电子技术第2章放大电路

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1、第2章 放大电路,2.2基本放大电路的图解分析法,2.3微变等效电路分析法,2.4静态工作点稳定电路,2.5共集电极放大电路,2.1基本放大电路,返回,2.6 放大电路的通频带及多级放大器,2.7 放大电路的负反馈,2.8 差动放大电路,2.9 功率放大电路,2.10正弦波振荡电路,2.11场效应管放大电路,返回,多级放大电路的构成及频率特性、放大电路的负反馈类型及负反馈对方大电路性能的影响。,微变等效电路分析方法求电压放大倍数、输入及输出电阻,静态工作点稳定电路、共集电极放大电路的静态工作点参数求解，利用微变等效电路求解动态参数。,基本差动放大电路的构成及工作原理。,基本的互补功率放大电路工

2、作原理、自激振荡产生的条件,场效应管放大电路的特点。,共发射极基本放大电路的构成、工作原理及静态工作点的估算。,学习要点,返回,放大电路又称为放大器，它是把小的输入电压或电流放大的装置。,从放大器的功能来看，它又可分为电压放大器和功率放大器。,从三极管放大电路的组成上看，可分为共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路,返回,基本放大电路又称作单管放大电路，它是构成复杂放大电路的基本单元。,一、基本放大电路的组成,2.1基本放大电路,返回,1.三极管T是放大电路核心元件,起电流放大作用,2.基极电阻RB:使三极管发射结正向偏置,并为三极管提供合适的基极电流IB.,3.电源EC:为电路提

3、供能量,4.集电极负载电阻RC:与RB阻值配合,保证三极管集电结反向偏置,即UCEUBE；将变化的集电极电流变换成变化的输出电压。,各元件的作用：,返回,ui是变化的小信号,它控制uBE变化,引起iB变化,iB变化再控制iC的变化,而iC的变化引起uCE的变化,即,这就是三极管的电流放大作用,二、信号放大过程,返回,图解分析法就是利用三极管的输入和输出特性曲线，通过作图的方法来分析放大电路的工作情况。,静态：ui0,一、静态分析,2.2基本放大电路的图解分析法,由电路可得到直流通路,共发射极基本放大电路,静态工作点： IB、IC、UCE,返回,1、先分析输入回路，电源经偏流电阻RB为三极管提供

4、偏流IB,因为,由,可在三极管的输入曲线上定出,点,由,点可确定,2.分析输出回路,输出回路包含线性电路和非线性电路，列出线性电压方程,在三极管输出特性曲线上作出上式所确定的直线MN,得,直线MN称为直流负载线，由MN和三极管输出特性曲线的交点求出静态工作点,返回,返回,返回,二、动态分析,动态就是放大电路的输入端加上待放大的输入信号时的工作状态。,设,时，,则,根据uBE的变化，通过输入、输出特性曲线可得,返回,1.以上各电量的波形如下图所示。它们都是由两部分组成:,一部分是静态值即直流分量,，其频率,结论：,2.放大后的输出电压uo就是交流分量uce，它与输入频率相同相位相反。,3.电压放

5、大倍数可通过作图法求得，即,返回,返回,时，静态工作点及直流负载线不变,加入ui后，,交流负载电阻由 变为,斜率为 的负载线,叫做交流负载线,返回,交、直流负载线相交于Q点,根据上述方程，令ic0,得B点,.过Q点和B点作直线交纵轴于A点,返回,三、静态工作点的设置及信号失真分析,为保证放大电路能正常工作，放大输入信号，必须设置合适的静态工作点。若信号进入截止区或饱和区，会造成非线性失真。,1、饱和失真：Q点过高，在信号的正半周时，三极管有一段时间工作在饱和区，失去电流放大作用。,2、截止失真：Q点过低，在输入信号的负半周，三极管工作在截止区。,返回,返回,一、三极管的微变等效电路,在小信号条

