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1、实用电工学,李源生 主编,第十章 基本放大电路,电子线路和电子设备中都需要放大器，放大器通常由多级放大电路组成。由晶体管组成的放大电路的功能是将微弱的电信号（电压、电流、功率）不失真地放大成为所需要的较强的电信号。 放大电路通常有两部分，如图10-1所示，第一部分为电压放大电路，它的任务是将微弱的电信号加以放大去推动功率放大电路，一般它的输出电流较小，电压放大电路是整个放大电路的前置级。第二部分为功率放大电路，是放大电路的输出级，它的任务是输出足够大的功率去推动执行元件（如继电器，电动机，喇叭，指示仪表等）工作。我们首先讨论电压放大电路。,图10-1 放大电路的组成 本章主要介绍晶体管放大电路
2、的基本工作原理、基本分析方法、常用的典型放大电路以及场效应晶体管放大电路等。最后对功率放大电路作简要介绍。,一、电路的组成 最基本的共发射极放大电路如图10-2所示，该电路由晶体管、直流电源、电阻和电容组成。为了不失真地放大交流信号，放大电路必须按以下三个原则组成： （1）保证晶体管工作在放大状态。即发射结正向偏置，集电结反向偏置。 （2）保证信号畅通。待放大的输入信号能够从放大电路的输入端加到晶体管的发射结上，经过放大后能顺利地从输出端输出。,第一节 共发射极放大电路,第一节 共发射极放大电路,第一节 共发射极放大电路,第一节 共发射极放大电路,第一节 共发射极放大电路,图10-3 共射极基
3、本放大电路的简单画法,第一节 共发射极放大电路,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,根据上述原则，图10-3电路的直流通路和交流通路可画成如图10-4（a）、（b）所示。,图10-4 基本共射极电路的直流通路和交流通路 a）直流通路 b）交流通路,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-5 图解法求静态工作点 a）晶体管输出特性曲线 b）支流负载线 c）由直流负载线确定静态工作点,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析
4、,图10-6 交流负载线的画法 交流负载线也可由方程式=-求出当=0时的值（或=0时的的值）作出。,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-7 共射极放大电路的工作波形,第二节 放大电路分析,四、放大电路的微变等效电路分析法 用图解法分析放大电路的动态工作情况不仅比较麻烦，而且误差大，无法计算输入电阻、输出电阻等动态参数，微变等效电路分析法能够较好地解决这些问题。 所谓放大电路的微变等效电路，就是把由非线性元件晶体管组成的放大电路等效为一个线性电路。 微变等效电路法的基本思想是，当小信号（微变量）输入时，可以近似地认为晶体管电压、电流变化量之间的关系是线性的。即在很小的一个范围内，
5、输入特性、输出特性均可近似地看作是一段直线。在这种情况下 ，就可以把由非线性元件晶体管组成的放大电路等效为一个我们熟悉的线性电路，从而方便地运用线性电路的计算方法来分析放大电路。 微变等效电路是在交流通路基础上建立的，只适用于分析交流动态，计算交流分量，不能用来计算直流分量。,第二节 放大电路分析,图10-8晶体管输入特性曲线,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-9 晶体管输入回路等效电路,图10-10 晶体管输出特性曲线,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-11 晶体管输出回路等效电路,图10-12 晶体管微变等效电
6、路,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-13 固定偏置放大电路的微变等效过程 a）原电路 b）交流通路 c）微变等效电路,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-14 信号源含有内阻的微变等效电路 a）电路图 b）微变等效电路,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-15 求输入电阻,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-16 求输出电阻,第二节
7、 放大电路分析,第二节 放大电路分析,图10-17 静态工作点选择不合适引起的失真 a）截止失真 b）饱和失真,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第二节 放大电路分析,第三节 稳定静态工作地点的电路,图10-18 分压式偏置放大电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,图10-19 分压式偏置电路的直流通路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第三节 稳定静态工作地点的电路,第四节 其它放大电路 一、共集电极放大电路 共集电极放大电路是另一种常用的基本放大电路，图1
8、0-20(a)所示电路为其基本原理电路。该电路的特点是信号由基极输入，从发射极输出，集电极作为输入回路和输出回路的公共端，故称为共集电极放大电路。由于信号从发射极输出，故该电路又称射极输出器。共集电极放大电路因输入电阻高，输出电阻低而得到广泛应用。下面分析讨论它的静态工作点、电压放大倍数，输入电阻和输出电阻的计算以及它的特点。,图10-20 共集电路及其等效电路 a）共集电路 b）微变等效电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,图10-21 求等效电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,
