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1、 第二章 基本放大电路2.1 放大电路的基本概念及性能指标 一.放大的基本概念 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。二.放大电路的主要技术指标1.放大倍数表示放大器的放大能力 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。（1）电压放大倍数定义为:AU=UO/UI（2）电流放大倍数定义为:AI=IO/II（3）互阻增益定义为:Ar=UO/II（4）互导增益定义为:Ag=IO/UI2.输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻iiui输入电阻：Ri=ui/iiRi uSRS信号源一般来说，R
2、i越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，Ri越大，ui就越接近uS。Au输入端输出端Au uS3.输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。输出端Rouso输出端4.通频带fAAm0.7AmfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线 3dB带宽2.2 基本共射放大电路的工作原理一三极管的放大原理三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。UCE（-ICRc）放大原理：UBEIBIC（IB）电压放大倍数：Rb+VCCVBBRCC1C2T放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏
3、。uiuo输入输出参考点RL二.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL共射放大电路集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL单电源供电可以省去Rb+VCCVBBRCC1C2TRLRb+VCCRCC1C2Tui=0时由于电源的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB无信号输入时1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态 三.静态工作点Rb+VCCRCC1C2TICUBEUCE(IC,UCE)(IB,UBE)RLIB静态工作点开路Rb+VCCRCC1C2RL画出放大电路的直流通路
4、2.静态工作点的估算 将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：开路Rb+VCCRC直流通道（1）估算IB（UBE 0.7V)Rb+VCCRCIBUBERb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）（2）估算UCE、ICRb+VCCRCICUCEIC=IB例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级 UBE 0.7VIBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化1.交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui静态工作点二.
5、用图解法分析放大器的动态工作情况ICUCEicuCE也沿着负载线变化uCEUCE与Ui反相！Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形uo比ui幅度放大且相位相反对交流信号(输入信号ui)短路短路置零2.放大器的交流通路Rb+VCCRCC1C2RLuiuo1/C 0 将直流电压源短路，将电容短路。交流通路分析动态工作情况交流通路的画法：RbRCRLuiuo交流通道交流负载线RbRCRLuiuoicuce其中：uce=-ic（RC/RL）=-ic RL交流量ic和uce有如下关系：这就是说，交流负载线的斜率为：uce=-ic（RC/RL）=-ic RL或ic=（-1/RL）uce交流
6、负载线的作法：斜 率为-1/RL。（RL=RLRc）经过Q点。交流负载线的作法ICUCEVCCQIB交流负载线直流负载线斜 率为-1/RL。（RL=RLRc）经过Q点。注意：（1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。iCuCEuo可输出的最大不失真信号（1）合适的静态工作点ib4非线性失真与Q的关系iCuCEuo（2）Q点过低信号进入截止区称为截止失真信号波形iCuCEuo（3）Q点过高信号进入饱和区称为饱和失真信号波形截止失真和饱和失真统称“非线性失真”三、放大电路的微变等效电路分析法思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路条件：交流小信
7、号1、三极管的h参数等效电路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。becrbeibbeubeubeib对于小功率三极管：rbe的量级从几百欧到几千欧。考察输出回路iCuCE输出端相当于一个受 ib控制的电流源。近似平行且电流源两端还要并联一个大电阻rce。iCuCEiCuCErce的含义ubeibuceicuberbeibib rceuceicrce很大，一般忽略。画出三极管的h参数等效电路2.三极管的简化微变等效电路等效ebcebcrbeic=
8、ib请注意如下问题：电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。3 放大器的交流分析(一)画出放大器的微变等效电路（1）画出放大器的交流通路（2）将交流通路中的三极管用h参数等效电路代替(二)电压放大倍数的计算：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRbRCRL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较大的的输入电阻。rbeRbRCRL(三)输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：当信号源有内阻时：rbeRbRC所以：用加压求流法求输出电阻：00(四)输出电阻的计算：根据定义求：1.静态工作点
9、。2.电压增益AU、输入电阻Ri、输出电阻R0。3.若输出电压的波形出现如 下失真，是截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？如何调节？解：1.IcVCE2.思路：微变等效电路AU、Ri、R0对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。Q变UBEICEO变T变IC变2.4 静态工作点的稳定1.温度对静态工作点的影响温度对UBE的影响iBuBE25 C50CTUBEIBIC温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。总之：T IC常采用射极偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。为此，
