第二章小信號放大電路課件

第二章小信號放大電路

§2-1放大電路的基礎知識

返回目錄一、放大電路的基本結構1、放大電路：把微弱電信號轉變?yōu)檩^強電信號的電子電路2、放大系統(tǒng)構成：

、

、

。信號源放大器負載二、放大電路的分類1、按用途分：電壓、電流、功率放大電路2、按信號頻率分：直流、低頻、中頻、高頻放大電路3、按信號幅度分：小信號放大電路、大信號放大電路4、按三極管工作狀態(tài)分：甲類、乙類、甲乙類、丙類功率放大電路5、按三極管連接方式分：共發(fā)射極、共集電極、共基極放大電路6、按三極管偏置方式分：固定偏置放大電路、分壓式直流負反饋偏置、電壓負反饋偏置放大電路返回目錄三、放大電路的基本指標1、放大倍數：輸出信號與輸入信號有效值之比①電壓放大倍數：用字母“A”表示②電流放大倍數：③功率放大倍數：返回目錄例：某放大器的輸入電壓為100mV，輸出電壓為1V，輸入電流為0.5mA，輸出電流為50mA。求該放大器的電壓、電流及功率放大倍數。已知：Ui＝100mV

UO＝1VIi＝0.5mAIO＝50mA求：AV、Ai、AP解：返回目錄2、增益：將放大倍數用對數來表示用字母“G”表示單位：分貝（dB）①功率增益：GP＝10lgAP②電壓增益：GV＝20lgAV③電流增益：Gi＝20lgAi返回目錄例：某放大器電壓放大倍數為10；電流放大倍數為100；功率放大倍數為1000。求該放大器的電壓增益、電流增益、功率增益。已知：AV＝10，Ai＝100，AP＝1000求：GV、Gi、GP解：GV＝20lgAV＝20lg10＝20

dBGi＝20lgAi＝20lg100＝20lg102＝40dBGP＝10lgAP＝10lg1000＝10lg103＝30dB返回目錄練習1、放大器的功率放大倍數為100，求功率增益。解：GP＝10lgAP＝10lg100＝10lg102＝20dB2、如果放大器的輸入電壓為20mV，輸出電壓為2V，求該放大器的電壓增益。解：GV＝20lgAV＝20lg100＝20lg102＝40

dB返回目錄3、如果放大器的輸入電壓為0.02V，輸出壓為2V；輸入電流為1mA，輸出電流為0.1A。求該放大器的電壓、電流和功率增益。解：①GV＝20lgAV＝20lg100＝20lg102＝40

dB②Gi＝20lgAi＝20lg100＝20lg102＝40dB③AP＝AVAi＝100×100＝10000

GP＝10lgAP＝10lg10000＝10lg104＝40dB返回目錄四、放大電路基本技術要求1、有一定的放大能力2、非線性失真要小3、有合適的輸入、輸出電阻輸入電阻越大越好輸出電阻越小越好4、工作要穩(wěn)定返回目錄

§2-2小信號放大電路的直流分析一、固定偏置電路（一）電路構成（二）元件作用1、電源EC——給放大電路提供直流能源。2、三極管V——具有電流放大作用3、基極偏置電阻Rb4、集電極負載電阻RC5、耦合電容C1、C2——隔直通交返回目錄1、靜態(tài)工作點：2、設置靜態(tài)工作點目的：（三）靜態(tài)工作點設置當電路沒有交流信號輸入時，晶體管各極都加有合適的直流電壓（UBEQ、UCEQ）和直流電流（IBQ、ICQ）通常把它們稱為靜態(tài)工作點。使放大電路工作在線性放大狀態(tài)，避免信號在放大過程中產生失真。返回目錄2、列基極回路電壓方程，求IBQ：UBEQ＝0.7V（硅）UBEQ＝0.3V（鍺）3、利用三極管電流分配關系，求ICQ：ICQ＝βIBQ4、列集電極回路電壓方程，求UCEQ：UCEQ＝EC－ICQRC直流等效電路（四）計算法求靜態(tài)工作點1、畫直流通路圖：電容開路，直流電源不變。UCEQIBQICQUBEQ返回目錄例：固定偏置電路中，三極管為3DG型硅管，EC＝12V，Rb＝300KΩ，RC＝2KΩ，β＝50。試計算放大電路的靜態(tài)工作點。解：UBEQ＝0.7VICQ＝βIBQ＝50×40×10－6=2mAUCEQ＝EC－ICQRC＝12－2×10－3×2×10＝8V返回目錄練習1、如圖所示靜態(tài)工作點ICQ＝1.2mA，UCEQ＝4.8V，

