電工電子技術基礎

基本放大電路

教學目標基本放大電路1.掌握放大電路組成及其作用，理解晶體管結構和工作原理，掌握其伏安特性曲線及主要參數(shù)。2.掌握基本放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分析及參數(shù)計算。3.理解溫度變化對靜態(tài)工作點影響，掌握穩(wěn)定靜態(tài)工作點原理及作用。4.掌握共集電極電路的基本特點和工作原理。5.理解功率放大電路的原理及應用。電工電子技術基礎基本放大電路本章目錄第一節(jié)放大電路的組成及其性能指標第二節(jié)放大電路的分析第四節(jié)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定第六節(jié)功率放大電路第三節(jié)圖解分析第五節(jié)共集電極放大電路電工電子技術基礎基本放大電路電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄黑發(fā)不知勤學早，白首方恨讀書遲?！佌媲渌颊?/p>

思政引例電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄

第二次世界大戰(zhàn)之前，電子管占據電子技術領域的統(tǒng)治地位，發(fā)明者德福雷斯特驚喜地認為“發(fā)現(xiàn)了一個看不見的空中帝國”。1947年12月23日，美國貝爾電話實驗室的巴丁博士、布萊頓博士和肖克萊博士發(fā)現(xiàn)晶體管電流放大作用，3位杰出科學家因此獲得1956年諾貝爾物理學獎。在教室里上課，坐在后排同學們能夠清楚地聽到教師課堂授課的聲音，擴音器是如何放大聲音的？收音機是如何將接收到微弱電臺信號放大的？專業(yè)知識里面蘊藏著一些做人的道理。俗話說：上帝是公平的，它給了你美貌，可能沒有給你智慧，給了你智慧，可能沒有給你健全的體魄，給了你健康的身體，可能沒有給你美貌。一個人總會有一些優(yōu)點，也存在不足，注意善于揚長避短，發(fā)揮自己作用。基本放大電路7.1放大電路的組成及其性能指標一、放大電路的作用與組成

放大的基本要求是使得放大后輸出信號的幅度是輸入信號幅度的倍數(shù)，而輸出信號的變化規(guī)律還保持和輸入信號一樣。基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎負載電阻RL代表放大結果所提供給的對象（如揚聲器）。信號源表示信號來源(如話筒)，它由電壓源uS和內阻RS表示；放大電路由核心放大器件（如晶體管）和電阻電容等組成；

直流電源表示給放大電路提供工作條件的電源，它和電阻元件配合使放大器件工作在合適的工作狀態(tài)；下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標放大電路時必須遵循原則：（1）必須有為放大管及其他元器件提供能量的直流電源，且靜態(tài)工作點合適，保證晶體管工作在放大區(qū)，場效應晶體管工作在恒流區(qū)。即三極管必須工作在放大區(qū)，發(fā)射結正偏，集電結反偏。（2）動態(tài)信號能夠作用于放大管的輸入回路。即輸入信號應加到PN結上。（3）負載上能夠獲得放大了的動態(tài)信號，且對實用放大電路要求共地、無斷路或短路。即輸出信號應加到負載上。電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標指出圖示電路能否放大？若不能請改正？電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎二、放大電路的主要性能指標放大器的主要指標電壓放大倍數(shù)放大增益放大電路輸出電壓和輸入電壓之比。

由于實際放大倍數(shù)往往很大，所以還常用電壓增益來表示放大倍數(shù)，單位為分貝。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎輸入電阻輸出電阻對信號源而言，放大電路輸入端的一個等效電阻。從放大電路輸出端看，放大電路等效電壓源的內阻。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄根據輸出回路，有基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎

除了上述指標外，放大電路的性能指標還有通頻帶、工作穩(wěn)定性、非線性失真、最大輸出功率等。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的組成及其性能指標電工電子技術基礎7.2放大電路的分析

