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1、学习基本放大电路学习基本放大电路学习目的与要求学习目的与要求1.1.掌握基本放大电路的组成及工作原理，了解放大电掌握基本放大电路的组成及工作原理，了解放大电路的一些基本概念；路的一些基本概念；2.2.掌握基本放大电路的图解分析法和微变等效电路分掌握基本放大电路的图解分析法和微变等效电路分析法；析法；3.3.熟练掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析熟练掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析和动态分析及其特点。和动态分析及其特点。第二篇第二篇第1页/共30页基极电源基极电源7.1 共发射极电压放大器共发射极电压放大器双电源共发射极单管放大电路双电源共发射极单管放大电路双电源共发射极单管放大电
2、路双电源共发射极单管放大电路ECC2+RCRB+C13DG6ICIBIEEB RL输输入入回回路路输输出出回回路路集电极电阻，约为几至几十欧集电极电阻，约为几至几十欧NPN型管型管耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容基极电阻，约几基极电阻，约几十至几百千欧十至几百千欧集电极集电极电源，电源，约为几约为几至几十至几十伏伏负载电阻负载电阻 电路中发射极是输入、输出回路的公共支电路中发射极是输入、输出回路的公共支路，而且放大的是电压信号，因此称之为共发路，而且放大的是电压信号，因此称之为共发射极射极 电压放大器。电压放大器。电路各部分作用：电路各部分作用：电路各部分作用：电路各部分作用：晶体管晶体管T：
3、放大器的核：放大器的核心部件，在电路中起心部件，在电路中起电流放大作用；电流放大作用；电源电源EC：为放大电路：为放大电路提供能量和保证晶体提供能量和保证晶体管工作在放大状态；管工作在放大状态；电源电源EB和电阻和电阻RB：使：使管子发射结处于正向管子发射结处于正向偏置，并提供适当的偏置，并提供适当的基极电流基极电流IB；耦合电容耦合电容C1和和C2：一般：一般为几微法至几十微法，为几微法至几十微法，利用其通交隔直作用，利用其通交隔直作用，既隔离了放大器与信号既隔离了放大器与信号源、负载之间的直流干源、负载之间的直流干扰，又保证了交流信号扰，又保证了交流信号的畅通；的畅通；电阻电阻RC：将集电
4、极的电：将集电极的电流变化变换成集电极的流变化变换成集电极的电压变化，以实现电压电压变化，以实现电压放大作用。放大作用。第第2页页第2页/共30页单电源共发射极单管放大电路单电源共发射极单管放大电路单电源共发射极单管放大电路单电源共发射极单管放大电路+UCCC2+RCRB+C1RL实用中，一般都采用单电源供电，而且把实用中，一般都采用单电源供电，而且把发射极的公共端作为发射极的公共端作为“地地”点，并按习惯点，并按习惯画法把集电极电源以电位形式标在图中。画法把集电极电源以电位形式标在图中。放大电路的直流通道放大电路的直流通道放大电路的直流通道放大电路的直流通道 晶体管放大电路实际上是晶体管放大
5、电路实际上是一个一个交、直流共存交、直流共存交、直流共存交、直流共存的电路。当的电路。当交流信号交流信号ui=0时，电路所处的时，电路所处的工作状态称为工作状态称为“静态静态”，静态静态时等效电路称为它的时等效电路称为它的直流通道直流通道直流通道直流通道。+UCCRCRBUCEICIEIBUBE 直流通道中耦合电容相当于开路，电路中的各电压、电流都直流通道中耦合电容相当于开路，电路中的各电压、电流都是直流量。电路中仅有直流量时的工作状态称为是直流量。电路中仅有直流量时的工作状态称为“静态静态”。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第第2页页第3页/共30页
6、静静态态时时三三极极管管各各极极电电流流和和电电压压值值称称为为静静态态工工作作点点Q（主主要要指指IBQ、ICQ和和UCEQ）。静静态态分分析析主主要要是是确确定定放放大大电电路路中中的的静静态态值值IBQ、ICQ和和UCEQ。放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析+UCCRCRBUCEICIEIBUBE由直流通道可对由直流通道可对由直流通道可对由直流通道可对QQ点进行估算：点进行估算：点进行估算：点进行估算：静静态态工工作作点点Q例：例：例：例：已知图中已知图中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50，求放大电路的静态，求放大电路的静态工作点工作
