基本放大電路的組成及工作原理第2章基本放大電路放大器的分析方法常見(jiàn)的放大電路放大器的頻率特性多級(jí)放大器本章小結(jié)2/25/2025主要要求：1.了解基本放大電路的組成2.1基本放大電路的組成及工作原理2.掌握其工作原理,及靜態(tài)工作點(diǎn)的求解3.了解放大器的主要性能指標(biāo)2/25/20252.1.1放大器的電路組成放大器的作用就是把微弱的電信號(hào)不失真的加以放大。放大器的框圖2/25/2025所謂失真,就是輸入信號(hào)經(jīng)放大器輸出后,發(fā)生了波形畸變.2/25/2025晶體管V具有放大作用,是 放大器的核心;基極電阻Rb,與基極電流集電極電流和三極管的電壓偏置有密切關(guān)系;集電極電阻Rc,把放大的電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出;耦合電容C1和C2,具有隔直通交作用,傳遞交流信號(hào)又使放大器不受信號(hào)源和輸出負(fù)載的影響.按放大目的的不同,放大器又分交流放大器,直流放大器,脈沖放大器,下面以共射極交流基本放大電路為例分析:2/25/2025

2.1.2放大器的工作原理適當(dāng)選取Rb,RC,UCC參數(shù),晶體管就能工作在放大區(qū):若晶體管射基極等效動(dòng)態(tài)電阻為rbe,加入輸入信號(hào)ui前iB=IB,則分析電路:符號(hào)說(shuō)明:以基極電流為例,iB代表基極電流的瞬時(shí)值,IB代表直流分量,ib代表交流分量,有效值用Ib表示,復(fù)數(shù)量量用表示.2/25/20252/25/2025放大電路的工作原理:微弱的電壓信號(hào)uiicuoBJTRC利用晶體管的控制作用，把直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能ui經(jīng)過(guò)輸入端電容C1與UBE疊加到晶體管輸入端,使基極電流iB發(fā)生變化,進(jìn)而使集電極電流ic發(fā)生變化,ic在RC上的壓降使晶體管輸出端電壓發(fā)生變化,最后經(jīng)過(guò)電容C2輸出交流電壓uo(從圖中可見(jiàn)uo與ui相位相反,稱(chēng)為放大器的倒相作用,適當(dāng)選取RC,uo會(huì)比ui大的多)2/25/20252.1.3晶體管的直流通路和靜態(tài)工作點(diǎn)晶體管是放大電路的核心，要使晶體管正常發(fā)揮作用，還需要具備一定的外部條件即合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。1.靜態(tài)工作點(diǎn)的意義當(dāng)ui=0時(shí)，放大電路中沒(méi)有交流成分，稱(chēng)為靜態(tài),或稱(chēng)為直流工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)可以用晶體管的電流,電壓一組數(shù)值來(lái)表示,分別是基極電流IBQ，集電極電流ICQ及集射極電壓UCEQ。它們?cè)谌龢O管特性曲線(xiàn)上所確定的一個(gè)點(diǎn),稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，習(xí)慣上常用Q表示,又稱(chēng)為Q點(diǎn).2/25/2025IBQ太小,交流信號(hào)ui的負(fù)半波的全部或部分會(huì)使發(fā)射結(jié)進(jìn)入“死區(qū)”,電路處于截止?fàn)顟B(tài),失去對(duì)負(fù)半波的正常放大作用;IBQ過(guò)大當(dāng)輸入信號(hào)正半周到來(lái)時(shí),電路會(huì)進(jìn)入飽和區(qū),同樣不能正常放大.可見(jiàn)IBQ的值對(duì)放大電路工作好壞起著重要作用,此外還有ICQ和UCEQ,Q點(diǎn)是由三者共同決定.理想的Q點(diǎn)應(yīng)處在放大區(qū),當(dāng)?shù)絹?lái)時(shí),隨成線(xiàn)性變化,在變化內(nèi),輸出特性曲線(xiàn)間隔均勻,不能脫離安全工作區(qū)2/25/20252.