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1、第2章 基本放大电路,2.1 共射极放大电路 2.1.1 共射极放大电路的组成 2.1.2 共射极放大电路的工作原理 2.1.3 共射极放大电路的静态分析 2.1.4 共射极放大电路的动态分析,2.2 共集电极放大电路 2.2.1 共集电极放大电路的静态分析 2.2.2 共集电极放大电路的动态分析 2.3 场效应晶体管共源极放大电路 2.3.1 共源极放大电路的静态分析 2.3.2 共源极放大电路的动态分析,第2章 基本放大电路,2.4 多级放大与放大电路的频率响应 2.4.1 多级放大电路的耦合方式 2.4.2 多级放大电路的分析 2.4.3 阻容耦合放大电路的频率响应,2.5 放大电路中的
2、负反馈 2.5.1 反馈的概念 2.5.2 负反馈的类型及其判断 2.5.3 负反馈对放大电路性能的影响,第2章 基本放大电路,2.6 差分放大电路 2.6.1 差分放大电路的工作原理 2.6.2 差分放大电路的输入和输出方式 2.7 功率放大电路 2.7.1 功率放大电路的功能和特点 2.7.2 互补对称功率放大电路 2.7.3 集成功率放大电路,放大电路的性质 放大电路也称为放大器，其作用是将微弱的电信号放大成幅度足够大且与原来信号变化规律一致的信号。例如扩音系统，当人对着话筒讲话时，话筒会把声音的声波变化转换成以同样规律变化的电信号（弱小的），经扩音机电路放大后输出给扬声器（主要是放大振
3、幅），则扬声器放出更大的声音，这就是放大器的放大作用。这种放大还要求放大后的声音必须真实地反映讲话人的声音和语调，是一种不失真地放大。若把扩音机的电源切断，扬声器不发声，可见扬声器得到的能量是从电源能量转换而来的，故放大器还必须加直流电源。,2.1 共射极放大电路,2.1.1 共射极放大电路的组成,放大电路虽然应用的场合及其作用不同，但信号的放大过程是相同的，可以用下面的框图来表示：,电压放 大电路,功率放 大电路,负载 工作,微弱 信号,直流电压源,由此可见，信号放大是指只放大微弱信号的幅度，而其频率不变，即不失真放大。 电压放大电路的基本形式有三种：共发射极放大电路、共集电极电路、共基极电
4、路。,共发射极放大电路 电路的组成原则 （1）用晶体管组成放大电路的基本原则 a. 必须满足三极管的放大条件，即发射结正向偏置，集电结反向偏置。 b.输入信号在传递过程中，要求损耗小，在理想情况下，损耗为零 c.放大电路的工作点稳定，失真（即放大后的输出信号波形与输入信号波形不一致的程度）不超过允许范围。,图2-8为根据上述要求由NPN型晶体管组成的电压放大电路。因输入信号ui是通过C1与三极管的BE端构成输入回路，输出信号uo是通过C2经三极管的CE端构成输出回路，而输入回路与输出回路是以发射极为公共端的，故称为共发射极放大电路。,图2-8 共发射极放大电路,（2）元器件的作用 a.三极管:
5、 起电流放大作用，是放大电路的核心元件。 b.直流电源:通过RB给发射结提供正向偏置电压，通过Rc给集电结提供反向偏置电压，以满足三极管放大条件。 c.基极偏置电阻RB： RB为三极管提供基极偏置电流。改变RB将使基极电流变化，这对放大器影响很大，因此它是调整放大器工作状态的主要元件。 d.集电极负载电阻RC:一方面通过RC为集电结提供反向偏压；另一方面将放大的电流转换成电压。因为三极管的集电极是输出端，图2-8中UCE=UccIcRc，若Rc=0，则UCE=Ucc，即输出电压恒定不变，失去电压放大作用。,e.耦合电容C1、C2:电容的容抗 ，与频率f有,关，对于直流，f=0，则X=，对于交流