7、点Q。解：解：所以，所以，Q=IB=37.2A，IC=1.86mA，UCE=4.42V。第第2页页第4页/共30页 由于放大器一般都由于放大器一般都工作在小信号状态，即工作在小信号状态，即工作点在特性曲线上的工作点在特性曲线上的移动范围很小。因此晶移动范围很小。因此晶体管虽然工作在非线性体管虽然工作在非线性状态下，但采用它的等状态下，但采用它的等效效线性模型线性模型微变等效电微变等效电微变等效电微变等效电路路路路所分析得出的结果，所分析得出的结果，与其真实状况相比仅有与其真实状况相比仅有微小误差，可运用线性微小误差，可运用线性电路模型分析问题则带电路模型分析问题则带给我们极大的方便。给我们极大
8、的方便。RL uSRSuiRCRBu0uceiciiieib仅有交流信号作用仅有交流信号作用下，电容相当于短下，电容相当于短路，路，UCC=0相当于相当于“地地”电位，因此电位，因此电路为左图所示。电路为左图所示。放大电路的放大电路的动态动态分析（交流通道）分析（交流通道）uSRSuiRCRBu0iciiibibrbe上述微变等效电路中：上述微变等效电路中：第第2页页第5页/共30页 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，这个线性电路就是放大器的这个线性电路就是放大器的微变等效电路微变等效电路，对该线性电路进行分，对该线性电
9、路进行分析的方法称为微变等效电路分析法。析的方法称为微变等效电路分析法。等效的条件等效的条件是晶体管在小信是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。右图所示为晶体管的输入特性曲线。在右图所示为晶体管的输入特性曲线。在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。点附近的微小范围内可以认为是线性的。当当uBE有一微小变化有一微小变化UBE时，基极电流变化时，基极电流变化IB，两者的比值称为三极管的动态输入电两者的比值称为三极管的动态输入电阻，
10、即阻，即rbe。微变等效电路的基本思路微变等效电路的基本思路 输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流仅与基极电流的微小变化的微小变化IB有关，而与电压有关，而与电压uCE无关，故集无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电控制的电流源，即：流源，即：第第2页页第6页/共30页电压放大倍数：对上述微变等效电路进行分析：对上述微变等效电路进行分析：式中式中RL=RC/RL共发射共发射极放大极放大电路的电路的微变等微变等效电路。效电路。输入电阻输入电阻Ri：当RL
11、=（开路）时：输出电阻输出电阻R0：共射极电压放大器由于共射极电压放大器由于rbe较小较小而使输入电阻而使输入电阻Ri不大；而输出不大；而输出电阻电阻R0=RC，显然不够小。，显然不够小。第第2页页第7页/共30页 输入电阻输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小。为了减轻信号源的负担，总大小。为了减轻信号源的负担，总希望希望Ri越大越好越大越好。另外，。另外，较大的输入电阻较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻也可以降低信号源内阻RS的影响，使放的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在共发射极放大电路中，由于大电路获得较高的输入电压。在共
12、发射极放大电路中，由于RB比比rbe大得较多，大得较多，Ri近似等于近似等于r rbebe，一般在在几百欧至几千一般在在几百欧至几千欧，因此是比较低的，即欧，因此是比较低的，即共射放大器输入电阻不理想共射放大器输入电阻不理想。输入、输出电阻对放大器输入、输出电阻对放大器输入、输出电阻对放大器输入、输出电阻对放大器有何影响？有何影响？有何影响？有何影响？对负载而言，总希望放大电路的对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好输出电阻越小越好。因为放大器的。因为放大器的输出电阻输出电阻Ro越小，负载电阻越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，使得放的变化对输出电压的影响就越小，使得放大器带
