模塊5模擬電路基礎(chǔ)5.3放大電路

放大電路是利用晶體管的控制作用，實(shí)現(xiàn)能量的控制和轉(zhuǎn)換，即在輸入小信號(hào)的作用下，將電源的能量轉(zhuǎn)換為負(fù)載的能量，使輸出端負(fù)載獲得能量較大的信號(hào)的一種裝置。

放大電路由輸入信號(hào)、放大電路、直流電源、輸出信號(hào)組成。對(duì)放大電路的基本要求：一是信號(hào)不失真，二是要放大。5.3.1放大電路的基本知識(shí)1)放大倍數(shù)——輸出量Xo（Uo或Io）與輸入量Xi（Ui或Ii）之比。

直接衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)：放大器輸出電壓與輸入電壓的比值，用AU表示，(2)電壓增益是放大電路對(duì)輸入信號(hào)的放大能力，用GU表示，單位是分貝（dB）。2)輸入電阻和輸出電阻(1)輸入電阻Ri——從放大器的輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻

輸入電阻Ri以大為好，Ri越大，放大電路受信號(hào)源的影響越小，信號(hào)源輸出的電信號(hào)幾乎全部送入電路進(jìn)行放大，減少了信號(hào)的損耗。(2)輸出電阻Ro——從放大器輸出端看進(jìn)去的交流等效電阻

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的，Ro越小，負(fù)載電阻RL變化時(shí)Uo的變化越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。(3)通頻帶通頻帶用于衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。通頻帶指上限頻率與下限頻率之間的范圍，用fBW表示，即5.3.2共射極放大電路1)共射極放大電路的組成(1)三極管V可以將微小的基極電流轉(zhuǎn)換成較大的集電極電流，具有電流放大作用，它是放大器的核心。(2)基極偏置電阻RB的作用是向三極管提供正向偏置電流，并向發(fā)射極提供正向偏置電壓。(3)集電極電阻RC的作用是將三極管的電流放大作用變換成電壓放大作用。(4)直流電源UCC有兩個(gè)作用，一是為電路提供能源；二是為電路提供工作電壓。(5)輸出耦合電容C1,C2的作用一是隔直流；二是通交流。2)工作原理(1)工作過(guò)程當(dāng)ui=0時(shí)，在接通直流電源UCC后，由于基極偏流電阻RB的作用，晶體管基極就有正向偏流IB流過(guò)，參數(shù)選擇正確，晶體管工作在放大區(qū)，那么集電極電流，集電極電流在集電極電阻RC上形成的壓降為UC=ICRC，此時(shí)由于電容的隔直流作用，輸出uo=0。當(dāng)ui≠0時(shí)，在接通直流電源UCC后，信號(hào)電壓ui經(jīng)過(guò)耦合電容C1，與UBE相串連作用于晶體管發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，產(chǎn)生基極電流iB，由于晶體管的電流放大作用，集電極電流iC將隨基極電流iB變化，iC通過(guò)RC轉(zhuǎn)化為uo輸出。(2)靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置

放大電路輸入端未加入交流信號(hào)（即ui=0）時(shí)工作狀態(tài)稱(chēng)為靜態(tài)。當(dāng)UCC、RC、RB確定后，IB、IC、IE、UBE、UCE便確定，對(duì)應(yīng)在三極管的輸入和輸出特性曲線(xiàn)上一點(diǎn)Q,Q點(diǎn)便稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，Q點(diǎn)在輸入、輸出特性曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)得上述四個(gè)量分別用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。(2)靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置