β＝50，EC＝12V。試確定Rb、RC的值。解：∵ICQ＝βIBQ

返回目錄2、固定偏置放大電路中，三極管為硅管，EC＝12V，

Rb＝400KΩ，RC＝4KΩ，β＝40。試計算放大器的靜態(tài)工作點。在圖中標出IBQ、ICQ電流方向。解：UBEQ＝0.7VICQ＝βIBQ＝50×28×10-6=1.4mAUCEQ＝EC－ICQRC＝12－1.4×10-3×4×103＝6.4V返回目錄（五）圖解法求解靜態(tài)工作點

1、圖解法：

利用晶體管的輸出特性曲線，通過作圖的方法，

確定放大電路的靜態(tài)工作點。

2、直流負載線：

①令IC＝0，則UCE＝EC

取M點坐標為（EC，0）

M（EC，0）②

令UCE＝0，則

在放大電路的直流通路中，由集電極回路方程

UCEQ＝EC－ICQRC所決定的直線叫直流負載線。

取N點坐標為（0，）

N（0，）

ECRC返回目錄例：三極管的輸出特性曲線如圖所示。EC＝12V，RC＝2KΩ，Rb＝280KΩ。求放大電路靜態(tài)工作點。①確定M（EC，0）、N（0，）兩點即

M（12，0）、N（0，6）

MN②連接M、N兩點作直流負載線

③利用公式確定IBQ

④直流負載線與IBQ的交點Q為靜態(tài)工作點。分別向UCE軸和IC軸引垂線，兩垂足所對應的點為UCEQ、ICQ的值。

QUCEQ＝8VICQ＝2mAUCEQICQ返回目錄（六）元件參數變化對直流負載線和靜態(tài)工作點的影響

1、Rb變化，其它參數不變：RbRbQ點沿直流負載線下移Q點沿直流負載線上移2、Rc變化，其它參數不變：直流負載線斜率發(fā)生變化RcKM（EC，0）N（0，）

ECRCQQ’練習：1、當Rc減小時直流負載線將如何變化？Q點將如何移動？（畫圖說明）

2、電路中Rc增大時，Ic會增大嗎？

返回目錄4、溫度變化，其它參數不變：

T

βICQ

UCEQ

（七）固定偏置電路特點1、優(yōu)點：元件少、電路簡單、調整方便

2、缺點：溫度穩(wěn)定性差

3、Ec變化，其它參數不變：

直流負載線平移

返回目錄二、分壓式直流負反饋偏置電路

（一）電路構成

1、Rb1——上偏置電阻

Rb2——下偏置電阻

作用：Rb1、Rb2組成分壓電路，固定基極電壓UB。

（二）元件作用

2、Re——反饋電阻

作用：利用電流負反饋，穩(wěn)定集電極電流。3、Ce——旁路電容

作用：使交流信號電流順利通過，不致在Re上產

生負反饋。

返回目錄（三）靜態(tài)工作點計算

1、畫直流通路圖：

直流等效電路2、忽略基極電流IBQ，求基極對地電壓UB：

3、求發(fā)射極電壓UE：

UE＝UB－UBEQ

4、求集電極電流ICQ：

5、求集電極—發(fā)射極電壓UCEQ：

UCEQ＝EC－ICQ(RC+Re)6、求基極電流IBQ：

返回目錄1、分壓式直流負反饋偏置電路中β=80，EC=24V，Rb1=33KΩ，Rb2=10KΩ，RC=3.3KΩ，Re=1.5KΩ。試求該電路的靜態(tài)工作點。練習解：畫直流通路圖