13、负载能力越强。共发射极放大电路中的输出电阻大器带负载能力越强。共发射极放大电路中的输出电阻Ro在几千欧至几在几千欧至几十千欧，一般认为是较大的，也十千欧，一般认为是较大的，也不理想不理想。共发射极电压放大器的电压放大共发射极电压放大器的电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数倍数与晶体管的电流放大倍数、动、动态转入电阻态转入电阻r rbebe及集电极电阻及集电极电阻RC、负载、负载电阻电阻RL均有关。由计算式可看出，当均有关。由计算式可看出，当rbe 和和RL一定时，一定时，Au与与成正比。成正比。共发射极电压放大器的电压放大倍数与哪些参数有关？与晶体管的值成正比吗？第第2页页第8页/共30页共发射
14、极单管放大器的电压放大倍数较高。共发射极单管放大器的电压放大倍数较高。共发射极单管放大器的电压放大倍数较高。共发射极单管放大器的电压放大倍数较高。放大电路分析综合放大电路分析综合放大电路分析综合放大电路分析综合 有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。uSRS放大电路输入加放大电路输入加ui后，晶体管的后，晶体管的UBE就变成就变成了了ui+UBE；同时；同时iB=ib+IB；iC=ic+IC，晶体管，晶体管输出电压输出电压uCE=UCC-ICRC;经
15、电容经电容C2滤波后得滤波后得到放大器输出电压：到放大器输出电压：u0=UCC-iCRC由于由于iCRC是随是随ui的的增加而增加，因增加而增加，因此此u0随随ui增加而减增加而减小，即输出、输小，即输出、输入电压是入电压是反相关反相关反相关反相关系系系系，因此共发射，因此共发射放大电路也称为放大电路也称为反相器反相器。+UCCuiC2+RCRBRB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBIB第第2页页第9页/共30页图解步骤：图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据）根据ui在输入特性上求在输入特性上求uBE和和iB。（3）作交流负载线。
16、）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求）由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE。放大电路静态工作点的图解法放大电路静态工作点的图解法放大电路静态工作点的图解法放大电路静态工作点的图解法第第2页页第10页/共30页1.由由于于C2的的隔隔直直作作用用，uCE中中的的直直流流分分量量UCE被被隔隔开开，放放大大器器的的输出电压输出电压uo等于等于uCE中的交流分量中的交流分量uce，且与输入电压且与输入电压ui反相。反相。2.放放大大器器的的电电压压放放大大倍倍数数可可由由uo与与ui的的幅幅值值之之比比或或有有效效值值之之比比求求出出。负负载载电电阻阻RL越越小小，交交流流负负载
17、载电电阻阻RL也也越越小小，交交流流负负载载线就越陡，使线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数减小，电压放大倍数Au下降。下降。3.静静态态工工作作点点Q设设置置得得不不合合适适时时，将将对对放放大大电电路路的的性性能能造造成成影影响响。若若Q点点偏偏高高，当当ib按按正正弦弦规规律律变变化化时时，Q进进入入饱饱和和区区，造造成成ic和和uce的的波波形形与与ib（或或ui）的的波波形形不不一一致致，输输出出电电压压uo的的负负半半周周出出现现平平顶顶畸畸变变，称称为为饱饱和和失失真真；若若Q点点偏偏低低，则则Q进进入入截截止止区区，输输出出电电压压uo的的正正半半周周出出现现平平顶顶畸畸变变，
18、称称为为截截止止失失真真。饱饱和和失真和截止失真统称为非线性失真。失真和截止失真统称为非线性失真。从图解分析过程中可得出如下重要结论：从图解分析过程中可得出如下重要结论：从图解分析过程中可得出如下重要结论：从图解分析过程中可得出如下重要结论：u0上削波出现截止失真上削波出现截止失真u0下削波出现饱和失真下削波出现饱和失真第第2页页第11页/共30页即：温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响问题讨论问题讨论温度升高温度升高UBE减小减小ICBO增大增大增大增大IC增大增大对于固定偏置式共发射极放大电路而言，静对于固定偏置式共发射极放大电路而言，静
