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1、第八章 基本放大电路,第二节 共发射极放大电路,第四节 静态工作点的稳定,第一节 基本放大电路的技术参数,第三节 小信号模型分析法,第五节 射极输出器,第六节 多级放大电路,本章要求:,1. 理解放大电路的技术参数； 2. 掌握共发射极放大电路和共集电极放大电路的性能特点； 3. 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法； 4. 理解静态工作点稳定的意义和方法； 5. 了解多级放大的概念和分析方法； 6. 了解差分放大电路结构和特点； 7. 了解功率放大电路结构和特点。,放大是最基本的模拟信号处理功能，它是通过放大电路实现的，在生产和科学实验中应用十分广泛。放大电路是以三极管为核
2、心元件对连续变化的信号（即所谓的模拟信号）进行放大的电路。放大电路也是其他功能电路如滤波、振荡、稳压等电路的基本组成部分。放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。放大的实质是用小能量的信号通过三极管的电流放大作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,扬声器负载,输入信号源,扩音器中放大电路的组成,话筒送来的微弱音频信号,第一节 基本放大电路的技术参数,放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大区。晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以合适的偏置电路来实现
3、的。 对放大电路常用正弦信号进行研究和测试，因而电路中的电压和电流用相量表示。,一、电压放大倍数的计算,电压放大倍数也称电压增益。,二、输入电阻,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。输入电阻定义为输入电压和输入电流相量之比：,考虑信号源内阻影响的电压放大倍数称源电压放大倍数。,三、输出电阻,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，可等效为信号源,该等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,三种基本组态的晶体管放大电路,晶体管放大电路一般有三种组态：,共发射极放大电路,共集电极放大电路,共基极放大电路,无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号通
4、过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清楚：幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是由放大电路中的直流电源提供的。晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并传递给负载。,第二节 共发射极放大电路,一、共发射极基本放大电路组成,共发射极基本放大电路,放大电路的核心元件三极管,耦合电容,基极电阻,基极电源,集电极电阻,集电极电源,耦合电容,实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各部分的作用分别如下：,晶体管在放大电路中起以小控大的能量控制作用,向放大电路提供能量，并保证晶体管工作在放大区,基极偏置电阻的作用是为放大电路提供合适的静态工作点。,有极性电解电容的作用是
5、隔离直流和让输入交流信号顺利通过。,有极性电解电容的作用是隔离直流和让放大的交流信号顺利输出。,RC的作用是将放大的集电极电流转换成晶体管的输出电压。,共射放大电路的工作原理,基极固定偏置电流,放大后的集电极电流,iC通过RC将放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。,uCE经C2滤掉了直流成分后的输出电压,信号电流和基极固定偏流的叠加,显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存的。,输入交流信号电流,反相！,输入信号电压,需放大的信号电压 ui通过C1转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流iB的变化通过晶体管的以小控大作用引起集电极电流 iC变化；iC通过RC使
6、电流的变化转换为电压的变化，即： uCE=UCC- iCRC,放大电路内部各电压、电流都是交直流共存的。其直流分 量及其注脚均采用大写英文字母；交流分量及其注脚均采用 小写英文字母；叠加后的总量用英文小写字母，但其注脚采 用大写英文字母。例如：基极电流的直流分量用IB表示；交 流分量用ib表示；总量用iB表示。,由上式可看出：当 iC增大时，uCE就减小，所以 uCE的变化正好与 iC相反，这就是它们反相的原因。uCE经过C2滤掉了直流成分，耦合到输出端的交流成分即为输出电压 u0。若电路参数选取适当，u0的幅度将比 ui 幅度大很多，亦即输入的微弱小信号 ui 被放大了，这就是放大电路的工作
7、原理。,共射放大电路工作原理,放大电路中各电压、电流的符号有何规定?,放大电路的基本概念是什么？放大电路中能量的控制与变换关系如何？,思考题,基本放大电路的组成原则是什么？以共射组态基本放大电路为例加以说明,二、放大电路的工作状态,(一)静态（ui=0）时的工作情况,直流通路,+UCC,RB,RC,T,+,+,UBE,UCE,IC,IB,当放大电路没有输入信号时，电路中各处电压和电流都是不变的直流，称为放大电路的直流状态，简称静态。 静态分析就是确定放大电路的静态值（ IB、IC和UCE）,其实质就是对直流通路进行分析，为三极管建立一个合适的工作点，使其工作在放大区。,直流下耦合电容C1、C2
8、相当于开路,1估算法求静态工作点Q,通过直流通路可列出二个电压方程：,UBEQ经常可以忽略,式中ICQRC前面的负号表示输出电压与集电极电流IC反相，即与输入电压反相。,利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法称为图解法。其分析步骤一般为：,2. 用图解法求解静态工作点,(1)按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪 上描绘出管子的输入、输出特性如下图所示：,(2)画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。,由放大电路的直流通道可得：,UCE=UCCICRC,令,UCE=0， 可得：IC=UCC/RC,令,IC=0 可得：UCE=UCC,UCC,连接两点作出直流负载线
