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1、 放大电路放大电路（也叫放大器）是模拟电路（也叫放大器）是模拟电路中应用最为广泛的电路。中应用最为广泛的电路。 基本任务是将微弱的电信号放大到负基本任务是将微弱的电信号放大到负载（如喇叭、显示仪表等）所需要的数值。载（如喇叭、显示仪表等）所需要的数值。 放大的概念放大的概念uiuoAu 1.1.放大电路主要用于放大微弱信号，输放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。号的能量得到了加强。 2.2.输出信号的能量实际上是由直流电源输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换提供的，只是
2、经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。成信号能量，提供给负载。电压放大倍数电压放大倍数-电压增益，电压增益，无量纲。无量纲。考虑电压增益的电路称为考虑电压增益的电路称为电电压放大电路压放大电路放大电路的源电压放大倍数放大电路的源电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数-电流增益，无电流增益，无量纲。量纲。只考虑电流增益的电路称为只考虑电流增益的电路称为电电流放大电路流放大电路。放放大大电电路路的的互互阻阻增增益益，具具有有电电阻阻量量纲纲，这这是是一一种种广广义义的的增增益益 ，不不同同于于前前述述的的电电压压增增益益和和电电流流增增益益。这这种电路称为种电路称为互阻放大互阻放大电路。
3、电路。放放大大电电路路的的互互导导增增益益，它它具具有有电电导导量量纲纲S S。这这种种电电路路被被称称为为互互导导放放大大电电路。路。 综上所述，根据实际的输入信号和输出信综上所述，根据实际的输入信号和输出信号是电压或者是电流，号是电压或者是电流，放大电路可分为四种放大电路可分为四种类型：电压放大、电流放大、互阻放大和互类型：电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大导放大。 四种电路只是考虑问题的侧重点不同，没四种电路只是考虑问题的侧重点不同，没有本质区别。有本质区别。 同一个放大电路可分别作四种不同的类型同一个放大电路可分别作四种不同的类型来考虑，并且不同类型的电路之间可以相互来考虑，并且不
4、同类型的电路之间可以相互转换。转换。 一般来说，电压放大电路应用最为普遍，一般来说，电压放大电路应用最为普遍，所以重点讨论电压放大电路所以重点讨论电压放大电路 2.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共发射极放大器共发射极放大器共基极放大器共基极放大器共集电极放大器共集电极放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理一、组成一、组成共发射极单管电压放大电路共发射极单管电压放大电路各元件的作用各元件的作用1、晶体管、晶体管放大元件放大元件2、集电极电源，、集电极电源，为电路提供能量。为电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反
5、偏。偏。、集电极电阻、集电极电阻RC，将将变化的电流转变为变化变化的电流转变为变化的电压。的电压。、使发射结正、使发射结正偏，并提供适当偏，并提供适当的静态的静态IB和和UBE。各元件作用：各元件作用：耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔离隔离输入输出与电路直流输入输出与电路直流的联系，同时能使信的联系，同时能使信号顺利输入输出。号顺利输入输出。各元件作用：各元件作用：二、基本放大电路的习惯画法二、基本放大电路的习惯画法 当当放放大大电电路路没没有有输输入入信信号号( (u ui i=0)=0)时时，电电路路中中各各
6、处处的的电电压压、电电流流是是不不变变的的直直流流，称称为为直直流流工工作作状状态态或或静静止止工工作作状状态，简称态，简称静态静态。 静静态态时时的的直直流流电电压压、电电流流值值，将将在在管管子子的的特特性性曲曲线线上上确确定定一一点点，这这点点称称为为静态工作点静态工作点。 放放大大电电路路输输入入交交流流信信号号时时，电电路路中中各各处处的的电电压压、电电流流随随交交流流信信号号而而变变化化，电路处于变动状态，电路处于变动状态，简称动态。简称动态。 2.2 基本放大电路的静态和动态分析基本放大电路的静态和动态分析放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法