6、件下把放大电路中的非线性元件三极管或场效应管线性化，然后应用分析线性电路的方法来分析和计算放大电路的性能和参数,1.输入特性曲线,当输入信号很小时在静态工作点Q附近的工作段可以认为是直线。输入端可以用一个等效的线性电阻rbe来表示,2.3微变等效电路分析法,返回,输入特性,但在实际分析放大电路时，小功率三极管的输入电阻可用下式估算，即,式中， ：发射极静态电流； :三极管的放大倍数,：输入电阻,2.输出特性曲线,在静态工作点附近输出特性曲线是一族近似平行横,返回,坐标且相互间隔相等的直线。,式中，ib和ic均为交流分量,输出端相当于一个受ib控制的电流源。,注意：微变等效电路只是用于分析和计算

7、放大电路的动态性能指标，不能用来分析放大电路的静态工作情况。,分析放大电路的步骤：,a.先画出交流通路。,b.用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管,c.在等效电路图中标出电流和电压的参考方向，然后应用线性电路的理论分析计算。,返回,2.电压放大倍数的计算,a.设RS=0,输入电压,输出电压,1.放大电路的微变等效电路,二、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,返回,式中,返回,放大电路的电压放大倍数,若,显然，负载电阻RL越小，电压放大倍数越低,还与,和,有关,返回,b.若,式中,例：电路如图所示，若 ，其余参数如图中所示，试用微变等效电路计算：（1） 时的,通常,，则,和 时的,，设 。

8、(2) 时的,和 时的 ，设 。,返回,解：(1),返回,(2),结论：共发射极放大电路的 电压放大倍数不但与RL有关，而且还与信号源内阻RS有关。,提高放大电路电压放大倍数的方法：,a.选择较大 值的三极管,b.适当增加静态工作点 值,c.使负载尽量大,3. 放大电路输入电阻和输出电阻的计算,返回,a.输入电阻ri,放大电路对信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri，即,输入电阻对交流而言是动态电阻,因 ，故 ，通常 约为1k左右，因此共发射极放大电路的输入电阻都比较小。,返回,b.输出电阻ro,对负载来讲，放大电路相当于信号源。

9、（可将它进行戴维南定理等效），等效的内阻就是输出电阻，用ro表示，它也是动态电阻。,共发射极放大电路的输出电阻roRC，因此其输出电阻比较大。,c. ri和ro对放大电路性能的影响,从放大电路的输入端看，ri相当于信号源的负载，所以ri越大越好;从输出端看，放大器相当于一个信号源，其内阻就是放大电路的输出电阻。希望ro越小越好。,静态工作点稳定电路,静态工作点稳定电路也叫分压式偏置电路。,1. RB2的作用,返回,UB不随温度而改变,2.4 静态工作点稳定电路,返回,2.RE的作用,RE检测电流IE,把它两端的电压UE(=REIE)送到输入回路控制UBE(UB-UE),最终控制IB、IC稳定,

10、3.CE的作用,CE将RE短路，对交流不起作用，放大倍数不受影响,当,时，,例：电路如图所示，,返回,容量足够大。(1)计算静态工作点,;(2)求 大小。,返回,解：（1）求静态工作点，利用前面分析的结果直接求解,（2）求 ，可先画出微变等效电路如图（b）所示。,返回,已知 ,则,电压放大倍数为,输入电阻,输出电阻,返回,由例题分析计算可以看出，分压式射极偏置放大电路与共射极基本放大电路的微变等效电路完全相同因此 ，这将导致放大电路性能不稳。,例：电路如图，,返回,试分析（1）静态工作,点与上例相比有无变化？（2） 有无变化？,解：,（1）静态时射极电阻,因此静态工作点无变化。,（2）先求,输

11、入电压,输出电压,返回,则电压放大倍数,返回,2.5 共集电极放大电路,一、静态分析,由于电源UCC对交流相当于短路，集电极是输入输出回路的公共端，因此该电路有共集电极放大电路之称。共集电极放大电路又称为射极输出器,返回,二、动态分析,1、电压放大倍数,返回,由于,则,即,上式说明输出电压与输入电压同相，且具有跟随作用，因此共集电极放大电路又称为射极跟随器。射极跟随器虽没有电压放大作用，但具有一定的电流放大和功率放大作用。,返回,3、输出电阻,可根据右图中的电路利用加压求流法求出电阻ro，将信号源置0，求各支路电流。,2、输入电阻,返回,通常,故,若信号源内阻RS=0,则,三、射极输出器的应用