求靜態(tài)工作點(diǎn)處于靜態(tài)狀況下的電路,只有直流成分而無(wú)交流成分,可刪去電容,變?yōu)橹绷魍?2/25/2025依據(jù)KVL有:UBEQ近似等于二極管的正向電壓值,一般取:UBEQ0.3V(硅管)0.7V(鍺管)UCCUBEQIBQ≈UCC／RCICQ+UCEQ－UCC=0ICQ=IBQ2/25/2025注：所述求靜態(tài)工作點(diǎn)的方法是假設(shè)晶體管工作在放大區(qū)的，如果求出管壓降太小，接近零或負(fù)值時(shí)，說(shuō)明集電結(jié)失去正常的反向電壓偏置，晶體管接近或已進(jìn)入飽和區(qū)，這時(shí)β將逐漸減小或根本無(wú)放大作用，此時(shí)管壓降近似為零?！纠?.1.1】求如圖所示放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。已知UCC=12V,Rc=2kΩ,Rb=30kΩ,β＝80。解:2/25/20252.1.4放大器的主要性能指標(biāo)1.放大倍數(shù)或增益電壓放大倍數(shù)Au電流放大倍數(shù)Ai功率放大倍數(shù)Ap工程上經(jīng)常用以10為底的對(duì)數(shù)來(lái)表示電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)的大小，2/25/20252.最大輸出幅度放大器能供給的最大輸出電壓(最大輸出電流)的大小,用Uomax和Iomax表示.3.非線(xiàn)性失真由于晶體管輸入,輸出特性在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)不可能保持完全的線(xiàn)性,輸出波形不可避免的發(fā)生線(xiàn)性失真.4.輸入電阻從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻被稱(chēng)為放大電路的輸入電阻，定義為2/25/20255.輸出電阻輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻※當(dāng)用恒壓源時(shí),總是希望輸入電阻越大越好,可以減小輸入電流,減小信號(hào)源內(nèi)阻上的壓降,增加輸出電壓的幅值;放大器的輸出電阻越小越好,增加輸出電壓的穩(wěn)定性,改善負(fù)荷性能2/25/2025設(shè)這時(shí)放大倍數(shù)為,當(dāng)放大倍數(shù)下降為時(shí),所對(duì)應(yīng)頻率分別為上限頻率fH和下限頻率fL,兩頻率之間的頻率范圍,稱(chēng)為放大器的通頻帶.6.通頻帶放大器對(duì)不同頻率的交流信號(hào)有著不同的放大倍數(shù),一般說(shuō)來(lái),頻率太高或太低放大倍數(shù)都要下降,只有對(duì)某一頻率段放大倍數(shù)才較高且基本保持不變2/25/20257.最大輸出功率和效率放大器最大輸出功率是指它能向負(fù)載提供的最大交流功率,用Pomax表示.放大器的效率規(guī)定為放大器輸出的最大功率與所消耗的直流電的總功率PE之比,用表示:=Pomax/PE2/25/20252.2放大器的分析方法主要要求：1.掌握放大器的圖解分析法。2.了解放大器的偏置電路。3.掌握微變等效電路分析法。2/25/20252.2.1圖解法圖解法就是在晶體管特性曲線(xiàn)上，用作圖的方法來(lái)分析放大電路的性能的方法。1.直流負(fù)載線(xiàn)和靜態(tài)工作點(diǎn)（2,2,1）靜態(tài)時(shí)直流負(fù)載線(xiàn)2/25/2025由于式〔2,2,1〕是線(xiàn)性方程，當(dāng)UCC選定后，這條直線(xiàn)就完全由直流負(fù)載電阻Rc確定，所以把這條直線(xiàn)叫做直流負(fù)載線(xiàn)。直流負(fù)載線(xiàn)的作法是：找出兩個(gè)特殊點(diǎn)M〔0，UCC〕和N〔UCC/Rc，0），將M、N連接,其直流負(fù)載線(xiàn)的斜率為2/25/2025靜態(tài)工作點(diǎn)①基極電流由KVL得:2/25/2025②作直流負(fù)載線(xiàn)則它和IB=40uA曲線(xiàn)的交點(diǎn),即是靜態(tài)工作點(diǎn)QQ點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn),讀出輸出曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的數(shù)值是:IBQ=40uAICQ=1.8mAUCEQ=9.2V2/25/2025放大電路的輸入端有輸入信號(hào)，輸出端開(kāi)路，這種電路稱(chēng)為空載放大電路，雖然電壓和電流增加了交流成分，但輸出回路仍與靜態(tài)的直流通路完全一樣。