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1、1,2 放大器分析基础,2.1 基本放大器概述,2.3 放大器的动态分析,2.4 其他基本放大电路,2.2 放大器的静态分析,2.5 场效应管放大电路,2.6 多级放大电路,2,2.1 基本放大器概述, 直流通路, 交流通路, 输入电阻, 输出电阻,2.1.1 放大器的基本概念,2.1.2 共射极基本放大电路, 频率响应及带宽, 放大倍数, 放大器的功能, 共射极放大电路的组成原理,3,2.1.1 放大器的基本概念,它的主要功能是放大电信号，即把微弱的输入信号（电流、电压或功率）通过电子器件的控制作用，将直流电源功率转换成一定强度的、随输入信号变化的输出信号。,对放大器的基本要求，除了将信号放
2、大外，还要求放大后的电信号与原信号形状相同（在电子技术中称为不失真）。,1 放大器的功能,4,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,互阻增益,互导增益,补充： 放大电路模型,5,放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。,输入端口特性可以等效为一个输入电阻,输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式,补充： 放大电路模型,6,补充： 放大电路模型,负载开路时的电压增益,1. 电压放大模型,输入电阻,输出电阻,由输出回路得,则电压增益为,由此可见,即负载的大小会影响增益的大小,要想减小负载的影响，则希望？ （考虑改变放大电路的参数）,理想情况,7,
3、另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减,理想,有,要想减小衰减，则希望？,补充： 放大电路模型,8,关心输出电流与输入电流的关系,2. 电流放大模型,补充： 放大电路模型,9,负载短路时的电流增益,2. 电流放大模型,由输出回路得,则电流增益为,由此可见,要想减小负载的影响，则希望？,理想情况,由输入回路得,要想减小对信号源的衰减，则希望？,理想,补充： 放大电路模型,10,2. 放大器的主要性能指标,衡量放大器质量的主要技术指标是放大倍数、输入和输出电阻、频率响应、非线性失真等。它们通常都是对交流信号来说的，采用交流通路来分析。,11,2. 放大电路的主要性能指标,（1） 增益（或放大倍数）
4、,反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力,其中,“甲放大电路的增益为100倍”和“乙放大电路的增益为100dB，问哪个电路的增益大？,四种增益,常用分贝（dB）表示,12,2. 放大器的主要性能指标,（2） 输入电阻,输入电阻即从放大电路输入端看进去的等效电阻。,或,当信号源的电动势Us一定时，Ri越大，Ui也就越大，电路的放大能力越强。,13,（3） 输出电阻,所以,另一方法,注意：输入、输出电阻为交流电阻,2. 放大器的主要性能指标,14,2. 放大电路的主要性能指标,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,电压增益可表示为,在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频
5、率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。,或写为,其中,15,2. 放大电路的主要性能指标,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,普通音响系统放大电路的幅频响应,该图称为波特图,纵轴：增益（dB）,横轴：频率坐标,16,2. 放大电路的主要性能指标,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,其中,普通音响系统放大电路的幅频响应,高频区,中频区,低频区,17,A.核心器件BJT,B.偏置电路提供放大外部条件,C.输入、输出电路vi 的引入，vo 引出,1. 电路组成,D.公共地各信号电平的参考点,2.1.2 共射极基本放大电路,18,习惯画法,共射极基本放大电路,2. 简化电路及习惯画法,2.1.
