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1、第第2章章 晶体管放大电路晶体管放大电路知识点知识点2.1 共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路2.2 共集电极放大电路共集电极放大电路2.3 差动放大电路差动放大电路2.4 功率放大电路功率放大电路2.1 2.1 共发射极基本放大电路共发射极基本放大电路 2.1.1 2.1.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识 2.1.2 2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用共发射极放大电路的组成及放大作用 2.1.3 2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 2.1.4 2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 2.1.5 2.1.5 共发射极放大电路工作点稳定共发射极放大
2、电路工作点稳定2.1.1 2.1.1 放大电路的基本知识放大电路的基本知识1 1、放大电路的功能及基本要求、放大电路的功能及基本要求 放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。所谓所谓“放大放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。输出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大放大”作用的实作用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用。质是电路对电流、电压或能量的控制作用。
3、放大器放大器实质：能量转换装置实质：能量转换装置扬声器负载扬声器负载扬声器负载扬声器负载输入信号源输入信号源输入信号源输入信号源扩音器中放大电路的组成扩音器中放大电路的组成为为为为放放放放大大大大器器器器提提提提供供供供能能能能量量量量的的的的直直直直流流流流电电电电源源源源R RS S+ +U US S 放大电路放大电路放大电路放大电路+ +u u0 0i i0 0话筒送来的微话筒送来的微话筒送来的微话筒送来的微弱音频信号弱音频信号弱音频信号弱音频信号扩音器中放大电路的组成扩音器中放大电路的组成放放大大器器RsusRLUK开关开关放大电路的功能框图放大电路的功能框图信号源信号源负载负载直流电
4、源直流电源向放大器提供向放大器提供输入的电信号输入的电信号提供放大提供放大所需能源所需能源提供足够的放大能力提供足够的放大能力并尽可能减小失真并尽可能减小失真终端执终端执行元件行元件放大电路功能简介放大电路功能简介 放大电路的放大作用，实质是把直流电源放大电路的放大作用，实质是把直流电源U UCCCC的能量转的能量转移给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大移给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。电路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。ui放放放放大大大大电电电电路路路路微弱输入微弱输入微弱输入微弱输入小信号小信号小信号小信
5、号u ui iu0幅度大大增强幅度大大增强幅度大大增强幅度大大增强的输出信号的输出信号的输出信号的输出信号u u0 0放大器的放大作用放大器的放大作用 放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实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。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的。以合适的
6、偏置电路来实现的。放大器的放大作用放大器的放大作用（1 1）一定的输出功率）一定的输出功率（2 2）一定的放大倍数）一定的放大倍数（3 3）失真要小）失真要小（4 4）工作稳定）工作稳定放大电路的基本要求：放大电路的基本要求：1、放大电路的功能及基本要求、放大电路的功能及基本要求放大电路的基本参数，是描述放大电路性能的重要指标。放大电路的基本参数，是描述放大电路性能的重要指标。（1 1）放大倍数）放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母A A表示，表示，常用的表示方法有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍常用的表示方法有电压放大倍数、
7、电流放大倍数和功率放大倍数等，其中电压放大倍数应用最多。数等，其中电压放大倍数应用最多。 放大电路的输出电压有效值放大电路的输出电压有效值U Uo o（或变化量（或变化量u uo o）与输入电压有）与输入电压有效值效值U Ui i（或变化量（或变化量u ui i）之比，称为电压放大倍数）之比，称为电压放大倍数A Au u，即，即 或2、放大电路的基本参数、放大电路的基本参数（2 2）输入电阻）输入电阻r ri i 输入电阻输入电阻r ri i为放大电路输入端（不含信号源内阻为放大电路输入端（不含信号源内阻R Rs s）的交流）的交流等效电阻，如图等效电阻，如图2-22-2所示。它的电阻值等于输
