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1、第二章 基本放大电路第二章 基本放大电路本章主要内容：一、放大的概念。二、放大电路的组成原则、工作原理。三、放大电路的三种组态。四、放大电路的分析方法。本章主要内容：一、放大的概念。二、放大电路的组成原则、工作原理。三、放大电路的三种组态。四、放大电路的分析方法。? 2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标? 2.1.1 放大的概念放大的概念?一、放大电路放大的本质是能量的控制和转换。在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。一、放大电路放大的本质是能量的控制和转换。在输入信号的作用
2、下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。?二、放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。二、放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。图2.1.1 扩音机示意图 2.1.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标?一、放大倍数一、放大倍数?1.电压放大倍数电压放大倍数Auu=?2.电流放大倍数电流放大倍数Aii=图2.1.2 放大电路示意图iouUUA&=ioiIIA&=iouiIUA&=3.电压对电流的放大倍数电压对电流的放大倍数4.电流对电压的放大倍数电流对电压的放大倍数ioiuUIA&=?二、输入电阻
3、：是从放大电路输入端看进去的等效电阻。二、输入电阻：是从放大电路输入端看进去的等效电阻。?三、输出电阻：任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻三、输出电阻：任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻RO。?四、通频带：四、通频带：fbw= fH- fLiiiIUR=LRUsoooIUR,0图2.1.3 放大电路的频率指标?五、非线性失真系数五、非线性失真系数D?六、最大不失真输出电压六、最大不失真输出电压Uomax?七、最大输出功率与效率七、最大输出功率与效率?最大输出功率为最大输出功率
4、为POM，电源消耗的功率为，电源消耗的功率为PV，则效率，则效率等于最大输出功率等于最大输出功率POM与与PV之比，即之比，即=POM /PV 2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理?2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本共射放大电路的组成及各元件的作用?1.基极偏置电阻基极偏置电阻Rb：决定基极电流的大小。：决定基极电流的大小。?2.集电极电阻集电极电阻Rc：将集电极电流的变化转化成电压的变化。：将集电极电流的变化转化成电压的变化。?3.直流电源直流电源VCC：为输出提供能量。：为输出提供能量。?4.三极管三极管T：放大器件。：放大器件。图2.2.1 基本
5、共射放大电路?2.2.2 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性?一、静态工作点一、静态工作点?当放大电路的输入信号当放大电路的输入信号ui=0时，电路的状态称为静态，此时，在直流电源的作用下，三极管的工作电压和电流值时，电路的状态称为静态，此时，在直流电源的作用下，三极管的工作电压和电流值IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ称为放大电路的静态工作点。称为放大电路的静态工作点。?二、为什么要设置静态工作点二、为什么要设置静态工作点?为使放大电路输出信号不产生失真，必须设置合适的静态工作点。为使放大电路输出信号不产生失真，必须设置合适的静态工作点。图2.2.2 没有设置合适的静态工作点?2.
6、2.3 基本共射放大电路的工作原理及波状分析基本共射放大电路的工作原理及波状分析?对于放大电路，要设置合适的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。对于放大电路，要设置合适的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。图2.2.3 基本共射放大电路的波形分析?2.2.4 放大电路的组成原则放大电路的组成原则?一、组成原则一、组成原则?1.必须根据所用放大管的类型提供直流电源，以便设置合适的静态工作点，并作为输出的能源。必
7、须根据所用放大管的类型提供直流电源，以便设置合适的静态工作点，并作为输出的能源。?2.电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。?3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。?4.当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载。当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载。?二、常见的两种共射放大电路二、常见的两种共射放大电路?1.直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路?电路中，信号源与放大电路、放大电路与负载电阻均直接相连，故称为电路中，信号源与放大电
8、路、放大电路与负载电阻均直接相连，故称为“直接耦合直接耦合”。图2.2.4 直接耦合共射放大电路?2.阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路?利用电容连接电路称为阻容耦合。由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与放大电路、放大电路与负载之间没有直流量通过。利用电容连接电路称为阻容耦合。由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与放大电路、放大电路与负载之间没有直流量通过。图2.2.5 阻容耦合共射放大电路(a)电路 (b)输入回路等效电路 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法?分析放大电路时，常采用交直流分开分析的方法，因此，首先介绍直流通路和交流通路的画法。分析放大电路时，常采用交