6、2 共射极放大电路,19,（1）vi=0,VCb1 = VBE , VCb2 = VCE,2.1.2 共射极放大电路,3. 工作原理,20,vCE = VCC -iC RC,vBE = VCb1 + vi = VBE + vi,vo = vCEVCb2 = vCE VCE,2.1.2 共射极放大电路,（2）vi =V1sint,电容的阻抗：设Cb1=10uF，f=1kHz。,21,直流通路,共射极放大电路,4. 直流通路和交流通路,2.1.2 共射极放大电路,22,4. 直流通路和交流通路,2.1.2 共射极放大电路,放大电路的分析主要包含直流分析和交流分析两个部分。,直流分析，又称为静态分析
7、，用于求出电路的直流工作状态。即求基极直流电流；集电极直流电流；集电极与发射极间直流电压。,交流分析，又称动态分析，用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等几项性能指标。,思考题：210,23,2.2.1 静态分析中的解析法,2.2.2 静态分析中的图解法,2.2 放大器的静态分析,24,共射极放大电路,根据直流通路可知：,一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。,2.2.1 静态分析中的解析法,采用解析法，可以估算出放大电路的静态工作点。但一般必须已知三极管的 值。,25,【例2-1】P47，共射极放大电路的直流通路如图所示，用解析法求电路的静态工作点。,26,以三极管的特性曲线为
8、基础，通过作图来分析放大电路的方法称为图解法。采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路, 首先，画出直流通路,2.2.2 静态分析中的图解法,27, 列输入回路方程：VBE =VCCIBRb, 列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc, 在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。, 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。,28,由上可得出图解法求Q点的步骤：, 首先，在输入特性曲线所在坐标中，按输入回路直流负载线方程，由基极回路
9、求出IBQ,2.2.2 静态分析中的图解法, 其次，在输出特性曲线所在坐标中，按输出回路直流负载线方程，作出直流负载线。, 最后，找出Ib=IBQ这一条输出特性曲线，与输出回路直流负载线方程的交点即为Q点。读出Q点坐标的电流与电压值即为所求。,29,【例2-2】其输出特性曲线如图所示。用图解法求电路的静态工作点。,30,？,思 考 题,1. 试分析下列问题：,共射极放大电路,（1）增大Rc时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？,（4）减小RL时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？ (自己回答),31,共射极放大电路,？,思 考 题,2. 放大电路如图所示。当测得BJT的VCE 接近VCC的值时，问
10、管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？,截止状态,答：,故障原因可能有：, Rb支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。, C1可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。,32, 交流通路及交流负载线, 输入交流信号时的图解分析, BJT的三个工作区, 输出功率和功率三角形,2.3.1 动态分析中的图解法,2.3.2 微变等效电路法,2.3 放大器的动态分析, 晶体管的H参数微变等效电路, 用微变等效模型分析共射基本放大电路,33,由交流通路得纯交流负载线：,共射极放大电路,vce= -ic
11、 (Rc /RL),因为交流负载线必过Q点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令RL = Rc/RL,1. 交流通路及交流负载线,则交流负载线为,vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL,即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ,2.3.1 动态分析中的图解法,34,2.3.1 动态分析中的图解法,共射极放大电路,通过图解分析，可得如下结论：1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反；3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；4. 可以确定最大不失真输出幅度。,# 动态工作时， i
12、B、 iC的实际电流方向是否改变，vCE的实际电压极性是否改变？,2. 输入交流信号时的图解分析,35,当动态工作中进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。,饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即,此时,截止区特点：iB=0， iC= ICEO 。,vCE= VCES ，典型值为0.3V 。,2.3.1 动态分析中的图解法,3. BJT的三个工作区与Q点的确定,36,饱和失真,截止失真,2.3.1 动态分析中的图解法, 波形失真,由于放大电路动态工作时的工作点到达了三极管的饱和区Q1 而引起的非线性失真。,由于放大电路动态工作时的工作点到达了三极管的截止区Q2 而引起的非线性失真。,
13、# 进入失真后,输出波形如何?,37,放大电路获得最大的不失真输出幅度：,工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要有合适的交流负载线,2.3.1 动态分析中的图解法,放大电路的动态范围,38,要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。,功率三角形,放大电路向电阻性负载提供的输出功率,在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。,4. 输出功率和功率三角形,2.3.1 动态分析中的图解法,39,2.3.1 动态分析中的图解法,5. 图解法的适用范围,幅度较大而工作频率不太高的情况,优点：直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态
14、和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。,缺点：不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的输入电阻、输出电阻等动态性能指标。,40,建立小信号模型的意义,建立小信号模型的思路,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。,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，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。,2.3.2 微变等效电路法,41,0. H参
15、数概念,2.3.2 微变等效电路法,输出端短路时的输入电阻；,输出端短路时的正向电流传输系数；,输入端开路时的反向电压传输系数；,输入端开路时的输出电导；,对一个双端口网络，可以有H、Y、Z、G四种参数描述。其中，H参数的描述公式为,四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。,42,在小信号情况下，对上两式取全微分得,用小信号交流分量表示: （注意字母大小写以示区别）,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,对于BJT双口网络，我们知道有输入特性和输出特性曲线,iB=f(vBE) vCE=const,iC=f(vCE) iB=const,可以写成：,1. BJT的H参数微变等效电路,2.3.2 微变等效电路法,43,输出端交流短路时的输入电阻；,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；,输入端交流开路时的反向电压传输比；,输入端交流开路时的输出电导。,对照H参数的公式，可知：,2.3.2 微变等效电路法,44,根据,可得小信号模型, H参数是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H参数与工作点有关，在放大区基本不变。 H参数只适合对交流信号的分析。,BJT的H参数模型,（1） H参数小信号模型,2.3.2 微变等效电路法,45,记 rbe= hie = hfeuT = hre rce= 1/hoe,
