1、基本放大電路,1 放大電路的組成及技術(shù)指標(biāo) 2 放大電路的分析方法 3 放大電路的穩(wěn)定偏置 4 各種基本組態(tài)放大電路的分析與比較 5 放大電路的頻率響應(yīng),一. 放大的基本概念,基本放大電路由一個(gè)三極管與相應(yīng)元件組成的基本組態(tài)放大電路。,1.放大電路用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。,2.輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。,共發(fā)射極、共集電極、共基極、共源極、共漏極,放大對(duì)象：主要放大微弱、變化的信號(hào)（交流小信號(hào)），使UO或IO、PO得到放大！,放大實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)換直流能轉(zhuǎn)為交流能 三極管換能

2、器,放大器的組成原則：,直流偏置電路（即直流通路）要保證器件工作 在放大模式。,交流通路要保證信號(hào)能正常傳輸，即有輸入信 號(hào)vi時(shí)，應(yīng)有vo輸出。,判斷一個(gè)電路是否具有放大作用，關(guān)鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。,元件參數(shù)的選擇要保證信號(hào)能不失真地放大。 即電路需提供合適的Q點(diǎn)及足夠的放大倍數(shù)。,二. 放大電路的組成及工作原理,(1) 共發(fā)射極組態(tài)基本放大電路的組成 (2) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài) (3) 直流通路和交流通路 (4) 放大原理,三 極 管VT 負(fù)載電阻RC 、RL 偏置電路VCC 、RB 耦合電容C1 、C2,(1) 共發(fā)射極組態(tài)基本

3、放大電路的組成,起放大作用,將變化的電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出,提供直流偏置,隔直（流）通交（流）,(2) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài),放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流路和交流通路。 動(dòng)態(tài)是目的,靜態(tài)是保證(不失真!), 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài), 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài),靜態(tài),動(dòng)態(tài),直流通路直流量傳遞的途徑 （耦合電容開路） 交流通路交流量傳遞的途徑 （直流電源和耦合電容短路）,(3) 直流通路和交流通路,(4) 放大原理,三極管放大作用,變化的 通過 轉(zhuǎn)變?yōu)?變化的輸出,三. 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo),(1)放大倍

4、數(shù) (2)輸入電阻Ri (3)輸出電阻Ro (4)通頻帶BW,(1) 放大倍數(shù),放大：輸出信號(hào)的電壓和電流幅度得到放大，所以輸出功率也會(huì)有所放大 放大倍數(shù)有：電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù),通常它們都是按正弦量定義的。,放大倍數(shù)定義,電壓放大倍數(shù),電流放大倍數(shù),源電壓放大倍數(shù),源電流放大倍數(shù),功率放大倍數(shù),(2) 輸入電阻 Ri,輸入電阻：表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)，Ri越大放大電路從信號(hào)源吸取的電流越小,(3) 輸出電阻Ro,輸出電阻：表明放大電路帶負(fù)載的能力，Ro越大表明放大電路帶負(fù)載的能力越差,也通過放大電路的負(fù)載特性曲線求Ro實(shí)驗(yàn)法,Ro =Uo / Io=( U

5、oUo)/ Io =( UoUo) RL / Uo =( Uo/ Uo) 1 RL,注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號(hào)下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。,(4) 通頻帶BW,fL稱為下限截止頻率，fH稱為上限截止頻率。,放大電路的增益A(f) 是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降。當(dāng)A(f)下降到中頻電壓放大倍數(shù)A0的 1/ 時(shí)，即,放大電路的分析方法,1 放大電路的靜態(tài)分析 2 放大電路的動(dòng)態(tài)分析,一. 放大電路的靜態(tài)分析,分析對(duì)象：靜態(tài)工作點(diǎn) (IBQ、ICQ和UCEQ) Q（Quiescent) 分析方法： 一、計(jì)算法 二、

