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1、第2章 基本放大电路,放大的基本概念及放大电路指标,放大电路的组成、工作原理及基本分析,方法，静态工作点稳定的问题,简要介绍共集电极放大电路,场效应管放大电路、多级放大电路、功率,放大电路、差分放大电路,2.1 放大电路的基本概念,2.2 共发射极放大电路,2.3 共集电极放大电路,2.4 场效应晶体管放大电路,2.5 多级放大电路,2.6 差动放大电路,2.7 集成运算放大器,2.8 功率放大电路,2.1 放大电路的基本概念,放大电路的作用是将微弱的电信号（电压、电流或功率）放大到所需要的较强的电信号，以便于人们测量和利用。具体过程如图2-1所示。,图 2-1,2.2 单管共发射极放大电路,
2、2.2.1 单管共发射极放大电路的组成,图2-2所示为一个单管共发射极(以下简称单管共射)放大电路图。,2.2.2 单管共发射极放大电路的工作原理,根据图2-1所示电路，定性分析单管共射放大电路的工作原理。 、 、 、 和 的波形，如图2-3所示。,2.2.3 放大电路的分析,1. 静态分析,当外加输入信号为零时的状态，称为静态。所谓静态分析，就是确定电路中的静态值 、 和 ，常采用下列两种方法进行分析。,1).估算法,图2-4 图2-1的直流通路,如图2-4所示，可求得单管共射放大电路的静态基极电流为,（2-1）,（2-2）,2).图解法,图解法是在三极管的输入、输出特性曲线上，直接用作图的
3、方法求静态值。,设三极管的输出特性曲线如图2-5所示，图解法的步骤如下：,（1）估算法求出基极电流 。,（3）作直流负载线。,（4）求静态工作点Q，并确定 、 值。,2.动态分析,当有输入信号（ 0）时电路的工作状态，称为动态。,交流分量的分析可采用小信号模型分析法和图解分析法。,1).小信号模型分析法,图2-6 图2-1的交流通路,交流通路如图2-6所示,如图2-7所示的输入特性曲线，从整体上看虽然是非线性的，但在输入特性Q点附近，特性曲线基本上是一段直线， 因而可以用一个等效电阻 ，来代表输入电压和输入电流之间的关系，即,动态电阻 称作三极管的输入电阻常用下式估算：,（2-4）,这样，就得
4、到了三极管的小信号模型如图2-8。,图2-6交流通路中的三极管VT用小信号模型电路代替，便可得到放大电路的小信号模型电路，如图2-9所示：,图2-9 共射放大电路的小信号模型电路,用小信号模型将非线性的放大电路转换成线性电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为小信号模型分析法。,（1）电压放大倍数,参数计算 ：,电压放大倍数是放大电路的基本性能指标，它是输出电压与输入电压的变化量之比，即,图2-9 共射放大电路的小信号模型电路,（2-5）,根据图2-9小信号模型电路的输入回路可求得,其中,（2）输入电阻,如图2-10所示，输入电阻它是从放大电路的输入端看进去的等效电阻，定义为,（2-
5、6）,由图2-9小信号模型电路知：,根据式（2-6）可得,由于,所以,（2-7）,（3）输出电阻,如图2-10所示，对于负载，放大电路相当于一个具有内阻 和电压的信号源 。 称为放大电路的输出电阻。,（2-8）,例2-1,设图2-2单管共射放大电路中， =12V，,=3k， =280k， =3k，NPN型硅三极管的,等于50，试估算静态工作点，三极管的 以及放大,电路的 、 和 。,解：,设三极管的 0.7V，则根据式(2-1)、式,(2-2)和式(2-4)可得：,则由式(2-4)可得,而,=,则,由式(2-7)和式(2-8)可得,=963,= = 3 k,2).图解分析法,图解分析法的分析步