分析放大電路的目的：根據電路結構分析計算其性能指標,并確定器件的參數(shù)要求。

以工程估算和圖解法為主的靜態(tài)分析和以晶體管微變等效電路為主的動態(tài)分析是分析放大電路的常用方法。這些方法對基本放大電路及各種實際應用電路均有普遍意義?；痉糯箅娐贰糯箅娐返姆治鱿乱豁撋弦豁撜履夸涬姽る娮蛹夹g基礎共發(fā)射極基本放大電路一、共射基本放大電路放大電路除了必須有放大器件外，還要達到兩個要求:1.放大器件工作在放大狀態(tài);2.信號能順利進入放大器并在放大后能順利送到負載。耦合電容耦合電容電源正極隔直通交參考點偏置電阻集電極電阻下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎靜態(tài)和動態(tài)靜態(tài)指無輸入信號時放大電路的工作狀態(tài)，又稱為直流工作狀態(tài)。動態(tài)指僅考慮動態(tài)變化的輸入/輸出信號的關系時放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。

放大電路建立了正確的靜態(tài)，就能保證其工作在放大狀態(tài)。在分析放大電路時正確地區(qū)分靜態(tài)和動態(tài)，可以使得分析過程更為簡明。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎直流通路和交流通路直流通路將放大電路的交流電壓信號短路，耦合電容開路所得到的電路。

在直流通路中分析計算流過晶體管的電流和晶體管兩端的電壓，這兩個量值決定了晶體管輸出特性電壓和電流坐標平面上的一個點，常常稱為靜態(tài)工作點(Q點)。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎交流通路指僅考慮交流信號作用的電路。

由于電容C1、C2足夠大時容抗很小，可以忽略容抗將耦合電容視為短接；交流電流流過直流電源時沒有壓降，也可將其短接處理。交流信號轉化過程如下下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎二、靜態(tài)分析工程上，常常用估算法來簡化計算，有時Q點可以省略。計算直流通路中流過晶體管的電流和晶體管兩端的電壓，確定晶體管的工作狀態(tài)。靜態(tài)分析下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎

[例題]

放大電路中UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,RL=125kΩ，晶體管的β=50。用近似估算法求它的靜態(tài)工作點。[解]

畫出放大電路的直流通路下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄[例題]求圖示電路靜態(tài)工作點

電工電子技術基礎（1）晶體管的微變等效電路模型

在很小的動態(tài)范圍內，晶體管電壓和電流的交流量間基本是線性關系,可以用線性電路元件模型來等效。晶體管的低頻小信號模型，又稱為微變等效電路模型。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄三、動態(tài)分析晶體管輸入端的動態(tài)電阻基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎(2)輸出回路基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄（2）微變等效法微變等效電路基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎根據輸入回路有根據輸出回路有電壓放大倍數(shù)下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄輸入電阻輸出電阻基本放大電路——放大電路的分析電工電子技術基礎基本放大電路——放大電路的分析下一頁上一頁章目錄特別提示為保證電路不失真地放大信號，電路處在靜態(tài)時，必須設置合適的靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點合適是指不僅靜態(tài)時，靜態(tài)工作點要處在晶體管的放大區(qū)，而且要使交流信號在整個變化過程中，都能使晶體管處在放大區(qū)。畫直流通路圖時，在將電容開路、電感和交流信號源短路后，一定要保持電路的原有結構不變。畫交流通路圖時，在將電容和直流電源短路后，也一定要保持電路的原有結構不變。畫交流通路圖時，只有交流信號源的頻率在中頻段或高頻段時，才可將較大容量電容視為短路。電工電子技術基礎基本放大電路——圖解分析下一頁上一頁章目錄7.3圖解分析1.輸入回路信號波形一、輸入輸出信號的圖解分析

分析放大電路最大不失真輸出信號幅度、靜態(tài)工作點對信號失真的影響、以及如何消除失真時，用圖解法分析更直觀、方便。電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄2.輸出回路信號波形基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄從輸入輸出信號的波形可以看出：（1）當時，晶體管的電壓、電流都是直流量（靜態(tài)工作點）。（2）交流信號的傳輸路徑是