UE＝UB－UBEQ＝5.6－0.7＝4.9VUCEQ＝EC－ICQ(RC+Re)＝24－3.3×10-3

(3.3×103

+1.5×103

)＝8.16V返回目錄2、如圖所示，UCEQ＝9.5V，問Rb1應為多少？

解：畫直流通路圖

ICQ＝IEQ＝3mAUE＝IEQRe＝3×10-3

×1.5×103

＝4.5VUB＝UE＋UBEQ＝4.5V+0.7V＝5.2V返回目錄（四）靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程（漸變式）

T

βICQ

IEQ

UEUBEQIBQ

ICQ

工作點穩(wěn)定UB－UE返回目錄三、電壓負反饋的偏置電路

（一）電路構成

（二）靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程

T

βICQ

URC

UCEQIBQICQ

工作點穩(wěn)定UCEQ－UBEQRB返回目錄（三）靜態(tài)工作點計算

1、畫直流通路圖：

2、列輸入回路電壓方程，求IBQ：

EC

RCRbUBEQEC

∵

EC＝(ICQ＋IBQ)RC＋IBQRb＋UBEQ

3、求ICQ：ICQ＝βIBQ∴4、列輸出回路電壓方程，求UCEQ：

EC

RCUCEQEC

∵

EC＝(ICQ＋IBQ)RC＋UCEQ

∴

UCEQ＝EC－(1＋β)IBQRC

返回目錄1、電壓負反饋的偏置電路中，EC＝20V，β＝50，RC＝10KΩ，Rb＝33kΩ。求該電路靜態(tài)工作點。

練習解：畫直流通路圖

ICQ＝βIBQ＝50×23×10-6

＝1.15mAUCEQ＝EC－(1＋β)IBQRC

＝20－（1＋50）×23×10-6

×10×103

＝8.27V返回目錄2、某收錄機的均衡放大電路如圖所示。EC＝7V，UC＝1.34V，Ub＝0.6V，RC＝22KΩ，Rb＝820KΩ。求三極管的β值。

解：畫直流通路圖

ICQ＝IRC－IBQ＝257μ

－1μ

＝256μA返回目錄

§2-3小信號放大電路的交流分析一、固定偏置電路

（一）畫交流通路圖：

電容短路、直流電源短路

返回目錄(二）放大電路的輸入電阻ri

ri＝Rb∥rbe∵

Rb＞＞rbe

∴

ri＝rbe

（三）放大電路的輸出電阻ro

ro＝Rc∥rce

∵

rce＞＞Rc

∴

ro＝Rc

（四）放大電路的電壓放大倍數AV：

（負號表示uo與ui反相）

放大器總負載RL’＝RC∥RL

返回目錄練習

1、試用近似計算法求放大電路的電壓放大倍數、輸入電阻和

輸出電阻。（IEQ＝2mA）解：畫交流通路圖

ri＝rbe＝963Ω

ro＝Rc＝2KΩ

返回目錄2、如圖所示，β＝45，IEQ＝2.6mA，試求：

①輸出端不帶負載時，放大電路的AV、ri、ro

②輸出端帶負載時，放大電路的AV、ri、ro

解：①

輸出端不帶負載時，放大電路的AV、ri、ro：

ri＝rbe＝760Ω

ro＝Rc＝3KΩ

②

輸出端帶負載時，放大電路的AV、ri、ro：

ri＝rbe＝760Ω

ro＝Rc＝3KΩ

返回目錄二、分壓式直流負反饋偏置電路

1、畫交流通路圖：

2、放大電路的輸入電阻ri：

ri＝Rb1∥Rb2∥rbe

3、放大電路的輸出電阻ro：

ro＝Rc

4、放大電路的電壓放大倍數AV：

（其中：RL’＝RC∥RL）

返回目錄練習：分壓式直流負反饋偏置電路中，三極管β＝80，EC＝12V，Rb1＝36KΩ，Rb2＝8KΩ，RC＝2KΩ，Re＝1KΩ，RL＝1KΩ。求該電路的AV、ri、ro。