設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的是使放大器能不失真放大交流信號(hào)。

若不設(shè)置靜態(tài)合適工作點(diǎn)，輸出信號(hào)有可能由三極管的非線(xiàn)性特性產(chǎn)生失真，稱(chēng)為非線(xiàn)性失真。非線(xiàn)性失真有截止失真、飽和失真。①截止失真——Q點(diǎn)設(shè)置過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)，輸出波形正半周失真。解決辦法:減少偏置電阻RB的值，使IBQ增大，Q點(diǎn)適當(dāng)向上移而脫離截止區(qū)；增大RC，使UCEQ減小，Q點(diǎn)適當(dāng)向左移而脫離截止區(qū)。②飽和失真——Q點(diǎn)設(shè)置過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)，輸出波形負(fù)半周失真。解決辦法:增大偏置電阻RB的值，使IBQ減小，Q點(diǎn)適當(dāng)向下移而脫離飽和區(qū)；減少偏置電阻RC的值，使UCEQ減大，Q點(diǎn)適當(dāng)向右移而脫離飽和區(qū)。(3)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算直流通路指直流信號(hào)流通的路徑，解決靜態(tài)工作點(diǎn)問(wèn)題。畫(huà)法：把電路中的交流信號(hào)源置零，保留內(nèi)阻，電容視為開(kāi)路，電感視為短路。(3)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算②交流通路指只允許交流信號(hào)流通的路徑，反映交流信號(hào)傳輸問(wèn)題。畫(huà)法：把電容視為短路，直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0），電感視為開(kāi)路(3)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算③靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQ根據(jù)直流通路求得：(4)電壓放大倍數(shù)的估算空載：負(fù)載：3)分壓式偏置放大電路

共發(fā)射極的基本放大電路中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電路本身不能自動(dòng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)故稱(chēng)為固定偏置放大電路。當(dāng)外部因素（溫度變化、電源電壓波動(dòng)和更換管子等）改變后，靜態(tài)工作點(diǎn)也隨之變化。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)變動(dòng)到不合適的位置時(shí)，將引起放大信號(hào)的失真。

分壓式偏置放大電路本身具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的電路，也就是說(shuō)當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，而靜態(tài)工作點(diǎn)還能基本穩(wěn)定。（1）分壓式偏置放大電路的結(jié)構(gòu)①偏置電阻RB1、RB2：電源UCC經(jīng)RB1、RB2分壓后得到基極電壓UBQ，提供基極偏流IBQ；②發(fā)射極電阻RE：起到穩(wěn)定靜態(tài)電流IEQ③旁路電容CE：并聯(lián)在RE兩端，容量較大，對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路，對(duì)交流信號(hào)的放大能力不因RE的接入而降低，從而免除了RE對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響。（2）穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理由分壓式偏置放大電路的直流通路可得：設(shè)溫度升高時(shí)，其靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過(guò)程表示為：5.3.3負(fù)反饋放大電路

把電壓或電流從放大器的輸出端返送到輸入端的過(guò)程叫做反饋。1)反饋放大電路組成反饋放大電路是由基本放大電路和反饋電路兩部分組成5.3.3負(fù)反饋放大電路

把電壓或電流從放大器的輸出端返送到輸入端的過(guò)程叫做反饋。1)反饋放大電路組成反饋放大電路是由基本放大電路和反饋電路兩部分組成2)反饋的分類(lèi)(1)正反饋和負(fù)反饋a)正反饋

b)負(fù)反饋正、負(fù)反饋的判別用瞬時(shí)極性法判斷（以共發(fā)射極放大電路為例）(2)電壓反饋和電流反饋電壓反饋的反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)，電流反饋的反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。

電壓、電流反饋判斷方法是將輸出端短接（以共發(fā)射極放大電路為例）(3)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，并聯(lián)反饋的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)

串聯(lián)、并聯(lián)反饋判斷方法是將輸入端短接（以共發(fā)射極放大電路為例）3)應(yīng)用實(shí)例4)負(fù)反饋放大器的四種基本類(lèi)型5)負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響(1)降低了放大倍數(shù)，但提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。電壓負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋能穩(wěn)定輸出電流。(2)減小非線(xiàn)性失真。引入負(fù)反饋并不能徹底消除非線(xiàn)性失真。如果輸入信號(hào)本身就有失真，引入負(fù)反饋也無(wú)法改善，因?yàn)樨?fù)反饋所能改善的只是放大器所引起的非線(xiàn)性失真。(3)改變輸入、輸出電阻。串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋輸入電阻減??；電壓負(fù)反饋使輸出電阻減?。浑娏髫?fù)反饋使輸出電阻增大。(4)展寬頻帶。(5)減小內(nèi)部的噪聲。5.3.4功率放大電路

電子設(shè)備一般由在多級(jí)放大電路構(gòu)成，其前置級(jí)和中間級(jí)的主要任務(wù)是把微弱的信號(hào)電壓放大，輸出功率并不很大。但是多級(jí)放大電路輸出級(jí)就必須能輸出足夠大的功率才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載正常工作。如：控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器使之發(fā)聲等。這種以向負(fù)載提供足夠大功率的放大電路稱(chēng)為功率放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)功放。1)概述(1)功率放