8、入电压与输入电所示。它的电阻值等于输入电压与输入电流之比，即流之比，即图图2-2 2-2 放大电路的输入电阻与输出电阻放大电路的输入电阻与输出电阻2、放大电路的基本参数、放大电路的基本参数（3 3）输出电阻）输出电阻r ro o 输出电阻输出电阻r ro o为放大电路输出端（为放大电路输出端（不包括外接负载电阻不包括外接负载电阻R RL L）的交流等效电阻，如图）的交流等效电阻，如图2-22-2所示。其数值等于输出电压与所示。其数值等于输出电压与输出电流之比，即输出电流之比，即: : 从放大电路的性能来说，输入电阻越大从放大电路的性能来说，输入电阻越大越好，输出电阻越小越好。越好，输出电阻越小
9、越好。 2、放大电路的基本参数、放大电路的基本参数共发射极放大电路的组成及放大作用共发射极放大电路的组成及放大作用 根据输入和输出回路公共端的不同，放大电路有共基极放大电路、共根据输入和输出回路公共端的不同，放大电路有共基极放大电路、共发射极放大电路和共集电极放大电路发射极放大电路和共集电极放大电路3 3种基本形式种基本形式: : u u0 0 u ui ibce u u0 0 u ui ibec u u0 0 u ui ibec共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路共基极放大电路共基极放大
10、电路共基极放大电路2.1.2 2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用共发射极放大电路的组成及放大作用 无论放大电路的组态如何，其无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清必须清楚：幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，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，并传递给负载能量的控制，使之转换成信号能量，并传递给
11、负载。2.1.2 2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用共发射极放大电路的组成及放大作用 下图就是共发射极放大电路。下图就是共发射极放大电路。 这个电路的信号由三极管的基这个电路的信号由三极管的基极输入、集电极输出，发射极是输入、输出回路的公共端，所以极输入、集电极输出，发射极是输入、输出回路的公共端，所以这个电路称为共射放大电路。这个电路称为共射放大电路。1、共发射极放大电路的组成、共发射极放大电路的组成放大电路组放大电路组成的原则成的原则l发射结正偏，集发射结正偏，集电结反偏；保证电结反偏；保证三极管处于放大三极管处于放大区。区。l输入信号得到足输入信号得到足够的放大和顺利够的放大和
12、顺利地传送。地传送。输入回路输入回路输出输出回路回路三极管：实三极管：实现电流放大。现电流放大。VBB、VCC:确保确保三极管三极管工作在放大工作在放大状态状态Rb:为放大为放大电路提供静电路提供静态工作点态工作点将集电极电将集电极电流的变化转流的变化转变为电压变变为电压变化，以实现化，以实现电压放大电压放大各构成元件的作用分别如下：各构成元件的作用分别如下：（1 1）晶体管）晶体管V V。电流。电流放大元件，用基极电流放大元件，用基极电流i iB B控制集电极电流控制集电极电流i iC C。（2 2）电源电源V VCCCC和和V VBBBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放使晶
13、体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放 大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流i iB B和和i iC C。U UCCCC一般一般 在几伏到十几伏之间。在几伏到十几伏之间。共发射极放大电路共发射极放大电路（3 3）偏置电阻）偏置电阻R Rb b。用来调节基极偏用来调节基极偏 置电流置电流i iB B，使晶体管有一个合使晶体管有一个合 适的工作点，一般为几十千欧适的工作点，一般为几十千欧 到几百千欧。到几百千欧。各构成元件的作用分别如下：各构成元件的作用分别如下：共发射极放大电路共发射极放大电路（4 4）集集电电极极负负载载电电阻阻R RC
14、C。将将集集电电极极电电流流i iC C的的变变化化转转换换为为电电压压的的变变化化，以以获获得电压放大，一般为几千欧。得电压放大，一般为几千欧。( (5 5）电电容容C Cl l、C C2 2 。用用来来传传递递交交流流信信号号，起起到到耦耦合合的的作作用用。同同时时，又又使使放放大大电电路路和和信信号号源源及及负负载载间间直直流流相相隔隔离离，起起隔隔直直作作用用。为为了了减减小小传传递递信信号号的的电电压压损损失失，C Cl l、C C2 2应应选选得得足足够够大大，一一般般为为几几微微法法至至几几十十微微法法，通通常常采采用用电电解解电电容器。容器。 在实际电路中，用电源在实际电路中，
15、用电源U UCCCC代替代替U UBBBB，基极电流，基极电流I IB B由由U UCCCC经经R RB B提供。同时为提供。同时为了简化电路的画法，习惯上不画出了简化电路的画法，习惯上不画出U UCCCC的符号，而只在其非接地的一端标出的符号，而只在其非接地的一端标出它对它对地地”的电压值的电压值U UCCCC和极性（和极性（“+”+”或或“”）。如图（）。如图（b b）所示。）所示。（a）共发射极放大电路（b）共发射极放大电路的实际电路共发射极放大电路的实际电路：共发射极放大电路的实际电路： 动画演示动画演示 共发射极放大共发射极放大 电路的组成电路的组成2、共发射极放大电路的工作原理、共