所以，可用直流負(fù)載線(xiàn)來(lái)分析空載時(shí)的電壓放大倍數(shù).設(shè)圖中輸入信號(hào)電壓③空載時(shí)的電壓放大倍數(shù)因?yàn)?/25/2025根據(jù)iB的變化情況，可知工作點(diǎn)是在以Q為中心的Q1、Q2兩點(diǎn)之間變化由圖〔a〕所示基極電流iBiB=IBQ+ii=40+20sinωtμA2/25/2025畫(huà)出iC和uCE的變化曲線(xiàn)如圖〔b〕所示，它們的表達(dá)式為2/25/2025所以電壓放大倍數(shù)為2/25/20252.交流負(fù)載線(xiàn)和動(dòng)態(tài)分析①交流通路2/25/2025②交流負(fù)載線(xiàn)先畫(huà)直流負(fù)載線(xiàn)MN得:這就是交流負(fù)載線(xiàn)由于R’L(=RL∥RC)<<RC,交流負(fù)載線(xiàn)比直流負(fù)載線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值大,所以更陡些.2/25/2025交流負(fù)載線(xiàn)具有如下兩個(gè)特點(diǎn):(1)交流負(fù)載線(xiàn)必通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn),因?yàn)楫?dāng)輸入信號(hào)ui的瞬時(shí)值為零時(shí),如忽略電容C1和C2的影響,則電路狀態(tài)和靜態(tài)時(shí)相同。(2)另一特點(diǎn)是交流負(fù)載線(xiàn)的斜率由RL’表示。uCE=-icRL’iC=ICQ+icuCEQ=UCEQ+uce2/25/2025【例2.2.1】如圖所示放大電路,已知UCC=12V,Rc=4kΩ,Rb=300kΩ,RL=4kΩui=0.02sinwtV,晶體管的輸出特性曲線(xiàn)如圖,試畫(huà)出直流負(fù)載線(xiàn)和交流負(fù)載線(xiàn),并計(jì)算電壓放大倍數(shù)?●作直流負(fù)載線(xiàn):iB=40uA曲線(xiàn)與MN交點(diǎn)即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q,靜態(tài)值:IBQ=40uAICQ=1.5mAUCEQ=6V又[解]2/25/2025●作交流負(fù)載線(xiàn):在軸上定點(diǎn)L，使得OL=6mA，連接ML過(guò)Q點(diǎn)作M’N’∥ML，則M’N’為所求交流負(fù)載線(xiàn).●用交流負(fù)載線(xiàn)求電壓放大倍數(shù):依照iB的變化，找到交流負(fù)載線(xiàn)上Q1’和Q2’，以Q點(diǎn)為中心，對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)即是輸出交流電壓的變化uo=-1.5sinwtV=1.5sin(wt-π)V可見(jiàn)，接入RL以后交流負(fù)載線(xiàn)變變陡，uCE的變化范圍變小放大倍數(shù)降低了2/25/2025③動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)范圍：把輸出電壓uO在交流負(fù)載線(xiàn)上的變化范圍線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍：靜態(tài)工作點(diǎn)選在放大區(qū)的中間，這時(shí)輸出電壓的波形是和輸入電壓波形相似的正弦波。2/25/2025假設(shè)靜態(tài)工作點(diǎn)沒(méi)有選擇在放大區(qū)中間，沿負(fù)載線(xiàn)偏上或偏下，這時(shí)輸出電壓信號(hào)以靜態(tài)工作點(diǎn)Q為中心沿負(fù)載線(xiàn)波動(dòng)，就可能進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，輸出電壓信號(hào)就不能保證與輸入電壓信號(hào)相似，這種情況的輸出信號(hào)叫作失真。進(jìn)入截止區(qū)產(chǎn)生的失真稱(chēng)為截止失真，進(jìn)入飽和區(qū)的失真稱(chēng)為飽和失真。