9、直流分开分析的方法，因此，首先介绍直流通路和交流通路的画法。? 2.3.1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路?1.直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。?画直流通路时：（画直流通路时：（1）电容视为开路；（）电容视为开路；（2）电感线圈视为短路；（）电感线圈视为短路；（3）信号电压源视为短路，但保留其内阻。）信号电压源视为短路，但保留其内阻。?2.交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究动态参数。交流通路是输入信号作用下交流信号流经的
10、通路，用于研究动态参数。?画交流通路时：（画交流通路时：（1）容量大的电容视为短路；（）容量大的电容视为短路；（2）无内阻的直流电压源视为短路。）无内阻的直流电压源视为短路。图2.3.1 图2.2.1所示基本共射放大电路的直流通路和交流通路(a)直流通路 (b)交流通路图2.3.2 直接耦合共射放大电路及其直流通路和交流通路(a)直接耦合共射放大电路 (b)直流通路 (c)交流通路? 2.3.3 图解法（ 图解法（ 2.3.2 近似计算法 ）近似计算法 ）?在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析即为图解法。在已知放大管的输入特性、
11、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析即为图解法。?一、静态工作点的分析一、静态工作点的分析?1.输入回路的分析输入回路的分析?当输入信号为零时，在晶体管的输入回路中，静态工作点既应在晶体管的输入特性曲线上，又应满足外电路的回路方程： 当输入信号为零时，在晶体管的输入回路中，静态工作点既应在晶体管的输入特性曲线上，又应满足外电路的回路方程： uBE =VBB -iB Rb在输入特性坐标系中，画出该方程所确定的直线与输入特性曲线的交点即为在输入特性坐标系中，画出该方程所确定的直线与输入特性曲线的交点即为Q点（如下图所示）。点（如下图所示）。图2.3.3 基
12、本共射放大电路图2.3.4 利用图解法求解静态工作点(a)输入回路的图解分析 (b)输出回路的图解分析2.输出回路的分析输出回路的分析在晶体管的输出回路中，静态工作点既应在在晶体管的输出回路中，静态工作点既应在IB =IBQ 的那条输出特性 曲线上，又应满足外电路的回路方程：的那条输出特性 曲线上，又应满足外电路的回路方程： uCE =VCC -iC RC在输出特性曲线坐标系中，画出该方程所确定的直线与在输出特性曲线坐标系中，画出该方程所确定的直线与IBQ 所对应 的曲线的交点，即为所对应 的曲线的交点，即为Q点（如上图所示）。点（如上图所示）。?二、波形非线性失真的分析二、波形非线性失真的分
13、析?Q点过低时，晶体管的工作状态进入截止区而产生的失真称为截止失真（如图所示）。点过低时，晶体管的工作状态进入截止区而产生的失真称为截止失真（如图所示）。?Q点过高时，晶体管的工作状态进入饱和区而产生的失真成为饱和失真（如图所示）。点过高时，晶体管的工作状态进入饱和区而产生的失真成为饱和失真（如图所示）。图2.3.5 基本共射放大电路的波形分析(a)输入回路的波形分析 (b)输出回路的波形分析图2.3.6 基本共射放大电路的截止失真(a)输入回路的波形分析 (b)输出回路的波形分析图2.3.7 基本共射放大电路的饱和失真(a)输入回路的波形分析 (b)输出回路的波形分析?三、直流负载线与交流负
14、载线三、直流负载线与交流负载线?对于阻容耦合放大电路，当电路带上负载电阻对于阻容耦合放大电路，当电路带上负载电阻RL时，其直流负载线和交流负载线斜率将不同（如图所示）。时，其直流负载线和交流负载线斜率将不同（如图所示）。?四、图解法的适用范围四、图解法的适用范围?图解法一般用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高的情况，在实际运用中，多用于分析图解法一般用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高的情况，在实际运用中，多用于分析Q点位置、最大不失真输出电压和失真情况。点位置、最大不失真输出电压和失真情况。图2.3.8 阻容耦合电路的直流负载线和交流负载线 2.3.4 等效电路法等效电路法晶体管电路分析
15、的复杂性在于晶体管特性的非线性，如果能在一定 条件下将晶体管的特性线性化，即用线性电路来描述非线性特性， 建立线性模型，就可以应用线性电路的分析方法来分析晶体管电 路。晶体管电路分析的复杂性在于晶体管特性的非线性，如果能在一定 条件下将晶体管的特性线性化，即用线性电路来描述非线性特性， 建立线性模型，就可以应用线性电路的分析方法来分析晶体管电 路。一、晶体管的直流模型一、晶体管的直流模型图2.3.9 晶体管的直流模型(a)输入特性曲线折线化 (b)输出特性曲线理想化 (c)直流模型二、晶体管共射二、晶体管共射h参数等效模型参数等效模型1. h参数等效模型的推导参数等效模型的推导图2.3.10
16、晶体管共射h参数的等效模型(a)输入特性曲线 (b)输出特性曲线(c)共射h参数等效模型),(CEBBEuifu=),(CEBCuifi=CEICEBEBUBBEBEduuudiiuduBCE+=CEICECBUBCCduuidiiidiBCE+=ceebebeUhIhU&1211+=ceebecUhIhI&2221+=CEUBBEeiuh=11BICEBEeuuh=12CEUBCeiih=21BICECeuih=22输入特性输入特性输出特性输出特性2. h参数的物理意义及图解确定参数的物理意义及图解确定h11e 是当是当uCE =UCEQ 时时uBE 对对iB 的偏 导数的偏 导数h11e = uBE /iBh12e 是当是当IB =IBQ 时时uBE 对对uCE 的偏导 数的偏导 数h12e = uBE /uCEh21e 是当是当uCE = UCEQ 时时iC 对对iB 的偏导 数的偏导 数h21e = iC /iBh22e 是当是当IB =IBQ 时时iC 对对uCE 的偏导数的偏导数h22e = iC /uCE图2.3.11 h参数的物理意义及图解确定(a)求解h11e (b)