6、骤如下：,（5）放大电路的电压放大倍数,图2-13 静态工作点对非线性的影响 a) 截止失真 (b )饱和失真,a),（6）静态工作点Q对放大性能的影响,b),1.稳定工作点的原理,在图2-13所示的电路，通常称为射极偏置电路或基极分压式偏置电路。,工作点原理过程可简单表述如下：,2.2.4 工作点的稳定电路,2.电路的分析,1)静态动态分析,计算分压式工作点稳定电路的静态工作点时，宜从 计算入手。可得,所以,(2-9),(2-10),(2-11),(2-12),2)动态分析,当旁路电容 足够大时，在分压式工作点稳定电,路的交流通路中可视为短路。可利用图解法或小信号,模型法来分析其动态工作情况
7、。经过分析可知 ：,输出电阻为,(2-13),(2-14),(2-15),由式(2-13)中 可知电路的输入电阻为,例2-2,在图2-15a所示电路中（小消耗模型,电路为图2-15b所示），已知 20 k， 10,k， 2 k， 2k， 6k， =12V，,三极管的 40。试求：,（1）试估算放大电路的静态工作点以及电压放大,倍数输入电阻和输出电阻。,（2）如果信号源内阻 1k，则此时的电压,放大倍数 为多少。,解：,（1）由式(2-9)、式(2-10)、式(2-11)、式,(2-12)、式（2-13）、式（2-14）和式(2-15)可得,为了求得电压放大倍数，需先估算 由式(2-4)可得,k
8、,而,= k=1.5 k,所以,k,2.3 共集电极放大电路,1电路组成,图2-16a是一个共集电极组态的单管放大电路,下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。,2静态分析,根据图2-16a电路的基极回路可求得静态基极电流为：,(2-16),则,(2-17),(2-18),3动态分析,1）电压放大倍数,由图2-16b可得,故,由式(2-19)可知，电压放大倍数恒小于l，而接,接近于l，且输出电压与输入电压同相，所以又称为,射极跟随器。又 故电路有电流放大和功,功率放大作用。,2）输入电阻,由图2-16b可得,故,(2-20),3）输出电阻,计算输出电阻的电路如图2-17所示，将电压源电,信号
9、短路，保留内阻 ，然后在输出端去掉除去 ，,并外加电压 ，由图2-16可得,故,又,所以,(2-21),(2-22),2.4 场效应晶体管放大电路,2.4.1 场效应管放大电路的静态分析,1自给偏压偏置电路,图2-18所示是耗尽型NMOSFET构成的共源极放大电,路的自偏压电路。,由于栅极不取电流， 上没有压降，栅极电位 ，所以栅源偏压,(2-23),可见，这种栅源偏压是,依靠FET自身电流产生的，,故称为自偏压电路。,下面介绍FET放大电路的静态工作点Q的估算法。,对于耗尽型FET，当工作在恒流区时，其漏极电流,与栅源电压 的关系由式（1-5）表示。故对于,图2-18所示电路，可得,求得 和
10、 ，则,2分压式自偏压电路,分压式自偏压共源极电路如图2-19所示，由于静,态偏置电压 由分压和自偏压的结果共同决定，因,此称为分压自偏压式共源极放大电路。,其静态工作点Q的估算：,2.4.2 场效应管放大电路的动态分析,1场效应管的简化小信号模型,对照三极管的简化小信号模型，找出场效应管的,小信号模型如图2-20所示。,图2-20 场效应管的小信号模型电路,由于场效应管的漏极电流 (输出电流)则主要,受栅源电压 (输入电压),控制，这一控制能力用跨导,表示，由式(1-6)知,2用小信号模型法分析共源极放大电路,由图2-21可得,故,(2-24),图2-21 电路的小信号模型电路,图2-21
11、电路的小信号模型电路,式(2-24)中负号表示输出电压与输入电压相反。输入、输出电阻分别为,(2-25),(2-26),共漏极放大电路也称为漏,极输出器 。具有电压放大倍,数小于1，但近似等于1，输入,电阻高和输出电阻小的特点。,2.5 多级放大电路,2.5.1 多级放大电路的耦合方式,多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。,常用的耦合方式有:,(1) 阻容耦合,(2) 直接耦合,2.5.2 多级放大电路的指标,1电压放大倍数,在多级放大电路中，由于各级是互相串联起来的,，前一级的输出就是后一级的输入，所以多级放大电,路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，,即,(2-27),