16、发射极放大电路的工作原理（1 1）设置静态工作点的必要性）设置静态工作点的必要性 放大电路输入端未加交流信号（即放大电路输入端未加交流信号（即u ui i=0=0）时的工作状态称为直流状态，）时的工作状态称为直流状态，简称静态。简称静态。 如图如图2-52-5所示。所示。 其中其中Q Q称为静态工作点称为静态工作点放大器中没有输入交流信号时，晶体管各极直放大器中没有输入交流信号时，晶体管各极直流电流电压（流电流电压（I IB B、U UBEBE、I IC C、U UCECE）的数值称为放大器的静态工作点所对应的值。）的数值称为放大器的静态工作点所对应的值。图图2-5 2-5 静态工作点静态工作
17、点（1 1）设置静态工作点的必要性）设置静态工作点的必要性 要使三极管正常工作，必须保证它的发射结正向偏置。如不设静态工作要使三极管正常工作，必须保证它的发射结正向偏置。如不设静态工作点而直接在基极加交流信号，那么，只有在交流信号的正半周且电压幅值超点而直接在基极加交流信号，那么，只有在交流信号的正半周且电压幅值超过门限电压时三极管才导通，而在门限电压以下和负半周时三极管将截止，过门限电压时三极管才导通，而在门限电压以下和负半周时三极管将截止，从而发生严重失真而不能正常工作。如图从而发生严重失真而不能正常工作。如图2-62-6所示。所示。图图2-6 2-6 不加基极偏置电压的放大器输出波形失真
18、不加基极偏置电压的放大器输出波形失真 （1 1）设置静态工作点的必要性）设置静态工作点的必要性因此，可在交流信号未输入时，使三极管的发射结就有一个正向偏压，因此，可在交流信号未输入时，使三极管的发射结就有一个正向偏压，即使三极管的各极有一个合适的直流工作状态，即静态工作状态。当加入即使三极管的各极有一个合适的直流工作状态，即静态工作状态。当加入交流信号以后，信号电压将叠加在原来的直流之上，在工作点两侧发生变交流信号以后，信号电压将叠加在原来的直流之上，在工作点两侧发生变化，从而使输出量随输入量线性变化，即模拟放大。如图化，从而使输出量随输入量线性变化，即模拟放大。如图2-7所示。所示。图图2-
19、7 2-7 工作点合适的放大器输出波形工作点合适的放大器输出波形 结论：要使放大器正常结论：要使放大器正常工作，必须选取合适的工作，必须选取合适的静态工作点，静态工作静态工作点，静态工作点不能太高，也不能太点不能太高，也不能太低。输入信号不能太大。低。输入信号不能太大。（2 2）共发射极放大电路的工作原理）共发射极放大电路的工作原理3DG6RBC1+ +RCC2+ + +UCCcebuiu0ibiCuCEiBIB基极固定偏置电流基极固定偏置电流放大后的集电极电流放大后的集电极电流 iC通过通过RC将放大的将放大的电流转换为放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。晶体管电压输出。uCE经经C2滤掉
20、了直流滤掉了直流成分后的输出电压成分后的输出电压信号电流和基极信号电流和基极固定偏流的叠加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交直流共存的。uuiitt00输入交流信号电流输入交流信号电流iiBBtt00IBiiCCtt00ICuuCECEtt00UCEuu00tt00反相！反相！输入信号电压输入信号电压 需放大的信号电压需放大的信号电压 u ui i通过通过C C1 1转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加后加后加到晶体管的基极，到晶体管的基极，基极电流基极电流i iB B的变化的变化通过晶体管的以小控大作用通过晶体管的以小控大
21、作用引起集引起集电极电流电极电流 i iC C变化变化；i iC C通过通过R RC C使电流的变化转换为使电流的变化转换为电压电压的变化的变化，即：即： u u u uCECECECE= = = =U U U UCCCCCCCC- - - - i i i iC C C CR R R RC C C C 放大电路内部各电压、电流都是放大电路内部各电压、电流都是交直流共存交直流共存的。其的。其直流分量及其注脚均采直流分量及其注脚均采用大写字母用大写字母；交流分量及其注脚均采用小写字母交流分量及其注脚均采用小写字母；叠加后的叠加后的总量总量用用小写字母，小写字母，但其但其注脚采用大写字母注脚采用大写
22、字母。例如：基极电流的直流分量用。例如：基极电流的直流分量用I I I IB B B B表示；交流分量用表示；交流分量用i i i ib b b b表示；总量用表示；总量用i i i iB B B B表示。表示。 由上式可看出：由上式可看出：由上式可看出：由上式可看出：当当 i iC C增大时，增大时，u uCECE就减小，所以就减小，所以 u uCECE的变化正好与的变化正好与 i iC C相反相反，这就是它们反相的原因这就是它们反相的原因。u uCECE经过经过C C2 2滤掉了直流成分滤掉了直流成分，耦合到输出端的交流成耦合到输出端的交流成分即为输出分即为输出电压电压 u u0 0。若电
23、路参数选取适当，。若电路参数选取适当，u u0 0的幅度将比的幅度将比 u ui i 幅度大很多，幅度大很多，亦即亦即输入的微弱输入的微弱小信号小信号 u ui i 被放大了，这就是放大电路的工作原理。被放大了，这就是放大电路的工作原理。（2 2）共发射极放大电路的工作原理）共发射极放大电路的工作原理你会做吗？放大电路的基本概念放大电路的基本概念是什么？放大电路中是什么？放大电路中能量的控制与变换关能量的控制与变换关系如何？系如何？ 说明共发射极电压放大器说明共发射极电压放大器输入电压与输出电压的相位输入电压与输出电压的相位关系如何？关系如何？ 如果共发射极电压如果共发射极电压放大器中没有集电
