《电工技术与电子技术》第18讲 第11章 基本放大电路.ppt

第第18讲讲第第1111章章 基本放大电路基本放大电路11.1 11.1 概论概论11.2 11.2 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理11.3 11.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法(2-1)§ 11.1 概论概论11.1.1 放大的概念放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放放大成较大的信号这里所讲的主要是电压放大大成较大的信号这里所讲的主要是电压放大电路电压放大电路可以用有输入口和输出口的四电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图端网络表示，如图uiuoAv(2-2)11.1.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标(1)电压放大倍数电压放大倍数AuUi和和Uo分别是输入和输出电压的有效值分别是输入和输出电压的有效值uiuoAv其中其中A= Uo/Ui，， 是是Uo和和Ui的相位差的相位差Av=Uo/Ui=A(2-3)(2)输入电阻输入电阻ri输入电阻是从放大电路输入端看进去的输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻等效电阻iiui输入电阻：输入电阻：ri=ui / ii（加压求流法）（加压求流法）ri~uSRS信号源信号源一般来说，一般来说， ri越大越好。

越大越好 ri越大，越大，ii就越小，就越小，ui就越接近就越接近uSAv输入端输入端输出端输出端(2-4)(3)输出电阻输出电阻ro放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻戴维南等效电路的内阻就是输出电阻输出端输出端~rouso输出端输出端Av~uS(2-5)如何确定电路的输出电阻？如何确定电路的输出电阻？在电路的计算中求在电路的计算中求ro有两个方法：有两个方法：1、、所有的电源（包括信号源）置零，所有的电源（包括信号源）置零，保留受控源然后采用保留受控源然后采用加压求流法加压求流法ui~rousoro=u/i(2-6)uo测量开路电压测量开路电压uo = uso2、、开路电压除以短路电流法开路电压除以短路电流法~rouso~rousoio测量短路电流测量短路电流io = uso / ro输出电阻：输出电阻：uo / io = uso / （（ uso / ro ）） = ro (2-7)(4)通频带通频带fAAm0.7AmfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率放大倍数随频率变化曲线变化曲线——幅幅频特性曲线频特性曲线三分贝带宽三分贝带宽(2-8)11.1.3符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表大写字母、大写下标，表示直流量。

示直流量uA小写字母、大写下标，表小写字母、大写下标，表示全量ua小写字母、小写下标，表小写字母、小写下标，表示交流分量示交流分量2-9)uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 (2-10)§ 11.2 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三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理(2-11)共射放大电路共射放大电路放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏偏，发射结正偏uiuo输入输入输出输出参考点参考点RLRB+ECEBRCC1C2T(2-12)RB+ECEBRCC1C2TRL(2-13)共射放大电路组成共射放大电路组成使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点态工作点IB和和UBE基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2TRL(2-14)共射放大电路共射放大电路集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。

并保证集量并保证集电结反偏电结反偏RB+ECEBRCC1C2TRL(2-15)共射放大电路共射放大电路集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压为变化的电压RB+ECEBRCC1C2TRL(2-16)共射放大电路组成共射放大电路组成耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F~50 F作用：隔离输作用：隔离输入输出与电路入输出与电路直流的联系，直流的联系，同时能使信号同时能使信号顺利输入输出顺利输入输出uiuoRB+ECEBRCC1C2TRL(2-17)单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2TRL(2-18)RB单电源供电单电源供电+ECRCC1C2TRL(2-19)基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2Tui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB 0IC 0ICIE=IB+ICRLIB无信号输入时无信号输入时静态工作点静态工作点(2-20)基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2TICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)RLIB静态工作点静态工作点(2-21)(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分别对应于输入输出特性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。

