电子技术 教学课件 ppt 王诗军 02

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1、第2章 放大电路,2.1 放大电路概述,2.2 放大电路的组成与性能指标,2.3 共射极放大电路,2.4 共集电极放大电路,2.5 共基极放大电路,2.6 放大电路中的负反馈,2.7 多级放大电路耦合,2.8 差动放大电路,2.9 功率放大电路,2.10 场效应管放大电路,第2章 放大电路,2.1 放大电路概述,放大电路的作用是将微弱的电信号放大到能够驱动负载工作所需的数值。从表面上看是将信号由小变大，实质上，放大的过程是实现能量转换的过程。扩音机是放大电路应用的一个典型例子，扩音机由话筒、放大电路和扬声器三部分组成，如图5-10所示。话筒是信号源，它将物理量声音转变成约几百微伏到几毫伏微弱的

2、电信号，放大电路将此信号加以放大，并且输出足够大的能量，驱动扬声器工作。,图2-1-1 扩音机原理框图,第2章 放大电路,2.2 放大电路的组成与性能指标,放大电路是将微弱的电信号不失真的放大，一般包含有源器件及两端输入和两端输出，称为有源四端网络，如图2-2-1所示。,图2-2-1 放大电路四端网络表示,1放大倍数 2输入电阻ri 3输出电阻ro,图2-2-2 放大电路输入等效电路 图2-2-3 放大电路输出等效电路,第2章 放大电路,4通频带 由于放大器元器件频率特性、电路分布参数等因素的影响，放大电路只能在某一个频段内使放大倍数恒定，如图2-2-4所示。,图2-2-4 放大电路的通频带,

3、5非线性失真 晶体管非线性特性，当输出幅度增大后，使放大电路的输出波形与输入信号形状不一样，称为非线性失真。 6功率和效率,第2章 放大电路,2.3 共射极放大电路,2.3.1 固定偏置共射极放大电路 固定偏置共射极放大电路如图2-3-1所示。,图2-3-1 固定偏置共射极放大电路,第2章 放大电路,2放大电路工作原理 放大电路未加输入信号ul前的工作状态称为静态。静态时，直流电压单独作用产生IB，UBE，IC，UCE，它们在输入、输出特性曲线上所确定的坐标点为静态工作点Q，简称工作点，合适的静态工作点是放大器正常工作的前提条件，如图2-3-2所示。 放大电路输入信号ui后的工作状态称为动态。

4、动态时，各极电压和电流是静态值和信号值之和，如图2-3-3所示。,图2-3-2 静态工作点Q,图2-3-3 放大电路动态,第2章 放大电路,3放大电路的分析方法 放大电路的分析方法包含静态分析和动态分析。静态分析的对象是直流量，用来确定放大电路的静态工作点。而动态分析的对象是交流量，以估算放大电路的性能指标。 实验表明：当输入正弦波信号时，调节RB电阻，在示波器上就会出现如图2-3-4（a）（b）（c）所示的波形。,图2-3-4 放大器输出波形 图2-3-5 特性曲线上各工作点,第2章 放大电路,（1）静态分析。 放大电路在输入交流信号为零时，由于直流电源UCC的存在，使得电路中各处存在着直流

5、电压和直流电流，电路这时的工作状态就称为静态。静态分析采用直流通路，即直流电流的流通路径。,图2-3-6 固定式偏置电路 图2-3-7 直流通路,第2章 放大电路,（2）动态分析。 晶体管的微变等效电路。 放大电路动态分析。,图2-3-8 晶体管的微变等效电路 图2-3-9 交流通路,第2章 放大电路, 放大电路动态分析。 当放大电路中加入正弦交流信号ui时，电路中各极的电压、电流产生一组交流量。在交流输入信号ui的作用下，只有交流电流所流过的路径，称为交流通路。,图2-3-8 晶体管的微变等效电路 图2-3-9 交流通路,第2章 放大电路,2.3.2 分压式电压放大电路 1静态分析 最常用的