24、极放大器中没有集电极电阻电阻RC，能产生电压，能产生电压 放大吗？放大吗？ 基本放大电路的组基本放大电路的组成是什么？以共射成是什么？以共射组态基本放大电路组态基本放大电路为例加以说明为例加以说明 例例 题题 解：图解：图2-9（a）的电路中，）的电路中，VBB经经Rb向三极管的发射结提供正偏电压，向三极管的发射结提供正偏电压， VCC经经RC向集电结提供反偏电压，因此三极管工作在放大区，但是，向集电结提供反偏电压，因此三极管工作在放大区，但是， 由于由于VBB为恒压源，对交流信号起短路作用，因此输入信号为恒压源，对交流信号起短路作用，因此输入信号ui加不到三加不到三 极管的发射结，放大器没有
25、放大作用。极管的发射结，放大器没有放大作用。【例例2-12-1】当输入电压为正弦波时，图当输入电压为正弦波时，图2-92-9所示三极管有无放大作用？所示三极管有无放大作用？图图2-9 2-9 输入电压为正弦波的电路图输入电压为正弦波的电路图 图图2-9（b）的电路中，由于）的电路中，由于C1的隔断直流作用，的隔断直流作用，VCC不能不能通过通过Rb使管子的发射结正偏即使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作发射结零偏，因此三极管不工作在放大区，无放大作用在放大区，无放大作用。 共发射极放大电路的交流通路共发射极放大电路的交流通路 3 3、放大电路的直流通路和交流通路、放大电路的直流通路
26、和交流通路 直流通路直流通路 交流通路交流通路指放大电路未加输入信号时，在直流电源指放大电路未加输入信号时，在直流电源V VCCCC的的作用下，直流分量所流过的路径。作用下，直流分量所流过的路径。共发射极放大电路的实际电路共发射极放大电路的实际电路共发射极放大电路的直流通路共发射极放大电路的直流通路 画直流通路的原则：耦合电容、旁画直流通路的原则：耦合电容、旁路电容视为开路，电感视为短路路电容视为开路，电感视为短路 。 指在交流信号指在交流信号ui作用下，作用下，交流电流所流过的路径。交流电流所流过的路径。画交流通路的原则：耦合电容、旁画交流通路的原则：耦合电容、旁路电容视为短路；电源路电容视
27、为短路；电源V VCCCC对交流的对交流的内阻很小，可看做短路。内阻很小，可看做短路。 动画演示动画演示 直流通路直流通路 动画演示动画演示 交流通路交流通路2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 输入信号输入信号u ui i=0=0、只在直流电源、只在直流电源U UCCCC作用下电路的状态称作用下电路的状态称“静态静态静态静态”。静态分析就是要求出此时的。静态分析就是要求出此时的I IB B、I IC C和和U UCECE三数值。三数值。C1+ +C2+ +ICUBE放放放放大大大大电电电电路路路路的的的的直直直直流流流流通通通通道道道道UCE3DG6RBRCUCCcebIC=IB
28、UCE=UCCICRCIB=RBUCC-UBE直流下耦合电容直流下耦合电容C C1 1、C C2 2相当于开路相当于开路由直流通道求工作点上的由直流通道求工作点上的I IB B：IB由图可得由图可得由图可得由图可得由晶体管放大原理可求得由晶体管放大原理可求得I IC C：由图又可求得工作点上由图又可求得工作点上U UCECE：1.1.放大电路静态分析的估算法放大电路静态分析的估算法2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 已知图示电路中已知图示电路中U UCCCC=10V=10V，R RB B=250K=250K，R RC C=3K=3K，=50=50，试求该放大电路的静态工作点，试求
29、该放大电路的静态工作点Q Q。ICIEIBUBEUCERBRCUCCcebIB=40A所以静态工作点所以静态工作点Q Q：IC=2mAUCE=4V注意：注意：注意：注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析基本放大电路如图所示，已知基本放大电路如图所示，已知V VCCCC=15V=15V，R RB B=550K=550K，R RC C=3.9K=3.9K，R RL L=5.1K=5.1K，=40=40。求：（求：（1 1）静态工作点）静态工作点Q Q； （2 2）负载）负载R RL L接入前后的电压
30、放大倍数接入前后的电压放大倍数A AU U； （3 3）输入电阻）输入电阻r ri i , ,输出电阻输出电阻r rO O 。 2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析（1 1）静）静态工作点工作点Q Q：I IBQBQ=V=VCCCC/R/RB B= =1515 / /5500.03mA5500.03mAICQ=IBQ=400.03=1.2mAU UCEQCEQ=VCC-ICQRc=15-1.23.910.3V（2 2）I IEQEQ= I= IBQBQ+ I+ ICQCQ=0.03+1.2=1.23mA=0.03+1.2=1.23mA1.23 KA AU U= -= -RRc cR
