电工与电子技术 焦阳第8章 放大电路基础

1、第8章 放大电路基础,8.1 放大电路概述,一、放大的概念,放大电路的基本特征是功率放大。,放大的本质是能量的控制和转换；,放大的对象是变化量；,放大的前提是不失真。,二、放大电路的主要性能指标,1、电压放大倍数,2、输入电阻,3、输出电阻,4、通频带,用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。,fL -下限截止频率,fH -上限截止频率,fbw-通频带 （fbw=fH-fL ）,-中频电压放大倍数,8.2 单管共射极放大电路,基本组成 放大电路的分析 静态工作点的稳定,8.2.1 电路组成,三极管放大电路有三种形式,共射极放大电路,共基极放大电路,共集极放大电路,以共射极放大电路为例讲解工作原理,1、共射极放大电路组成,单电源供电的电路(固定式偏置电路),电解电容，有极性,8.2.2 工作分析,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,1、放大电路各电压、电流符号的规定（P163）,2、静态分析,静态：ui=0时，放大电路的状态。,静态工作点Q： 用IB 、IC、UCE的值表示静态。,（1）估算法：,画出直流通路(直流电源单独作用时，直流电流流经的通路

2、),1) 电容视为开路； 2) 交流信号ui=0 。,Ui=0时，,根据直流通路估算IB 、IC 、UCE,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,直流负载线,（2）图解法：,UCE=UCCICRC,IC(mA),UCE(V),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，由Q点确定IC和UCE。,Q点在负载线中点附近合适，Q点过高，易造成饱和失真， Q点过低，易造成截止失真。,（1）动态时的电压、电流波形,3、动态分析,动态：电路有交流输入电压ui作用时的状态。,（2）微变等效电路分析法（只分析各交流分量间的关系）,放大电路交流通路（交流信号单独作用时，交流电流流经的通路）,1) 电容视为短路； 2) 直流电源（如+UCC）置零。,交流信号(输入信号ui),三极管的微变等效电路,输入特性曲线,当信号很小时，输入特性在小范围内近似线性。,uBE,三极管BE间的等效电阻,对低频小信号，三极管BE间等效为线性电阻rbe。,对于小功率三极管：,rbe的数量级从几百欧到几千欧。,三极管工作在放大区， , CE间相当于一个受 ib控制的电流源。

3、,交流通路,放大电路的微变等效电路,放大电路性能指标的计算：,(a)电压放大倍数,负载电阻越小，放大倍数越小。,(b)输入电阻ri,输入电阻越大越好。,计算输出电阻的方法：,2）断开负载支路，所有独立电源置零，保留受控源，采用加压求流法。,(c)输出电阻ro,1）利用公式,1）利用公式,2) 加压求流法,1. 首先利用估算法确定静态工作点Q； 2. 求静态工作点处的rbe的值； 3. 画出微变等效电路。 4. 确定放大电路性能指标。,用微变等效电路法解题的步骤：,总结,Q点在负载线中点附近合适，Q点过高，易造成饱和失真， Q点过低，易造成截止失真。,1. 静态工作点的选择,8.2.3 放大电路静态工作点的稳定,2. 稳定静态工作点的原因,温度对值的影响,总的效果是：,3. 稳定静态工作点的方法,采用分压式偏置电路,本电路稳定静态工作点的过程,（1）静态分析,若,则,UB 与温度无关,IC 与温度无关,若,则,（2）动态分析,微变等效电路,如果去掉CE，放大倍数怎样？,去掉CE，交流通路变为,微变等效电路变为,本次课掌握内容,1、放大电路动态分析：微变等效电路分析法 （固定式偏置放大电路

4、和分压式偏置放大电路） 三个性能指标：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 2、分压式偏置放大电路静态工作点的估算分析,8.3 射极输出器,一、射极输出器（共集电极放大电路）的组成,二、静态分析：,三、动态分析：,微变等效电路,1、电压放大倍数,（2）尽管此放大电路没放大电压，但输出电流Ie增加了。,讨论,（1） ，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,射极输出器的输入电阻很大。,3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,置0,rbe,RE,Rs,一般,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,（1）将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,（2）将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,（3）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。,8.4 多级放大电路,输出,多级放大电路的框图,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。,8.4.1 多级放大电路的耦合方式,耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形

5、不失真,对耦合电路的要求,1. 阻容耦合,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C 与下级输入电阻连接， 可用来放大交流信号。,1）各级的直流工作点相互独立，设计、调试和分析方便。,优点：,2）电路的温漂小。,缺点：,2）低频特性差。,1）不易集成；,2、 变压器耦合,两级之间通过变压器磁耦合，可用来放大交流信号。,优点：,1）各级的直流工作点相互独立。设计、调试和分析带来很大方便。,2）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。,3）变压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）低频性能都很差；,2）体积大，成本高，无法集成。,将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流信号。,3. 直接耦合,2. 零点漂移,零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。,产生的原因：温度变化、电源电压波动等。,直接耦合存在的两个问题：,1. 前后级静态工作点相互影响,（温漂）,抑制零点漂移的办法：第一级采用差动放大电路。,（1）低频特性好。由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。,（2

6、）便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。,缺点：,优点：,（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。,（2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。,4. 光电耦合,光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。,光电耦合器及其传输特性,发光元件,光敏元件,发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。,8.4.2 多级放大电路的分析,1. 静态工作点的分析,变压器耦合 阻容耦合 直接耦合,同单级放大电路Q点分析,考虑各级间Q点相互影响,2、动态性能分析,考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!,（1）放大倍数的计算,（2）输入和输出电阻的计算,多级放大电路的输入电阻为第一级放大电路的输入电阻。,多级放大电路的输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻。,1. 特点:电路结构对称，元件参数对称,8.5 差动放大电路,8.5.1 差动放大电路的组成,1. 静态工作情况,Uo= UC1 - UC2 = 0,Uo= (UC1 + UC1 ) - (UC2 + UC2 ) = 0,静态时，ui1 = ui2 = 0 ，,当温度变化时，,8.5.2 差动放大电路的工作原理,差动放大电路可以抑制零点漂移。,2. 差动放大电路的输入输出方式,2. 动态工作情况,（2）差模输入,ui1 = -ui2= uid,差模电压放大倍数,（1）共模输入,ui1 = ui2 = uic,共模电压放大倍数,（3）共模抑制比,分贝,为了使左右平衡，可设置调零电位器:,8.5.3 典型差动放大电路,

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