6、，频率f较高，且C较大时，Xc0，故耦合电容具有隔直流通交流作用，它阻隔了直流电流向信号源和负载的流动，使信号源和负载不受直流电流的影响。一般耦合电容选得较大，约几十微法。故用电解电容，使用中电解电容的正极必须接高电位端，负极接低电位端，正、负极性不可接反。 f.接地“”: 表示电路的参考零电位，它是输入信号电压，输出信号电压及直流电源的公共零电位点，而不是真正与大地相接，这与电工技术接地含义不同，电子设备通常选机壳为参考零电位点。,电压、电流等符号的规定 放大电路中（如图2-8所示）即有直流电源UCC，又有交流电压ui，电路中三极管各电极的电压和电流包含直流量和交流量两部分。为了分析的方便，
7、各量的符号规定如下： （1）直流分量：用大写字母和大写下标表示。如IB表示三极管基极的直流电流。,图2-8 共发射极放大电路,（2）交流分量：用小写字母和小写下标表示。如ib表示三极管基极的交流电流。 （3）瞬时值：用小写字母和大写下标表示，它为直流分量和交流分量之和。如iB表示三极管基极的瞬时电流值，iB=IB+ib。 （4）交流有效值：用大写字母和小写下标表示。如Ib表示三极管基极正弦交流电流有效值。,基本电压放大原理 如图2-11所示，当输入正弦交流信号ui时，放大电路在静态时各点的电压及电流的数值都不变化，图中阴影部分是输入电压ui的变化引起的三极管各电极电流和电压的变化量，即交流分量
8、。相当于在原直流量上叠加的增量。,2.1.2 共射极放大电路的工作原理,图2-11 放大电路实现信号放大的工作过程,设uiUimsint(v)，信号经耦合电容无损耗，即容抗,。 则电路各处电压、电流的瞬时值均为直流量与交流量瞬时值之和。因为ui电压变化范围小，由图2-12看出，uBE变动范围ab相当一段直线，所以电流与电压成线性关系，电压ui为正弦波，由电压产生的电流ib也是正弦波。各极的电压与电流关系为：,uBEUBEQubeUBEQuI iB=IB+ib icICicICib uCEUCEuceUcciCRCUcc(IC+ic)Rc UccICRCicRcUCE(-icRc) iB、ic、
9、uCE的波形如图2-11所示。,图2-12 输入特性线性情况,i B、ic、uCE的波形如图2-11所示。 由于uCE的直流分量UCE被耦合电容C2隔断，其交流量uce经C2允许通过,且无损耗，所以 uouceicRc 式中负号表明uo与ui的相位相反。 整个放大过程为：弱小的输入信号ui 引起三极管基极电流产生增量ib，则三极管集电极产生更大的电流增量ic=ib，而ic经过Rc转换为电压增量，即为输出电压uo，显然uo是ui被放大的结果。这就是电压放大原理。,综上分析得出共射单管放大电路的特点为： a.既有电流放大，也有电压放大； b.输出电压uO与输入电压ui相位相反。 c. 除了ui和u
10、o是纯交流量外，其余各量均为脉动直流电，故只有大小的变化，无方向或极性的变化。 总之，交流信号的放大是利用三极管的电流放大作用将直流电源的能量转换来的。三极管的放大作用实质上是种能量控制作用。从这个意义上说，放大电路是一种以较小能量控制较大能量的能量控制与转换装置。,静态工作点的分析计算 放大电路只有直流信号作用，未加输入信号（ui=0）时的电路状态叫静态。静态下三极管各极的电流值和各极之间的电压值，称为静态工作点。表示为IBQ、ICQ、UCEQ，因它们在输入特性和输出特性曲线上对应于一点Q，故得此名，如图2-9所示。,图2-9输入、输出特性曲线上对应的静态工作点,2.1.3 共射极放大电路的
11、静态分析,设置静态工作点的目的是为了保证三极管处于线性放大区，为放大微小的交流信号做准备。否则，若三极管处在截止区，微小的交流信号或交流信号负半周输入时三极管不能导通,电路的输出电压为零，无法完成不失真放大。 （1）放大电路的直流通路 计算静态工作点应先画出放大电路的直流通路。只考虑直流信号作用，而不考虑交流信号作用的电路称直流通路。画直流通路有两个要点： a.电容视为开路。电容具有隔离直流的作用，直流电流无法通过它们。因此对直流信号而言，电容相当于开路。,b.电感视为短路。电感对直流电流的阻抗为零，可视为短路。 如图2-10中，（a）图是基本放大电路，（b）图是其直流通路。,(a),(b),