當時，在原來靜態(tài)值、和的基礎上疊加了一個交流量，同時含有直流分量和交流分量。（3）要實現(xiàn)到的不失真的放大，就要通過選擇合適的靜態(tài)工作點和選擇小信號來得到滿足。（4）共發(fā)射極放大電路具有反相放大作用。節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄二、非線性失真分析失真

因靜態(tài)工作點不合適或者輸入信號太大，使放大電路動態(tài)工作范圍超出三極管特性曲線的線性范圍而產生的失真。指輸出信號與輸入信號相比，波形發(fā)生了畸變。非線性失真截止失真飽和失真節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄截止失真輸入回路波形輸出回路波形原因：靜態(tài)工作點位置太低靠近截止區(qū)

消除截止失真的方法：減小基極偏置電阻節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄飽和失真輸入回路波形輸出回路波形原因：靜態(tài)工作點位置太高靠近飽和區(qū)

消除截止失真的方法：增大基極偏置電阻節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎下一頁上一頁章目錄放大電路要不失真地放大信號，必須②輸入信號的幅值不能太大，以避免放大電路的動態(tài)工作范圍超出特性曲線的線性范圍。①要有一個合適的靜態(tài)工作點，位置大致應選在交流負載線的中間位置附近；圖解法主要用來分析大信號輸出的功率放大電路。節(jié)首頁基本放大電路——圖解分析電工電子技術基礎

前述放大電路的性能與β等管子的參數(shù)有關，而晶體管參數(shù)又與溫度有關，所以電路的靜態(tài)工作狀態(tài)就會隨溫度的改變而改變。電路工作后電子器件都有一定的功率消耗，這些消耗會變成熱量散發(fā)而改變環(huán)境溫度，這樣必然會引起放大電路工作的不穩(wěn)定。基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄7.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎通過選擇電阻RB1和RB2，使得電流I1比IB大很多，而忽略IB，這樣就有2.靜態(tài)分析下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎3.電路的動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)微變等效法輸入電阻輸出電阻下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎[例題]電路中,已知UCC=12V,RB1=30kΩ,RB2=15kΩ,RE=3.3kΩ,晶體管的β=40，求放大電路的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎[解]

(1)靜態(tài)分析(求靜態(tài)工作點)下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎(2)動態(tài)分析(性能指標)輸入電阻輸出電阻電壓放大倍數(shù)下一頁上一頁章目錄節(jié)首頁基本放大電路——靜態(tài)工作點的穩(wěn)定電工電子技術基礎7.5共集電極放大電路

常用放大電路的分析步驟和分析方法與共射放大電路相同，也按照靜態(tài)分析和動態(tài)分析進行。

在電子技術中十分關注信號的走向，在分析、設計、調試和檢修工作中，常常會按照信號的走向進行分析。

信號從晶體管的基極進入放大器，從集電極輸出,發(fā)射極是輸入和輸出信號共同的參考點。共發(fā)射極放大電路基本放大電路——共集電極放大電路下一頁上一頁章目錄電工電子技術基礎射極輸出器是從基極輸入，發(fā)射極輸出。接法上是一個共集電極電路，稱為共集電極放大電路。交流通路中集電極接地，動態(tài)電壓放大倍數(shù)小于1并接近1，且輸出與輸入電壓同相，有電流放大和功率放大作用。C1RS+ui

RERB+UCCC2RL+es

+uo

++iB+uBE

iE+uCE

T射極輸出器基本放大電路——共集電極放大電路上一頁章目錄下一頁電工電子技術基礎

射極輸出器（共集電極電路）

集電極是輸入和輸出電路的共同端點直流通路交流通路基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎靜態(tài)值RERB+UCCIB+UBE

+UCE

TICIE直流通路一、靜態(tài)分析基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎C1RS+ui

