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1、第16章 基本放大电路,16.1 基本放大电路的组成,16.2 放大电路的静态分析,16.3 放大电路的动态分析,16.4 静态工作点的稳定,16.5 射极输出器,16.6 放大电路中的负反馈,16.7 放大电路的频率特性,16.8 多级放大电路及其级间耦合方式,16.9 差动放大电路,16.10 互补对称功率放大电路,16.11 场效应管及其放大电路,本章要求: 1.理解放大电路的直流通路、交流通路及微变等效电路的概念，熟练掌握放大电路的静态工作点和动态参数（包括电压放大倍数、输入电阻和输出电阻）的估算方法，具备分析放大电路的初步能力；,end,第16章 基本放大电路,3.了解基本放大电路的
2、频率特性；了解多级放大电路的基本结构，了解阻容耦合与直接耦合电路的特点，了解阻容耦合多级放大电路的静态与动态分析方法；了解差动放大电路的典型结构，理解差动放大电路的工作原理；了解基本互补对称功率放大电路的结构与工作原理。,2. 理解稳定静态工作点的意义，掌握稳定静态工作点的典型电路的结构与分析方法；了解放大电路中的失真现象；理解射极输出器的特点和应用；理解反馈的基本概念、反馈的判断方法，掌握负反馈对放大电路性能的影响；,16.1 基本放大电路的组成,放大器的目的是将微弱的变化电信号转换为 较强的电信号。,放大器实现放大的条件：,1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2. 正确
3、设置静态工 作点，使整个波形处于放大区。,3. 输出回路将变化的集电极电流转化成变 化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,共射极放大电路,1. 晶体管T的作用,放大元件满足iC= iB， T应工作在放大区， 即保证集电结反 偏，发射结正偏。,ib,ic,ie,2. 集电极电源 UCC作用,共射极放大电路,集电极电 源作用，是为 电路提供能量。 并保证集电结 反偏、发射结正偏。,3. 集电极负载电阻 RC作用,共射极放大电路,集电极电 阻的作用是将 变化的电流转 变为变化的电 压。,4. 基极电阻RB的作用,RB,共射极放大电路,基极电阻能提供适当的静态工作点。并保证发射结正偏。,5. 耦
4、合电容C1和C2作用,(1) 隔直作用隔离输入.输出 与电路的直流 通道。,(2)交流耦合作用能使交流信号 顺利通过。,共射极放大电路,end,16.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,电路中电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道-只考虑交流信号的分电路。 直流通道 -只考虑直流信号的分电路。 不同的信号可以在不同的通道进行分析。,16.2 放大电路的静态分析,放大电路中电压、电流符号说明:,由于放大电路中同时存在直
5、流与交流量，因此在对其进行分析时，为了表达明确，特对电压、电流符号作如下规定（以三极管基极电流为例）：,IB：符号与下标均大写，表示直流分量。,Ib：符号大写、下标小写，表示交流分量的有效值。,iB：符号小写、下标大写，表示直流与交流的总量瞬时值，即：iB = IB + ib,ib：符号与下标均小写，表示交流分量的瞬时值。,1. 直流通道,将电路中的隔直 电容C1、C2开路，直 流通道的简化电路如 图所示。,直流通道的简化电路,基极电流,集电极电流,IC = IB,集-射极电压,UCE= UCC - RCIC,2. 静态值,当UBE UCC时,IC = IB =37.5 0.04= 1.5 m
6、A,16.2.2 用图解法确定静态值,电路的工作情况由负载线与非线性元件的 伏安特性曲线的交点确定。这个交点称为工作点。,RC的直流负载线与晶体管的某条（由IB 确定）输出特性曲线的交点Q，称为放大电 路的静态工作点，由它确定放大电路的电压 和电流的静态值。,如图所示，(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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Q。,输入输出特性曲线,1. 输入输出特性曲线,UCE= UCC ICRC,IB,2. 直流负载线,IC = 0 时 UCE=UCC,可在图上作直流负载线。,UCE= 0 时,根据 UCE=UCC - RCIC,（2）求静态值,基
7、极电流,= 40 A,IB = 40AIC = 1.5mA UCE = 6V,由图中Q点得:,集电极电流,发射极电流,IC = IB =37.5 4010-6=1.5mA,IE = ( 1+)IB = 1.5mA,end,16.3.1 微变等效电路法,当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作段可认为是直线。 对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe，表示输入特性。,UBE,1. 晶体管的微变等效电路,（1）输入特性曲线,Q,16.3 放大电路的动态分析,对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：,式中， IE ：发射极电流的静态值; ：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值一般为几百欧
8、到几千欧(动态电阻)。,输出端相当于一个受 ib控制的电流源。,输出端还等效并联一个大电阻rce。,（2）输出特性曲线,在线性工作区是一族平行直线。,IB,IC,Q,在小信号的条件下，rce也是一个常数。阻值很 高，约为几十到几百k。 在后面微变等效电路中， 可忽略不计。,输出电阻rce,（3）三极管的微变等效电路,2 放大电路的微变等效电路,直流电源置零,电容短路,交流通道,（1）交流通道,将放大电路交流通道中的三极管用微变等效电路代替。,（2）放大电路的等效电路,式中,故放大电路的电压放大倍数,输出端开路时,3. 电压放大倍数的计算,显然负载电阻RL越小，放大倍数越低。Au还与和rbe 有
