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1、6-1,6.1 基本放大电路的组成及工作原理,第6章 分立元件放大电路,6.2 放大电路的基本分析方法,6.3 三种接法的晶体管放大电路,#6.4 场效应管基本放大电路,6.5 多级放大电路,#6.9 实用放大电路举例,6.7 差动放大电路,#6.8 功率放大电路,6-2,6.1 基本放大电路的组成及工作原理,6-3,放大器将输入的信号放大,一、放大的概念,在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大，使之变成较大的信号。,例如：扩音机电路。,扩音机的主要组成部分是放大器。,电路工作电源,6.1 基本放大电路的组成及工作原理,6-4,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
2、放大的基本要求：不失真,6-5,二、 基本共射放大电路的组成及各元件的作用,共射：发射极E为参考点。,6-6,各元件作用,集电极电阻： 将变化的电流转变为变化的电压。,放大元件T： 工作在放大区， BE结正偏,BC结反偏。,6-7,单电源供电,RB,EC,EB,RC,C1,C2,T,RL,ui,uo,6-8,三、 基本放大电路的工作原理及波形分析,交流电压放大器:,输入：交流小信号 ui,输出：交流大信号 uo,正常工作时，直流电源供电,各极的电压、电流为：,iB，uBE，iC，uCE,随输入电压的变化而变化！,+UCC,6-9,放大电路有两种工作状态,静态：ui=0的状态。,动态：ui0的状
3、态。,静态时的电压电流为直流： IBQ , ICQ（IEQ）, UBEQ , UCEQ,动态时的电压电流为直流+交流： iB , iC（iE）, uBE , uCE,6-10,(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点,1. 静态：ui=0,静态工作点,Q,Q,IBQ、UBEQ， ICQ、UCE Q均为直流信号！,6-11,静态波形,6-12,2. 动态： 输入ui,各极电压电流均为直流与交流的叠加！,6-13,ib,iB = IBQ + ib,uBE = UBEQ + ube,iC = ICQ + ic,uCE = UCEQ + uce,ube,ic
4、,uce,动态波形,基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的。,动态信号驮载在静态之上,6-14,当ui= 0时,IBQ=0，ICQ= IBQ =0，UCEQ=VCC,晶体管处于截止状态。,3. 设置静态工作点的必要性,若峰值小于BE结死区电压UT,则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。,当ui0时,若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于UT的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。,6-15,注意两点！,1、放大器正常工作时，需设置合适的静态工作点，使晶体管在信号的整个周期内始终工作在放大状态，输
5、出信号才不会产生失真。,2、放大器正常工作时，所有的电压、电流均为直流+交流。,6-16,放大电路的主要性能指标：,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,四、放大电路的性能指标,6-17,电压放大倍数反映了放大器的放大能力。,1、电压放大倍数,6-18,从放大电路输入端看进去的等效电阻,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数，Ri愈大放大电路从信号源吸取的电流愈小，反之则愈大。,2、输入电阻Ri,6-19,输入电阻大一些好还是小一些好？,若信号源为电压源 输入电阻越大，要求信号源提供的电流越小，信号源内阻对输入电压的影响越小。,6-20,3、输出电阻 Ro,负载
6、开路时，从放大电路输出端看进去的等效电阻。,6-21,输出电阻大一些好还是小一些好？,输出电阻越小，在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定,所以，输出电阻越小，带负载能力越强！,6-22,4.通频带,通频带：,fbw=fHfL,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,6-23,输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比称为非线性失真系数D。,A2、A3为谐波幅值,A1为基波幅值,5. 非线性失真系数D,6-24,当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。,6. 最大不失真输出Uom,6-25,7. 最大输出功率与效率,在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功
7、率，记为Pom 。,直流电源能量的利用率称为效率,Pv为电源消耗的功率,6-26,6.2 放大电路的基本分析方法,6-27,一、放大电路的分析方法,分析原则：,静态分析：,估算静态工作点,动态分析：,估算放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真,估算法,图解法,图解法,微变等效电路法,使用交流通路,使用直流通路,6-28,1、直流通路：,信号源视为短路，但应保留其内阻。,在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。,电容视为开路；,电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）,静态分析用直流通路！,估算静态工作点用直流通路,注意！,二、直流通路与交流通路,6-29,基本共射放大电路,直流通路,6-30,
