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1、第9章 基本放大电路,学习目标 9.1 基本放大电路的组成及各元件的作用 9.2放大电路的静态分析 9.3放大电路的动态分析 9.4 共集电极放大电路 9.5多级放大电路 9.6功率放大电路 实践应用,学习目标,1. 了解基本放大电路的组成及各元件的作用； 2. 掌握放大电路的分析方法：图解法、微变等效电路法。 3. 掌握放大电路静态、动态性能指标的估算。 4. 掌握静态工作点稳定电路的原理，静态、动态性能指标的估算。 5. 了解多级放大电路的级间耦合方式，多级放大电路静态、动态性能指标的估算。 6. 理解差动放大电路。 7. 掌握射极输出器的结构、特点。 8. 了解功率放大电路的要求、特点，
2、理解OTL、OCL电路的结构、特点、工作原理,9.1 基本放大电路的组成及各元件的作用,放大电路（又称放大器），它是将微弱的电信号（电压、电流）转变为较强的电信号的电子电路。 放大电路广泛应用于各种电子设备中，如收音机、扩音机、精密测量仪器、自动控制系统等。,9.1.1 基本放大电路的组成,基本放大电路由三极管T、基极电阻RB、集电极电阻RC、直流电源UCC、耦合电容C1、C2组成。,9.1.2 各元件的作用,1.三极管T 具有电流放大作用，是整个放大电路的核心。它可将微小的基极电流变化量转变成较大的集电极电流变化量，反映了三极管的电流控制作用。 2. 直流电源UCC 一是确保三极管发射结正偏
3、，集电结反偏，使三极管起放大作用； 二是整个放大电路的能量提供者。UCC一般为几伏至几十伏。,3. 基极电阻RB 控制基极电流IB的大小，使放大电路工作在较合适的工作状态。RB一般为几十千欧至几百千欧。 4. 集电极电阻RC 能将集电极电流的变化转换成集射极电压的变化，以实现电压放大作用。RC一般为几千欧至几十千欧。 5. 耦合电容C1、C2 隔直流，通交流。一般选5微法至50微法的电解电容器。,9.2 放大电路的静态分析,静态是放大电路没有输入信号时的工作状态。 静态分析的主要任务是确定放大电路的静态值（直流值）IB、IC、UCE. 确定静态值有估算法和图解法两种。,9.2.1 估算法,估算
4、法是用放大电路的 直流通路确定静态值。 直流通路是放大电路在 静态时的直流电流流通的路径。 由于电容器的隔直作用， 画直流通路时，将电容器看作开路。,它包含两个独立回路： 由直流电源UCC、基极电阻RB、三极管的基-射组成的基极回路； 由直流电源UCC、集电极电阻RC、三极管的集-射组成的集电极回路。 由直流通路可得 基极电流,集电极电流,集-射极电压,静态时的IB、IC、UCE的值称放大电路的静态工作点。,IC = IB =500.06 = 3 mA,9.2.2 图解法,静态值也可用图解法来求得，图解法是利用三极管的输出特性曲线求IB、IC、UCE. 先利用公式求出IB。放大电路的输出回路是
5、由非线性部分（三极管）和线性部分（RC和UCC）两部分组成，它们构成一个统一的整体，输出回路中的电压、电流都必须同时满足这两部分的要求。 非线性部分中的电压和电流之间的关系就是三极管的输出特性曲线；线性部分中的电压和电流之间的关系为：UCE=UCC-ICRC ；一个给定的放大电路中的UCC和RC一般是定值，由此可知这是一条直线方程。,取两个特殊点： 令IC=0时， UCE=UCC 得M点 UCE=0时， 得N点 两点连成一条直线，直线MN称直流负载线。直流负载线MN与输出特性曲线簇交点上的每一个电压、电流既满足线性部分中的要求，又满足非线性部分中的要求。 输出特性曲线中IB那条曲线与直流负载线