6、圖解分析法 分析路徑：直流通路,偏置電路,設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路稱放大器的偏置電路。,對(duì)偏置電路的要求,提供合適的Q點(diǎn)，保證器件工作在放大模式。,例如：偏置電路須保證三極管E結(jié)正偏、C結(jié)反偏。,當(dāng)環(huán)境溫度等因素變化時(shí)，能穩(wěn)定電路的Q點(diǎn)。,例如：溫度升高，三極管參數(shù)、ICBO、VBE(on),而這些參數(shù)的變化將直接引起Q點(diǎn)發(fā)生變化。,當(dāng)Q點(diǎn)過高或過低時(shí)，輸出波形有可能產(chǎn)生飽和或截止失真。,一、計(jì)算法,直流通路畫法：C斷開,IBQ、ICQ和UCEQ這些量代表的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。,二、圖解法,1. 由直流負(fù)載列出方程 uCE=VCCiCRc 2. 在輸出特性曲線上確定兩個(gè)特殊點(diǎn),即可

7、畫出直流負(fù)載線。,直流負(fù)載線的確定方法：,VCC 、 VCC /Rc,3. 在輸入回路列方程式uBE =VCCiBRb,4. 在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩 線的交點(diǎn)即是Q。,5. 得到Q點(diǎn)的參數(shù)IBQ、ICQ和UCEQ。,二. 放大電路的動(dòng)態(tài)分析,分析對(duì)象： 分析方法： 一、圖解分析法 二、微變等效電路法 分析路徑：交流通路,交流通路畫法：直流電源和C 對(duì)交流相當(dāng)于短路,uo uce RLic （RLR LRC）,交流負(fù)載線的橫截距為 ，由橫截距和 Q 點(diǎn)就可方便地畫出交流負(fù)載線。 由圖還可求出放大器的最大不失真輸出電壓。所謂不失 真，是指 uo 的正、負(fù)半周完全對(duì)稱，由圖可見，uo

8、的正半周 最大值為 ，uo 的負(fù)半周最大值為 。 因此放大器的最大不失真輸出電壓為,而當(dāng) 時(shí)，放大器有最大不失真 輸出電壓，這就要求 Q 點(diǎn)近似位于交流負(fù)載線的中心。,一、圖解法,ui uBE iB iC uCE |-uo| ,波形的失真,飽和失真,截止失真,放大電路工作到三極管的飽和區(qū)而引起 的非線性失真。 對(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真,放大電路工作到三極管的截止區(qū)而引起 的非線性失真。 對(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真,* 最大不失真輸出幅度,注意：對(duì)于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。,放大電路的最大不失真輸出幅度,放大電路要想獲得大的不失真輸出

9、幅度，需要：,1.工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位； 2.要有合適的交流負(fù)載線。,圖解法,確定靜態(tài)工作點(diǎn)(方法同前)。,畫交流負(fù)載線。,畫波形，分析性能。,過Q點(diǎn)、作斜率為-1/RL的直線即交流負(fù)載線。,其中 RL= RC / RL,分析步驟:,圖解法直觀、實(shí)用，容易看出Q點(diǎn)設(shè)置是否合適，波形是否產(chǎn)生失真，但不適合分析含有電抗元件的復(fù)雜電路。同時(shí)在輸入信號(hào)過小時(shí)作圖精確度降低。,例 輸入正弦信號(hào)時(shí)，畫各極電壓與電流的波形。,IBQ,ICQ,VCEQ,Q,ICQ,VCEQ,Q點(diǎn)在中點(diǎn)，動(dòng)態(tài)范圍最大，輸出波形不易失真。,Q點(diǎn)升高，不失真動(dòng)態(tài)范圍減小，輸出易飽和失真。,Q點(diǎn)降低，不失真動(dòng)

