第二章 基本放大電路

第二章基本放大電路§2.1放大的概念與放大電路的性能指標(biāo)§2.2基本共射放大電路的工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定§2.5晶體管放大電路的三種接法§2.1放大的概念與放大電路

的性能指標(biāo)一、放大的概念二、放大電路的性能指標(biāo)一、放大的概念放大的對(duì)象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真——放大的前提判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)VCC至少一路直流電源供電二、性能指標(biāo)1.放大倍數(shù)：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數(shù)是最常被研究和測(cè)試的參數(shù)信號(hào)源信號(hào)源內(nèi)阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對(duì)信號(hào)而言，任何放大電路均可看成二端口網(wǎng)絡(luò)。2.輸入電阻和輸出電阻

將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。空載時(shí)輸出電壓有效值帶RL時(shí)的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電流有效值之比。從輸入端看進(jìn)去的等效電阻3.通頻帶4.最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。

由于電容、電感及放大管PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)頻率較低和較高時(shí)電壓放大倍數(shù)數(shù)值下降，并產(chǎn)生相移。衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力。下限頻率上限頻率5.最大輸出功率Pom和效率η：功率放大電路的參數(shù)§2.2基本共射放大電路的工作原理一、電路的組成及各元件的作用二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性三、波形分析四、放大電路的組成原則一、電路的組成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合適的IB。VCC：使UCE≥UBE，同時(shí)作為負(fù)載的能源。Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)。動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：

輸入電壓ui為零時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q，記作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。共射二、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性

輸出電壓必然失真！

設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，首先要解決失真問(wèn)題，但Q點(diǎn)幾乎影響著所有的動(dòng)態(tài)參數(shù)！

為什么放大的對(duì)象是動(dòng)態(tài)信號(hào)，卻要晶體管在信號(hào)為零時(shí)有合適的直流電流和極間電壓？三、基本共射放大電路的波形分析飽和失真底部失真截止失真頂部失真輸出和輸入反相！動(dòng)態(tài)信號(hào)馱載在靜態(tài)之上與iC變化方向相反

要想不失真，就要在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)保證晶體管始終工作在放大區(qū)！四、放大電路的組成原則靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路，在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類盡可能少、負(fù)載上無(wú)直流分量。單管放大電路組成原則1.發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏2.Ri足夠大（負(fù)載對(duì)信號(hào)源的干擾較?。?.RO足夠小（UO能更多的加在負(fù)載上，帶負(fù)載能力加強(qiáng)）4.有適合的穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)兩種實(shí)用放大電路：（1）直接耦合放大電路問(wèn)題：1.兩種電源2.信號(hào)源與放大電路不“共地”共地，且要使信號(hào)馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時(shí)，動(dòng)態(tài)時(shí)，b-e間電壓是uI與Rb1上的電壓之和。將兩個(gè)電源合二為一兩種實(shí)用放大電路：（2）阻容耦合放大電路

耦合電容的容量應(yīng)足夠大，即對(duì)于交流信號(hào)近似為短路。其作用是“隔離直流、通過(guò)交流”。靜態(tài)時(shí)，C1、C2上電壓？動(dòng)態(tài)時(shí)，C1、C2為耦合電容?。璘BEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信號(hào)馱載在靜態(tài)之上。負(fù)載上只有交流信號(hào)?！?.3放大電路的分析方法一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法三、等效電路法一、放大電路的直流通路和交流通路1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②電容開路；③電感相當(dāng)于短路（線圈電阻近似為0）。2.交流通路：①大容量電容相當(dāng)于短路；②直流電源相當(dāng)于短路（內(nèi)阻為0）。

通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存，這使得電路的分析復(fù)雜化。為簡(jiǎn)化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路的概念?；竟采浞糯箅娐返闹绷魍泛徒涣魍?/p>

列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，令I(lǐng)CQ＝βIBQ，可估算出靜態(tài)工作點(diǎn)。

VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的誤差越小。當(dāng)VCC>>UBEQ時(shí)，已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ，β＝100。Q＝？直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法

應(yīng)實(shí)測(cè)特性曲線

輸入回路負(fù)載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負(fù)載線1.靜態(tài)分析：圖解二元方程2.電壓放大倍數(shù)的分析斜率不變3.失真分析截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回路負(fù)載線。截止失真是在輸入回路首先產(chǎn)生失真！減小Rb能消除截止失真嗎？NPN管截止失真時(shí)的輸出uo波形。uo波形頂部失真飽和失真飽和失真Rb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：飽和失真是輸出回路產(chǎn)生失真。最大不失真輸出電壓Uom

