《模拟电路基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路基础知识（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章晶体管低频放大器晶体管低频放大器主要是用来放大低频小信号电压的放大器，频率从几十赫到一百千赫左右一、晶体管的偏置电路为了使放大器获得线性的放大作用，晶体管不仅须有一个合适的静态工作点，而且必须使工作点稳定。由于温度对管子参数、的影响，最终都集中反映在的变化上，为了消除这种影响，我们通过晶体管偏置的直流或电压的负反馈作用使静态工作点稳定下来，常见的两种偏置电路及工作点稳定原理如下表表一、晶体管放大器的偏置电路电路工作点稳定原理计算公式电流负电反馈设温度,直流负反馈过程结果使维持不变电压负电反馈AI+1lb+k|Be设温度，直流负反馈过程结果使维持不变根据经验，通常取CLCHH/Pib二、放
2、大器的三种电路形式放大器是一种三端电路，其中必有一个端是输入和输出的共同“地”端，如果这个共“地”端接于发射极的，称为共射电路，接于集电极的，称为共集电路，接于基极的，称为共基电路，这三种有不同的性能，见下表三种电路形式及其性能比较电路电压放大倍数电流放大倍数输入电阻输出电阻共射电路大大中中卄隹电路小大因负载不同，可达左右大小共基电路（实用）大小左右小大三、图解法所谓图解法，就是利用晶体管输入和输出的特性曲线，通过作图来分析放大器性能的方法，图解法能直观和全面地表明三极管放大的工作过程，并能计算放大器的某些性能指标，现举例子来说明图解法的图解过程，例：已知下图电路中的参数及输入电压（毫伏）要求
3、用图解法确定电路的静态工作点参数、并计算电压和电流的放大倍数O图解法步骤、确定基极度回路的静态工作点，从输入特性曲线中选取直线段的中点（此点的伏，微安）为基极回路的静态工作点，通过选取合适的或（一般通过调整、来满足工作点的要求，、作直流负载线从上图可得负载线方程为它的轨迹为一根直线，若令得伏，在横轴上标出点；又令得伏千欧毫安，在纵轴上标出点，连结、就是直流负载线。它与微安的输出特性曲线相交于，由点找出毫安，伏，点就是集电极回路的静态工作点，今后为简便起见，静态的电流、电压不再加下标表示，、即、作波形，在输入特性上作出波形（毫伏），并根据的波形，作出、及的波形从图解法法得以下几点（）从波形正弦性
4、可以判断静态工作点的选取是否合适。（）从图解得知输入电压与集电极输出电压反相，基极电流、集电极度电流与输入电压同相。（）上述图解法是在空载情况下进行的若考虑负载电阻的作用，交流负载应为/由于交流负载线与直流负载线均相交于，故通过点作出倾斜角的直线，称为交流负载线。四、等效电路法与参数第#页、简化的参数等效电路微变是指晶体管的、在静态工作点附近只作微量的变化。其中、为晶体管的输入变量，面、为输出变量。若把晶体管看作含受控源的二端口网络，就可以用四个参数模拟晶体管的物理结构，从而得出晶体管的参数等效电路如图所示的定义如下：-几个参数有各自的物理意义：是输出端短路时的输入电阻，也就是输入特性曲线斜率
5、的倒数；是输出端短路的电流放大系数，即（共发射极）或（共基极）是输入端开路的内反馈系数，它表示输出电压对输入电压影响的程度；是输入端开路时的输出电导，即为输出特性曲线的斜率由于晶体管工作在低频时，和两个参数小到可以忽略不计，通常用和两个参数模拟低频晶体管电路即可，这叫做简化后的参数等效电路，如图所示，图中的、即上述的、电流放大系数（或f可以从输出特性曲线中求出或通过仪器测试出来，输入电阻由下式计算：（毫伏）（毫安）式中：为基区电阻，约为几百欧姆，为静态发射极电流求晶体管放大器的微变等效电路的方法如下：（1）晶体管以图7-1示-出，的等效模拟型代替；（2）所有直流电源、隔直电容，旁路电容都看作短