10、態(tài)范圍減小，輸出易截止失真。,Q,Q,Q點(diǎn)位置與波形失真：,由于PNP管電壓極性與NPN管相反，故橫軸vCE可改為-vCE。,消除截止失真 升高Q點(diǎn): 減小RB ，增大IBQ,失真波形分析思路： 1， 由NPN管構(gòu)成共射組態(tài)電路，輸出信號(hào)波形出現(xiàn)頂部失真。表明三極管集電極電壓到達(dá)可能的最大值，即電源電壓VCC。此時(shí)集電極電阻RC中沒有電流流過，表明三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)。所以頂部失真為截止失真。 由三極管輸出特性曲線可知，出現(xiàn)截止失真表明電路工作點(diǎn)設(shè)置過低，即ICQ較小引起。消除截止失真可提高工作點(diǎn)電流 ICQ，電路上可減小基極偏置電阻RB，IBQ=(VCC-UBEQ)/RB 增大， ICQ=I

11、BQ+ICEQ也增大，可清除截止失真。,失真波形分析思路： 2， 如輸出波形表明集電極電位已降到可能的最低電位，即飽和壓降UCES，所以此時(shí)失真為飽和失真。 飽和失真是由于三極管靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置偏高引起，可增大RB使IBQ減小，從而使ICQ變小，來消除飽和失真。 3， 注意：PNP管輸出波形失真性質(zhì)與NPN恰好相反。自己分析！,下圖中示出了放大電路及其輸入、輸出波形，若要使0波形不失真，則（ ） A：RC增大 B：RB增大 C：VCC減小 D：i增大,B,二、微變等效電路法,（1）模型的建立 （2）共射電路的動(dòng)態(tài)分析,三極管的微變等效電路,三極管各極電壓和電流的變化關(guān)系，在較大范圍內(nèi)是非線性的。

12、如果三極管工作在小信號(hào)情況下，信號(hào)只是在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍變化，三極管特性可看成是近似線性的，可用一個(gè)線性電路來代替，這個(gè)線性電路就稱為三極管的微變等效電路。 微：Q附近小范圍內(nèi) 變：變化量,晶體管微變等效電路 1.輸入端等效 ,低頻小功率晶體管的輸入電阻常用下式計(jì)算：,式中，IE為射極靜態(tài)電流。,pn結(jié)方程：,對(duì)于三極管，,2. 輸出端等效 互相平行、間隔均勻，且與u軸線平行。當(dāng)u為常數(shù)時(shí)，從輸出端c、e極看，三極管就成了一個(gè)受控電流源，,晶體三極管及微變等效 （a）晶體三極管;（b）晶體三極管的微變等效,（2） 共射電路的動(dòng)態(tài)分析,微變等效電路的畫法 交流計(jì)算,三極管用簡(jiǎn)化模型代替, 微

13、變等效電路的畫法,畫出交流通路畫, 交流計(jì)算,3)輸出電阻,2)輸入電阻,1)電壓放大倍數(shù),rbe=200+(1+)26 mV/ IE,4)源電壓放大倍數(shù),例 已知ICQ=1mA, =100 , vi =20sint(mV), 試畫出圖示電路的交流通路及交流等效電路, 并計(jì)算vo。,1，放大器的輸入電阻反映放大器 向信號(hào)源索取電流的大小 ，而輸出電阻反映出放大器的 帶負(fù)載 能力。 2，只有電路既放大電流又放大電壓，才稱其有放大作用；（ ）,討論一,畫圖示電路的直流通路和交流通路。,討論二,1、在什么參數(shù)、如何變化時(shí)Q1 Q2 Q3 Q4？ 2、從輸出電壓上看，哪個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生截止失真？哪個(gè)Q點(diǎn)下最易產(chǎn)生飽和失真？哪個(gè)Q點(diǎn)下Uom最大？ 3、設(shè)計(jì)放大電路時(shí)，應(yīng)根據(jù)什么選擇VCC？,討論三,2、空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？ 3、在圖示電路中，有無可