12、图2-10 基本放大电路及其直流通路,（2） 计算静态工作点 例题2-1 在图2-10（b）中的直流通路中，设RB=300K,Rc=4K, Ucc=12V, =40。三极管为硅管,试求静态工作点。 根据基尔霍夫电压定律列出输入回路和输出回路方程为： Ucc=IBQRB+UBEQ Ucc=ICQRC+UCEQ,则,ICQ=IBQ=404010-3 =1.6mA UCEQ = Ucc-ICQRC = Ucc-IBQRC =12-400.044=5.6V 因为UCCUBE，所以可用估算法近似地计算出静态值，即忽略UBE。实际电路中一般将基极偏置电阻串接一个可调电阻，以方便调试静态工作点。,静态工作点
13、设置对波形的影响,(a)输入信号与ic波形图,(b)输入信号与输出信号波形图,图213 静态工作点的选择,图2-13（a）表示出工作点偏高或偏低对输出波形的影响。为简单起见，只画出ic 的波形，其它波形可以对应推想出来。工作点ICQ 过低，因iC不可能为负值,集电极电流ic可以增加，但没有减小的空间。信号较小时不失真，信号稍大，下半部就产生失真。该现象是由于输入信号的负半周进入截止区而造成的失真，故称为截止失真。相反，工作点ICQ过高, 因uCEUcciCRC，使iC有一个最大值 ：,集电极电流ic可以减小,但没有增大的空间。,信号较小时不失真。信号稍大，上半部就产生失真。该现象是由于输入信号
14、的正半周进入饱和区而造成的失真，故称为饱和失真。只有ICQ选在一个最佳点上，使上下半周同时达到最大值，若再增大输入信号会同时产生失真，这个点就是放大器的最佳工作点。任何状态下，不失真的最大输出称为放大器的动态范围。实际工作中常用示波器观察输出波形,如图213(b)所示，再稍稍调整偏流电阻RB，输出波形会出现上下峰均略有相同程度的失真，此时的静态工作点，就是最佳工作点。,微变等效电路法又称小信号分析法，它将晶体管在静态工作点附近进行线性化，然后用一个线性模型来等效，如图2-10d所示。,动态分析主要确定放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。,有输入信号时，晶体管的各个电流和电压瞬时值都含
15、有直流分量和交流分量，而放大，只考虑其中的交流分量。,动态分析最基本的方法是微变等效电路法。,2.1.4 共射极放大电路的动态分析,图2-10 晶体管的微变等效电路,（1）晶体管的微变等效电路,微变等效电路法又称小信号分析法，它将晶体管在静态工作点附近进行线性化，然后用一个线性模型来等效，如图2-10所示。,当 为常数时,式中， 称为晶体管的输入电阻，在小信号工作条件下， 是一个常数，因此晶体管的输入电路可用来 等效，如图2-10d所示。,由图2-10b可以看出晶体管的输入特性曲线是非线性的，但在输入小信号时，选择合适的Q点，则Q点附近的工作段可近似为直线。,低频小功率的 可用下式估算,(2-
16、5),式中， 称为晶体管的输入电阻( )； 、 、 分别是基极、集电极、发射极电流的静态值(mA)。,图2-10c所示是晶体管输出特性曲线，在线性工作区是一组近似等距离平行的直线。,为常数时,（2-6）,值就是晶体管共射极电流放大系数。在小信号工作条件下，是一个常数，它代表晶体管的电流控制作用，晶体管输出回路用受控恒流源 来代替，如图6-10d所示。,（2）放大电路的微变等效电路 图6-11a所示是放大电路的交流通路。把交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替，即得到放大电路的微变等效电路，如图6-11b所示。,图6-11 共射基本放大电路的等效电路 a）交流通路 b）微变等效电路,放大电路输出电压与输入电压的比值叫作电压放大倍数，定义为,(2-7),式中, 负号表示输出电压与输入电压反相。如果电路中
