电子技术知识小结：第三章 基本放大电路

第三章第三章 基本放大电路基本放大电路 3.1 概论概论 3.1.1 放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大 电路。 3.1.2 放大电路的性能指标 (1) 放大倍数 Ax表征放大器的放大能力 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种 放大倍数的定义。电压放大倍数定义为:ioiouuuUUA 电流放大倍数定义为: ioioiiiIIA 互阻增益定义为:ioioriuIUA 互导增益定义为:ioioguiUIA （2）输入电阻ir输入电阻：iiii iIU iur&&定义：断开信号源，保留负载，从输入端看进去的等效电阻，称为放大电路的输入电阻。 a.输入电阻较小，将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担；b.输入电阻较小，信号源内阻和的分压，使实际加到放大电路的输入电压减小，从而SRir减小输出电压 S Sii iURrrU放大电路的输入电阻大。即：ri 越大，ii 就越小，ui 就越接近 uS，信号在传输过程中损 失就越小。（）输出电阻or LsRUooo oIU iur00&&定义：断开负载，去掉信号源，保留信号源内阻，从输出端看进去的等效电阻，称为放大 电路的输出电阻。 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维- 2 -南等效电路的内阻就是输出电阻。 如何确定电路的输出电阻（略：后面会再讲的） （）通频带 fL：下限截止频率，fH：上限截止频率，通频带：fbw= fHfL（4）最大不失真输出有效值电压omUiCuCEuoib（5）最大输出功率及效率 3.1.3 符号规定 UA大写字母、大写下标，表示直流量。 uA小写字母、大写下标，表示全量。 ua小写字母、小写下标，表示交流分量。3.2 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理 各元件作用 T：是放大电路中的放大元件，利用它的电流放大作用在集电极电路获得放大了的电流， 这电流受输人信号的控制。：集电极电源，为输出信号提供能量外；保证集电结处于反向偏置。CE：集电极负载电阻简称集电极电阻，主要是将集电极电流的变化变换为电压的变化，以CR实现电压放大。：基极电源，和基极电阻一起作用，使发射结处于正向偏置，并提供大小适当的基极BE电流，以使放大电路获得合适的工作点。：耦合电容，隔直通交。 21CC- 3 -单电源供电（图：略 24）IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2 T(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。 uCE的变化沿一条直线，uce与 ui反相信号流向：iubiciceuou实现放大的条件 1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。 2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。 如何判断一个电路是否能实现放大 1、信号能否输入到放大电路中； 2、信号能否输出； 3、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。 4、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 3.3.1 直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。 但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即 对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。 交流通道：只考虑交流信号的分电路 直流通道：只考虑直流信号的分电路 不同的信号可以分别在不同的通道分析。 直流通道：- 4 -RB+ECRC交流通道RB+ECRCC1C2短路短路短路短路置零置零T（自：相当于把RB、RC往下翻）RBRCRLuiuo3.3.2直流负载线(图解法要用） 1、输出特性。 2、UCE=ECICRC。画输出直线方程3、分别令UCE和IC为零可得M和N点。M：，N：CC RECE4、直流负载线与输出特性的交点就是Q点- 5 -5、，直线方程的斜率为：CCCCE CRE RUICR1tan13.3.3交流负载线输出交流方程' LcceoRiuuLcec Rui 1iC和uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系CciiCEceuu所以：LCEC Rui 1交流信号的变化沿着斜率为：，这条直线通过Q点，称为交流负载线。LR1交流负载线的作法（略44）最大的不失真输出有效值电压,min21' LCQCESCEQomRIUUU（自：P47例题要反复看） 3.3.3静态分析 1、估算法 （1）根据直流通道估算IB（自：UBE一般取0.6V）BCBCBBEC BRE RE RUEI7 . 0RB 称为偏置电阻，IB 称为偏置电流。（2）根据直流通道估算CEUCI，BCIICCCCERIEU2、图解法： 先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负载 线的交点就是Q点。 （自：P47例题要反复看） 3.3.4动态分析 一、三极管的微变等效电路当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。，对输入的小交流信bbeBBE beiu iur号而言，三极管相当于电阻rbe 。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIr- 6 -rbe ibibbce二、放大电路的微变等效电路 将交流通道中的三极管用微变等效电路代替ui rbe ibibiiicuoRBRCRL三、电压放大倍数的计算：，bebirIU&&LboR'IU&&beL urR'A1、式中的负号表示输出电压 与输入电压的相位相反；uA2、随负载变化而变化。愈小，则电压放大倍数愈低；LR3、与和有关。uA ber四、输入电阻的计算： 对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。