12、2输入电阻和输出电阻,1) 输入电阻,2) 输出电阻,2.6 差动放大电路,2.6.1直接耦合放大电路的特殊问题,输入交变信号为零时的输出电压值被称为放大器,的零点。输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化,的现象，称为零点漂移，简称为零漂。,(1) 温度变化,产生零漂的原因有：,(2) 电源电压波动,(3) 晶体管参数变化等,克服零漂最有效的措施之一就是采用差动放大电路。,2.6.2 差动放大电路,1基本形式,差动放大电路的基本形式如图2-22所示。,图2-22 差动放大电路的基本形式,对电路的要求：,(1) 两个电路的参,数完全对称,(2) 两个管子的温,度特性也完全,对称,从以上分析可知，
13、,该电路是靠电路的对称性来消除零漂的。,差动放大电路的输入信号可分解为两种信号类型：,(1) 共模信号,(2) 差模信号,下面分析电路对信号的放大作用。,（1）差模信号及差模电压放大倍数,图2-23示出了差动放大电路差模输入的情况。,图2-23 差模信号,与 之比用 表示，称,为差模电压放大倍数,(2-28),式（2-28）说明，,完全对称的差动放大器,只能放大差模信号，不,能放大共模信号。,注意：,（2）共模信号及共模电压放大倍数,图2-24示出了差动放大器共模输入的情况。根据,图2-24 共模信号,图合共模的定义分析可得共模放大倍数,(2-29),上面讨论的理想情况，,在一般情况下，电路不
14、可,能绝对对称。将 、 之,比取对数，以 表示，称,为共模抑制比。,2长尾式差动放大电路,长尾式放大电路,图2-25 长尾式差动放大电路,基本差动放大器靠电路的对称性，将温度的影响,抵消。而实际电路难于绝对对称，所以输出仍然存在,零漂。对此，我们提出长尾式差动放大电路。如图2-,，又称为发射极耦合,差动放大电路。,25所示。,2.6.3 差动放大电路的四种接法,b),2.7 集成运算放大器,2.7.1 集成运算放大器的符号,集成运放常见的封装方式有:,(1)金属封装,(2)双列直插式塑料封装,图2-29a是C型封装集成块，它们共有八个脚，各,管脚的用途分别是：,1) 引脚4、7分别接-15和+
15、15电源。,2) 引脚1、5外接调零电位器。,3) 引脚6为输出端。,4) 引脚2为反相输入端,5) 引脚3为同相输入端,6)引脚8为空脚,2.7.2 集成运算放大器的主要参数,1开环差模电压放大倍数,即,2.最大输出电压,3.差模输入电阻,4.输出电阻.,5.共模抑制比,6.最大差模输入电压,7.最大共模输入电压,8.输入失调电压,9.输入偏置电流 和输入失调电流,2.7.3 集成运算放大器的传输特性,集成运放的输出电压 与输入电压 （即同相输,入端与反相输入端之间的电压差值）之间的关系曲线,称为电压传输特性。如图2-30所示。,图2-30 集成运放的电压传输特性,2.7.4 理想集成运算放大器的特点,1.理想集成运算放大器,也就是说，将集成运放的各项技术指标理想化,即,认为集成运放的各项指标为：,（1）开环差模电压增益 =；,（2）差模输入电阻 =；,（3）输出电阻 =0；,（4） =,等。,2.理想运放工作在线性区时的特点,工作在线性状态时，可得：,即,这一特性称为理想运放输入端的“虚短路”特性。,2）输入电阻 =，而加到运放输入端的电压,是有限值，所以,该特性称为理想运放输入端的“虚开路”特性。,3.理想运放工作在非线性区时的特点,理想运放的 =，所以只要其输入端存在微小,的信号电压,其输出电压就立即达