9、,(3)确定静态工作点,只有IBQ对应的交点才是Q点,IBQ,直流负载线上交点有多个,分析,t1,t1,t2,t3,t4,t3,t2,t4,此时ui小于死区的部分将无法得到传输，只有大于死区的部分才能转换成电流ib通过晶体管。,由于输入信号大部分无法通过晶体管，ib电流波形与ui波形完全不一样了，造成输入信号输入时的“截止失真”。,输入信号 电压波形,假如不设置静态工作点,不设置静态工作点行吗？,结论：为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放大，必须在放大电路中设置合适的静态工作点。,(二) 动态（ui0）时的工作情况,设输入的交流信号为,当接入交流信号时，电路处于动态工作状态，此时对电路电
10、压电流的分析称为动态分析。,当输入信号通过耦合电容加在基极和发射极之间时，有,（三）结论,（1）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和 电流:IB、UBE和 IC、UCE 。分别对应于输入、输出特 性曲线上的一个点，即静态工作点Q。,（2）加上输入信号电压后，放大电路处于动态，各电极电 流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上 叠加了一个交流量，它们之间的相互关系为:,（3） 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路 具有电压放大作用。,（4） 输出电压与输入电压在相位上相差180，即共发射极 放大电路具有反相作用，因此又称之为反向电压放大 器。,静态工作点设置不合适会引起
11、非线性失真,（a）截止失真：Q点设置过低，晶体管进入截止区工作， 会引起截止失真，也称削顶失真。适当增加基极电流 可消除截止失真。,（b）饱和失真：Q点设置过高，晶体管进入饱和区，引起饱 和失真，也称削底失真。适当减小基极电流可消除饱和 失真。,第三节 小信号模型分析法,一、三极管的小信号模型,当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性可近似线性化，输入回路可以用一个电阻来等效：,当输入信号电压很小时，就可把三极管的特性曲线在小 范围内近似用直线来代替，从而将三极管这个非线性器件组 成的电路当作线性电路来处理。这种分析称为小信号分析法。 小信号分析法又叫做微变等效电路法，就是在一定条件 下把非线
12、性的三极管线性化，等效为一个线性元件。,IC,UCE,Q,O,输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源 ic= ib等效代替：,二、用小信号模型分析共发射极基本放大电路,小信号等效电路：设输入量为正弦交流信号，分析时电压电流都采用相量表示。,1电压放大倍数的计算,（1）放大电路的放大倍数只与放大电路的参数和放大电路的工作点有关，而与输入信号和输出信号的大小无关。,（2）表达式中的负号反映了共发射极放大电路输出与输入信号相位相差180，即输出信号与输入信号相位反相。,当输出端开路时，有,2放大电路输入电阻的计算,输入电阻是表明放大电路从信号源吸
13、取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,3放大电路输出电阻的计算,求ro的步骤： （1） 断开负载RL,（3）外加电压,（4）求,（2）令 或,5）求 ro,所以,输入电阻ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小。为减轻信号源负担，总希望Ri大些。另外，较大的输入电阻ri，也可降低信号源内阻RS的影响，使放大电路获得较强的输入电压。在共发射极放大电路中，由于RB比rbe大得多，ri近似等于rbe，一般只有几百欧至几千欧，阻值比较低，即共射放大器输入电阻不理想。,对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好。因为放大电路输出电阻r
14、0越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，则放大电路的带负载能力就越强。而共射放大电路的输出电阻r0在通常只有几千欧至几十千欧，因此共射放大器的输出电阻也不理想。,电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数、动态输入电阻rbe及集电极电阻RC、负载电阻RL均有关。由计算式可看出，当rbe 和RL一定时，Au与成正比。共射电压放大器由于自身的特点，较广泛地应用于放大电路的输入级、中间级和输出级。,例：共射极放大电路如图，设UBEQ = 0.7V，试用估算法 计算：1）静态的IBQ、ICQ和UCEQ； 2）动态的Au，ri，ro 。,解：1）首先画直流通路,由KVL: UCC = IB RB+ U
15、BE,当UBE UCC 时，,求IB,求IC、UCE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC =12-3.772=4.46(V),2）画出交流通路和小信号等效电路,求ri,求Au,求ro,1、下图中设UCC和RC为定值，当基极电流增加时，IC能否成正比地增加？最后接近何值？此时UCE=？当基极电流减小时，IC又如何变化？最后达到何值？这时的UCE约等于多少？,思考题,第四节 静态工作点的稳定,一、温度对工作点的影响,（1）从输入特性看，当温度升高时，UBE将减小，在基本共射 极放大电路中，会导致IB增加；,（2）当温度升高时，三极管的电流放大倍数将增
16、加，使输出特 性曲线之间的间距加大；,（3）当温度升高时，三极管的反向饱和电流ICBO 将急剧增加。 因为反向饱和电流是由少数载流子形成的，因此受温度影 响比较大。,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,Q,O,温度变化引起工作点变化,综上所述，在基本共射极放大电路中，温度升高对三极管各种参数的影响，集中表现在集电极电流 增大。,稳定静态工作点的关键在于稳定集电极电流 ，为此需要改进偏置电路，当温度升高使 增加时能自动减少 ，保持Q点稳定。,T（）ICUEUBE（UB固定）IBIC,二、稳定工作点的射极偏置电路,通常采用图示分压偏置 电路，从电路可知，当,则有,对固定偏置的放大电路进行改造。,分压式偏置的共发射极放大电路由