7、图解法微变等效电路法微变等效电路法（小信号模型分（小信号模型分析法）析法）图解法图解法计算机仿真计算机仿真RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)一、静态分析一、静态分析Ui=0时时确定确定IB、UBE、IC、UCE等值等值1 . 直流通道直流通道和交流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是但是,电容对交、直流的作用不同。如果电电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，容容量足够大，可以认为它对交流不起作
8、用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交直流所走的通道是不同的。这样就有了这样就有了交流通道交流通道（只考虑交流信号的分（只考虑交流信号的分电路）和电路）和直流通道直流通道（只考虑直流信号的分电路）（只考虑直流信号的分电路）。不同的信号可以分别在不同的通道分析。不同的信号可以分别在不同的通道分析。开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道（只考虑电路中的直流成分）直流通道（只考虑电路中的直流成分）RB+ECRC静态分析静态分析画直流通路：画直流通路：Rb称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。2、
9、用估算法分析放大器的静态工作点、用估算法分析放大器的静态工作点（求（求 IB、UBE、IC、UCE）IC= IB例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级3. 用图解法分析放大器的静态工作点用图解法分析放大器的静态工作点UCE=VCCICRCVCCICUCE直流负载线直流负载线由由估算法求出估算法求出I IB B，I IB B对应的输出对应的输出特性与直流负特性与直流负载线的交点就载线的交点就是工作点是工作点Q QQIB静态静态UCE静态静态IC
10、(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQIBUBEQICUCEuBEiBiBicuCE怎么变化怎么变化二、动态分析（图解法二、动态分析（图解法）假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化iCuCEiCuCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线uCEuCE与与uBE反相！反相！RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形各点波形结论：结论：（1）放大电路中的信）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：号是交直流共存，可表示成：（
11、2 2）输出输出u uo o与输入与输入u ui i相比，相比，幅幅度被放大，频率不变，但相位度被放大，频率不变，但相位相反。相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot放大条件放大条件1、晶体管偏置在放大区。、晶体管偏置在放大区。发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结反偏反偏。2、正确设置、正确设置静态工作点静态工作点，使整个波形处于放大，使整个波形处于放大区。区。3、输入回路将、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电变化的电压转化成变化的基极电流流。4、输出回路将变化的、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电流转化成变化的集电极电压集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。，经电容滤波
12、只输出交流信号。 直流、交流信号是共存的，而两直流、交流信号是共存的，而两种信号的作用不同。种信号的作用不同。 直流信号是基础直流信号是基础，它为三极管提，它为三极管提供正确的偏置，保证供正确的偏置，保证三极管三极管工作在工作在放大状态，并同时为放大状态，并同时为三极管三极管提供合提供合适的直流工作点，以保证放大电路适的直流工作点，以保证放大电路不失真地放大交流信号；不失真地放大交流信号； 交流信号是被放大的量交流信号是被放大的量。为方便。为方便分析，我们总是分别讨论两种信号分析，我们总是分别讨论两种信号的工作状况。的工作状况。符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表大写字母、大写下标，表示