2/25/2025從以上分析可以看出，靜態(tài)工作點(diǎn)是否選擇合適對(duì)克服失真起主要作用。影響靜態(tài)工作點(diǎn)的主要因素有UCC，RC,Rb。這三個(gè)因素中，一般UCC確定后不易改變；RC對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)影響相比較??；Rb是這三個(gè)因素中最主要因素，一般可認(rèn)為IBQ與Rb成反比，飽和失真時(shí)，應(yīng)增大Rb使IBQ減小，降低工作點(diǎn)Q〔或減小）；截止失真時(shí)，應(yīng)減小Rb，使IBQ增大，來(lái)升高靜態(tài)工作點(diǎn)Q.只要調(diào)節(jié)Rb總可以使靜態(tài)工作點(diǎn)工作在放大區(qū)直流負(fù)載線(xiàn)中間，在調(diào)節(jié)有困難時(shí)，再考慮調(diào)節(jié)UCC和RC。合理選擇以上參數(shù)，直至波形不失真時(shí)為止。2/25/20252.2.2放大器的偏置電路合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。Q點(diǎn)位置過(guò)高、過(guò)低都可使信號(hào)產(chǎn)生失真，前面分析時(shí)只考慮放大電路的內(nèi)部因素，在外界條件變化時(shí)，也會(huì)使靜態(tài)工作點(diǎn)移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生失真。因此設(shè)法穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)是一個(gè)重要問(wèn)題.2/25/20251.靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因很多,如溫度變化,電源波動(dòng),元件老化而使參數(shù)發(fā)生變化等,其中最主要的是溫度變化的影響.2/25/2025(1)溫度變化時(shí)對(duì)ICEO的影響溫度上升,反向飽和電流ICBO增加,穿透電ICEO=(1+β)ICBO也增加。反映在輸出特性曲線(xiàn)上是使其上移。iC增加. 溫度每增加12℃(8℃),鍺管(硅管)ICEO增大到原來(lái)的2倍.(2)溫度變化時(shí)對(duì)uBE影響溫度上升,發(fā)射結(jié)電壓uBE下降,在外加電壓和電阻不變的情況下,使基極電流iB上升。iC增加.uBE的溫度系數(shù)為－2~2.5mv/℃.(3)溫度變化時(shí)對(duì)影響溫度上升,使三極管的電流放大倍數(shù)β增大,使特性曲線(xiàn)間距增大。iC增加溫度每增加1℃,β相應(yīng)增加0.5％~1％.2/25/2025綜上,當(dāng)溫度增加時(shí),晶體管的ICEO,uBE,β參數(shù)都將改變,最終結(jié)果使Q點(diǎn)上移,造成電路的不穩(wěn)定.設(shè)想:如果改進(jìn)電路使iC增加的同時(shí)iB減小,反饋回來(lái)控制iC達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的.2/25/20252.分壓式偏置電路◆電路特點(diǎn)利用Rb1,Rb2分壓,選擇適當(dāng)參數(shù),固定基極電位:iC溫度iCiEuEuBEiB溫度iCiEuEuBEiBiC2/25/2025◆靜態(tài)工作點(diǎn)的估算根據(jù)UB=UCCRb2/（Rb1+Rb2〕有，2/25/2025【例2.2.2】在圖所示電路中,已知UCC=12V,Rc=2kΩ,Rb1=20kΩ,Rb2=10kΩ,RL=6kΩ,Re=2kΩ,晶體管3DG6β=37.5。試求靜態(tài)工作點(diǎn).靜態(tài)工作點(diǎn)為:[解]2/25/20252.2.3微變等效電路分析法圖解法分析放大電路比較直觀(guān),但不易進(jìn)行定量分析,在計(jì)算交流時(shí)比較困難,因此現(xiàn)在討論微變等效電路法.在小信號(hào)條件下,在給定的工作范圍內(nèi),將晶體管看成一個(gè)線(xiàn)性元件,把晶體管放大電路等效成一個(gè)線(xiàn)性電路來(lái)分析計(jì)算,這種方法就是微變等效電路分析法.