第11章基本放大电路,2.放大电路种类：,引言：,1.作用：,11.1基本放大电路主要性能及分析方法,一、放大电路的主要性能指标：,us：信号源（正弦波）,ui、ii：放大器的输入电压、电流,uo、io：放大器的输出电压、电流,1.放大倍数：,电压放大倍数Au=或Au=,2.输入电阻Ri,定义：Ri=,是从放大器输入端看进去的等效电阻。,Ri的意义：,3.输出电阻Ro,从放大器输出端看进去的等效电阻,定义：Ro=,Ro的意义：,uo=uoRL/（RL+RO）,RO=（uo/uo）1RL,4.通频带,放大器的频率特性为：Au（j.f）=Au(f)(f),其中Au(f)为幅频特性；(f)为相频特性,幅频特性：,BW0.7=fHfL称为通频带,5.电压传输特性及非线性失真,uo=f（ui）,ui较小时uo与ui成线性关系,ui较大时晶体管进入非线性区域,线性关系，造成的失真,为非线性失真。,uo与ui不再是,（一）放大电路的组成,交流电压放大器,1.ui：微弱的交流输入信号uo：放大后的交流输出信号,二、放大电路的分析方法,2.CC（几伏几十伏）：恒压源。是电路的能源；保证集电结反偏。,V：电路中的放大元件，是整个电路的核心。实质上是一个电流控制元件。,4.RC（几千几十千欧姆）：,将以实现电压放大。,5.R：负载。,6.R（几十千几百千欧姆）：,基极偏置电阻。,CC经提供发射结正偏。,7.CC（几十微法）：耦合电容。,XC=1/2fc：,对直流，f=0XC,对交流，fXC，要求XC小，故C较大，通常用电解电容。,通交流，隔直流。,PNP管如何构成简单的共发射极放大电路？,问题：,（二）几个基本概念,1.放大电路的两种工作状态,(1)静态：ui=0（没有输入交流信号电压）。在直,特性曲线上确定一个点Q，称为静态工,流电源VCC作用下，有UBE、IB，UCE、IC,均为直流，它们分别可以在输入、输出,作点。,输入交流信号ui，放大器处于放大工作状态，电路中的u、i都将发生变化。,所以对放大器进行分析时，要分两种情况：,静：Q（直）用直流通路,动：Au、Ri、Ro（交）用交流通路,显然:,（2）动态：,2.直流通路和交流通路,XL=2fL=0电感短路,XC=1/2fC电容开路,UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ均为直流,直流：f=0,(1)直流通路,（2）交流通路,交流通路：原则上当交变电流通过某些电路元件基本上不产生电压降时，则可以看作短路。例：C1、C2、VCC。,例1：画出下列放大电路的直流通路和交流通路。,三极管V是非线性元件,放大电路为非线性。,出发点：将非线性元件三极管线性化。,前提条件：输入信号ui很小。,当ui很小时，三极管的动,态范围很小，曲线则看成,直线，故可用线性电路的,方法分析非线性的放大器。,（三）放大电路的微变等效电路分析法,1.三极管的微变等效电路,(1)输入回路的等效电路,iB=f（uBE）uCE=常数输入伏安特性曲线,输入回路可等效为一个线性电阻rbe,rbe是动态电阻，而IE为静态电流，即rbe与Q有关,rbe=rbb+（1+）,=300+（1+）,(2)输出回路的等效电路,ic=f（uCE）iB=常数输出特性曲线,输出回路可以等效为一个电流源ic=iB,的线性等效电路。,输入、输出在E连在一起，此电路就是一个三极管,b)受控电流源的大小、方向均由控制量ib表示；,d)此电路是简化的等效电路。,的，所以只能分析动态不能分析静态；,c)此等效电路是在微小的变化量的前提下得出,2.放大电路的微变等效电路分析法,(1)画出放大器的微变等效电路,由交流通路:,(2)动态性能指标分析,1)电压放大倍数,Au=,=,=,2)输入电阻Ri及输出电阻Ro,Ri应尽可能大一些（减小对信号源的负担）。,Ro=Uo/IoUi=0；RL=；Rc,Ro应尽可能小一些（带负载能力强）。,Ri=,Ri=Ui/（Ui/RB+Ui/rbe）=RBrbe,【例】简单放大电路如下图所示，CC=12V,晶体管为硅管，其=70,rbb=300，已知电阻,RS=500,R=270k，RC=3k，R=3k。