13、直流量。示直流量。uA小写字母、大写下标，表小写字母、大写下标，表示全量。示全量。ua小写字母、小写下标，表小写字母、小写下标，表示交流分量。示交流分量。大写字母、小写下标，表大写字母、小写下标，表示交流分量有效值。示交流分量有效值。UauAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号1、合适的静态工作点、合适的静态工作点ib三、非线性失真与三、非线性失真与Q Q的关系的关系iCuCEuo（2）Q点过低点过低信号进入截止区信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形iCuCEuo（3）Q点过高点过高信号进入饱和区信号进
14、入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形截止失真和饱和失真截止失真和饱和失真统称统称“非线性失真非线性失真” 2.3 放大器微变等效电路法分析法放大器微变等效电路法分析法 所谓微变等效电路，就是把非线性元件晶体所谓微变等效电路，就是把非线性元件晶体管线性化，将放大电路等效成一个线性电路。管线性化，将放大电路等效成一个线性电路。步骤步骤1.、画出放大器的微变等效电路、画出放大器的微变等效电路 2、动态性能分析、动态性能分析一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路 1、输入回路、输入回路iBuBE uBE iB对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管输入端而言，三极管输入端
15、相当于电阻相当于电阻rbe。对于小功对于小功率三极管：率三极管： 2、输出回路、输出回路 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制的电流源。控制的电流源。iCuCE近似平行，当近似平行，当UCE为常数时为常数时40 A50 A30 A一般一般在在20到到200之之间手册中常用手册中常用hfe表示表示三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路等效等效cibicbee受受 控电流源控电流源rbe ibibbc 把非线性的器件化为一个等效的线把非线性的器件化为一个等效的线性电路性电路,再代回交流通路再代回交流通路,用求解线性用求解线性电路的方法来作动态分析电路的方法来作动态分析.二、放大电路的微
16、变等效电路二、放大电路的微变等效电路1、交流通路、交流通路-只考虑电路中的交流成分只考虑电路中的交流成分C1、C2短路短路直流电源视为交流短路直流电源视为交流短路短路短路短路短路RB+ECRCC1C2TRLRBRCui交流通路（只考虑电路中的交流成分）交流通路（只考虑电路中的交流成分）RLuououi短路短路2、交流通路中的三极管用其微变等效电路代交流通路中的三极管用其微变等效电路代替，得到放大电路的微变等效电路替，得到放大电路的微变等效电路电压、电流均为交流分量，箭头表示正方向电压、电流均为交流分量，箭头表示正方向rbeicibbceRbRCuiuo1 1、电压放大倍数的计算：、电压放大倍数
17、的计算：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。三、放大器的动态性能分析三、放大器的动态性能分析Au、Ri、RorbeicibbceuouiRcRLRB i i（1）电压放大倍数）电压放大倍数Au（2）空载电压放大倍数）空载电压放大倍数Auo-负载断开时的电压负载断开时的电压放大倍数，即未接放大倍数，即未接RL时时uouiRcRLRBrbeicibbce i i（2）源电压放大倍数）源电压放大倍数Aus-信号源有内阻时，放信号源有内阻时，放大器输出电压和信号源源电压的比值大器输出电压和信号源源电压的比值uouiRcRLRBrbeicibbce i i输入回路的分压比：输入回路的
18、分压比：电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。2 2、输入电阻的计算：、输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义：定义：定义：当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：由图知：由图知：所以：所以：所以：所以：3、输出电阻的计算：、输出电阻的计算：根据定义：根据定义：0+-1)输入信号为零输入信号为零2)负载电阻开路负载电阻开路3)在在1、2所列的前提下所列的前提下输出端口的等效电阻。输出端口的等效电阻。例例2.4.1 2.4.1 共射放大电路如图所示。设：共射放