晶體管的微變等效電路(1)晶體管的輸入回路晶體管的輸入特性曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的,但在小信號(hào)輸入情況下,靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的工作段可認(rèn)為是一條直線(xiàn).2/25/2025定義式中,ube,ib是交流量,rbe稱(chēng)為晶體管的輸入電阻,它是一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻,這樣就可以把晶體管的輸入回路等效成如圖所示.2/25/2025對(duì)于低頻小功率晶體管,rbe常用下面公式來(lái)估算:式中,IE是發(fā)射極電流的靜態(tài)值,近似為ICQ(2)晶體管的輸出回路在晶體管的輸出特性曲線(xiàn)中可以看出,在放大區(qū)內(nèi),輸出曲線(xiàn)是一組近似水平平行和等間隔的直線(xiàn)如圖示,忽略u(píng)CE對(duì)iC的影響,則ΔiC與ΔiB之比為小信號(hào)條件下,β是常數(shù),iC受iB控制,因此考慮用受控源等效2/25/2025放大電路的微變等效電路在晶體管微變等效電路的基礎(chǔ)上,以共發(fā)射極電路為例,分析放大電路的等效電路2/25/2025直流電源內(nèi)阻很小,常常忽略不記,交流時(shí)可視為短路C1和C2在一定頻率范圍內(nèi),容抗很小,可視為為短路輸入信號(hào)為正弦量,故可用相量表示法2/25/2025參數(shù)的計(jì)算(1)電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓與輸入電壓的比值,用表示由圖負(fù)號(hào)表示輸入電壓與輸出電壓反相,RL’<RC,可見(jiàn)接上負(fù)載后放大倍數(shù)降低了2/25/2025(2)輸入電阻和輸出電阻輸入電阻從輸入端看進(jìn)去的等效電阻,定義為輸入電壓和輸入電流的比值,用來(lái)表示對(duì)于共發(fā)射極低頻電壓放大電路,約為1KΩ,輸入電阻不高在圖中,越大,放大電路從信號(hào)源取得的信號(hào)也越大2/25/2025輸出電阻從輸出端看進(jìn)去的等效電阻,用來(lái)表示因?yàn)殡娏髟磧?nèi)阻無(wú)窮大,由圖可知RC一般為幾千歐,因此共發(fā)射極放大電路輸出電阻是較高的,為使輸出電壓平穩(wěn),有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力,應(yīng)使輸出電阻低一些.※注意:輸入電阻和輸出電阻都是對(duì)交流信號(hào)而言,是動(dòng)態(tài)電阻,它們是衡量放大電路性能的重要指標(biāo).2/25/2025微變等效電路法分析舉例先畫(huà)微變等效電路圖對(duì)輸入回路,輸出回路用線(xiàn)性電路進(jìn)行分析計(jì)算▲無(wú)負(fù)載和有負(fù)載時(shí)的電路計(jì)算【例2.2.3】電路如圖所示,已知UCC=20V,Rc=6kΩ,Rb=470kΩ,β=45。求:⑴輸入電阻和輸出電阻;⑵不接負(fù)載RL時(shí)的電壓放大倍數(shù);⑶求當(dāng)接上負(fù)載RL=4kΩ時(shí)電壓放大倍數(shù).2/25/2025①畫(huà)出微變等效電路圖②當(dāng)接入負(fù)載RL時(shí),注:計(jì)算輸出電阻時(shí)不包括負(fù)載電阻[解]2/25/2025▲考慮到信號(hào)源內(nèi)阻時(shí),放大器對(duì)信號(hào)源的放大倍數(shù)【例2.2.4】在圖所示電路中,已知UCC=12V,Rc=2kΩ,Rb1=20kΩ,Rb2=10kΩ,RL=6kΩ,Re=2kΩ,β=40,Rs=1kΩ。求:⑴放大電路的輸入電阻和輸出電阻;⑵對(duì)輸入電壓的放大倍數(shù);⑶求對(duì)信號(hào)源的放大倍數(shù).畫(huà)微變等效電路圖[解]2/25/2025(1)輸入電阻,輸出電阻(2)對(duì)輸入電壓的放大倍數(shù)(3)對(duì)信號(hào)源的放大倍數(shù)可見(jiàn),電源內(nèi)阻越大,放大倍數(shù)越小;輸入電阻越大,放大倍數(shù)越大2/25/2025【例2.2.5】如圖所示放大電路中,晶體β=40,rbe=1kΩ。