6、路；（，）其它元件按原来相对位置画出，利用等效电路可以求取放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻以及分析放大器的频率特性。VIC1-1-1報黑工盎盟哉禺旧盛第二章低频功率放大器功率放大是一种能量转换的电路，在输入信号的作用下，晶体管把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载，对功率放大要求如下：（）输出功率要大：要增加放大器的输出功率，必须使晶体管运行在极限的工作区域附近，由、和决定见图一。第，页图一()效率要高：放大器的效率定义为：交流输出功率直流输入功率(3) 非线性失真在允许范围内：由于功率放大器在大信号下工作，所以非线性失真是难免的，问题是要把失真控制在允许范围内，功率放大
7、器按工作状态和电路形式可分成以下几种：(1) 甲类功率放大器：在整个信号周期内，存在集电极电流；(2) 乙类功率放大器：只有半个信号周期内，存在集电极电流，按电路形式它又可分为：)双端推挽电路()2) 单端推挽电路(SEPP3) 平衡无变压器电路(BTL在实际中，为了克服交越失真，推挽式昌体管电路是工作于甲、乙类状态的。一、甲类功率放大器图一是甲类功率放大器，负载通过阻抗变换器变成集电极负载对直流来说，变压器初级直流电阻和均很小，所以直流负载线接近一条垂直线见图一(为使放大器输出较大功率，可使交流负载线处于点和点位置：点的而工作点处于直线中点，通常晶体管的饱和压降和穿透电流都很小，实际上可以认
8、为和因此，供给负载的电流和电压振幅分别为：Icm=IcUMc/e2m,=UC-M-/-2式-1负载的交流功率(或放大器输出功率)为：=M/(MICUC.式工作点的集电极电流和电压分别为：ICQ=IC，MU/c2eQ=Ec=U-C-M-/-2式-3所以，直流电源的输入功率：式甲类功率放大器的效率为：式可见：()晶体管的最大集射电压为电源电压的两倍。(2) 晶体管静态时耗功率为输出功率的两倍。(3) 甲类放大器的效率最高只有50。%二、乙类推挽电路图（）为乙类推挽电路，由于输出端使用变压器，因而晶体管对地有两个输出端，设电路完全对称，当输入信号为正半波时，截止、导通，输出电压为负半波，因此，两管轮
9、流导通，一推一挽地工作，故称为推挽电路。由于两管轮流地工作，所以把两管的输出特性按相反方向叠在一起，两管的交流负载线正好连成直线工作点处于直线的中点，如图（所示，从图中可看出各电量的关系：（）如输出变压器的初级和次级绕组的匝数比为，则每只晶体管的负载电阻为：=/=（式而集电极与集电极之间的电阻为=式（）变压器的初级绕组端电压振幅为：式初级绕组电流振幅为：Icm=IcM式9所以输送到初级绕组的功率为：cI式（3）通过每只晶体管的电流平均值为：式由直流电源供给的功率为式（4）推挽电路的效率为：式设计推挽电路时要注意：（1为）避免交越失真，晶体管应具有一定的偏置电流，但不要过大，否则使电路效率降低。
10、2晶）体管的最大集电极电压3晶）体管的耗散功率其中为每只晶体管送给变压器初级的功率，即4根）据及1的要求，算出晶体管负载电阻及输出变压器的匝数比。第三章直流放大器直流放大器能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器、电子测量仪器等。常用的直流放大电路有单端式直流放大器、差动式直流放大器、调制型直流放大器等。一、单端式直流放大器单端式直流放大器需要解决级间直流电平配置问题，如下图（）的电路是利用电阻拉低的射极电位以满足直流电平配置要求（即令下图（的电路是利用及作电平配置。使、的偏听偏信置电压分别为伏、伏。起保护作用，避免使基极受到过大的反压，如果前级输出电压