31、 RL L/r/rbebe(R(Rc c+ R+ RL L) )当不接负载时：当不接负载时：AU=-Rc/rbe=-127当接负载时：当接负载时：AU=-RcRL/rbe(Rc+RL)=-72（3）rirbe1.23KrORc3.9K2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析2.2.用图解法求解静态工作点用图解法求解静态工作点 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：法。其分析步骤一般为：(1) (1) (1) (1) 描绘出三极管的输入、输出特性如下图所示：描绘出三极管的输入、输出特性如下
32、图所示：描绘出三极管的输入、输出特性如下图所示：描绘出三极管的输入、输出特性如下图所示： uBEiBiCuCE2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析(2)(2)(2)(2)画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。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：由放大电路的直流通道可得：UCE=UCCICRC令令 UCE=0， 可得：IC=UCC/RC令令 IC=0 可得：UCE=UCC连接两点作出直流负载线连接两点作出直流负载线(3)(3)确定静
33、态工作点确定静态工作点根据直流通路中的输入回路方程求出根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ，只有只有I IBQBQ对应的交点才是对应的交点才是Q Q Q Q点点直流负载线上交点有多个直流负载线上交点有多个UCEICIEIBUBERBRCUCCcebICUCEUCCRCUCCQIBQ2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 放大电路加入交流输入信号的工作状态称为放大电路加入交流输入信号的工作状态称为动态动态。求解。求解放大电路的动态输入电阻放大电路的动态输入电阻r r r ri i i i、输出电阻、输出电阻r r r rO O O O及电压放大倍数及电压放大倍数A A A Au u
34、u u等参量的过程称为等参量的过程称为动态分析动态分析。采用的分析方法有图解法和微。采用的分析方法有图解法和微变等效电路法。变等效电路法。共发射极放大电路的交流通路共发射极放大电路的交流通路2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性电路的求解方法求出效为一个近似的线性电路，然后应用线性电路的求解方法求出r ri i、r r0 0、A Au u的方法。的方法。一般情况下，由高、低频小功率管构成的
35、放大电路都符合小信号条件。因此其输一般情况下，由高、低频小功率管构成的放大电路都符合小信号条件。因此其输入、输出特性在小范围内均可视为线性。入、输出特性在小范围内均可视为线性。 图中：图中：晶体管交流输入等效电阻晶体管的微变等效电路。三极管输入晶体管的微变等效电路。三极管输入回路可以等效为一个电阻，用回路可以等效为一个电阻，用rbe表示，表示，输出回路可以用一个输出回路可以用一个ic=ib的理想电流的理想电流源来等效源来等效2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析微变等效电路法进行放大电路的动态分析步骤：微变等效电路法进行放大电路的动态分析步骤： 画交流通路画交流通路( (直流电源短路
36、，耦合直流电源短路，耦合、旁路电容短路旁路电容短路) )。 用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管， 画出微变等效电路。画出微变等效电路。 根据微变等效电路列方程，计算电路的根据微变等效电路列方程，计算电路的A Au u、r ri i、r ro o 。2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析【例例2-3】 画出下图所示电路的微变等效电路。画出下图所示电路的微变等效电路。 解：解：1 1画出图所示电路的交流通路，画出图所示电路的交流通路， 如图如图2 2所示。所示。 2 2根据交流通路画出微变等效电路，根据交流通路画出微变等效电路， 如
37、图如图3 3所示。所示。图图1共发射极放大电路共发射极放大电路图图2交流通路交流通路图图3微变等效电路微变等效电路2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析3 3计算动态性能指标计算动态性能指标 （1 1）计算电压放大倍数）计算电压放大倍数A Au u。交流电压放大倍数是指输出交流信号电压与输入交。交流电压放大倍数是指输出交流信号电压与输入交流信号电压值之比，用流信号电压值之比，用A Au u表示，即表示，即 图图3微变等效电路微变等效电路由图由图3 3微变等效电路得：微变等效电路得：电路空载时，即电路空载时，即R RL L=，电压放大倍数，电压放大倍数2.1.4 放大电路的动态分析放大
38、电路的动态分析3 3计算动态性能指标计算动态性能指标 图图3微变等效电路微变等效电路由图3微变等效电路得：若（3）计算输出电阻。计算输出电阻。由图由图3 3微变等效电路得：微变等效电路得：因 ，则输出电阻输出电阻（2）计算输入电阻。）计算输入电阻。则输入电阻输入电阻共发射极放大电路在实际工作中电源电压的波动、元器件的老化以及温度都会对稳定静态工作点有影响。特别是温度升高对静态工作点稳定的影响最大。当温度升高时，三极管的值将增大，穿透电流ICEO增大，UBE减小，从而使三极管的特性曲线上移。温度升高最终导致三极管的集电极电流iC增大，UCE减小。因此为了稳定静态工作点，在实际使用时要采用分压式偏