9、关。,RL = RC RL = 2k,4. 放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源来说，是一个负载，可 用一个电阻等效代替，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ri ，即,输入电阻对交流而言是动态电阻。,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，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,对于负载而言，放大电路相当于信号源(可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。,(1) 将信号源短路（ Ui=0）和输出端开路从输出端看进去的电阻。,(2)将信号源短路（ Ui=0）保留受控源，输入端加电压（ U0）以产生电流 I0
10、。,ro RC,解 放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电 动势E0和内阻r0表示。等效电源的内阻即为输出电阻。,输出端开路时,输出端接上负载电阻时,由上列两式可得出,电压放大电路的等效模型,：负载开路时的放大倍数,例：在图示放大电路中，电容C1、C2与C3在信号频率范围内容抗可忽略不计。试求：（1）画出直流通路，计算静态工作点Q；（2）画出交流通路与微变等效电路，计算动态参数。,解：画直流通路,什么是直流通路？,例题16.5,IB,UBE,IC,ICC,UCE,计算静态工作点Q,什么是静态工作点？,根据KVL，有：,根据KCL有：,由三极管的特性有：,-（1）,-（2）,-（3）,-（4
11、）,若对硅管取UBE=0.7V，对锗管取UBE=0.3V，则可由上述方程组解得：,画交流通路,什么是交流通路？,将电容与直流电源短路后的电路就是交流通路,画微变等效电路,+,+,-,R1,-,RL,R2,RC,uO,ui,什么是微变等效电路？,根据动态参数的定义，有：,直流负载线反映静态时电流IC和UCE的变化关系, 由于C2的隔直作用, 不考虑负载电阻RL。,16.3.2 图解法,1.交流负载线,交流负载线反映动态时电流 iC和uCE的变化关系视C2为短路，RL 与RC并联 ，所以交流负载线比直流负载线要陡些。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号
12、进入截止区或饱和区，会造成非线性失真。,（1）交流负载RL,其中：,IB,交流负载线比直流负载线 要陡, 斜率为:,交流负载线,（2）交流负载线的作法,2. 图解分析,Q,电压和电流都含有直流分量和交流分量。,uo,输出电压与输入信号反相。,由图可见:,uo,称为截止失真,3.非线性失真,Q,(1) Q点过低，信 号进入截止区,uo,称为饱和失真,Q,(2) Q点过高， 信号进入饱和区,3.非线性失真,uo,Q,合适的静态工 作点可输出最大的 不失真信号。,3.非线性失真,结 论,（1）交流信号的传输情况,ui (即ube),ib,iC,uo（即uce ）,（2）电压和电流都含有直流分量和交流
13、分量,uBE = UBE+ ube,uCE = UCE+ uce,iB = IBE+ ib,iC = IC+ ic,（3）输入信号电压ui和输出电压uo相位相反,（4）电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值与输 入正弦电压的幅值之比。RL的阻值愈小，交流负载线 愈陡，电压放大倍数下降得也愈多。,end,16.4 静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化会严重影响静态工作点Q 。,对于固定偏置电路，静态工作点是由UBE、 和ICEO决定，这三个参数易随温度而变化，所以温度对静态工作点Q的影响比较大。,1. 温度对UBE的影响,- - - -
14、-,UBE1,UBE2,显然 UBE2 UBE1,IB,2. 温度对 值及ICEO的影响,总的效果是：,采用分压式偏置电路,VB,（1）RB2的作用,VB不受温度变化的影响。,RE越大，稳定 性越好。但太大将 使输出电压降低。 一般取几百欧几k。,（2）RE的作用,VB,VE,（3）CE的作用,CE将RE短路， RE对交流不起作 用，放大倍数不 受影响。,无电容CE会有何结果？,画无电容CE的 微变等效电路。,A0,将输入电路在“”断开,求BO间开路电压UBO，即戴维宁等效电路的EB为,a.直流通路,= 4V,等效电路的EB,求BO间的等效内阻RB(将电源短路),EB = RB IB + UB
15、E + RE IE= RB IB + UBE + (1+)RE IB,IC = IB = 37.50.04 mA = 1.5mA,UCE = UCC - RC IC - RE IE= UCC - (RC + RE) IC= 12 (2+2)1031.5103 V= 6V,= 6.7103 = 6.7k,（2）估算法,2、求Au、ri、ro,end,16.5 射极输出器,放大电路是从发射极输出，在接法上是一个 共集电极电路（UCC对交流信号相当于短路）。,16.5.1 静态分析,IB,T,UCE,UBE,+,-,+,-,1. 电压放大倍数,16.5.2 动态分析,1,2. 输入电阻,输入电阻高,3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻ro。将信号源置0，求 各支路电流如图所示。,其中,通常,故,射极输出器的输出电阻很低，带负载能力强, 说明具有恒压输出特性。,结 论,(1) 将射极输出器放在电路的首级，可以提高放大器的输入电阻，减少对前级的影响。,(2) 将射极输出器放在电路的末级，可以降低放大器的输出电阻，提高带负载能力。,(3) 将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的阻抗变换作用，这一级称为缓冲级或中间隔离级。,