19、大电路如图所示。设：VCC12V12V，Rb=300k=300k, ,Rc=3k=3k, , RL=3k=3k,BJTBJT的的 =60=60。1 1、试求电路的静态工试求电路的静态工作点作点Q Q。解：解：2 2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro。解：画微变等效电路解：画微变等效电路ri=rbe/Rbrbe=993ro=Rc=3k对于前面的电路（固定偏置电路）而言，对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由静态工作点由UBE、 和和ICEO决定，这三个参决定，这三个参数随温度而变化。数随温度而变化。Q变变UBE ICEO变变T
20、变变IC变变 2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响1、温度对、温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEIBIC2、温度对、温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。总之：总之：TICI1I2IB二、静态工作点稳定的放大器二、静态工作点稳定的放大器选选I2=（510）IB I1 I2ICIE1、 结构结构及工作原及工作原理理静态工作点静态工作点稳定过程：稳定过程：TUBEICICIEUE UBE=UB-UE =U
21、B - IE ReUB稳定稳定IB由输入特性曲线由输入特性曲线I1I2IBICIE2、直流通道及静态工作点估算、直流通道及静态工作点估算:IB=IC/ IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re 电容开路电容开路,画出直流通道画出直流通道UCE = VCC - ICRC - IERe 将电容短路将电容短路,直流电源短路，画出电路的交直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路流小信号等效电路3、动态分析：、动态分析：电压放大倍数：电压放大倍数：RL= RC / RL输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：思考：思考：若在若在Re两端并电容两端并电容Ce会对会对Au、Ri、Ro有什么
22、影响？有什么影响？有电容有电容Ce：交流信号短路，使：交流信号短路，使Au不会减小，但不会减小，但Ri小小无电容无电容Ce：Au将会减小，但将会减小，但Ri大大也叫射极输出器也叫射极输出器一、一、 结构：结构： 2.5 共集电极放大电路共集电极放大电路二、二、 直流通道及静态工作点分析：直流通道及静态工作点分析：IBIEUBEUCEIE=(1+)IB三、动态分析三、动态分析1、交流通道及微变等效、交流通道及微变等效电路电路2、电压放大倍数：、电压放大倍数：3、输入电阻、输入电阻4、输出电阻、输出电阻射极输出器的特点：电压放大倍数射极输出器的特点：电压放大倍数=1， 输入阻抗高，输出阻抗小。输入
23、阻抗高，输出阻抗小。射极输出器的应用射极输出器的应用1、放在多级放大器的输入端，提高整个放、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。大器的输入电阻。2、放在多级放大器的输出端，减小整个放、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。大器的输出电阻。2、放在两级之间，起缓冲作用。、放在两级之间，起缓冲作用。 两种组态的比较两种组态的比较电压增益：电压增益：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：共集共集共射共射 2.6 2.6 多级放大电路多级放大电路一一. 多级放大器的耦合方式多级放大器的耦合方式1.阻容耦合阻容耦合优点：优点： 各级放大器静态工作点独立。各级放大器静态工作点独
24、立。 输出温度漂移比较小。输出温度漂移比较小。缺点：缺点： 不适合放大缓慢变化的信号。不适合放大缓慢变化的信号。 不便于作成集成电路。不便于作成集成电路。2.直接耦合直接耦合优点：优点： 各级放大器静态工作点相互影响。各级放大器静态工作点相互影响。 输出温度漂移严重。输出温度漂移严重。缺点：缺点： 可放大缓慢变化的信号。可放大缓慢变化的信号。 电路中无电容，便于集成化。电路中无电容，便于集成化。二二. 多级放大器的分析多级放大器的分析 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗 后级的输入阻抗是前级的负载后级的输入阻抗是前级的负载1. 两级之间的相互影响两级之间的相互影响