求:⑴靜態(tài)工作點(diǎn);⑵畫(huà)微變等效電路圖;⑶求輸入電阻和輸出電阻;⑷求電壓放大倍數(shù).▲發(fā)射極電阻Re無(wú)旁路電容時(shí)的計(jì)算解:⑴靜態(tài)工作點(diǎn):⑵微變等效電路圖2/25/2025⑶輸入,輸出電阻2/25/2025⑷電壓放大倍數(shù)可見(jiàn),發(fā)射極電阻有一段沒(méi)有接電容,輸入電阻增加了,放大倍數(shù)明顯減小了,這是R’’C的負(fù)反饋(下一章內(nèi)容)作用所致.2/25/20252.3常見(jiàn)的放大電路主要要求：1.共集電極放大電路2.共基極放大電路3.場(chǎng)效應(yīng)管晶體管放大電路2/25/20252.3.1共集電極放大電路電路組成共集電極電路，是從發(fā)射極輸出的，所以簡(jiǎn)稱(chēng)射極輸出器電路特點(diǎn)是晶體管集電極作為輸入輸出的公共端，輸入電壓從基極對(duì)地〔集電極〕之間輸入，輸出電壓是從發(fā)射極對(duì)地〔集電極〕之間取出，集電極是輸入與輸出的公共端。2/25/2025工作原理①靜態(tài)分析2/25/2025②動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)小于1但近似等于1，即略小于，電路沒(méi)有電壓放大作用。又，故電路有電流放大和功率放大作用。此外，跟隨變化，故這個(gè)電路又稱(chēng)為射極跟隨器。2/25/2025輸入電阻可見(jiàn)，射極輸出器的輸入電阻要比共射極放大電路的輸入電阻大得多，可達(dá)到幾十千歐到幾百千歐．2/25/2025計(jì)算輸出電阻的等效電路如圖，將電壓源信號(hào)短路，保留內(nèi)阻，然后在輸出端除去，并外加一個(gè)電壓而得到的．輸出電阻可見(jiàn)，輸出電阻很低，一般在幾十歐到幾百歐，為了降低應(yīng)選較大的晶體管。＊綜上所述，射極輸出器具有電壓放大倍數(shù)小于1但近似等于1，輸出電壓與輸入電壓同相位，輸入電阻高，輸出電阻低等特點(diǎn)，因而射極輸出器得到了廣泛的應(yīng)用。2/25/2025下圖是擴(kuò)音機(jī)的輸入電路，射極輸出器的輸入電阻高，可以和內(nèi)阻較高的話(huà)筒相匹配，使話(huà)筒輸入信號(hào)能得到有效的放大，電位器的阻值RP為22kΩ，可用來(lái)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)強(qiáng)度，以控制音量大小。在多級(jí)電子電路中，射極輸出器也常作中以隔離前后級(jí)之間的相互影響，這時(shí)稱(chēng)為緩沖級(jí)。射極輸出器的輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，有一定的功率放大作用，也可作為基本的功率輸出電路。應(yīng)用舉例2/25/2025電路組成基電極是輸入回路與輸出回路的公共端輸入信號(hào)加到發(fā)射極與基極之間輸出信號(hào)加到集電極與基極之間微變等效電路圖2/25/2025共極集電路電路分析①靜態(tài)分析所示電路的直流通路如圖2/25/2025②動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)所示電路的微變等效電路如圖所示，得可見(jiàn)，共基極電路與共射極電路的電壓放大倍數(shù)在數(shù)值上相同，只差一個(gè)負(fù)號(hào)2/25/2025輸入電阻和輸出電阻可見(jiàn)輸入電阻減小為共射極電路的1/(1+β),一般很低，為幾歐至幾十歐。輸出電阻和共射極放大電路相同。2/25/20252.3.3場(chǎng)效應(yīng)晶體管管放大電路由于場(chǎng)效應(yīng)管具有高輸入電阻的特點(diǎn)，它適用于作為多級(jí)放大器的輸入級(jí)，尤其對(duì)于高內(nèi)阻信號(hào)源，采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管才能有效的放大。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，漏極，柵極相當(dāng)于雙極型晶體管的發(fā)射極，集電極，基極；兩者的放大電路也相似。場(chǎng)效應(yīng)晶體管有共源極放大電路和源極輸出器等。