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1、第 2 章 基本放大电路,2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 晶体管单管放大电路的三种接法 2.6 晶体管基本放大电路的派生电路 2.7 场效应管放大电路,2.1.1.放大电路的基本概念,放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。,2.1 概述,放大电路概念：放大电路放大的本质是能量的控制和转换。 在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。因此，电子电路放大的
2、基本特征是功率放大。 a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管或场效应管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。因此，在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源元件。,放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。注：晶体管和场效应管是放大电路的核心元 件，只有它们工作在合适的区域（晶体管工作在放大区、场效应管工作在恒流区），才能使输出量与输入量始终保持线性关系，即电路不会产生失真。,2.1.2 放大电路的性能指标,不同放大电路在Us和RL相同的条件下Ii、Uo、Io将不
3、同，说明不同放大电路从信号源所取的电流不同，且对同样的信号的放大能力也不同；同一放大电路在不同幅值相同、频率不同Us作用下，Uo也将不相同，即对不同频率的信号同一放大电路的放大能力存在差异。为了反映放大电路的各方面性能，引出如下指标：,1.放大倍数表示放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,（1）电压放大倍数定义为: AU=UO/UI（重点）,（2）电流放大倍数定义为: AI=IO/II,（3）互阻增益定义为: Ar=UO/II,（4）互导增益定义为: Ag=IO/UI,2. 输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电
4、阻,一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。,输入端,Ri,uS,RS,信号源,Au,输出端,3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。,Au,uS,Ro,uso,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。,0,.,o,.,o,o,S,L,=,=,=,U,R,I,U,R,输出电阻的定义：,4. 通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,f,A,Am,0.7Am,fL,下限截止频率,fH,上限截止频率,通频带越宽，表明放
5、大电路对不同频率信号的适应能力越强,2.2 晶体管放大电路的组成及其工作原理,2.2.1 共射基本放大电路的组成及其工作原理,2. 2.1电路组成及各部分的作用:,(1)三极管T:放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,(3)RC：将iC的变化转换为vo的变化，一般几K几十K。VCE=VCC-ICRC RC ，VCC 同属集电极回 路。,(2)VCC：为JC提供反偏电压，一般几 几十伏;,(4)VBB：为发射结提供正偏。,(5)Rb：一般为几十K几千K，Rb ,Vbb 属基极回路,一般，硅管VBE=0.7V锗管VBE=0.2V,2.2.2 设置静态工作点的必要性,背景
6、知识： 静态：当放大电路没有输入信号时，电路中 各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。 b. 动态：当放大电路输入信号后，电路中各处 的电压、电流便处于变动状态，这时电路处于动态工作情况，简称动态。,一、静态工作点Q:,静态工作点的表达式：,为什么要设置静态工作点？,现将加在基极的直流电压去掉。电路如图： 当加入输入电压ui，若其峰值小于be间开启电压，则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，因而输出电压无变化。即使ui的幅值足够大，晶体管也只可能在信号正半周大于be间开启电压时间间隔内导通，所以输出电压必然严重失真。,对于放大电路的最基本的要求： （1）
7、不失真（2）能够放大因此：如果波形失真，那么放大就无意义了。只有信号在整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会失真。结论：为保证放大电路不产生失真，就必须设置合适的静态工作点。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。,静态工作点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响着放大电路所有的动态系数。,2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析,工作原理：,输入信号加在三极管的发射结于是有下列过程：,三极管放大作用,与 变化的方向相反,变化的 通过 转变为 变化的输出,波形分析,以上分析可知: 对于基本共射放大电路，只有设置合适的静态工作点，使交流信号驮