6、MN的交点Q即为静态工作点。,Q点所对应的电流、电压值为三极管静态工作时的电流IB、IC和电压UCE.,9.3 放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,9.3.1 放大电路的动态工作情况,动态时，输入信号通过耦合电容C1加到三极管的基-射极之间，与静态时的基极电压UBE叠加，要求UBE Uim ，且使叠加后的总电压大于发射结的死区电压，确保三极管发射结正偏导通。此时三极管的各个电流和电压都是交流分量和直流分量叠加。,均为直流+交流！,iB = IB + ib,uBE = UBE + ube,iC = IC + ic,uCE = UCE + uce,ib,ube,
7、uce,ic,9.3.2 放大电路中各参数的定义,1. 电压放大倍数Au 电压放大倍数是表示放大电路放大能力的一个参数。电压放大倍数是放大电路的输出电压变化量uo（或有效值UO或相量）与输入电压变化量ui（或有效值Ui或相量）之比。 或 或,2. 输入电阻ri,输入电阻是从放大电路输入端看进去所呈现的交流等效电阻。它相当于信号源的负载电阻，为交流输入电压与交流输入电流的比值。,输入电阻越大，则放大电路要求信号源提供的信号电流 越小，信号源的负担就小。在应用中总希望放大电路的 输入电阻大一些好。,3. 输出电阻ro,输出电阻是从放大电路输出端看进去所呈现的交流等效电阻。对负载而言，放大电路是向负
8、载提供信号的信号源，而放大电路的输出电阻就是信号源的内阻。 输出电阻越小，负载变化时输出电压的变化就越小，放大电路的带负载能力越强。在应用中总希望放大电路的输出电阻小一些好。,4. 通频带,放大电路在放大不同频率的信号时，其放大倍数是不一样的。在一定频率范围内，放大电路的放大倍数高且稳定，这个频率范围为中频区。离开中频区，随着频率的升高或下降都将使放大倍数急剧下降，信号频率降低使放大倍数下降到中频时的0.707倍所对应的频率叫下限截止频率，用fL表示。同理，将信号频率上升使放大倍数下降到中频时的0.707倍所对应的频率叫上限频率，用fH表示。,fL与fH之间的频率范围称为通频带，用BW表示。,
9、9.3.3 微变等效电路法,放大电路动态分析时，多采用微变等效电路法。微变等效电路法是当放大电路在小信号工作时，把非线性元件三极管组成的放大电路等效为一个线性电路来考虑。,1. 三极管的微变等效电路,三极管的输入特性是非线性的，在静态工作点合适，输入信号幅度较小时，Q点在输入特性曲线上移动范围很小，可以把静态工作点附近的的一段曲线近似看作线性，这样三极管B、E之间就相当于一个线性电阻rbe，即三极管的输入电阻rbe=UBE/IB=ube/ib。,对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：,式中， IE ：发射极电流的静态值; ：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧(动态电
10、阻)。,三极管静态工作点附近的输出特性曲线近似与横坐标轴平行且间距相等，当uce在较大范围变化时，ic几乎不变，三极管具有恒流特性和放大特性。这样三极管C、E之间可等效为一个受控电流源（其输出电流为ib）与三极管的输出电阻rce并联，rce很高（一般为几十千欧到几百千欧）可忽略,三极管的微变等效电路,2. 微变等效电路分析法,为了分析放大电路的动态工作情况，计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻，按交流信号在电路中的流通路径可画出交流通路。画交流通路的原则是： 1 耦合电容C1和C2，因容抗很小可视为短路； 2 电源UCC，因内阻很小，交流信号在电源内阻上产生的电压降很小，可视为短路。
11、,交流通路,微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,放大电路的微变等效电路,1. 电压放大倍数的计算,由微变等效电路可得： 其中:,电压放大倍数,式中负号表示输出电压与输入电压的相位相反。,2. 输入电阻的计算,3. 输出电阻的计算,RL = RC RL = 2k,9.3.4 静态工作点的设置与稳定,把输入的交流信号电压作为发射结正向电压直接加到三极管的基-射极时，会产生严重的失真。为了消除这种失真，必须在放 大电路静态时设置一个合适的静态工作点。Q点太高，会造成饱和失真；Q点太低，会造成截止失真。 饱和失真是静态工作点偏高，工作点进入