場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路也必須設(shè)置合適的工作點(diǎn)。2/25/2025源極電流IS〔等于ID〕流經(jīng)源極電阻RS，在RS上產(chǎn)生電壓降ISRS，顯然UGS=-ISRS=-IDRS,它就是自給偏置電壓。靜態(tài)工作點(diǎn)是由柵－源極電壓UGS〔偏壓〕確定的。自給偏壓偏置電路圖為:N溝增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管的自給偏壓偏置電路.2/25/2025RS為源極電阻，靜態(tài)工作點(diǎn)受它控制，阻值約為幾千歐CS為源極電阻上的交流旁路電容，其容值為幾十微法；Rg為柵極電阻，用以構(gòu)成柵，源極間的直流通路，Rg不能太小，否則影響放大電路的輸入電阻，其阻值約200KΩ~10ΜΩ;Rd為漏極電阻，它使放大電路具有電壓放大功能，其阻值約為幾十千歐；C1,C2分別為輸入電路和輸出電路的耦合電容其容量約為0.01~0.047uF※注意:N溝增強(qiáng)型絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路，工作時(shí)UGS為正，所以無(wú)法采用自給偏壓偏置電路.2/25/2025分壓式偏置電路為路使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，就要增大RS的阻值。但是RS過(guò)大，UGS負(fù)值更大，會(huì)產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，使放大電路不能正常工作，為了解決這一矛盾，一般采用分壓式偏置電路:Rg1和Rg2是分壓電阻，電阻Rg是為了提高放大電路的輸入電阻而接的，Rg中并無(wú)電流流過(guò)．2/25/2025由圖可見(jiàn):柵極接一個(gè)固定的正電位UG，其值為動(dòng)態(tài)分析輸入電阻：與輸入電壓反相柵源電壓為：對(duì)于N溝道耗盡型管，UGS為負(fù)值，所以IDRS＞UG；對(duì)于N溝道增強(qiáng)型管，UGS為正值，所以IDRS＜UG。輸出電阻輸出特性具有恒流特性,rds很高.電壓放大倍數(shù)通常Rg較高2/25/2025【例2.3.1】在圖所示的放大電路中,已知UDD=24V,Rd=10kΩ,Rs=10kΩ,Rg1=200kΩ,Rg2=64kΩ,Rg=1MΩ,負(fù)載RL=10kΩ,gm=1ms,rgs=106kΩ。試求:⑴靜態(tài)值;⑵電壓放大倍數(shù),輸入電阻和輸出電阻.2/25/2025由圖柵極電位:電壓放大倍數(shù)為:輸入輸出電阻分別為:[解]2/25/20252.4放大電路的頻率特性主要要求：1.頻率特性的基本概念2.放大器的低頻特性3.放大器的高頻特性2/25/20252.4.1頻率特性的基本概念放大器在不同頻率下的增益可用復(fù)數(shù)來(lái)表示式中,表示放大器的增益和頻率的關(guān)系，稱(chēng)為幅頻特性；表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差和頻率的關(guān)系，稱(chēng)為相頻特性；兩者統(tǒng)稱(chēng)為放大器的頻率特性。2/25/2025※可見(jiàn):中頻段的相位差基本是－180，輸出與輸入反相，電路相當(dāng)于純電阻電路，高頻段比中頻段滯后，低頻段比中頻段超前。相頻特性和幅頻特性示意圖放大倍數(shù)下降到中頻值的0.707時(shí)相的上限頻率放大倍數(shù)下降到中頻值的0.707時(shí)的下限頻率通頻帶BW=fH-fL波特圖2/25/20252.4.2放大器的低頻特性放大器的低頻特性主要源于放大器中的耦合電容和旁路電容以單管共射放大電路為例:低頻信號(hào)下等效電路如圖電路的輸入端施加了一個(gè)具有內(nèi)阻RS的電壓源,ri為放大器的內(nèi)阻,RP為放大器等效負(fù)載.2/25/2025中頻段電壓增益計(jì)算式2/25/20252/25/2025所以，fL為下限頻率，低頻電壓增益是中頻段的0.707，輸出電壓比中頻輸出電壓超前45°,比輸入電壓滯后135°?？梢?jiàn)，電路中的耦合電容使放大器在低頻段產(chǎn)生一個(gè)超前的相位位移，其角度在0~90之間。