RERB+UCCC2RL+es

+uo

++iB+uBE

iE+uCE

T交流通路二、動態(tài)分析RB基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎rbe

EBRERLRBRS+

+

+

CRS+ui

RERBRL+es

+uo

iB+uBE

iE+uCE

T基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎1．電壓放大倍數(shù)rbe

EBRERLRBRS+

+

+

C基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎2．輸入電阻rbe

EBRERLRBRS+

+

+

C基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎3．輸出電阻rbe

EBRERBRS+

C右圖將信號源短路，保留內阻RS

，RS

與

RB

并聯(lián)后等效電阻為R

S

。輸出端將RL

取去，外加一交流電壓

，產生電流。基本放大電路——共集電極放大電路上一頁下一頁電工電子技術基礎如

=40，rbe=0.8k，RS=50，RB=120k

射極輸出器特點：電壓放大倍數(shù)接近

1；輸入電阻高；輸出電阻低。因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж撦d能力強。常被用作多級放大電路的輸入級或輸出級。基本放大電路——共集電極放大電路電工電子技術基礎總結：下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——共集電極放大電路電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——共集電極放大電路應用：電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——共集電極放大電路電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——共集電極放大電路電工電子技術基礎下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——共集電極放大電路電工電子技術基礎一、功率放大電路的特點7.6功率放大電路1.功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路，一般處于放大電路的最后一級。功率放大電路除了要輸出盡可能大的電壓幅值外，輸出電流也大，這就要求輸出電阻小，輸出管工作在發(fā)射極輸出形式。2.由于管子工作在更大的電壓范圍，要考慮其極限參數(shù)等。3.功率放大主要考慮的指標是最大輸出功率和效率，在輸出盡可能大的功率的同時，電路自身的消耗要低;還有失真問題?；痉糯箅娐贰β史糯箅娐废乱豁撋弦豁撜履夸洠?）基本要求電工電子技術基礎大截止區(qū)放區(qū)飽和區(qū)

功率放大電路是大信號放大，管子工作在更大的電壓范圍，要考慮其極限參數(shù)等，還要考慮到信號的失真問題。我們把靜態(tài)工作點過高，過低和合適（即過Q1、Q3、Q2的紅、藍、黑三線）的三種工作狀態(tài)分別稱為甲類、甲乙類和乙類放大。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄（2）工作狀態(tài)基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎

功率放大電路的輸出功率、效率和失真情況是互相聯(lián)系、互相影響的。甲類工作狀態(tài)下，信號不失真，但靜態(tài)功耗大，效率不高。

乙類工作狀態(tài)下，效率較高，但對正弦波信號僅半波工作，另外半波在截止區(qū)，又有失真問題。甲乙類功率放大電路是綜合考慮了這些問題而形成的。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎二、互補對稱功率放大電路互補對稱功率放大電路1.電路組成

輸出端無耦合電容而直接接負載，故電路又稱為OCL（OutputCapacitorless）互補對稱功率放大電路。由于兩管都工作于乙類狀態(tài)，減小了晶體管的損耗，提高了效率。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎互補輸出波形2.工作原理互補對稱功率放大電路

兩管一個正半周、一個負半周輪流導通，在負載上合成得到一個完整的波形。以正弦信號為例下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎交越失真克服交越失真電路

嚴格說，輸入信號很小達不到晶體管的導通電壓時，晶體管進入截止區(qū)不導通。因此在正、負半周交替中會出現(xiàn)一段非線性失真，稱為交越失真。為了克服交越失真，可以給晶體管靜態(tài)加點偏置，使之工作在甲乙類而不進入截止區(qū)。交越失真下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎

負載上獲得的功率為其上的電壓與電流有效值的乘積，也可以用電壓平方除以負載電阻來求。當求出最大輸出電壓幅度Uom后，可以估算最大不失真輸出功率。對用雙電源供電的互補功率放大來說，Uom的最大值可接近電源電壓UCC。3.電路性能指標估算最大不失真輸出功率Pomax

常用的功率放大電路除了采用雙電源的OCL電路外，還有可采用單電源的OTL（OutputTrasformerless）電路。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術基礎OTL功率放大電路[例題]電路已調整R1和R3電阻使發(fā)射極靜態(tài)為UCC/2，已知UCC＝12V，RL＝8Ω，試估算該電路最大輸出功率，并選擇晶體管的參數(shù)U（BR）CEO和PCM。下一頁上一頁節(jié)首頁章目錄基本放大電路——功率放大電路電工電子技術