19、态工作点由态工作点由UBE、和和ICEO、ICB0决定，这几个参决定，这几个参数均随温度的变化而发生变化。数均随温度的变化而发生变化。Q变变UBE ICEO变变T变变IC变变ICEO增大增大第第2页页第12页/共30页与温度基本无关与温度基本无关具有工作点稳定的放大电路具有工作点稳定的放大电路条件：条件：I1I2IB调节过程：调节过程：调节过程：调节过程：则+UCCCERE uSRSuiC2+RCRB1RB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBI2I1第第2页页第13页/共30页动态分析：动态分析：分压式偏置共发射极电压放大器的分析分压式偏置共发射极电压放大器的分析静态分析：静态分析：第第2页
20、页第14页/共30页讨论题讨论题静态情况下，放大静态情况下，放大电路中电路中C1、C2有无有无端电压？极性如端电压？极性如 何？何？若静态工作点若静态工作点Q较高时，输较高时，输出易进入饱和区，输出波形将出出易进入饱和区，输出波形将出现下削波；现下削波；Q点设置较低时，输点设置较低时，输出又易进截止区，输出波形则出出又易进截止区，输出波形则出现上削顶。显然无论是上削顶还现上削顶。显然无论是上削顶还是下削顶，都造成了输出波形的是下削顶，都造成了输出波形的失真，为消除这些失真，应将失真，为消除这些失真，应将Q点下移或上移点下移或上移。上、下削波同时上、下削波同时出现时，说明静态工作点设置的出现时，
21、说明静态工作点设置的比较合理，只是输入信号太强不比较合理，只是输入信号太强不能完全通过，应减小输入信号。能完全通过，应减小输入信号。发生饱和失真和截止失真发生饱和失真和截止失真的原因是什么？其输出波的原因是什么？其输出波形有何特点？如何消除上形有何特点？如何消除上述失真？两种失真同时出述失真？两种失真同时出现，是否现，是否Q点不合适？点不合适？放大电路总是希望放大电路总是希望输入电阻高些，输入电阻高些，Ri越大，越大，流入放大器的信号电流衰减越小，电路输流入放大器的信号电流衰减越小，电路输入特性越好；放大电路问题希望输出电阻入特性越好；放大电路问题希望输出电阻低些，低些，R0越低，负载对放大倍
22、数的影响越越低，负载对放大倍数的影响越小，放大器的带负载能力越强小，放大器的带负载能力越强。为什么放大器的输入电为什么放大器的输入电阻尽量大些？输出电阻阻尽量大些？输出电阻尽量小些呢？尽量小些呢？共发射极放大电路的输共发射极放大电路的输入输出电压的相位如何？入输出电压的相位如何？反相！反相！+UCCUC2=UCE+RCRB+UC1=UBEUCEUBEui=0u0=0第第2页页第15页/共30页电容电容电容电容C CE E的作用：的作用：的作用：的作用：第第2页页第16页/共30页第第2页页第17页/共30页第第2页页第18页/共30页例题例题例题例题：解：解：图图示示电电路路，已已知知UCC=
23、12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试试估估算算静静态态工工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（1）用估算法计算静态工作点）用估算法计算静态工作点第第2页页第19页/共30页（2）求电压放大倍数）求电压放大倍数（3）求输入电阻和输出电阻）求输入电阻和输出电阻共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为：共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为：共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为：共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为：具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻具有较大的电压放大倍数和电流放大
24、倍数，同时输入电阻和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器是没有特殊要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器是目前应用最广泛的基本放大电路。目前应用最广泛的基本放大电路。第第2页页第20页/共30页（1）静态分析）静态分析7.2 共集电极放大电路（射极输出器）共集电极放大电路（射极输出器）第第2页页第21页/共30页（2 2）动态分析）动态分析）动态分析）动态分析求电压放大倍数求电压放大倍数第第2页页第22页/共30页求输入电阻求输入电阻求输出电阻求输出电阻第第2页页第2
