正弦交流电流 因而基极电流 ，见图（b）中实线所画波形。,2.根据晶体管基极电流对集电极电流的控制作用，集电极电流会在直流分量 的基础上产生一个正弦交流电流 而且 ，集电极总电流,3.管压降是在直流分量 的基础上叠加一个与 变化方向相反交变电压 管压降总量 ，如图（c）中实线所画的波形。,4.将管压降中的直流分量 去掉，得一个与输入电压 相位相反且放大了的交流电压 ，如图（d）所示,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,2.4.3 图解法,在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解
10、放大电路的工作情况。,一、图解法的过程,(一)图解分析静态,1. 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。,2. 用图解法确定输出回路静态值,方法：根据 uCE = VCC - iCRc 式确定两个特殊点,iB=IBQ,VCC,ICQ,UCEQ,根据输出回路方程uCE = VCC iCRc 作直流负载线， 与横坐标交点为VCC , 与纵坐标交点为VCC/Rc ，,直流负载线与特性曲线 iB=IBQ 的交点即Q点, 如图示。,Q,直流负载线和静态工作点的求法,斜率为-1/Rc ，是静态工作点的移动轨迹。,下页,上页,首页,输出回路,输出特性,图 2.4.3,由静态工作点 Q 确定的 IC
11、Q、UCEQ 为静态值。,图解法计算Q点 用图解法的关键是正确的作出直流负载线，通过直流负载线与iB=IBQ的特性曲线的交点，即为Q点。读出它的坐标即得IC和UCE,图解法求Q点的步骤为： （1）：通过直流负载方程画出直流负载线（直流负载方程为UCE=UCC-iCRC） （2）：由基极回路求出IB （3）：找出iB=IB这一条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。读出Q点的坐标即为所求。,例：如图（2）所示电路，已知Rb=280千欧，Rc=3千欧，Ucc=12伏，三极管的输出特性曲线如图（3）所示，试用图解法确定静态工作点。,解： （1）画直流负载线：因直流负载方程为UCE=UCC-iCRC
12、,，iC=0，UCE=UCC=12V；UCE=0，iC=UCC/RC=4mA，连接这两点，即得直流负载线：如图（3）中的蓝线 （2）通过基极输入回路，求得IB=（UCC-UBE）/RC=40A （3）找出Q点（如图（3）所示），因此IC=2mA；UCE=6V,0,iB = 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,2,4,6,8,10,12,M,IBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.,uCE /V,由 Q 点确定静态值为：,iC /mA,图 2.4.3(b),uCE怎么变化,？,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
13、一微小的正弦信号 ui,静态工作点,用图解法分析放大器的动态工作情况,uCE也沿着负载线变化,UCE与Ui反相！,(二) 图解分析动态,1. 交流通路的输出回路,图 2.4.4,输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。,2. 交流负载线,交流负载线斜率为：,对交流信号(输入信号ui),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：,交流通道,交流负载线,输出端接入负载RL：不影响Q影响动态！,交流负载线,其中：,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= RLR
14、c ）,经过Q点。,交流负载线的作法,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。 （ RL= RLRc ）,经过Q点。,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。,用图解法求放大电路的放大倍数,假设IBQ附近有一个变化量iB ， 在输入特性上找到相应的uBE ， 在输出特性的交流负载线上找到相应的iC和uCE。,则电压放大倍数：,电流放大倍数：,下页,上页,首页,图 2.4.2,【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如教材52页图，RL = 3 k 。,求 并确定交流负载线？ 求电压放大倍数？,uCE
15、= (4.5 7.5) V = - 3 V,uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V,求 确定交流负载线,取 iB = (60 20) A = 40A,则输入、输出特性曲线上有,图 2.4.2,解：,单管共射放大电路当输入正弦波 uI 时，放大电路中相应的 uBE、iB、iC、uCE、uO 波形。,图 2.4.6 单管共射放大电路的电压电流波形,由右图可知： 单管共射放大电路中， 1.交、直流并存 2.有电压放大作用 3.有倒相作用,3. 总结：图解法的步骤,（一）画输出回路的直流负载线 （二）估算 IBQ，确定Q 点，得到 ICQ和 UCEQ （三）画交流负载线 （四）求电压放大倍数,下页,上页,首页,二、图解法的应用,(一)用图解法分析非线性失真,1. 静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真,ib,ui,结论：iB 波形失真, 截止失真,当工作点设置过低，在输入信号的负半周，工作状态进入截止区，从而引起Ib、Uce和Ic的波形失真，称为截止失真（对于PNP型来说）,
