單元基本放大電路

單元基本放大電路第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一單元2基本放大電路學(xué)習(xí)目標(biāo)了解基本放大電路的組成。理解放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等定義，靜態(tài)與動態(tài)、直流通路與交流通路、非線性失真等概念；基本放大電路的基本工作原理。掌握基本放大電路的性能特點(diǎn)及基本分析方法。第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.1共發(fā)射極基本放大電路(1)三極管VT電路中的放大元件，起電流放大的作用。

(2)集電極電阻RC能將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)換成電壓放大作用。

(3)基極偏置電阻RB集電極電源ＵＣＣ確定后，適當(dāng)選擇RB的大小，就能得到合適的基極偏置電流(簡稱偏流)，確定了放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，從而使三極管在合適的直流工作狀態(tài)下工作。

(4)耦合電容Ｃ１、Ｃ２一是隔離直流信號，使放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不受信號源與負(fù)載的影響；二是傳送交流信號。

(5)集電極電源ＵＣＣ為整個放大電路提供能量，并通過集電極電阻ＲＣ、基極偏置電阻ＲＢ分別使三極管VT的集電結(jié)處于反向偏置，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，從而保證三極管工作在放大狀態(tài)。第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.1共發(fā)射極基本放大電路圖２-1共發(fā)射極基本放大電路第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.2共射極放大電路的靜態(tài)分析1.直流通路

2.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.直流通路圖２-3三極管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析法圖２-4靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解法第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.3共射極放大電路的動態(tài)分析1.放大電路的電壓放大原理

2.靜態(tài)工作點(diǎn)與動態(tài)范圍之間的關(guān)系第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.3共射極放大電路的動態(tài)分析圖２-5共射極放大電路中各點(diǎn)的波形第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.放大電路的電壓放大原理(1)電路中的直流量和交流量疊加成單向脈動電量后，始終使三極管的發(fā)射結(jié)為正向偏置，集電結(jié)為反向偏置，從而保證三極管能滿足電流放大的外部條件。

(2)共射放大電路具有倒相作用，即輸入電壓與輸出電壓反相180°。

(3)只要適當(dāng)選擇集電極電阻ＲＣ的大小，就可使Ｕｏ＞＞Ｕｉ，將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯螅瑢?shí)現(xiàn)交流電壓放大的目的。第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.靜態(tài)工作點(diǎn)與動態(tài)范圍之間的關(guān)系(1)設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的若設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，即放大電路如圖2-1中的各參數(shù)均選擇適當(dāng)，三極管具有一定的基極直流電流ＩＢＥＱ和直流電壓ＵＢＥＱ，當(dāng)加入正弦交流輸入信號“ｕｉ”后，其合成單向脈動基極電壓ｕＢＥ、電流ｉＢ的波形如圖2-6b所示。圖２-6輸入回路圖解分析第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.靜態(tài)工作點(diǎn)與動態(tài)范圍之間的關(guān)系(2)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適的情況如圖2-7a所示，若基極靜態(tài)電流ＩＢＥＱ選得太小，集電極靜態(tài)電流ＩＣＥＱ也就小，則靜態(tài)工作點(diǎn)Ｑ偏低。圖２-7靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)引起的失真第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.靜態(tài)工作點(diǎn)與動態(tài)范圍之間的關(guān)系圖２-8輸入信號過大出現(xiàn)的失真現(xiàn)象(3)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適而出現(xiàn)的失真情況即使有合適的靜態(tài)工作第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.靜態(tài)工作點(diǎn)與動態(tài)范圍之間的關(guān)系點(diǎn)，但在實(shí)際輸入信號的幅值超過放大電路規(guī)定的動態(tài)范圍時，輸出信號也可能會相繼產(chǎn)生飽和與截止失真，如圖2-8所示，必須引起注意。

(4)電路參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響及調(diào)整電路參數(shù)ＲＢ、ＲＣ和ＵＣＣ的改變都能使Ｑ點(diǎn)的位置發(fā)生變化。第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.1.4放大電路的微變等效電路分析法1.三極管的線性簡化電路