6、稳定静态工作点电路是分压式偏置电路，如图2-3-11所示。 图2-3-12为分压式偏置电路直流通路。,图2-3-11 分压式偏置电路 图2-3-12 分压式偏置电路直流通路,第2章 放大电路,2动态分析 分压式偏置电路的微变等效电路如图2-3-13所示，可以看出由于发射极电容CE的旁路作用，RE对交流短路。,图2-3-13 分压式偏置电路的微变等效电路,第2章 放大电路,2.4 共集电极放大电路,共集电极放大电路又称为射极输出器，如图2-4-1所示。其输入信号由基极输入，而从射极输出，集电极为交流输入与输出信号所共有。,图2-4-1 共集电极放大电路,1静态分析 解出基极电流 集电极、射极电压

7、 UCE=VCCVE=VCCIERE,第2章 放大电路,2动态分析 射极输出器的交流通路如图2-4-2所示。 由交流通路画出微变等效图如图2-4-3所示。,图2-4-2 共集电极放大电路交流通路 图2-4-3 共集电极放大电路微变等效图,第2章 放大电路,2.5 共基极放大电路,共基极放大电路如图2-5-1所示，输入信号从射极加入，输出信号从集电极取出，基极是输入、输出回路的公共端。,图2-5-1 共基极电路,第2章 放大电路,2.6 放大电路中的负反馈,2.6.1 反馈的一般概念 1反馈的定义 将放大电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称反馈网络）引回到输入端，从而影响

8、净输入信号的过程称为反馈。从输出端反送到输入端的信号称为反馈信号。 2负反馈放大电路中的物理量,图2-6-1 反馈放大电路组成框图 图2-6-2 所示负反馈放大器的方框图,第2章 放大电路,3反馈的极性及判断方法 按反馈极性分，反馈可分为负反馈和正反馈。 若反馈信号使净输入信号减弱，则为负反馈，若反馈信号使净输入信号加强，则为正反馈。负反馈多用于改善放大器的性能；正反馈多用于振荡电路。 反馈极性的判定一般采用瞬时极性法。 4交流反馈和直流反馈及判断方法 按反馈信号是直流量还是交流量，可以分为直流反馈和交流反馈。 若反馈信号中只含直流成分称为直流反馈。即反馈环路中直流分量可以流通。直流反馈主要用

9、于稳定静态工作点。若反馈信号中只含交流成分，则称为交流反馈。即反馈环路中交流分量可通过。交流负反馈主要用来改善放大器的动态性能（如电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等）；交流正反馈主要用来产生振荡。若反馈信号中既有交流量，又有直流量，则反馈对电路的交、直流性能都有影响。,第2章 放大电路,2.6.2 负反馈电路的类型 根据反馈信号在输出端的取样和在输入端的连接方式，放大电路可以组成四种不同类型的负反馈：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断方法如下。 1电压反馈和电流反馈及判断方法 按取样方式划分，反馈可分为电压反馈和电流反馈，如图2-6-3所示。 电压反馈还是电流

10、反馈是按照反馈信号在放大器输出端的取样方式来分类的。若反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压成比例，称为电压反馈；若反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输出电流成比例，称为电流反馈。,图2-6-3 电压反馈和电流反馈示意图,第2章 放大电路,2串联反馈和并联反馈及判断方法 按比较方式划分，反馈可分为串联反馈和并联反馈（如图2-6-4所示）。,图2-6-4 串联反馈与并联反馈,第2章 放大电路,2.6.3 负反馈对放大电路性能的影响,放大电路引入负反馈后，放大倍数有所下降，但其性能却得到改善。 1提高放大倍数的稳定性 开环时，由于负载和环境温度的变化、电源电压的波动以及元器件老化等原因，放大电

11、路的放大倍数也将随之变化。 2减小非线性失真 由于三极管、场效应管等元件的非线性会造成输出信号的非线性失真，引入负反馈后可以减小这种失真，其原理如图2-6-6所示。,图2-6-6 减小非线性失真,第2章 放大电路,3改善了频率响应 由于电路中电抗元件的存在，如耦合电容、旁路电容，以及三极管本身的结电容等，放大器的放大倍数会随频率而变化。 4改变输入电阻和输出电阻 根据不同的反馈类型，负反馈对放大器的输入电阻、输出电阻有不同的影响。 （1）对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响取决于反馈信号在输入端的连接形式，而与取样方式无关。 串联负反馈使输入电阻提高。 并联负反馈使输入电阻减小。 （2）对