8、2、交流通路,容量大的电容（如耦合电容）视为短路；,输入信号作用下交流信号流经的通路,无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。,动态分析用交流通路,注意！,6-31,交流通路：,RC,C1,C2,RL,uo,ui,+UCC,6-32,1.估算法：,画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解,三、放大电路的静态分析,6-33,晶体管在放大状态，其发射结压降近似为常数：,硅管： UBEQ =0.6V,锗管： UBEQ =0.2V,ICQ = IBQ,调整偏置电阻RB ，可调整偏置电流IBQ 。即调整ICQ和UCEQ ，使工作点合适。,6-34,例1：用估算法计算基本放大电路的静态工作点。,已知：U
9、CC=12V，RC=4k，RB=300k ， =37.5。,注意: 电路中IBQ和ICQ的数量级！ UCEQ的大小小是否合理！,6-35,思考,1. PNP晶体管电源和耦合 电容的极性？ 2. 若RB调整到0，现象？措施？,6-36,能否放大？,.晶体管是否工作在放大区？电源极性是否正确？是否设置了工作点？,2. 信号是否能输入？输出？看交流通路，输入信号是否施加到BE间？输出信号能否加到负载上？,6-37,2.图解法：,由直流通路列输入输出回路KVL方程,画出放大电路的直流通路,在晶体管的输入输出特性上做直流负载线,特性曲线与直流负载线的交点为工作点,6-38,输入回路,输出回路,UCC,I
10、BQ,UBEQ,UCC/RB,输入回路负载线,IBQ,ICQ,直流负载线,UCEQ,6-39,静态工作点计算小结,1. 用直流通路；,2. 用估算法计算数据简便；用图解法分析是否合适直观；,3. 基极电流的量级是几十A;集电极电流的量级是几mA;,4. 合适的静态工作点应在负载线的中间;即 管压降约为集电极电源的一半。,6-40,四、放大电路的动态分析,利用交流通路估算放大倍数；输入输出电阻； 利用图解法分析失真情况.,方法,6-41,1. 微变等效电路法,在静态工作点确定后分析信号的传输情况，考虑的只是电流和电压的交流分量。,在一定条件下，将晶体管以它的线性电路等效模型来代替，用电路分析的方
11、法来进行分析计算。,6-42,晶体管微变等效电路,在放大电路中,在交流小信号作用下, 晶体管的输入输出特性曲线在工作点附近近似为线性，所以可以用线性元件来表示输入、输出的电压与电流的相互关系，得到放大电路的微变等效电路。利用微变等效电路可以进行放大电路的动态分析。,6-43,1、 h参数等效模型,6-44,在低频、小信号作用下的关系式,交流等效模型（按式子画模型）,电阻,无量纲,无量纲,电导,6-45,2、h参数的物理意义,6-46,3、简化的h参数等效模型,因为：在UCE1V时，h12e0，输入端近似一电阻。,晶体管输入电阻rbe,因为：在UCE1V时，h23e0，输出端近似一受控恒流源。,
12、ib,分清主次，合理近似！,6-47,4、rbe的近似表达式,基区体电阻,发射结电阻,发射区体电阻数值小可忽略,利用PN结的电流方程可求得,6-48,rbe与 Q点有关; Q点愈高，即IEQ(ICQ)愈大， rbe愈小!,注意！,查阅手册,6-49,放大电路的微变等效电路,将交流通路中的三极管用微变等效电路代替,根据微变等效电路计算电压放大倍数、输入输出电阻。,6-50,用放大电路的微变等效电路进行动态分析,1）画出放大电路的微变等效电路,6-51,电压放大倍数, Au ,RL Au ,Q rbe Au ,输出与输入反相位,2）估算性能指标,6-52,输入电阻近似为晶体管的输入电阻。,输入电阻
13、计算：,6-53,输入电阻的测量：,在放大器输入端接上一信号源和电阻测量信号源电压Us测量放大电路的输入电压Ui 计算Ri,6-54,输出电阻的计算：,所有独立电源置零，保留受控源， 负载开路，在输出端加电压,加压求流法,6-55,输出电阻的测量：,6-56,在图示电路中，已知VCC=12V,Rb=510k,Rc=3k；晶体管的=80，RL=3k, rbb=200 。 求：电路的 。,画出直流通路估算ICIE,计算rbe,利用微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。,6-57,解：,画出直流通路计算ICIE，计算rbe。,6-58,代入数据,画出微变等效电路计算电压放大倍数，输入输出电阻。
14、,6-59,注意！放大电路的输入电阻与信号源内阻无关！ 输出电阻与负载无关！,6-60,讨论,若所加信号源内阻RS为1k ，求,6-61,2. 用图解法进行动态分析,画出放大电路的交流通路,在晶体管的输出特性上做交流负载线,在图中分析：电压放大倍数及失真情况,6-62,放大电路动态工作时，输出回路的电压uCE、电流iC所遵循的变化规律。,画交流负载线,交流信号,6-63,交流通路,6-64,交流负载线,RL,RL= RC / RL,动态信号遵循的负载线。,6-65,交流负载线,交流负载线的两个特征：,放大电路动态工作时，输出回路的电压uCE，电流iC沿交流负载线变化。,6-66,当 输入ui时
15、,在静态工作点上叠加一个交流信号：,6-67,直流负载线和交流负载线,空载时，交、直流负载线重合。,6-68,iC,Q,VCC,VCC/RC,iB1,iB2,iB2,iB1,计算电压放大倍数：,交流负载线,6-69,最大不失真电压Uom (有效值） ：,Uom=?,t,比较(UCEQ-UCES）与（ VCC UCEQ ）， 取其小者，除以 。,能输出的不失真电压 Uom最大，Q 点应设在负载线对应于uCE=UCES和IB=0两点间的中点。,Q点在什么位置Uom最大？,6-70,分析非线形失真,IBQ,Q,0,ICQ,UCEQ,合适的工作点在负载线的中间。正常工作时不会产生失真。,6-71,Q,Q,0,基本共射放大电路的截止失真,Q点过低，信号进入截止区。,产生截止失真的原因：,6-72,Q,Q,0,消除截止失真的方法,工作点上移： -减小Rb,6-73,Q,0,Q,基本共射放大电路的饱和失真,Q点过高，信号进入饱和区。,产生饱和失真的原因：,6-74,消除饱和失真的方法,工作点下移： -增大Rb,Q,6-75,归纳：,Q点过低（IB小，IC小，UCE大），产生截止失真；输出波形被削掉正半周；,Q点过高（IB大，IC大，UCE小），产生饱和失真；输出波形被削掉负半周；,