2.共射極放大電路的微變等效簡化電路第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.三極管的線性簡化電路(1)輸入電阻的概念在輸入小信號的條件下，現(xiàn)分別從三極管的輸入與輸出特性曲線入手來分析其線性電路。圖２-9三極管輸入第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.三極管的線性簡化電路圖２-10輸入小信號時三極管(2)受控恒流源的概念三極管輸出特性曲線在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近區(qū)第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.三極管的線性簡化電路域的曲線近似為一組與橫軸平行的直線，如圖2-4所示。第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.共射極放大電路的微變等效簡化電路圖２-11三極管放大電路的微變分析過程(1)電壓放大倍數(shù)的估算第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.共射極放大電路的微變等效簡化電路1)帶負(fù)載運(yùn)行時的電壓放大倍數(shù)Ａｕ：由圖2-11c微變等效簡化電路可知

2)空載時的電壓放大倍數(shù)Aｕ′：放大電路空載指的是輸出端不帶負(fù)載，可視為ＲＬ=∞,故Δuｏ=－ΔiｃＲＣ，于是得

(2)輸入電阻與輸出電阻圖２-12共射極放大電路的第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.共射極放大電路的微變等效簡化電路1)輸入電阻ｒｉ：顯而易見，圖2-12中所示的輸入電阻ｒｉ就等于從圖2-11c的輸入端(A、B兩點(diǎn))看進(jìn)去的等效電阻，即

2)輸出電阻ｒｏ：根據(jù)電工學(xué)中電流源與電壓源等效互換的方法，顯而易見，圖2-12所示的輸出電阻ｒｏ就等于從圖2-11c的輸出端(C、D兩點(diǎn))看進(jìn)去的等效電阻，即

(2)由式(2-12)和式(2-14)可得

(3)由式(2-10)和式(2-11)可得圖２-13電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.2.1射極輸出器的特性1.電壓放大倍數(shù)

2.輸入電阻

3.輸出電阻第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.2.2射極輸出器的應(yīng)用射極輸出器的應(yīng)用很廣泛，雖然它的放大倍數(shù)等于1，但由于它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)，所以常作阻抗變換器使用。例如，測量儀器里的放大器，要求有高輸入電阻，以減小它對被測電路的影響，提高測量儀器的精度，因此常用射極輸出器作為其放大器的輸入級來獲得高輸入電阻。由于它的輸出電阻低，當(dāng)作為放大器的輸出級時，可提高其帶負(fù)載的能力，即負(fù)載增大時，輸出電壓下降較小。在多級放大器中，射極輸出器常作為中間隔離級（或稱緩沖級），對前級放大電路而言，它的高輸入電阻對前級影響甚小，而對后級放大電路而言，它的低輸出電阻正好與輸入電阻低的共射放大電路相配合，從而提高了整個多級放大器的放大能力。這就是射極輸出器的中間隔離作用。第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.3.1負(fù)反饋的基本概念凡通過一定方式將放大電路輸出回路中某個電量（電壓或電流）的一部分或全部回送到輸入回路的過程稱為反饋。若反饋信號削弱了原輸入信號，則稱為負(fù)反饋，反之則為正反饋。第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.3.2直流負(fù)反饋的主要作用1.溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

2.分壓式偏置的直流電流負(fù)反饋放大電路第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在放大電路中，若環(huán)境溫度改變、三極管老化、電路參數(shù)改變以及電源波動等，都將引起放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致放大電路不能正常工作。第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.分壓式偏置的直流電流負(fù)反饋放大電路圖２-15靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型放大電路(1)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過程當(dāng)溫度升高時，第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.分壓式偏置的直流電流負(fù)反饋放大電路三極管參數(shù)發(fā)生變化，使集電極靜態(tài)電流ＩＣ增大，則發(fā)射極電壓ＵＥ增大，基極與發(fā)射極間的電壓ＵＢＥ＝ＵＢ－ＵＥ減小(設(shè)基極電位ＵＢ不變)，基極電流ＩＢ必然減小，于是ＩＣ=βＩＢ減小，即ＩＣ隨溫度升高而增大的部分被抵消。

