电子与电路组合放大电路基础
第五章 放大电路基础,第5章 放大电路基础,5.1 放大电路的组成及工作原理 5.2 图解分析法 5.3 计算分析法 5.4 放大电路的三种接法 5.5 稳定工作点的放大电路 5.6 场效应管放大电路 5.7 多级放大电路 5.8 放大器的通频带,放大电路的功能及性能指标 共发射极放大电路的组成 放大电路的工作原理,5.1 放大电路的组成及工作原理,概述: 放大电路（即放大器）是应用最为广泛的一类电子线路，它的功能是: 将输入信号不失真地放大。 在通信、自动控制、电子测量及广播、电视等方面和电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。,放大电路的基本概念,所谓放大电路，就是指:由放大元件（如 三极管、场效应管等）为核心元件构成的电路。 由于三极管、场效应管是非线性的，故放大电路就是非线性电路。 其作用是:将输入信号不失真地放大，使输出信号的强度（功率、电压或电流）大于输入信号，且不失真地重现输入信号的波形。,在放大电路中，三极管是一个放大元件，它是组成放大电路的核心。其输出信号的幅度必须忠实地反映输入信号的变化，不能任意波动。（二极管、稳压管没有放大作用） 另外，根据三极管的输入特性和输出特性，我们必须掌握一点：为实现线性放大，不应使三极管工作在输入特性的死区，而必须使之工作在放大区。,向放大器提供输入的电信号,提供放大所需能源,终端执行元件,一、放大电路的功能及性能指标,1、基本功能,放大电路的主要性能指标有： 放大倍数 输入电阻 输出电阻 最大不失真输出电压幅值 非线性失真系数 通频带 最大输出功率和效率等,2、 放大电路的性能指标,二、 共发射极放大电路的组成,共射基本放大电路,基本共集电极、基本共基极放大电路,放大电路的耦合方式：,阻容耦合的组合放大电路,直接耦合放大电路,三、 放大电路的工作原理,1、无输入信号时放大电路的工作情况（直流通路）,1.直流通路：,直流通路（实际就是放大电路的偏置电路） 当输入信号Ui= 0时，电路中只有直流量，我们就把Ui= 0时形成的电流通路称为直流通路。 直流通路画法原则：（举例） 对直流来讲，电容视为开路，电感视为短路。 令Ui=0（输入信号为0） 耦合电容C1、C2等开路，电感等短路 保留直流电压源Vcc或Ec,例：,对直流信号（只有+EC）,例1：画出下列电路的直流通路。,基本共集电极、基本共基极放大电路,给出电路的直流通路,例2：画出下列电路的直流通路。,2.交流通路：,交流通路：在只考虑交流信号作用时，电路中只有交流量，电路为动态的，此时凡是固定不变的量均为零，即恒定电压源视为短路，恒定电流源视为开路。 （举例） 交流通路画法原则： 令Ui0（加入输入信号） 电容C1、C2对交流信号短路 直流电压源自身短路,对交流信号(输入信号ui),想一想,放大电路放大的对象是动态信号，那为什么要为放大电路设置静态工作点Q呢？,不设置静态工作点,2、有输入信号时放大电路的工作情况,用不同的符号来表示不同性质的电量,总瞬时值：符号小写，下标大写，如iB。 交流分量瞬时值：符号、下标均小写，如ib。 交流有效值： Ib 。 交流幅值： Ibm。 交流分量的复数形式： 直流分量：符号、下标均大写，如IB。,设输入信号ui为正弦信号：,在负载电阻RL开路的情况下,uce=-Ucemsint=Ucemsin(t-180°)。,uO= UCE+Ucemsin(t-180°),基本放大电路的作用,P200 1,5.2 图解分析法,放大电路的分析方法： 图解分析法：利用晶体管的特性曲线以及负载线等，用作图的方法直接描绘出各有关的电压、电流波形； 计算分析法：是将晶体管简化成线性等效电路，然后对整个放大电路进行计算，求出各有关的电压、电流值。