信號(hào)放大電路基礎(chǔ)

《現(xiàn)代電子線路》Ⅲ第二部分第6講信號(hào)放大電路基礎(chǔ)（1）1晶體管做放大器要解決兩個(gè)問題電流的單向和雙向

輸出波形發(fā)生畸變（失真）復(fù)習(xí)2VBEIBIBQVBEQQvbeib建立工作點(diǎn)～使晶體管工作在放大區(qū)。

工作點(diǎn)～晶體管工作所需的直流電壓和電流。Q1（VBEQ,IBQ）；Q2（VCEQ,ICQ）3

提供工作點(diǎn)的電路～偏置電路。

常見偏置形式～固定偏置、分壓式偏置。靜態(tài)工作點(diǎn)的建立固定偏置直流通路電容開路電感短路4非線性和線性問題

限制輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍（小信號(hào)）～線性化。

在具備合適的工作點(diǎn)和小信號(hào)條件下，晶體管可視為一個(gè)線性器件！VBEIBIBQVBEQQMNibvbe5CEibicβibieBCEicBECEib三極管微變等效電路（E為公共端）：CBreieicαieibECBicreEBCBie三極管微變等效電路（B為公共端）：6一、放大器的基本概念信號(hào)放大電路(放大器)的主要功能是無失真地放大信號(hào)。

能放大微弱信號(hào)的電路叫放大器。這里的“信號(hào)”是指隨時(shí)間變化的連續(xù)電流或電壓。兩個(gè)要求：1)輸出信號(hào)不失真，線性放大。

2)輸出功率大于輸入功率，電壓或者電流幅度增大。放大器PoPi7級(jí)數(shù)：?jiǎn)渭?jí)和多級(jí)；按器件：晶體管（共射、共基、共集）場(chǎng)效應(yīng)管（共源、共柵、共漏）信號(hào)幅度：小信號(hào)（電壓）、大信號(hào)（功率）放大器信號(hào)頻率：低頻、高頻放大器信號(hào)帶寬：窄帶、寬帶放大器導(dǎo)通時(shí)間：甲(A)類、乙(B)類、甲乙(AB)類和丙(C)類等二、放大器的分類89

性能指標(biāo)都是對(duì)交流而言的，但與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)。放大器模型如下圖：VS(s)ZL(s)信號(hào)源負(fù)載放大器Vi(s)Vo(s)Avt(s)Vi(s)ZS(s)Zi(s)ZO(s)三、放大器的主要技術(shù)指標(biāo)和關(guān)注的問題

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◆描述放大器對(duì)信號(hào)源所呈現(xiàn)的負(fù)載效應(yīng)；

◆

如信號(hào)源為小內(nèi)阻電壓源，則輸入電阻越大越好；如信號(hào)源為大內(nèi)阻電流源，則輸入電阻越小越好。輸入電阻：Zi

:放大器輸入電壓和輸入電流之比。1、輸入電阻和輸出電阻

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Zo:輸入端電壓源短路(保留其內(nèi)阻)、輸出端負(fù)載開路，由放大器輸出端向放大器看進(jìn)去的等效電阻。

◆

描述放大器與負(fù)載之間的關(guān)系,反映放大器帶負(fù)載能力；

◆

如輸出穩(wěn)定電流，則輸出電阻越大越好；如輸出穩(wěn)定電壓，則輸出電阻越小越好。輸出電阻：12常用增益的定義

電壓增益Av:Av(S)=Vo(S)/Vi(S)電流增益Ai

:Ai(S)=Io(S)/Ii(S)互導(dǎo)增益Ay:Ay(S)=Io(S)/Vi(S)互阻增益Az:Az(S)=Vo(S)/Ii(S)VS(s)ZL(s)信號(hào)源負(fù)載放大器Vi(s)Vo(s)Avt(s)Vi(s)ZS(s)Zi(s)ZO(s)2、放大倍數(shù)（增益）13源增益的定義

電壓源增益Av:Av(S)=Vo(S)/Vs(S)電流源增益Ai

:Ai(S)=Io(S)/Is(S)互導(dǎo)源增益Ay:Ay(S)=Io(S)/Vs(S)互阻源增益Az:Az(S)=Vo(S)/Is(S)增益和源增益的關(guān)系14失真：輸出波形與輸入波形相比產(chǎn)生了畸變(即輸出與輸入信號(hào)波形不一樣了)。

失真種類：非線性失真、線性失真。

⑴非線性失真(諧波失真)

產(chǎn)生原因：器件的非線性。例如：三極管的飽和失真、截止失真。

特征:輸出信號(hào)產(chǎn)生了新的頻率分量。3、失真

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非線性失真系數(shù)越大，失真越嚴(yán)重。放大器非線性失真U1:基波有效值;Un:n次諧波有效值。