，电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到be ii irIUr&&较大的的输入电阻。- 7 -五、输出电阻的计算： 对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内 阻就是输出电阻。 计算输出电阻的方法： 1、所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用） 。 2、所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。C oo oRIUr&&3.3.4失真分析 在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大） ；如果两者不成比例， 则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信 号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。 截止失真：Q点过低，信号进入截止区（自：输出波形正半周被截去） 饱和失真：Q点过高，信号进入饱和区（自：输出波形负半周被截去） 晶体三极管交流分析 (等效电路分析法) 步骤： 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。 画电路的交流通路。 在交流通路上把三极管画成 微变模型 分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。3.5静态工作点的稳定静态工作点的稳定 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随 温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。 TUBE、ICEOQ 温度对UBE的影响：TUBEIBIC（自：输入曲线左移） 温度对值及ICEO的影响：T，ICEOIC 总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。TIC 固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够 自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。- 8 -RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（定值） （自：RB1和RB2串联）CC BBB BBURRRIRU212 22（定值） （自：RC和RE串联）EBEBEB ECRU RUUIIUB和IC就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，从而静态工作点得以稳定。 Q点稳定过程 TICUE=REIEUB-UE=UBEIBIC Q点稳定实质 是通过发射极电阻RE上电压降（E=REIE）的变化反映出来，而后引回（就是反馈）到输 入电路，和UB比较，使UBE发生变化来牵制IC的变化。即引入了负反馈。 关于RE 1、对于稳定效果，RE愈大，稳定性能愈好。 2、RE愈大，在其损耗的交流信号就大。 3、在RE上并联一个电容，交流信号无损失，即傍路电容3.6共集电极电路（射极输出器）共集电极电路（射极输出器）- 9 -RB+ECRCC1 C2RERLuiuo静态分析：RB+ECRC C2REIBIE，EBBEC BRRUEI)1 (BEII)1 (EECCERIEU动态分析：rbeiUiIbIcIoUbI BRRERLeI1、电压放大倍数- 10 -LELRRR/LeoRIULbRI ）（1LebebiRIrIULbbebRIrI )1 (LbbebLb u RIrIRIA )1 ()1 (LbeL RrR )1 (1 ）（讨论：a.所以但是，输出电流Ie增加了。,)1 (LbeRr，1uAb.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。 2、输入电阻)1 (/LbeBiRrRr3、输出电阻（用加压求流法求，略）1sbe oRrr讨论：a.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。 b.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。 c.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。 （P99是个总结）3.7共基极电路共基极电路RcREuiuoUCCEBus静态分析: 1）列输入回路电压方程可求得：EBEB EQRUEI2）根据放大区三极管电流方程可求得1EQ BQIIBQI3）列输出回路电压方程可求得：BECCCCBECCCCECCEQURIUURIUUUU)(- 11 -动态分析：ecrbebibiRERcuiuoeibebeCbebeeCCiO uRrRrIRIRIUUA)1 ( 1b eebbeeeiii iRR IRIRI IU IUrCoRr 共射放大电路既有电压放大作用又有电流放大作用，输入电阻居三种电路之中，输出电阻 较大，适用于一般放大。 共集放大电路只有电流放大作用而没有电压放大作用，因其输入电阻高而常做为多级放大 电路的输入级，因其输出电阻低而常做为多级放大电路的输出级，因其放大倍数接近于1而 用于信号的跟随。 共基放大电路只有电压放大作用而没有电流放大作用，输入电阻小，高频特性好，适用于 宽频带放大电路。3.8多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路 耦合：即信号的传送。 耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。 1、阻容耦合 阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接。 优点：1）阻容耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。因为变压 器不能传送直流信号。 2）阻容耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。 3）电容器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。 缺点：1）高频和低频性能都很差； 2）体积大，成本高，无法集成。 2、直接耦合 存在两个问题： 1）第一级的静态工作