12、饱和区引起的输出波形失真；截止失真是静态工作点偏低，工作点进入截止区引起的输出波形失真。 消除饱和失真的方法是增大RB，使IB减小，工作点下移到中心位置；消除截止失真的方法是减小RB，使IB增大，工作点上移到中心位置。 影响静态工作点稳定的因素有：温度变化电源电压波动三极管老化更换三极管等，其中以温度变化的影响最大。,共射极基本放大电路具有元器件少，电路简单，容易调整等优点，但最大的缺点是稳定性差。当它受到外界因素影响时，都会引起工作点的变化，严重时还会造成放大电路不能正常工作，只能用在要求不高的场合。为此广泛采用分压式偏置放大电路,分压式偏置电路(可自动稳定静态工作点),VB,1. 分压式偏
13、置放大电路的基本特点,该电路与共射极基本放大电路比较，不同的是基极偏置电阻RB分成了上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2，在三极管的发射极中串接了电阻RE和电容CE,（1） 利用电阻RB1和RB2的分压使三极管的基极电位固定,由直流通路可得,若使I2IB，则 I1I2。这样基极电位UB为,由于UB是由UCC经RB1和RB2分压决定的，故不随温度变化，且与三极管参数无关。,（2） 利用发射极电阻来获得发射极电位UB，自动调节IE和IB,使IC保持不变,温度上升使IC增大时，IE随之增大，UE也增大；因基 极电位UB=UBE+UE保持恒定，故UE增大使UBE减小，引起IB减小，使IC相应减小，从而抑
14、制了温度变化引 起的IC的变化，即稳定了静态工作点。其稳定过程如下： TICIEUEUBEIBIC 通常UBUBE，所以集电极电流为,2. 静态工作点的估算,由直流通路可得:,例：如图所示，已知UCC=16V，RB1=30k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，=50。试估算静态工作点,解：,9.4 共集电极放大电路,9.4.1 共集电极电路的组成,共集放大电路（射极输出器）,uCE,uBE,放大电路是从发射极输出，在接法上是一个 共集电极电路（UCC对交流信号相当于短路）。,9.4.2 共集电极电路分析,静态分析,IB,T,UCE,UBE,+,-,+,-,(1) 电压放大倍数,2.动态分
15、析,1,输出电压和输入电压同相且大小基本相等， 故射极输出器又称为射极跟随器。,1,（2） 输入电阻ri高,由于RB和(1+) R/L值都较大，因此，射极输出器的输入电阻ri很高，可达几千欧到几十千欧。,（3） 输出电阻ro低,由于uoui，当ui保持不变时，uo就保持不变。可见，输出电压受负载变化影响小，说明射极输出器具有恒压输出特性，射极输出器的带负载能力很强。 ro一般为几十欧。,9.4.3 射极输出器的特点及应用,1.射极输出器的主要特点： （1） 电压放大倍数近似等于1但略小于1，即Au1 （2） 输入电阻ri高，输出电阻ro低。 （3） 输出电压与输入电压同相位。 2. 射极输出器
16、的应用： （1） 用作输入级。可提高放大电路的输入电阻，减少对信号源的 衰减，有利于信号的传输。 （2） 用作输出级。因输出电阻小，可提高带负载能力。 （3） 用作中间隔离级。将射极输出器接在两级共射极电路之间，利用其输入电阻高的特点，可提高前级的电压放大倍数；利用其输出电阻低的特点，可减小后级信号源内阻，提高后级的电压放大倍数。,9.5 多级放大电路,由一个三极管组成的放大电路称单级放大电路，它的放大能力非常有限，往往难以满足信号放大的需要，因此在实际工作中，常常把若干个单级放大电路串联起来，组成多级放大电路。 多级放大电路一般由输入级、中间级、输出级组成。,第一级作为输入级，它的任务是将小信号放大，常采用共射极放大电路。 最后一级（有时也包括末前级）作输出级，它的任务是功率放大，常采用功率放大电路。 其余各级称中间级，它的任务是电压放大，常采用若