11、主和后级输入电压相差较大，可以利用硅稳压管的稳定电压来代替硅二极管的作用。下图的电路是利用较大的、来提高集电极电压，以实现前后级直流电平的配置。下图的电路是利用（和3与（2的极性相反来进行电平配置于，的输出电流是的输入电流，的输出电流是的输出电流是输入电流，较好地实现了级间耦合，上述四种电路的最大缺点是零点漂移大。/r.ivnec阳a/二、差动式直流放大器图（是差动式直流放大电路的一种型式。它是由、一对特性相同的晶体管组成，而且电路元件也都是对称的。输入信号人别为、；单端输出信号分别是、；双端输出为与之差，即差动电路具有下列特点：和、具有抑制零点漂移能力差动电路由于管特性相同和电路元件对称，所
12、以当温度升高时，两管的集电极电流将得到同样的增量，即而双端输出为,所以输出没有零点漂移。2、共模输入时，具有抑制放大能力通常把幅度相等，相位相同的一对输入信号，称为共模信号，由下列电路图可见，当时，在对称条件下，则双端输出Uo=KU；l-KU；2=、,3、差模输入时，具有放大能力通常把幅度相等，相位相反的一对输入信号，称为差模信号。当差模输入时，两面三刀管集电极输出分别为、；所以，差模放大倍数由于差动电路的双端输入电压、双端输出电压均比单管共射放大电路多了一倍，所以差模放大倍数与单管共射电路的放大倍数相同为提高抑制零漂能力，应使共模放大倍数越小越好，差模放大倍数越大越好，因而利用共模抑制比作为
13、评价差动放大电路性能好坏的重要指标。图，第#页第#页4、具有稳定静态工作点的能力都，同时增图（的射极度电阻对共模信号及温漂电平均有很强的负反馈作用。例如在温度升高时,加，并产生下列负反馈过程：I灯fI咛f+FE_it貝門!IH结果使、的实际变化相对地减小，这里起着恒流作用，从而稳定静态工作点，显然越大，恒流作用也越大，抑制零漂的能力也就越强，引入辅助电，以抵消的压隆。使射极度对地电位能维持正常的数值。值得注意的是，对差模信号，不起负反馈作用，因此，它不会降低差模信号的放大倍数。表一四种形式（图）的差动放大器的比较接法双端输入、双端输出（）单端输入、双端输出（）双端输入、单端输出（）单端输入、单
14、端输出差模放大倍数=共模放大倍数很小很小共模抑制比很高高高很高差模输入阻抗差模输出阻抗用途常用在多级放大的中间级、输入级、也可作输出级将单端输入转为双端输出，常用在输入级将双端转为单端输出，常用在中间级和输入级用在输入输出需要一端接地的地方、常用在控制电路及稳压电源第四章射极跟随器射极跟随器（又称射极输出器，简称射随器或跟随器）是一种共集接法的电路见下图，它从基极输入信号，从射极输出信号。它具有高输入阻抗、低输出阻抗、输入信号与输出信号相位相同的特点KIf!卩KP口|口1m3费1+1却S20K一、射随器的主要指标及其计算一、输入阻抗从上图（）电路中，从、端往右边看的输入阻抗为：式中：是晶体管的输入电阻，对低频小功率管其值为：毫伏）（毫伏）在上图（）电路中，若从、端往右看的输入阻抗为由上式可见，射随器的输入阻抗要比一般共射极电路的输入阻抗高（）倍。2、输出阻抗将从上图（）的、往式看的输出阻抗为：式中若从输出端、往左看的输出阻抗为3、电压放大倍数根据上图（）等效电路求得：式中：当时，通常4、电流放大倍数根据上图（）等效电路求得:式中：通常，射随器具有电流和功率放大作用。