UE＝UB－UBEQ＝2.2－0.7＝1.5V解：返回目錄

ri＝Rb1∥Rb2∥rbe＝36K∥8K∥1.7K＝1.36KΩ

ro＝Rc＝2KΩ

返回目錄三、圖解法求電壓放大倍數

1、交流負載線：

M（EC，0）QN（0，）

ECRC②求出集電極總負載RL’：RL’＝RC∥RL

③確定兩點M（EC，0）、L（0，）

L（0，）

ECRL’①先作出直流負載線，

確定Q點。④連接L、M兩點，得到輔助線LM。

⑤平移LM過Q點，得到交流負載線HJ。

HJ返回目錄2、練習：

固定偏置電路中，EC=20V，RC=5KΩ，Rb=500KΩ，RL＝4KΩ，Ui＝0.1V，iB最大值在20μA和60μA之間變動。用圖解法求電壓放大倍數。

MNQLHJ返回目錄2、連接M、N兩點，作直流負載線MN。

3、確定IBQ：

4、求RL’：

即：M（20，0）、L（0，10）

6、連接M、L兩點，作輔助線LM。

即：M（20，0）、N（0，4）

解：1、確定M（EC，0）、N（0，）兩點；

5、確定M（EC，0）、L（0，）；

7、平移LM過Q點，得到交流負載線HJ。

8、求Uo：Uo＝UCEmax－UCEQ＝11－9＝2V9、求電AV：

返回目錄四、靜態(tài)工作點選擇不當引起的失真

1、靜態(tài)工作點選擇過低：

返回目錄①截止失真：

靜態(tài)工作點選擇過低靠近截止區(qū)，當輸入信號幅度一定時，輸入信號負半周工作點進入截止區(qū)，從而使iC的負半周、uCE的正半周被削波。②防止失真措施：

調整偏置電阻Rb，使Rb變小，從而使IBQ增大。

返回目錄2、靜態(tài)工作點選擇過高：

返回目錄①飽和失真：

靜態(tài)工作點選擇過高靠近飽和區(qū)，當輸入信號幅度一定時，輸入信號正半周工作點進入飽和區(qū)，從而使iC的正半周、uCE的負半周被削波。②防止失真措施：

A、調整偏置電阻Rb，使Rb增大，從而使IBQ減小。

B、調整集電極負載電路RC，使RC減小，從而使UCE增大返回目錄

§2-4射極輸出器一、電路構成

電路名稱

共集電極放大電路

射極輸出器

射極跟隨器（射隨器）

返回目錄二、靜態(tài)工作點計算

1、畫直流通路圖：

2、求IBQ：

∵

EC＝IBQRb＋UBEQ＋IEQRe

＝IBQRb＋UBEQ＋（1＋β）IBQRe

∴3、求ICQ：

ICQ＝βIBQ

4、求UCEQ：

UCEQ＝EC－IEQRe＝EC－(1＋β)IBQRe

返回目錄練習：共集電極放大電路中β＝60，EC＝20V,Rb＝200KΩ，

Re＝4KΩ，求此電路的靜態(tài)工作點。

解：畫直流通路圖

ICQ＝βIBQ＝60×43×10-6

＝2.58mAUCEQ＝EC－(1+β)IBQRe＝20－（1+60）43×10-6

×4×103

＝9.5V返回目錄三、電路特點

1、輸入電阻高

2、輸出電阻低

3、電壓放大倍數小于等于1四、電路適用范圍

適用于多級放大電路的第一級、最后一級及中間插入級（阻抗匹配）。

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§2-5多級放大電路

一、級間耦合方式

（一）阻容耦合

1、電路構成：

2、定義：

級與級間采用電容耦合，而電容的容量由偏置電阻等決定，這種級間的連接方式叫阻容耦合。3、特點：

①

優(yōu)點：靜態(tài)