39、置电路，如图2-22所示。2.1.5共发射极放大电路工作点稳定图2-22 分压式偏置电路共集电极放大电路如图2-23所示，其交流通路如图2-24所示。由图2-23可知，输入电压加在基极与集电极之间，而输出信号电压从发射极与集电极之间取出，集电极成为输入、输出信号的公共端，所以称为共集电极放大电路。又由于它们的负载位于发射极上，被放大的信号从发射极输出，所以又叫做射极输出器。2.2 共集电极放大电路共集电极放大电路图2-23 共集电极放大电路 图2-24 共集电极放大电路的交流通路 1共集电极电路（射极输出器）的特点（1）输出电压与输入电压同相且略小于输入电压；（2）输入电阻大；（3）输出电阻小
40、。2共集电极电路（射极输出器）的应用共集电极电路（射极输出器）的三个特点，决定了它在电路中的广泛应用。（1）用于高输入电阻的输入级由于它的输入电阻高，向信号源吸取的电流小，对信号源影响小。因此，在放大电路中多用它做高输入电阻的输入级。 （2）用于低输出电阻的输出级放大电路的输出电阻越小，带负载能力越强。当放大电路接入负载或负载变化时，对放大电路影响就小，这样可以保持输出电压的稳定。射极输出器输出电阻小，正好适用于多级放大电路的输出级。（3）用于两级共发射极放大电路之间的隔离级在共发射极放大电路的级间耦合中，往往存在着前级输出电阻大、后级输入电阻小这种阻抗不匹配的现象，这将造成耦合中的信号损失，
41、使放大倍数下降。利用射极输出器输入电阻大、输出电阻小的特点，将它接入上述两级放大电路之间，这样就在隔离前级的同时起到了阻抗匹配的作用。 例题例题例题例题1 1、射随器适合作多级放大电路的输出级，是因为它的（、射随器适合作多级放大电路的输出级，是因为它的（ ） A. A. 电压放大倍数近似为电压放大倍数近似为1 B. 1 B. r ri i 很大很大 C. C. r rO O 很小很小 2 2、三种基本放大电路中电压放大系数近似为、三种基本放大电路中电压放大系数近似为1 1的是（的是（ ）A A、共、共e e极放大电路极放大电路 B B、共共c c极放大电路极放大电路 C C、共、共b b极放大
42、电路极放大电路 D D、无法确定、无法确定3 3、三极管组成电路如图、三极管组成电路如图(a)(e)(a)(e)所示，试判断这些电路能所示，试判断这些电路能 不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。(1)(1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。具备合适的静态工作点。 对对NPNNPN型晶体管构成的电路，集电极电源型晶体管构成的电路，集电极电源V VCCCC的正极接集电的正极接集电极极C C，负极接，负极接“地地”； 对对PNPPNP型晶体管构成的电路，集电极电
43、源型晶体管构成的电路，集电极电源V VCCCC的负极接集电的负极接集电极极C C，正极接，正极接“地地”。(2)(2)判断有无完善的直流通路。判断有无完善的直流通路。(3)(3)判断有无完善的交流通路。判断有无完善的交流通路。(4)(4)在前三步判断得到肯定的结果时，再根据电路给出的参在前三步判断得到肯定的结果时，再根据电路给出的参数值计算、判断三极管是否工作在放大区。数值计算、判断三极管是否工作在放大区。 解此类题要注意以下问题：解此类题要注意以下问题：电路的分析如下：电路的分析如下： 图图(a)(a)电路由电路由NPNNPN管组成，静态情况下发射结无正向偏置，电路没有合适管组成，静态情况下
44、发射结无正向偏置，电路没有合适 的静态工作点，不具备放大作用。的静态工作点，不具备放大作用。 图图(b)(b)电路由电路由NPNNPN管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，也管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，也不具备合适的静态工作点，不能放大。不具备合适的静态工作点，不能放大。 图图(c)(c)电路由电路由NPNNPN管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条件，但发射结的偏置电源件，但发射结的偏置电源V VBBBB将输入的交流信号旁路将输入的交流信号旁路( (VBB为恒压源，对交流信为恒压源，对交流信号起短路作用号起短
45、路作用) )而不能进入三极管而不能进入三极管b b，e e间的输入回路，所以尽管电路具备合间的输入回路，所以尽管电路具备合适的静态工作点，仍不能对交流信号进行正常的放大。适的静态工作点，仍不能对交流信号进行正常的放大。电路的分析如下：电路的分析如下：电路的分析如下：电路的分析如下： 图图(d)(d)电路由电路由PNPPNP管组成，三极管发射结正偏，集电结反偏，交流信号能进管组成，三极管发射结正偏，集电结反偏，交流信号能进入入b b，e e间的输入回路，经放大后在输出端出现，放电路能进行正常的放大。间的输入回路，经放大后在输出端出现，放电路能进行正常的放大。 图图(e)(e)电路由电路由PNPP
46、NP型管组成，三极管的发射结、集电结均满足放大的偏置条型管组成，三极管的发射结、集电结均满足放大的偏置条件，输入信号也能进入输入回路，但输出端无电阻件，输入信号也能进入输入回路，但输出端无电阻RcRc，故输出交流信号将经电，故输出交流信号将经电源源V VCCCC被地短路，因此电路也不能进行正常的放大。被地短路，因此电路也不能进行正常的放大。5、下图(a)固定偏流放大电路中，三极管的输出特性及交、直流负载线如图 (b)，试求：(1)电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值；(2)电阻Rb、RC的值；解解 (1)(1)由图解法可知，直流负载线与输出特性横坐标轴的交点的电由图解法可知，直
