基本放大電路§2.1放大的概念和電路主要指標(biāo)2.1.1放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu2.1.2放大電路的性能指標(biāo)一、電壓放大倍數(shù)AuUi和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。二、輸入電阻ri放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。AuIi~USUi三、輸出電阻roAu~US放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。~roUS'如何確定電路的輸出電阻ro

？步驟：1.所有的電源置零(將獨(dú)立源置零，保留受控源)。2.加壓求流法。UI方法一：計(jì)算。方法二：測(cè)量。Uo1.測(cè)量開(kāi)路電壓。~roUs'2.測(cè)量接入負(fù)載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計(jì)算。四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線(xiàn)2.1.3符號(hào)規(guī)定UA大寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示直流量。uA小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示全量。ua小寫(xiě)字母、小寫(xiě)下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量§2.2基本共射放大電路的工作原理三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理2.2.1共射放大電路的基本組成放大元件iC=

iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出？參考點(diǎn)RB+ECEBRCC1C2T集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸B+ECEBRCC1C2T使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T單電源供電電路+ECRCC1C2TRB2.2.3基本共射放大電路的工作原理及波形分析ui=0時(shí)由于電源的存在IB

0IC

0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態(tài)工作點(diǎn)RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對(duì)應(yīng)于輸入輸出特性曲線(xiàn)上的一個(gè)點(diǎn)稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQIBUBEQICUCEuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化ibtibtictuituCE的變化沿一條直線(xiàn)uce相位如何？uce與ui反相！ICUCEictucet各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB實(shí)現(xiàn)放大的條件1.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)?！?.3放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真2.3.1直流通道和交流通道放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通道：只考慮直流信號(hào)的分電路。信號(hào)的不同分量可以分別在不同的通道分析。例：對(duì)直流信號(hào)（只有+EC）開(kāi)路開(kāi)路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路一、直流負(fù)載線(xiàn)ICUCEUCE~IC滿(mǎn)足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負(fù)載線(xiàn)與輸出特性的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)IB直流通道RB+ECRC2.3.2圖解法

1、直流負(fù)載線(xiàn)和交流負(fù)載線(xiàn)二、交流負(fù)載線(xiàn)ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路iC

和uCE是全量，與交流量ic和uce有如下關(guān)系所以：即：交流信號(hào)的變化沿著斜率為：的直線(xiàn)。這條直線(xiàn)通過(guò)Q點(diǎn)，稱(chēng)為交流負(fù)載線(xiàn)。交流負(fù)載線(xiàn)的作法ICUCEECQIB過(guò)Q點(diǎn)作一條直線(xiàn)，斜率為：交流負(fù)載線(xiàn)2.3.3等效電路法

1）靜態(tài)分析一、估算法（1）根據(jù)直流通道估算IBIBUBERB稱(chēng)為偏置電阻，IB稱(chēng)為偏置電流。+EC直流通道RBRC（2）根據(jù)直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC二、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線(xiàn)上作出直流負(fù)載線(xiàn)，與IB對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線(xiàn)與直流負(fù)載線(xiàn)的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)。ICUCEQEC例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=4k

，RB=300k

，

=37.5。解：請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)。2）動(dòng)態(tài)分析一、三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線(xiàn)性。

uBE

iB對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。對(duì)于小功率三極管：2.輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對(duì)iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。rce的含義

iC

uCEubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三極管的微變等效電路rbe

ibibrcerbe

ibibbce等效cbe二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL三、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算特點(diǎn)：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL四、輸入電阻的計(jì)算對(duì)于為放大電路提供信號(hào)的信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大電路是負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來(lái)表示。輸入電阻的定義：是動(dòng)態(tài)電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。五、輸出電阻的計(jì)算對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。計(jì)算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計(jì)算電阻（對(duì)有受控源的電路不適用）。(2)所有獨(dú)立電源置零，保留受控源，加壓求流法。所以：用加壓求流法求輸出電阻：rbeRBRC002.3.4失真分析在放大電路中，輸出信號(hào)應(yīng)該成比例地放大輸入信號(hào)（即線(xiàn)性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號(hào)不能反映輸入信號(hào)的情況，放大電路產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。為了得到盡量大的輸出信號(hào)，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線(xiàn)的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線(xiàn)性失真。iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ibiCuCEuo1.Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ibiCuCE2.Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、

和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化，溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響主要體現(xiàn)在這一方面。TUBE

ICEOQ一、溫度對(duì)UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBIC二、溫度對(duì)

值及ICEO的影響T

、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時(shí)，輸出特性曲線(xiàn)上移，造成Q點(diǎn)上移。小結(jié)：TIC

固定偏置電路的Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的。Q點(diǎn)不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少I(mǎi)B，從而抑制Q點(diǎn)的變化。保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路見(jiàn)下頁(yè)。分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路可以認(rèn)為與溫度無(wú)關(guān)。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k

。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2直流通路TUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓的過(guò)程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過(guò)程I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2二、動(dòng)態(tài)分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對(duì)交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問(wèn)題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RERB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問(wèn)題2：如果電路如下圖所示，如何分析？I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE1RE2靜態(tài)分析：直流通路RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2動(dòng)態(tài)分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B問(wèn)題：Au和Aus的關(guān)系如何？定義：放大電路RLRS§2.5單管放大電路的三種基本接法

2.5.1基本共集放大電路RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道一、靜態(tài)分析IBIE折算RB+ECRE直流通道二、動(dòng)態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuorbeRERLRB微變等效電路1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱(chēng)電壓跟隨器。結(jié)論：2.輸入電阻rbeRERLRB輸入電阻較大，作為前一級(jí)的負(fù)載，對(duì)前一級(jí)的放大倍數(shù)影響較小。3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。射極輸出器的使用1.將射極輸出器放在電路的首級(jí)，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能。3.將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用?！?.7場(chǎng)效應(yīng)管放大電路(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)動(dòng)態(tài)：能為交流信號(hào)提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法：2.6.1場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路GSD跨導(dǎo)漏極輸出電阻uGSiDuDS很大，可忽略。

場(chǎng)效應(yīng)管的微變等效電路為：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds2.6.2場(chǎng)效應(yīng)管的共源極放大電路一、靜態(tài)分析求：UDS和

ID。設(shè)：UG>>UGS則：UG

US而：IG=0所以：UDD=20VuoRSu