9、第四节 其它放大电路,二、共基极放大电路 输入、输出回路的公共端为基极的电路称共基极电路，简称共基电路。该电路的特点是信号由射基极间输入，从集基极间输出。共基极放大电路如图10-22(a)所示，其微变等效电路如图（b）所示。下面分析讨论它的静态工作点、电压放大倍数，输入电阻和输出电阻的计算以及它的特点。,图10-22 共基极电路及其等效电路 a）共基极电路 b）微变等效电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,三、阻容耦合多级放大电路 前面分析的放大电路，都是由一个晶体管组成的单管放大电路，它们的放大倍数是极有限的，通常
10、只有几十到几百倍。然而在实际应用中，放大电路的输入信号一般都是很微弱的，需要将微弱的输入信号放大到几千倍甚至几万倍才能推动负载工作。为此，常将若干个单极放大电路连接起来，组成多级放大电路，如图10-23所示。,图10-23 多级放大电路的组成框图,多级放大电路中，输入级要具有较高的输入电阻，以便同高内阻的输入信号源相匹配，常采用共集电极放大电路； 中间级，主要承担电压放大的任务，常采用共发射极放大电路； 输出级，直接与负载相连，担负着电路功率放大任务。 在多级放大电路中，一级与另一级之间的连接称为“耦合”。常采用的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。 1阻容耦合放大电路 多级放大电路之
11、间，通过电阻和电容的连接来传递信号称为阻容耦合。图10-24所示为一个典型的两级阻容耦合放大电路，每一级都采用的是分压式偏置放大路。,第四节 其它放大电路,图10-24 两级阻容耦合放大电路,第四节 其它放大电路,图10-25 两级阻容耦合放大电路的微变等效电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,图10-26 耗尽型绝缘栅场效应晶体管的自给偏压偏置电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,第四节 其它放大电路,图10-27 分压式偏置电路,图10-28 分压式偏置电路的交流通路,第四节 其
12、它放大电路,第四节 其它放大电路,第五节 功率放大电路 一、概述 在实际工程中，常常要利用放大后的信号去驱动某种执行机构，例如使扬声器发声，使继电器动作，使仪表指针偏转等。为了控制这些负载，就要求输出级能够输出较大的信号功率，这类主要用于向负载提供功率的电路称为功率放大电路。 从能量控制的观点来看，电压放大电路和功率放大电路没有本质的区别，都是依靠放大器件的能量控制作用，实现能量转换的电路。但两者也有不同之处，电压放大电路要求有较高的输出电压，输出的功率并不一定大，是工作于小信号状态下；而功率放大电路要求有较高的功率输出，是工作于大信号状态下。,第五节 功率放大电路,（3）非线性失真要小 为了
13、提供足够大的功率，功率放大电路工作在大信号状态，由于管子的非线性，所以不可避免要产生非线性失真，并且输出功率越大，非线性失真越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对矛盾。 （4）晶体管的散热问题 在功率放大器中，由直流电源供给的功率，一部分转换为交流信号输出功率，另一部分则消耗在晶体管上，使管子的温度升高，甚至烧毁。因此必须要考虑晶体管的散热问题。通常是对晶体管加装一定面积的散热片。 在分析方法上，由于功放管处于大信号状态下工作，放大电路的微变等效电路分析法不再适用，通常采用图解法进行分析。,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,图10-29 放大电路的工作状态 a）甲类 b）甲乙类
14、c）乙类,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,图10-30 乙类互补对称功率放大电路 a）NPN型射极输出器 b）PNP型射极输出器 c）乙类互补对称放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,图10-31 乙类互补对称电路电流、电压波形,第五节 功率放大电路,图10-32 交越失真,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,三、集成功率放大器 随着电子技术的发展，集成电路应用日趋广泛。由于互补对称功率放大电路，具有结构简单、体积小，频率响应好、易于集成等优点，因而在集成电路中获得广泛应
15、用。例如，国产的D2002型集成功率放大器，其输出为互补对称电路。集成功率放大器应用时只需要外接少量元件，就可组成适用的功率放大电路。该电路失真小，噪音低、静态工作点无需调整，电源电压可在818V范围内选择，使用灵活。 图10-35是D2002集成电路的外形，它有五个引脚，使用时应紧固在散热片上。,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,第五节 功率放大电路,本章小结,1基本放大电路的组成。为了不失真的放大交流信号，放大电路应满足以下三个原则： （1）保证晶体管VT工作在放大状态。 （2）保证信号畅通。 （3）保证放大电路不失真地放大信号。 2交流与直流。正常工作时，
16、放大电路处于交直流共存的状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。 直流通路：交流电压源短路，电容开路。通过放大电路的直流通路可确定静态工作点并求出静态值。 交流通路：直流电压源短路，电容短路。 3微变等效电路分析法是建立在小信号和线性工作区的基础上，可以用一个微变等效电路代替晶体管。微变等效电路只能分析放大电路的动态工作情况，计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。 4放大电路的静态工作点，受温度的影响很大。为了稳定静态工作点，常采用分压式偏置放大电路。,本章小结,7场效应晶体管放大电路与双极型晶体管放大电路有相似之处。场效应晶体管的源极、漏极和栅极分别与双极型晶体管的发射极、集电极和基极对应，电路的结构基本相同，但场效应晶体管是电压控制器件，它的静态工作点是借助于栅极电压来设置的。常用的电路有分压式偏置或自给式偏置电路。 8对功率放大电路的主要要求是获得最大不失真的输