25、2. 电压放大倍数（以两级为例）电压放大倍数（以两级为例）注意：在算前级放大注意：在算前级放大倍数时，要把后级的倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的输入阻抗作为前级的负载！负载！扩展到扩展到n级：级：3. 输入电阻输入电阻4. 输出电阻输出电阻ri=ri（最前级）最前级） (一般情况下）一般情况下）ro=ro（最后级）最后级） (一般情况下）一般情况下） 射射极极输输出出器器的的主主要要特特点点是是：电电压压放放大大倍倍数数接接近近 1；输输入入电电阻阻高高；输输出出电电阻阻低低。因因此此，它它常常被被用用作作多多级级放放大大电电路路的的输输入级或输出级。入级或输出级。 例例 1 用用射射极极
26、输输出出器器和和分分压压式式偏偏置置放放大大电电路路组组成成两两级级放放大大电电路路，如如下下图图所所示示。已已知知：UCC = 12 V， 1 = 60，RB1 = 200 k ，RE1 = 2 k ，RS = 100 。后后级级的的数数据据同同例例 10.3.1，即即 RC2 = 2 k ， RE2 = 2 k ， R B1 = 20 k ， R B2 = 10 k ， RL = 6 k ， 2 = 37.5，试试求求：( (1) )前前后后级级放放大大电电路路的的静静态态值值；( (2) )放放大大电电路路的的输输入入电电阻阻 ri 和和输输出出电电阻阻 ro ；( (3) )各各级级电
27、电压压放放大大倍数倍数 Au1， Au2 及两级电压放大倍数及两级电压放大倍数 Au。 解解 由由于于电电容容有有隔隔直直作作用用，各各级级放放大大电电路路的的静静态态值值可可以以单单独独考考虑虑。同同时时耦耦合合电电容容上上的的交交流流压压降降可可以以忽忽略略不不计计，使使前前级输出信号电压差不多无损失地传送到后级输入端。级输出信号电压差不多无损失地传送到后级输入端。C1RSRE1RB1C2+es +T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+R B1R B2( (1) ) 前级前级静态值静态值为为后级后级静态值静态值：( (2) )放大电路放大电路的的输入电阻输入电阻式中式中为前级的为前
28、级的负载电阻，其中负载电阻，其中 ri2 为后级的输入电阻，可求得，为后级的输入电阻，可求得，ri2 = 0.79 k ，于是于是输出电阻输出电阻( (3) ) 计算电压放大倍数计算电压放大倍数前级前级后级后级两级电压放大倍数两级电压放大倍数 2.7 集成运放基本知识集成运放基本知识一、通用型集成运放一、通用型集成运放( (Operational Amplifier) )的组成的组成1. 模拟集成电路的特点模拟集成电路的特点1) ) 直接耦合：直接耦合：采用差分电路形式，元件相对误差小；采用差分电路形式，元件相对误差小；2) ) 大电阻大电阻用恒流源代替，大电容外接；用恒流源代替，大电容外接；
29、3) ) 二极管用三极管代替二极管用三极管代替( (B、C 极接在一起) )；4) ) 高增益、高输入电阻、低输出电阻。高增益、高输入电阻、低输出电阻。 2. 组成方框图组成方框图输入级：输入级：差分电路，大大减少温漂。差分电路，大大减少温漂。中间级：中间级： 采用采用有源负载的共发射极电路，增益大。有源负载的共发射极电路，增益大。输出级：输出级： 射极输出器，带负载能力强射极输出器，带负载能力强偏置电路偏置电路：微电流源。微电流源。输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+ uo uid二、集成运算放大器电路符号及理想化条件二、集成运算放大器电路符号及理想化条件1. 运放的符号运
30、放的符号习惯用符号习惯用符号uid+VCCVEE国家标准符号国家标准符号uouid+VCCVEE8直流电源接法直流电源接法(VCC = VEE )等效电路等效电路uouidui+u+uoRidAud uidRoiu+ 同相端输入电压同相端输入电压u 反相端输入电压反相端输入电压uid 差模输入电压差模输入电压uid = u u+Aud 开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数 uo = Aud(u+ u )1) ) Aud 2. 运放特性的理想化运放特性的理想化理想理想运放：运放：4) ) KCMR 2) ) Rid 3) )Ro 0传输特性传输特性OuiduoUomaxUomax理想理想线线性性区区实际实际3. 理想运放工作在线性区的两个特点理想运放工作在线性区的两个特点1) ) u+ u( (虚短虚短) )证：证：uo = Aud (u+ u) = Aud uidu+ u = uo/Aud 02) ) i+ i 0 ( (虚断虚断) )证：证：i+ = uid / Rid 0同理同理 i 0uouidui+u+uoRidAud uidRoi4. 理想运放工作在非线性区的两个特点理想运放工作在非线性区的两个特点1) )u+ u时，时， uo = Uomaxu+ u 时时, uo= UOmax2) )i+ i 0 ( (虚断虚断) )