,放大电路的习惯画法：,图解分析法的分析内容：,静态分析：确定电路的静态工作点Q,动态分析：确定电路各处的电压和电流的波形,一、放大电路的静态分析,1、静态分析的内容,2、静态分析的步骤,画直流通路：,VBB = iBRb+uBE,iB = f (uBE)| uCE = 常数,Q,iC = f (uCE) | iB = 常数,VCC = iCRc + uCE,二、放大电路的动态分析,1、动态分析的内容,2、动态分析的步骤,设：,VBB+ui = iBRb+uBE,从输入回路可列出方程：,放大电路的图解分析法,三、电路参数对静态工作点的影响,由前面讨论已知,如果改变电路参数Rc、Rb、VBB、VCC就会改变静态工作点。,四、非线性失真,失真：信号经放大电路放大后，输出波形与输入波形不完全一 致。,非线性失真：由于晶体管特性曲线的非线性引起的波形失真。,主要类型：截止失真、饱和失真,1、截止失真,症状：,原因：,药方：提高静态工作点，并适当降低输入信号的幅值。,2、饱和失真,症状：,原因：,药方：降低静态工作点，并适当降低输入信号的幅值。,Q点与波形失真,五、最大输出电压幅值,最大输出电压幅值:指放大电路在电路参数已确定的条件下，输出端不发生饱和失真和截止失真时的最大输出信号电压的幅值，记作Uomax。,对于共射极放大电路有：,输出动态范围：不发生失真时的最大输出电压的峰-峰值。,P201 2、3,5.3 计算分析法,计算分析法：把工作在放大区的晶体管小范围的特性曲线近似地用直线来代替，从而用相应的线性等效电路来代替具有非线性特性的晶体管，然后运用电路理论进行分析计算。,计算分析法的基本过程：,画直流通路 计算Q点,画交流通路,画小信号等效电 路，计算性能 指标,一、静态工作点的计算,UBE = 0.7V（硅管） 或 UBE = 0.2V（锗管） 若为PNP型管，则为负电压。,UBE = 0.7V（硅管） 或 UBE = 0.2V（锗管）,根据以上五个方程式就可估算静态工作点的IBQ、UBEQ、ICQ及UCEQ的值。,因此有：,二、放大电路的交流通路,例1：画出下列电路的交流通路。,基本共集电极、基本共基极放大电路,给出电路的交流通路,例2：画出下列电路的交流通路。,三、晶体管的等效电路,rbe的近似计算：,rbe的近似计算,微变等效电路使用注意事项：,1、交流小信号。且只能用来计算与交流分量有关的性能指标，不能用来计算静态工作点及总瞬时电压或电流值。,2、受控电流源的方向要与控制电流的方向保持一致。,3、微变等效电路的参数必须用Q点的值求出，Q点改变，参数改变。,四、放大电路的等效电路,微变等效电路画法,例3：画出下列电路的小信号等效电路。,基本共集电极、基本共基极放大电路,给出电路的交流通路,例4：画出下列电路的小信号等效电路。,五、放大电路性能指标的计算,1、电压放大倍数,放大倍数亦常用增益来表示，单位是分贝(dB)，公式 ： Au(dB)=20lgAu,2、考虑信号源内阻Rs时电压放大倍数 的计算,由微变等效电路可得：,3、电流放大倍数,4、输入电阻Ri： 用来衡量放大器对信号源的影响的一个性能 指标。,Ri,Ro,Ri,5、输出电阻Ro,Ro,负载开路时，放大器的输出信号电压,求Ro的方法：,Ro,×,×,6、 计算最大输出电压幅值Uomax,用图解法来分析图示共射极基本放大电路的Uomax,化简,据图 可列方程：,交流负载线的斜率也是-1/RL。 且过Q点。所以，交、直流负载线重合。,例5-1,P201 5、7,