(2)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的條件以上對直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用進(jìn)行了定性分析。圖２-16圖2-１５ａ的微變等效電路第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.分壓式偏置的直流電流負(fù)反饋放大電路(2)圖2-15a的微變等效電路如圖2-16所示。

(3)帶負(fù)載的放大倍數(shù)：第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.3.3交流負(fù)反饋的主要作用1.電流串聯(lián)負(fù)反饋電路

2.電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.電流串聯(lián)負(fù)反饋電路圖２-17電流串聯(lián)負(fù)反饋電路(1)提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

(2)提高輸入電阻第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一1.電流串聯(lián)負(fù)反饋電路圖２-18改進(jìn)后的電流負(fù)(2)空載時的放大倍數(shù)第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路圖２-19多級放大電路的結(jié)構(gòu)框圖第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.4.1多級放大電路級間的耦合方式及影響1.阻容耦合

2.變壓器耦合

3.直接耦合第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.4.1多級放大電路級間的耦合方式及影響圖２-20多級放大電路級間的耦合方式ａ）阻容耦合ｂ）變壓器耦合ｃ）直接耦合第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.4.2電壓放大倍數(shù)的計算在多級放大電路中，中間級的作用是積累電壓放大倍數(shù)。為此，級間配合要求盡可能多地將前級信號傳輸?shù)胶蠹?。對于后級是電流控制型器件則要求高輸出電阻與低輸入電阻配合，使前級電流源的信號盡可能多地傳輸?shù)胶蠹壍闹罚粚τ诤蠹壥请妷嚎刂菩推骷t要求低輸出電阻與高輸入電阻配合，使后級能得到盡可能高的輸入電壓。第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.5.1基本差動式放大電路的結(jié)構(gòu)及抑制零漂的原理圖２-21基本差動式電路及差模信號輸入方式第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.5.2差動放大電路性能分析1.差模輸入特性

2.共模輸入特性

3.共模抑制比第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.1功率放大電路的任務(wù)圖２-23功率放大電路的常見類型第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.2功率放大電路的常見類型(1)目的學(xué)習(xí)如何設(shè)置放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及其調(diào)整方法；學(xué)習(xí)放大器的放大倍數(shù)、頻率響應(yīng)、輸入電阻和輸出電阻的測量方法；掌握放大器電路的設(shè)計、安裝及調(diào)試方法。

(2)能力及標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)會放大電路的測試原則、內(nèi)容和方法；學(xué)會分析與檢測放大電路故障的方法。

(3)準(zhǔn)備低頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表、雙蹤示波器、失真度測量儀、雙路穩(wěn)壓電源各1臺，數(shù)字式(或指針式)萬用表1塊。

(4)步驟

(5)注意事項(xiàng)注意測試條件及儀器儀表的選擇。第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.2功率放大電路的常見類型圖２-24第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.2功率放大電路的常見類型圖２-25第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.2功率放大電路的常見類型圖２-26第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一2.6.2功率放大電路的常見類型圖２-27第44頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一單元小結(jié)學(xué)習(xí)本單元時，應(yīng)在理解各種基本放大電路的組成與工作原理的基礎(chǔ)上，掌握其性能特點(diǎn)。利用三極管的電流控制作用可實(shí)現(xiàn)電流的放大，三極管放大器有三種組態(tài)。共發(fā)射極放大器的電壓和電流放大倍數(shù)都較大，應(yīng)用廣泛；共集電極放大器的輸入電阻高、輸出電阻小，電壓放大倍數(shù)接近1，適用于信號的跟隨；共基極放大器適用于高頻信號的放大。第45頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)習(xí)思考題1試判斷圖2-24中各個電路能不能放大交流信號?為什么?2放大電路的靜態(tài)和動態(tài)各指的是什么狀態(tài)？靜態(tài)工作點(diǎn)指的是什么？3放大電路為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？什么叫飽和失真？什么叫截止失真？4電路如圖2-25所示，計算：（1）無輸入信號時，基極、發(fā)射極及集電極電位；（2）加輸入信號時，發(fā)射極及集電極電位的變化范圍。