47、流负载线与输出特性横坐标轴的交点的电 压值即是压值即是V VCCCC值的大小，由图值的大小，由图 (b)(b)，读得，读得I Ib b20A20A，V VCCCC6V6V。 由由Q Q点分别向横、纵轴作垂线，得点分别向横、纵轴作垂线，得I IC C1mA1mA，V VCECE3V3V。由集射极回路得由集射极回路得(2)(2)由直流通路基极回路得由直流通路基极回路得2.3.1 直接耦合放大电路直接耦合放大电路零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移：放大电路在无输入信号的情况下，输出电压uo却出现缓慢、不规则波动的现象。多级放大电路中，漂移信号被多级放大。可能超过有效信号的幅值，难以区分哪是有效信号，哪
48、是漂移信号。产生零点漂移的原因很多，其中最主要的是温度影响。2.3 .2 差动放大电路差动放大电路抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法是输入级采用差动放大电路。2.3.2 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理o差动管：电路由两个完全对称的单管共射极放大电路结合而成，即Rc1=Rc2，Rb1=Rb2，Rs1=Rs2，VT1和VT2的特性与参数基本一致。o电路有两个输入端（输入信号分别加到两差动管的基极）和两个输出端（输出信号取自两差动管的集电极）。输出电压uo=uo1uo2。o调零电位
49、器：引入调零电位器来抵消元器件参数的不对称，从而弥补电路不对称造成的失调。o公共发射极电阻Re：稳定静态工作点及抑制零漂。o辅助电源VeeRe越大，抑制零漂效果越好，但Re过大会使其直流压降过大，造成静态电流值下降，差动管输出动态范围减小。为保证放大电路的正常工作，电路中需要接入辅助电源。静静态态时时，uil=ui20 ，此时由负电源Ucc通过电阻RE和两管发射极提供两管的基极电流。由于电路的对称性，两管的集电极电流相等，集电极电位也相等，即：IC1= IC2UC1= UC2输出电压：uo UC1 UC2=01.1.1.1.抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原
50、理温温度度变变化化时时，两管的集电极电流都会增大，集电极电位都会下降。由于电路是对称的，所以两管的变化量相等。即：IC1= IC2UC1= UC2输出电压：uo (UC1 + UC1)( UC2 +UC2 )=0即消除了零点漂移。1.1.1.1.抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理2 2 2 2信号输入信号输入信号输入信号输入共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。共模电压放大倍数：说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。实际上，差动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制能力的大小，也就是反
51、映了它对零点漂移的抑制能力。（1 1）共模输入）共模输入）共模输入）共模输入因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用Ad表示，则：差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。（2 2）差模输入）差模输入）差模输入）差模输入差模电压放大倍数：可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动放大电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。（2 2）差模输入）差模输入）差模输入）差模输入对于差动放大电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越
52、强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。在一般情况下，电路不可能绝对对称，Ac0。为了全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，引入共模抑制比，以KCMR表示。共模抑制比定义为差模增益Ad与共模增益Ac之比的绝对值，即：共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。或用对数形式表示： 2.4 功率放大电路功率放大电路功率放大电路通常位于多级放大电路的末级，其作用是将前级电路已放大的电压信号进行功率放大，以推动执行机构工作。例如，让扬声器发音，使偏转线圈扫描，令继电器动作等。从能量控制的观点来看，功率放大电路与电压放大电路并没有本质区别，实质上都是
53、能量转换电路，只是各自要完成的任务不同。2.4.1功率放大电路概述能输出较大功率的放大电路称为功率放大电路。1功率放大电路的特点功率放大电路与电压放大电路都属于能量转换电路，是将电源的直流功率转换成被放大信号的交流功率，从而起功率和电压放大的作用。但在放大电路中它们各自的功能是不同的，电压放大电路主要使负载得到不失真的电压信号，所以研究的主要指标是电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。功率放大电路除了对信号进行足够的电压放大之外，还要求对信号进行足够的电流放大，从而获得足够的功率输出。因此，功率放大电路多工作于大信号放大状态，具有动态工作范围大的特点。2.4.1功率放大电路概述2功率放大电路的要