25、3页/共30页电压放大倍数小于电压放大倍数小于1，但约等于，但约等于1，即电压跟随。，即电压跟随。输入电阻较高。输入电阻较高。输出电阻较低。输出电阻较低。射极输出器的用途：射极输出器的用途：射极输出器的用途：射极输出器的用途：射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输
26、入电压。用作输轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。送尽可能大的功率。射极输出器的特点：射极输出器的特点：射极输出器的特点：射极输出器的特点：第第2页页第24页/共30页图中虚线框内为稳压电路。图中虚线框内为稳压电路。220V220V交流电压经变压器变换成所需要的交流交流电压经变压器变换成所需要的交流电压，然后经桥式整流和电容滤波后，输出电压电压，然后经桥式整流和电容滤波后，输出电压U Ui i加
27、到稳压电路的输入加到稳压电路的输入端。晶体管接成射极输出电路，负载端。晶体管接成射极输出电路，负载RL接到晶体管的发射极。稳压管接到晶体管的发射极。稳压管DZ和电阻和电阻R1组成基极稳压电路，使晶体管的基极电位稳定为组成基极稳压电路，使晶体管的基极电位稳定为UZ。电路的稳压原理是：假如由于某种原因使输出电压电路的稳压原理是：假如由于某种原因使输出电压U0降低，因降低，因VBUZ不变，故不变，故UBE增加，使增加，使IB和和IC均增加，均增加，UCE减小。从而使输出电压减小。从而使输出电压U0UiUCE回升，维持基本不变。整个过程可用流程图表示为：回升，维持基本不变。整个过程可用流程图表示为：U
28、0(VBVZ)UBEIBICUCE(U0UiUCE)U0如果如果U0，调整过程与上述相反，同样可起到稳压作用。，调整过程与上述相反，同样可起到稳压作用。射极输出器的应用实例射极输出器的应用实例射极输出器的应用实例射极输出器的应用实例IEICIBR1UZIZUiRLU0DZUBE220V串联型晶体管稳压电源第第2页页第25页/共30页第26页/共30页第27页/共30页3.3.3.3.负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 电路中引入负反馈后，一般造成电压放大倍数的下降，反电路中引入负反馈后，一般造成电压放大倍数的下降，反馈电压馈
29、电压IeRe越大，电压放大倍数下降越多。虽然负反馈引起越大，电压放大倍数下降越多。虽然负反馈引起A Au u下下降，但换来的却是降，但换来的却是放大电路稳定性的提高放大电路稳定性的提高。提高放大电路的稳。提高放大电路的稳定性，是放大电路中至关重要的一个环节。定性，是放大电路中至关重要的一个环节。既然负反馈具有稳定放大电路的作用，当然信号频率的变化既然负反馈具有稳定放大电路的作用，当然信号频率的变化引起的电压放大倍数的变化也将减小，即引入引起的电压放大倍数的变化也将减小，即引入负反馈可扩展放大负反馈可扩展放大电路的通频带电路的通频带。当输入正弦信号的幅度较大时，输出波形引入负反馈后，将当输入正弦
30、信号的幅度较大时，输出波形引入负反馈后，将使放大电路的闭环电压传输特性曲线变平缓，线性范围明显展宽。使放大电路的闭环电压传输特性曲线变平缓，线性范围明显展宽。在深度负反馈条件下，若反馈网络由纯电阻构成，则闭环电压传在深度负反馈条件下，若反馈网络由纯电阻构成，则闭环电压传输特性曲线在很宽的范围内接近于直线，即负反馈可输特性曲线在很宽的范围内接近于直线，即负反馈可减小放大电减小放大电路的非线性失真路的非线性失真。负反馈能负反馈能抑制反馈环内的噪声和干扰抑制反馈环内的噪声和干扰 。电压电压负反馈使负反馈使输出电阻减小输出电阻减小；电流电流负反馈使负反馈使输出电阻增加输出电阻增加。第第2页页第28页/
31、共30页当输入信号本身已经产生当输入信号本身已经产生了失真，引入负反馈后可了失真，引入负反馈后可以使失真得到一些改善。以使失真得到一些改善。从本质上讲，采用负反馈从本质上讲，采用负反馈提高放大电路的稳定性，提高放大电路的稳定性，实际上是利用失真的波形实际上是利用失真的波形来改善波形的失真，并不来改善波形的失真，并不能使失真完全消除。能使失真完全消除。Go!检验学习结果检验学习结果检验学习结果检验学习结果放大电路引入负反馈放大电路引入负反馈后，对电路的工作性后，对电路的工作性能带来什么改善？如能带来什么改善？如果输入信号本身是一果输入信号本身是一个已产生了失真的信个已产生了失真的信号，引入负反馈后能号，引入负反馈后能否使失真得到改善？否使失真得到改善？什么是反馈？正反馈什么是反馈？正反馈和负反馈？如何判断电路和负反馈？如何判断电路采用的反馈形式？采用的反馈形式？第第2页页第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页