2/25/20252.4.3放大器的高頻特性處于高頻段時(shí)，電容的容抗減小，但處在并聯(lián)支路的電容作用突出,等效電路為:電路的輸入端施加了一個(gè)具有內(nèi)阻RS的電壓源,ri為放大器的內(nèi)阻,RP為放大器等效負(fù)載.2/25/20252/25/2025高頻特性的波特圖fH稱(chēng)為上限頻率，由圖中可以看出輸出電壓比中頻段輸出電壓滯后45°，比輸入電壓滯后225°.2/25/20252.5多級(jí)放大器主要要求：1.多級(jí)放大器的耦合方式2.多級(jí)放大器的增益2/25/2025一般放大器都是由幾級(jí)放大電路組成，能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行逐級(jí)接力式的連續(xù)放大，以便獲得足夠的功率去推動(dòng)負(fù)載工作。第一級(jí)末級(jí)第二級(jí)2/25/20252.5.1多級(jí)放大器的耦合方式多級(jí)放大器級(jí)間耦合方式一般有阻容耦合，變壓器耦合，直接耦合阻容耦合方式如圖，電路可分為四部分：信號(hào)源、第一級(jí)放大電路、第二級(jí)放大電路和負(fù)載。信號(hào)通過(guò)電容C1與第一級(jí)輸入電阻相連，第二級(jí)通過(guò)電容C2與負(fù)載相連，這種通過(guò)電容與下級(jí)輸入電阻相連的耦合方式成為阻容耦合。2/25/2025阻容耦合放大器的特點(diǎn)阻容耦合有不少優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、頻率特性較好，特別是電容有隔直流的作用，可以防止級(jí)間直流工作點(diǎn)的相互影響，各級(jí)可以獨(dú)自進(jìn)行分析計(jì)算，所以阻容耦合得到廣泛應(yīng)用。但它也有局限性，由于有一定交流損耗，影響了傳輸效率，特別對(duì)緩慢變化的信號(hào)幾乎不能進(jìn)行耦合。另外在集成電路中難于制造大容量的電容，因此阻容耦合方式在集成電路中幾乎無(wú)法應(yīng)用。2/25/2025所示電路是變壓器耦合放大器，它的輸入電路是阻容耦合，而第一級(jí)的輸出是通過(guò)變壓器與第二級(jí)的輸入相連的，第二級(jí)的輸出也是通過(guò)變壓器與負(fù)載相連的，這種級(jí)間通過(guò)變壓器相連的耦合方式稱(chēng)為變壓器耦合放大器。變壓器耦合方式阻容耦合2/25/2025變壓器耦合不足的方面是：體積大，成本較高，另外頻率特性也不夠好，在功率輸出電路中已逐步被無(wú)變壓器的輸出電路所代替.但在高頻放大，特別在選頻放大電路中，變壓器耦合仍具有特殊的地位，不過(guò)耦合的頻率不同，變壓器的結(jié)構(gòu)有所不同，如收音機(jī)利用接收天線(xiàn)和耦合線(xiàn)圈得到接受信號(hào)，中頻放大器中用中頻變壓器，耦合中頻信號(hào)，達(dá)到選頻放大的目的。變壓器耦合放大器的特點(diǎn)2/25/2025前面討論過(guò)的阻容耦合和變壓器耦合都有隔直流的重要一面。但對(duì)低頻傳輸效率低，特別是對(duì)緩慢變化的信號(hào)幾乎不能通過(guò)。在實(shí)際的生產(chǎn)和科研活動(dòng)中，常常要對(duì)緩慢變化的信號(hào)〔例如反映溫度變化，流量變化的電信號(hào)〕進(jìn)行放大。因此需要把前一級(jí)的輸出端直接接到下一級(jí)的輸入端，這種耦合方式被稱(chēng)為直接耦合。直接耦合方式如果簡(jiǎn)單的把兩個(gè)基本放大電路直接連接起來(lái)，放大器將是不能的，如下圖，電路為了滿(mǎn)足晶體管VT1電壓偏置合適的工作點(diǎn)，UBE≈0.7V,UC1>1V,結(jié)果將UB2=UC1>1V,VT2進(jìn)入飽和區(qū)；同樣，滿(mǎn)足了VT2偏置和工作點(diǎn),VT1也不能正常工作，要使得前后兩級(jí)都能正常放大，就必須考慮它們工作點(diǎn)的相互影響，要有特殊偏置電路。2/25/2025圖(a)所示電路，是在VT2發(fā)射極串上電阻Re2來(lái)提高后級(jí)射極UE2電位，使VT2有一個(gè)合適的工作點(diǎn).不過(guò)Re2的存在將要抑制ic2的變化，使第二級(jí)放大倍數(shù)大為下降。2/25/2025圖(b)示電路，用一個(gè)穩(wěn)壓管VZ代替了Re2，既能提高Ue2，又能使它保持不變，即它的動(dòng)態(tài)電阻很小，不會(huì)使第二級(jí)的放大倍數(shù)下降。其中電阻R是為