10、需要改进偏置电路，当温度升高时,能够自动减少IB，IB IC，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。I1I2IB2.静态工作点稳定的放大器I2=（510）IB I1 I2Rb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoBEC分压式偏置电路Re射极直流负反馈电阻Ce 交流旁路电容ICIERb1+VCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoI1I2IB静态工作点稳定过程TUBEICICIEUEUBE=UB-UE=UB-IE REUB被认为较稳定ICIEIB由输入特性曲线本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程ECB直流通道及静态工作点估算IB=IC/UCE=VCC-ICRC-IERe
11、IC IE=UE/Re=（UB-UBE）/Re UBE 0.7V+VCCRb1RCRb2ReICIEIBUCE电容开路,画出直流通道Rb1+ECRCC1C2Rb2CERERLuiuo电容短路,直流电源短路，画出交流通道交流通道及微变等效电路BEC交流通道Rb1RCRb2RLuiuoBECibiciii2i1微变等效电路rbeRCRLRb1Rb2BECI1I2微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算Ri=Rb1/Rb2/rbeRo=RCrbeRCRLRb1Rb2BECI1I2RL=RC/RL电容CE的作用：例题：（2）求电压放大倍数：一.共集电极放大电路Rb+VCCC1C2ReRLu
12、iuo1.结构：2.5放大电路的三种基本组态2.直流通道及静态工作点分析：VCC=IBRb+UBE+IERe=IBRb+UBE+(1+）IBReRb+VCCReIBIEUBEUCEIC=IB 3.动态分析交流通道及微变等效电路RB+ECC1C2RERLuiuo交流通道及微变等效电路rbeReRLEB CRbReRLuiuoBCELbbebLbR I)1(r IR I)1(+=（1）电压放大倍数rbeRERLRLIeuA=UoUi1、所以2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。讨论输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。Au（2）输入电阻rb
13、eReRLIRBRi=Ui Ibrbe+(1+)RL=Ri=UiIi=Rb/rbe+(1+)RLRiRi3、输出电阻用加压求流法求输出电阻。rbeRERsro置0保留RsrbeRe输出电阻ro=Re/rbe1+当RS=0时（加压求流法）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。二.共基极电路1.静态工作点 直流通路与射极偏置电路相同2.动态指标电压增益输出回路：输入回路：电压增益：2.动态指标 输入电阻 输出电阻3.三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：一.直流偏置电路：保证管子工作在饱和区，输出信号不失真 2.6 场效应管放大电路（1）自偏压电路vGSvGS=-iDR
14、 注意：该电路产生负的栅源电压，所以只能用于需要负栅源电压的电路。计算Q点：VGS、ID、VDSvGS=VDS=VDD-ID(Rd+R)已知VP，由-iDR可解出Q点的VGS、ID、VDS（2）分压式自偏压电路VDS=VDD-ID(Rd+R)可解出Q点的VGS、ID、VDS 计算Q点：已知VP，由该电路产生的栅源电压可正可负，所以适用于所有的场效应管电路。二.场效应管的交流小信号模型 与双极型晶体管一样，场效应管也是一种非线性器件，而在交流小信号情况下，也可以由它的线性等效电路交流小信号模型来代替。其中：rgs是输入电阻，理论值为无穷大。gmvgs是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流的控制
15、作用。称为低频跨导。rd为输出电阻，类似于双极型晶体管的rce。三.放大电路1.共源放大电路分析：（1）画出共源放大电路的交流小信号等效电路。（2）求电压放大倍数（3）求输入电阻（4）求输出电阻忽略 rd由输入输出回路得则则由于rgs=（2）电压放大倍数（3）输入电阻得 分析：（1）画交流小信号等效电路。由2.共漏放大电路（4）输出电阻所以由图有2.7 多级放大电路功率放大输出一.多级放大器的耦合方式1.阻容耦合优点：各级放大器静态工作点独立。输出温度漂移比较小。缺点：不适合放大缓慢变化的信号。不便于作成集成电路。2.直接耦合优点：各级放大器静态工作点相互影响。输出温度漂移严重。缺点：可放大缓
16、慢变化的信号。电路中无电容，便于集成化。二.多级放大器的分析 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1.两级之间的相互影响2.电压放大倍数注意：在算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负载。3.输入电阻4.输出电阻Ri=Ri（最前级）(一般情况下）Ro=Ro（最后级）(一般情况下）设：1=2=100，VBE1=VBE2=0.7 V。举例1：两级放大电路如下图示，求Q、AV、Ri、Ro解：（1）求静态工作点（2）求电压放大倍数先计算三极管的输入电阻电压增益 如果求从VS算起的电压增益，需计算第一级的输入电阻 Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=3.1/51/20=2.
17、55 k（3）求输入电阻Ri=Ri1=rbe1/Rb1/Rb2=2.55 k（4）求输出电阻RO=RC2=4.3 k 举例2：电路如下图示，求Q、AV、Ri、Ro画微变等效电路：微变等效电路本章小结1基本放大电路的组成。BJT加上合适的偏置电路（偏置电路保证BJT 工作在放大区）。2交流与直流。正常工作时，放大电路处于交直流共存的状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。直流通路：交流电压源短路，电容开路。交流通路：直流电压源短路，电容短路。3三种分析方法。（1）估算法（直流模型等效电路法）估算Q。（2）图解法分析Q（Q的位置是否合适）；分析动态（最大不失真输出电压）。（3）h参数交流模型法分析动态（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等）。4三种组态。（1）共射AU较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。（2）共集AU1，Ri大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔离等。（3）共基AU较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。由FET构成的放大电路也有三种组态，可与BJT三种组态一一对应。5多级放大器。两种耦合方式：阻容耦合与直接耦。电压放大倍数：AU=AU1AU2AUn