非線性失真的大小常用非線性失真系數(shù)表示。當(dāng)輸入為單一頻率正弦波時(shí),定義:16

⑵線性失真(頻率失真)和通頻帶

原因：放大器中存在電抗性元件引起。

放大器幅度失真相位失真f2f2ff特征：輸出端不產(chǎn)生新的頻率成分。種類：幅度失真、相位失真。17通頻帶：放大器幅頻特性中增益

對(duì)應(yīng)的一段頻率范圍,Aum為放大器的中頻段增益。

帶寬：通頻帶的寬度，因?yàn)椋?/p>

帶寬常以BW0.7表示由于電抗元件和晶體管結(jié)電容的存在，對(duì)不同頻率的信號(hào)放大倍數(shù)不一樣；放大器一般放大某一頻段的信號(hào)。如不失真，放大器對(duì)這一頻段的信號(hào)一視同仁18

只要保證被放大信號(hào)的帶寬BWs在放大器的通頻帶BW0.7之內(nèi)，就認(rèn)為放大器不會(huì)產(chǎn)生頻率失真。BW0.7=fH-fL通頻帶寬也稱3dB帶寬或半功率帶寬。BW0.7=fH19四、晶體管3種基本組態(tài)放大器注意：組態(tài)是針對(duì)交流信號(hào)而言的。共發(fā)CE共基CB共集CC基極不能作輸出、集電極不能作輸入用！2021

直流(靜態(tài))分析就是在沒有交流輸入信號(hào)作用時(shí)，估算晶體管的工作點(diǎn)。

交流(動(dòng)態(tài))分析就是確定在交流輸入信號(hào)作用下，管子在工作點(diǎn)處的電壓電流關(guān)系,進(jìn)而計(jì)算放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

直流分析：直流通路

交流分析：交流通路只有直流通路和交流通路都正確才能正常放大

1、直流通路和交流通路

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直流通路：直流電流流經(jīng)的通路即偏置電路，將放大電路中電容開路、電感短路，直流電源保留后電路。

得到直流通路和交流通路的方法23

交流通路：交流電流流經(jīng)的通路。將放大電路中直流電壓源短路、電流源開路，大電容和小電感短路，小電容和大電感開路，并保留電抗不能忽略的電感和電容后得到的電路。

24無交流通路無直流通路25工作點(diǎn)太高，則產(chǎn)生“飽和失真”

當(dāng)放大器帶負(fù)載，則最大可能的輸出幅值和動(dòng)態(tài)范圍在交流負(fù)載線上確定。2、靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)信號(hào)放大的影響

26工作點(diǎn)太低，則產(chǎn)生“截止失真”

放大器合適工作點(diǎn)位置大致應(yīng)在交流負(fù)載線中間靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)當(dāng)保證不出現(xiàn)截止失真和飽和失真27消除截止失真：減小輸入信號(hào)幅度，提高靜態(tài)工作點(diǎn)電流。消除飽和失真：減小輸入信號(hào)幅度，降低靜態(tài)工作點(diǎn)電流。

283、基本組態(tài)放大器的技術(shù)指標(biāo)分析

技術(shù)指標(biāo)：輸入電阻、輸出電阻、增益和通頻帶等分析方法：常用小信號(hào)等效電路法或圖解法。

分析步驟：先進(jìn)行直流分析，確定三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)Q,即直流電壓和電流（IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ)；再進(jìn)行動(dòng)態(tài)（交流）分析，即性能指標(biāo)分析。工程估算法小信號(hào)等效電路法29VSRSRBRCRLRB=RB1//RB2+-voCE30▲

輸入電阻RB較大時(shí)，▲

輸出電阻31▲

電壓增益因，32▲

電流增益33RE引入，使輸入電阻增加，電壓增益降低，且近似等于兩個(gè)外部電阻的比值，而與晶體管參數(shù)β無關(guān)

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CE電路小結(jié)輸入電阻：Ri≈rπ輸出電阻：電壓增益：輸入電壓與輸出電壓反相，主要用作放大。電流增益：35分立元件晶體管放大器分析方法畫直流通路，求靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算晶體管小信號(hào)等效電路參數(shù)畫交流通路將晶體管用小信號(hào)等效電路代替，得到放大器小信號(hào)等效電路求放大器性能指標(biāo)利用求其他增益、源增益36例2：

計(jì)算輸入電阻、輸出電阻、電壓增益和電流增益的值。

解：

3738小結(jié)4、小信號(hào)等效電路分析法可估算放大