：比較(UCEQ－UCES)與（VCC－UCEQ

），取其小者，除以。這可不是好辦法！NPN管uo波形直流負(fù)載線和交流負(fù)載線Uom=?Q點(diǎn)在什么位置Uom最大？交流負(fù)載線應(yīng)過(guò)Q點(diǎn)，且斜率決定于（Rc∥RL）總之：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，可以避免放大電路產(chǎn)生的非線性失真，通常將Q點(diǎn)定在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，或者更精確的說(shuō)應(yīng)該在放大區(qū)交流負(fù)載線的中點(diǎn)。但在保證不失真的前提下，Q點(diǎn)越低（IC）越小，功耗越小4、圖解法的特點(diǎn)1.能夠形象地顯示靜態(tài)工作點(diǎn)的位置與非線性失真的關(guān)系；2.方便估算最大輸出幅值的數(shù)值；3.可直觀表示電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響；4.有利于對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)Q的檢測(cè)等；5.不易準(zhǔn)確求解；6.不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等等參數(shù)。晶體管在小信號(hào)(微變量)情況下工作時(shí)，可以在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。等效條件研究的對(duì)象僅僅是變化量信號(hào)的變化范圍很小三、等效電路法半導(dǎo)體器件的非線性特性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。1.直流模型：適于Q點(diǎn)的分析理想二極管利用估算法求解靜態(tài)工作點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。輸入回路等效為恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源2.晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型）在交流通路中可將晶體管看成為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，輸入回路、輸出回路各為一個(gè)端口。低頻小信號(hào)模型在低頻、小信號(hào)作用下的關(guān)系式交流等效模型（按式子畫模型）電阻無(wú)量綱無(wú)量綱電導(dǎo)h參數(shù)的物理意義b-e間的動(dòng)態(tài)電阻內(nèi)反饋系數(shù)電流放大系數(shù)c-e間的電導(dǎo)分清主次，合理近似！什么情況下h12和h22的作用可忽略不計(jì)？簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路－交流等效模型查閱手冊(cè)基區(qū)體電阻發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻數(shù)值小可忽略利用PN結(jié)的電流方程可求得由IEQ算出在輸入特性曲線上，Q點(diǎn)越高，rbe越?。?.放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的交流等效電路阻容耦合共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析輸入電阻中不應(yīng)含有Rs!輸出電阻中不應(yīng)含有RL!§2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定，是指ICQ和UCEQ在溫度變化時(shí)基本不變，這是靠IBQ的變化得來(lái)的。

若溫度升高時(shí)要Q’回到Q，則只有減小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不變IBQ↑Q’二、靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的典型電路

直流通路？Ce為旁路電容，在交流通路中可視為短路1.電路組成2.穩(wěn)定原理

為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常I1>>IB，即I1≈I2；因此基本不隨溫度變化。設(shè)UBEQ＝UBE＋ΔUBE，若UBQ－UBE>>ΔUBE，則IEQ穩(wěn)定。Re的作用Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：將輸出量通過(guò)一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過(guò)Re轉(zhuǎn)換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小

T

ICQ

IEQ

UEQ

UBEQ

(=UBQ–UEQ)

IBQ

ICQ

（UB基本不變）3.

Q點(diǎn)分析分壓式電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)電壓是否可忽略不計(jì)？判斷方法：4.動(dòng)態(tài)分析利?弊?無(wú)旁路電容Ce時(shí)：三、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法引入直流負(fù)反饋溫度補(bǔ)償：利用對(duì)溫度敏感的元件，在溫度變化時(shí)直接影響輸入回路。例如，Rb1或Rb2采用熱敏電阻。它們的溫度系數(shù)？§2.5晶體管放大電路的三種接法一、基本共集放大電路二、基本共基放大電路三、三種接法放大電路的比較一、基本共集放大電路1.靜態(tài)分析2.動(dòng)態(tài)分析：電壓放大倍數(shù)Uo＜Ui故稱之為射極跟隨器2.動(dòng)態(tài)分析：輸入電阻的分析Ri與負(fù)載有關(guān)！RL帶負(fù)載電阻后從基極看Re，被增大到（1+β）倍2.動(dòng)態(tài)分析：輸出電阻的分析Ro與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)！3.特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！

令Us為零，保留Rs，在輸出端加Uo，產(chǎn)生Io,。從射極看基極回路電阻，被減小到（1+β）倍二、基本共基放大電路1.靜態(tài)分析2.動(dòng)態(tài)分析3.特點(diǎn)：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！三、三種接法的比較：空載情況下接法共射共集共基Au大小于1大Aiβ1＋βαRi中大小Ro大小大頻帶窄中寬討論一：