12、输出电阻的影响。 电压负反馈使输出电阻减小。 电流负反馈使输出电阻增大。,第2章 放大电路,2.7 多级放大电路耦合,多级放大电路的组成可用图2-7-1所示的框图来表示。其中输入级和中间级的主要作用是实现电压放大，输出级的主要作用是功率放大，以推动负载工作。在多级放大电路中，通常把级与级之间的连接方式称为耦合。,图2-7-1 多级放大器一般结构框图,级与级之间耦合时，需要满足如下要求。 （1）耦合后，各级放大电路的静态工作点合适。 （2）耦合后，多级放大电路的性能指标满足实际工作要求。 （3）前一级的输出信号能够顺利地传输到后一级的输入端。,第2章 放大电路,1多级电压放大倍数 现以图2-7-

13、2所示的两级阻容耦合放大电路为例，说明多级放大电路电压放大倍数的计算方法。 2输入电阻与输出电阻 输入电阻：多级放大电路的输入电阻，就是输入级的输入电阻。 输出电阻：多级放大电路的输出电阻，就是输出级的输出电阻。,图2-7-2 两级阻容耦合共射放大电路,第2章 放大电路,2.8 差动放大电路,1电路组成 图2-8-1（a）所示为基本差动放大电路，它由两个参数对称、特性相同的单管共射放大电路组成。,图2-8-1 差动放大电路,第2章 放大电路,2工作原理（基本差放电路） （1）静态分析。 当没有输入信号电压，即ui1=ui2=0时，由于电路完全对称，RC1=RC2=RC，UBE1=UBE2=0.

14、7V，这时IC= I/2，RC1 IC1= RC2 IC2= RC IC，VC1= VC2，uo=VC1VC2 =0。由此可知，输入信号电压为零时，输出信号电压也为零。 （2）动态分析。 当在电路的两个输入端各加 一个大小相等、极性相反的信号 电压，即时，一管电流将增加， 另一管电流则减小，所以输出信 号电压uo，即在两输出端间有信 号电压输出。这种大小相等、极 性相反的输入信号称为差模信号， 用uid表示。这种输入方式称为差 模输入。,图2-8-2 差模信号输入时的差动放大器交流通路,第2章 放大电路,3抑制零点漂移的原理 在差分式放大电路中，无论是温度变化，还是电源电压的波动都会引起两管集

15、电极电流以及相应的集电极电压相同的变化，其效果相当于在两个输入端加入了大小相等、极性相同的信号，称为共模信号，用uic表示。由于电路的对称性和恒流源偏置，在理想情况下，可使输出电压不变，从而抑制了零点漂移。当然，在实际情况下，要做到两管电路完全对称和理想恒流源是比较困难的，但是输出漂移电压将大为减小。,显然，共模抑制比越大，差动放大电路的放大差模信号的能力越强，而受共模信号的影响就越小。对双端输出的差动放大电路，应尽可能提高电路的对称性及尽可能地加大共模反馈电阻RE。对单端输出的差动放大电路，则只能靠加大共模反馈电阻RE提高共模抑制比。,第2章 放大电路,2.9 功率放大电路,2.9.1 功率

16、放大电路的特点及种类 1功率放大电路的特点 （1）输出功率要足够大。 为此要求放大电路的输出电压和输出电流都要有足够大的变化量。所谓最大输出功率指在正弦波输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。在共射接法下，最大输出功率为,（2）效率要高。 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出功率比较大的情况下，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效率不高，不仅将造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能将转换成为热量，使管子、元件等温度升高，因而要求选用较大容量的放大管和其他设备，很不经济。放大电路的效率为,第2章 放大电路,（3）非线性失真要小。 由于在功率放大电路中，三极管的工作点在大范围内变化，使管子特