12、,返回,射极输出器的特点：,a、电压放大倍数接近1，但略小于1；,b、输出电压跟随输入信号变化而变化；,c、输入电阻高输出电阻低，具有恒压输出特性。,1、用在多级放大电路的输入级，可提高放大器的输入电阻，减少对前级的影响；,2、用在放大电路的输出级，可以降低放大器的输出电阻，提高带负载能力；,3、用在多级放大器的两级共发射极电路之间，起到阻抗变换的作用，这一级称为缓冲级或中间隔离级。,2.6 放大电路的通频带及多级放大电路,一、放大电路的通频带,返回,1.放大电路的电压放大倍数（包括输出与输入之间的相位差）是频率的函数，可表示为,单管放大电路考虑各电容影响时的微变等效电路如右图所示。,返回,幅

13、频特性：放大倍数的幅值与频率的关系。示于下图（a）,相频特性：输入、输出电压相位与频率的的关系。示于上图（b).,中频段：由于耦合电容和发射极电阻旁路电容的容抗值较大，故对中频段信号来讲其容抗很小，可视作短路，电压放大倍数于信号频率无关。,低频段：ffL时，耦合电容及旁路电容的容抗较大，不能视为短路，其上会分压，从而使输出电压幅度减小，相位也有所变化。,返回,高频段：f f H ,耦合电容和旁路电容容抗更小，仍可视为短路，而结电容Cbe、Cce的容抗增大到与rbe、RC相当的程度，不可视为开路，其分流作用将使输出电压减小，放大倍数下降，同时相位亦有所改变。,2.通频带：f =fH fL,返回,

14、（1）变压器耦合多级放大电路,（2）阻容耦合多级放大电路,特点：1.电路简单，前后级静态工作点各自独立。,2.不能放大变化缓慢的信号即低频响应差。,3.由于耦合电容体积较大，因而不易集成。,二、多级放大电路的耦合方式,返回,1、静态分析,由于各级静态工作是独立互不影响的，因此静态工作点可分级独立分析计算。,2.动态分析,图为两级阻容耦合放大电路的微变等效电路。,返回,输入电阻,输出电阻,返回,（3）直接耦合放大电路,1、前后级静态工作点相互牵制、影响。,由图（b）可得如下关系式,返回,2、零点漂移,当ui0时，输出端电压缓慢而无规则变化的现象，就称为零点漂移。,衡量放大电路的零漂，通常用等效输

15、入漂移电压 作为放大电路的温度漂移指标，,2.7 放大电路中的负反馈,一、反馈的基本概念,反馈就是把放大电路输出回路信号（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路（称为反馈电路）送回到放大电路的输入回路。,返回,返回,负反馈：反馈到输入回路的信号消弱净输入信号而使电路的放大倍数降低。,正反馈：反馈到输入回路的信号增强净输入信号而使放大倍数增加,瞬时极性法： 首先在输入端加入一个对地（参考点）为（）（或）的阶跃信号；然后按该阶跃信号的正向放大过程，由输入端判断反馈电路在输出端的连接点的信号对参考点为何种极性（或）；再由该点出发沿反馈电路的信号逆向传递过程，判断到反馈电路与输入回路连接点的信号对参

16、考点为何极性（或）。若反馈到,反馈性质的判断：,返回,发射极的信号极型为（）或反馈到基极的信号极性为（），则为负反馈；否则为正反馈。,例：在T1管基极加一个对地瞬时为正的信号图中用 号表示；,经T1放大后，在T1集电极得到一个对地瞬时极性为负的信号，用 号表示。于是在T2管的基极得到一,返回,个瞬时极性为负的信号，经T2放大后，在T2集电极得到一个瞬时极性为正的信号。这个正极性信号经过RF、RE2分压后，在RE2两端产生一个上正下负的反馈电压，即T1管发射极获得一个 的反馈信号。该反馈信号使放大电路的净输入 减小 ，于是可判定:由RF、RE1引入的反馈是负反馈。,二、负反馈电路,1、负反馈的类型,（1）串连反馈和并联反馈 根据反馈支路在放大电路输入级连接方式的不同，可以