54、求功率放大电路作为放大电路的输出级，必须满足如下要求。（1）尽可能大的输出功率输出功率等于输出交变电压和交变电流的乘积。为了获得最大的输出功率，担任功率放大任务的三极管的工作参数往往接近极限状态，这样在允许的失真范围内才能得到最大的输出功率。（2）尽可能高的效率从能量观点看，功率放大电路是将集电极电源的直流功率转换成交流功率输出。放大器向负载所输出的交流功率与从电源吸取的直流功率之比，用表示，即式中，PV为集电极电源提供的直流功率，PO是负载获得的交流功率。该比值越大，效率越高。（3）较小的非线性失真功率放大电路往往在大动态范围内工作，电压、电流变化幅度大，这样，就有可能超越输出特性曲线的放大
55、区，进入饱和区和截止区而造成非线性失真。因此必须将功率放大电路的非线性失真限制在允许的范围内。（4）较好的散热装置功率放大管工作时，在功率放大管的集电结上将有较大的功率损耗，使管子温度升高，严重时可能毁坏三极管。因此多采用散热板或其他散热措施降低管子温度，保证足够大的功率输出。总之，只有在保证晶体管安全工作的条件下和允许的失真范围内，功率放大电路才能充分发挥其潜力，输出尽量大的功率，同时减小功率放大管的损耗以提高效率。2.4.1功率放大电路概述3.功率放大电路的分类根据所设静态工作点的不同状态，常用功率放大电路可分为甲类、乙类、甲乙类等。图2-29 2.4.1功率放大电路概述（1）甲类功率放大
56、电路在输入信号的整个周期内，功率放大管都有电流通过，如图2-29（a）所示。（2）乙类功率放大电路只在输入信号的正半周导通，在负半周截止，如图2-29（b）所示。（3）甲乙类功率放大电路三极管导通的时间大于信号的半个周期，即介于甲类和乙类中间，如图2-29（c）所示。甲类状态下效率只有30%左右，最高不超过50%。乙类状态下效率提高到78.5%，但输出信号在越过功率放大管死区时得不到正常放大，从而产生交越失真，如图2-30所示。 图2-30 交越失真2.4.1功率放大电路概述2.4.2互补对称电路互补对称功率放大电路按电源供给的不同，分为双电源互补对称电路（OCL电路）和单电源互补对称电路（O
57、TL电路）。2.4.2互补对称电路1双电源互补对称电路图2-31 OCL基本电路结构与工作原理2.4.2互补对称电路1双电源互补对称电路 图2-32 乙类放大电路的交越失真 图2-33 加偏置电路的OCL电路 2.4.3集成功率放大电路 目前集成功放电路已大量涌现，其内部电路一般均为OTL或OCL电路，集成功放除了具有分立元件OTL或OCL电路的优点外，还具有体积小、工作稳定可靠、使用方便等优点，因而获得了广泛的应用。低频集成功放的种类很多，美国国家半导体公司生产的LM386就是一种小功率音频放大集成电路。该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频带宽、外接元件少，广泛应用于收录机、对讲机、电视
58、伴音等系统中，LM386引脚图如图2-36所示。2.4.3集成功率放大电路 图2-36 LM386引脚图 2.4.3集成功率放大电路 用LM386制作单片收音机的电路如图2-37所示。L和C1构成调谐回路，可选择要收听的电台信号；C2为耦合电容，将电台高频信号送至LM386的同相输入端；由LM386进行检波及功率放大，放大后信号第5脚输出推动扬声器发声。电位器RP用来调节功率放大的增益，即可调节扬声器的音量大小。当RP值调至最小时，电路增益最大，所以扬声器的音量大。R1、C5构成串联补偿网络，与呈感性的负载（扬声器）相并联，最终使等效负载近似呈纯阻性，以防止高频自激和过压现象。C4为去耦电容，
59、用以提高纹波抑制能力，消除低频自激。2.4.3集成功率放大电路 图2-37 用LM386作单片收音机的电路 在电子系统中，单级放大电路的电压放大倍数往往不能满足设计者的要求，因此要把放大电路的前一级输出接到后一级输入端，构成多级放大电路。1多级放大电路的级间耦合方式多级放大电路是将各单级放大电路、信号源及负载连接起来，这种连接方式称为耦合。常见的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合三种。前级输出电阻与后级输入电阻通过电容连接的方式，称为阻容耦合，如图2-39所示。由于变压器能传送交流信号，因此可以利用变压器进行耦合，如图2-40所示。为了使直流信号能够顺利传输，必须消除耦合电路中的隔直作用
60、，采用直接耦合方式就可以实现这一要求，如图2-41所示。由于它能够传输直流信号，所以直接耦合多级放大电路也被称为直流放大电路。2.4.4多级放大电路2.4.4多级放大电路 图2-39 阻容耦合多级放大电路 图2-40 变压器耦合多级放大电路图2-41 直接耦合多级放大电路 2多级放大电路分析多级放大电路对放大信号而言，属串联关系，前一级的输出信号就是后一级的输入信号。所以，多级放大电路总的电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积，即多级放大电路的输入电阻和输出电阻与单级放大电路的类似，输入电阻是从输入端看进去的等效电阻，也就是第一级的输入电阻ri=ri1，输出电阻是从输出端看进去的等效电阻，即最后一级的输出电阻ro=ron。2.4.4多级放大电路本章学习结束本章学习结束 Goodbye!