8、载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内，始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。,2.2.4 放大电路的组成原则,组成原则： 1提供直流电源，为电路提供能源。 2电源的极性和大小应保证BJT基极与发射极之间处于正向偏置；而集电极与基极之间处于反向偏置，从而使BJT工作在放大区。 3电阻取值与电源配合，使放大管有合适的静态点。 4输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。 5当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。,1.直接耦合共射放大电路,可以省去,Rb,+VCC,VBB,RC,C2,T,单电源
9、供电,放大电路中的信号源与放大电路，放大电路与负载电阻均直接相连，故称为直接耦合。,解决了“共地”问题,2. 阻容耦合共射放大电路,为了使输入信号完全加到放大管的输入回路。电路变为：,电容C1用于连接信号源与放大电路，电容C2用于连接放大电路与负载。在电子电路中起连接作用的电容称为耦合电容。,作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,作业1.4,电路如图P1.4所示，已知ui5sint (V)，二极管导通电压UD0.7V。试画出ui与uO的波形，并标出幅值。,作业1.5,电路如图P1.5（a）所示，其输入电压uI1和uI2的波形如图（b）所示，二极管导通电压UD0
10、.7V。试画出输出电压uO的波形，并标出幅值。,作业1.9,解：（1）当UI10V时，若UOUZ6V，则稳压管的电流为4mA，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故,当UI15V时，稳压管中的电流大于最小稳定电流IZmin，所以UOUZ6V 同理，当UI35V时，UOUZ6V。（2）29mAIZM25mA，稳压管将因功耗过大而损坏。,作业 1.13,有两只晶体管，一只的200，ICEO200A；另一只的100，ICEO10A，其它参数大致相同。你认为应选用哪只管子？为什么？解：选用100、ICEO10A的管子，因其适中、ICEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。,2.3 晶体管放大电路的分
11、析方法,2.3.2 图解法,2.3.1 直流通路和交流通路,2.3.1 等效电路法,2.3.1 直流通路与交流通路,直流通路(ui = 0)分析静态。,交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。,静态：只考虑直流信号，即vi=0，各点电位不变（直流工作状态）。,动态：只考虑交流信号，即vi不为0，各点电位变化（交流工作状态）。,放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须遵循“先静态、后动态”的原则，求解静态工作点利用直流通路，求解动态参数时利用交流通道。正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。,直流通路,用来研究静态工作点,（1）电容视为开路 （2）
12、电感线圈视为短路 （3）信号源视为短路,交流通路,交流通路： 能通过 交流的电路通道。从C、 B、E向外看，有等效的 交流负载电阻， Rc/RL 和偏置电阻Rb 。,画交流通路原则：,1.无内阻的直流电源视为短路；,2. 视电容对交流信号短路,习题2.3,画出交流通路,画直流通路,基极回路和集电极回路电路分为线性和非线性两部分,求VBE、IB的方法同二极管图解分析,输入特性,VBE=VBB-IBRb,输出特性,VCE=VCC-ICRC,静态工作点的分析,2.3.2 图解法,(a) 作输入特性曲线 iB=f(vBE),vCE(v),i C (mA),2,1,2,4,6,8,0,10,M,N,IB
13、,VCC/Rc,iB/,A,O,(d) 作线性部分的伏安特性曲线直流负载线VCE=VCC - ICRC用两点法做直线M(VCC,0)，N(0,VCC/Rc),(e)直线MN与IB曲线的交点Q就是静态工作点Q,1. 交流放大原理（设输出空载）,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,用图解法确定动态工作情况,uCE也沿着负载线变化,UCE与Ui反相！,uCE怎么变化,？,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,对交流信号(输入信号ui),2.放大器的交流负载线,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：,交流负载线,输出端接入负
14、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= RLRc ）,经过Q点。,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。,例 2.3.3,硅管，ui = 10 sin t (mV)，RB = 176 k， RC = 1 k， VCC = VBB = 6 V，图解分析各电压、电流值。,解,令 ui = 0，求静态电流 IBQ,u
15、BE/V,iB/A,0.7 V,30,Q,ui,IBQ,(交流负载线),6,直流负载线,6,ICQ,Ucem,O,O,O,O,O,O,当 ui = 0uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ,当 ui = Uim sin tib = Ibmsin tic = Icmsin tuce = Ucem sin tuo = uce,iB = IBQ + Ibmsin t iC = ICQ + Icmsin t uCE = UCEQ Ucem sin t= UCEQ +Ucem sin (180 t),放大电路的非线性失真问题,因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。,1. “Q”过低引起截止失真,NPN 管： 顶部失真为截止失真。,PNP 管： 底部失真为截止失真。,不发生截止失真的条件：IBQ Ibm 。,交流负载线,2. “Q”过高引起饱和失真,ICS,NPN 管：底部失真为饱和失真。,PNP 管：顶部失真为饱和失真。,