曲线上的一个点称为静态工作点IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB(2-22)RB+ECRCC1C2开路开路开路开路RL放大电路的直流通道放大电路的直流通道(2-23)RB+ECRC直流通道直流通道(2-24)（（1）估算）估算IB（（ UBE  0.7V)RB+ECRCIBUBERB称为称为偏置电阻偏置电阻，，IB称为称为偏置电流偏置电流用估算法分析放大器的静态工作点用估算法分析放大器的静态工作点（（ IB、、UBE、、IC、、UCE））(2-25)（（2）估算）估算UCE、、IcRB+ECRCICUCEIc=  IB(2-26)例：用估算法计算静态工作点例：用估算法计算静态工作点已知：已知：EC=12V，，RC=4K ，，RB=300K  ，， =37.5解：解：请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级UBE  0.7V(2-27)用图解法分析放大器的静态工作点用图解法分析放大器的静态工作点ICUCEUCE=EC–ICRCEC直流负载线直流负载线与与IB所决定所决定的那一条输的那一条输出特性曲线出特性曲线的交点就是的交点就是Q点点QIB静态静态UCE静态静态IC(2-28)IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化怎么变化交流放大原理交流放大原理假设假设uBE静态工作点的基静态工作点的基础上有一微小的变化础上有一微小的变化 ui静态工作点静态工作点(2-29)ICUCEicuCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线——交流负载线交流负载线uCE(2-30)RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反(2-31)实现放大的条件实现放大的条件1、晶体管必须偏置在放大区。

发射结正偏，集、晶体管必须偏置在放大区发射结正偏，集电结反偏电结反偏2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大、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、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、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集电极电压，经电容滤波只输出交流信号2-32)§11.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真(2-33)RB+ECRCC1C2对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零11.3.1放大器的交流通道放大器的交流通道RLuiuo1/ C 0(2-34)RBRCRLuiuo交流通道交流通道(2-35)11.3.2交流负载线交流负载线RBRCRLuiuoicuce其中：其中：uce=-ic（（RC//RL）） = -ic RL(2-36)交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：的直线。

的直线这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线uce=-ic（（RC//RL）） = -ic RL或或ic=（（-1/ RL）） uce(2-37)交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECQIB过过Q点作一条直线点作一条直线,斜率为斜率为:交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线(2-38)11.3.3 动态分析动态分析1、、 三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路首先考察输入回路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线特性在小范围内近似线性性 uBE iB对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管而言，三极管BE间间等效于电阻等效于电阻rbe2-39)对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管而言，三极管BE间间等效于电阻等效于电阻rbebecrbeibbeubeubeib(2-40)对于小功率三极管：对于小功率三极管：rbe的量级从几百欧到几千欧的量级从几百欧到几千欧2-41)考察输出回路考察输出回路iCuCE所以：所以：输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源。

控制的电流源近似平行近似平行且电流源且电流源两端还要并联两端还要并联一个大电阻一个大电阻rce2-42)iCuCE iC uCErce的含义的含义(2-43)ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略很大，一般忽略2-44)等效等效三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路ebcbecrbeic = ib(2-45)2、放大电路的、放大电路的微变等效电路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将交流通道中的三极管用微变等效电路代替rbe ibibiiicuiuoRBRCRL(2-46)RBRCRLuiuorbe ibibiiicuiuoRBRCRL交交流流通通道道微微变变等等效效电电路路(2-47)3、电压放大倍数的计算：、电压放大倍数的计算：负载电阻越小，放大倍数越小负载电阻越小，放大倍数越小rbeRBRCRL(2-48)4、输入电阻的计算：、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，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这个负载的大小可以用输入电阻来表示。

输入电阻的定义：输入电阻的定义：输入电阻是动态电阻输入电阻是动态电阻2-49)电路的输入电阻越大，从信号源取得的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较大的的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻输入电阻rbeRBRCRL(2-50)5、输出电阻的计算：、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是输出电阻计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法2-51)rbeRBRC所以：所以：用加压求用加压求流法求输流法求输出电阻：出电阻：00(2-52)11.3.4 失真分析：失真分析：为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交设置在交流负载线的中间部分如果流负载线的中间部分如果Q设置不合适，信号设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成进入截止区或饱和区，造成非线性失真非线性失真失真失真——输出波形较输入波形发生畸变，称为失真输出波形较输入波形发生畸变，称为失真(2-53)iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib(2-54)iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形(2-55)iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形(2-56)。