,试求：放大电路的静态工作点；放大电路的电,压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,【例】简单放大电路如下图所示，晶体管为硅,管，试求：放大电路的静态工作点；放大电路,的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,(1)静态工作点的估算。因为晶体管为硅管，取,IBQ=（VCC-UBEQ）/RB,=（12-7）V/270103,=42A,ICQ=IBQ,UCEQ=VCCICQRC,=12V-2.9mA3k,=3.3V,=7042A,2.9mA,解：,解：,(2)求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,=300+7126mV/2.9mA,0.94k,rbe=rbb+（1+）（26mV/IEQmA）,Au=-RL/rbe,=-(RCRL)/rbe,=-70(33)k/0.94k,-112,Ri=RBrbe,Ro=RC=3k,=270k0.94k,0.94k,(四）放大电路的工作原理,1.静态工作情况（Q）,ui=0时：,IBQVCC/RB,ICQIBQ,UCEQ=VCCICQRC,均为恒定直流,2.动态工作情况（在静态的基础上）,令ui=Uimsimt（v）,iB=IBQ+ib（Ibmsimt）,uBE=UBEQ+ui=UBEQ+Uimsimt,iC=ICQ+ic（Icmsimt）,uCE=VCCicRC,=（VCC-ICQRC）-icRC,即：uce=-icRC与ic相位相反,uo=uce=-icRC=Uomsim（t-180）,=VCC-（ICQ+ic）RC,迭加于BE间,=UCEQ+uce,Uom,iC,iB,uBE,3.小结：,（2）三极管各电压、电流都包含交、直流,uBE=UBEQ+ui,iB=IBQ+ib,iC=ICQ+ic,uCE=UCEQ+uce,（1）ui、uo为交流，uoui交流电压,放大，且uo与ui相位相反。,脉动直流,4.Q与波形失真的关系,(1)不设置Q行不行,放大器必须设置Q,严重失真,静态：ui=0，UBEQ=0,IBQ=0,动态：ui0,UBE=ui,正半周V正偏,负半周V反偏,(2)Q不合适非线性失真,Q过高（IBQ、ICQ过大）,出现uo=uce底部失真饱和失真,Q过低（IBQ、ICQ过小）,出现uo=uce顶部失真截止失真,要使放大器正常工作，有较好的性能指标，应将Q,设置在合适的位置。（UCEQ1/2VCC）此时,UBEQUim；UCEQUcem,例：判断下列电路能否放大交流信号电压？,11.2三种基本组态放大电路性能分析,一、共发射极放大电路,（一）电路的组成和静态工作点,T,ICBO,UBEQ,其中：硅的ICBO很小可忽略，主要考虑和UBEQ；,锗的UBEQ很小可忽略，主要考虑和ICBO；,我们知道要使放大器正常工作就必须设置合适,的Q，而即使是这样，由于外界条件变化时都可能,使Q发生变化,其中以T的影响最为严重:,大电路中的Q的变化。,ICQ=IBQ+ICEO从而导致放,例：,T=25时=50ICBQ0,IBQ=40A,ICQ=2mA,UCEQ=12-23,Q是合适的。,T=75时=70ICBQ=12A,IBQ=40A,ICQ=IBQ+ICEQ=2.8+0.84=3.64mA,UCEQ=12-3.6436V1V饱和,=6V,=1/2VCC,结论：,T,ICQ（Q）放大器易,饱和不能正常工作,ICBQ,稳定Q的思想：,当TICQ时，设法让ICQ与三极管,UBEQ,的参数无关，自然不受T的影响（或,适量减小IBQ）。,1.电路的组成：,(1)增加下偏置电阻RB2RB1、RB2分压确定VB,在B点：I1=I2+IB,当电路满足I2IB，则I1=I2,基本与三极管的参数无关。,VB=VCC,(2)增加RE电阻稳定IC,当电路满足VBUBE时,基本与三极管的参数无关，与T无关分压式偏置电路,ICIE=,说明：,I2=（510）IB,VB=（510）UBE,a.从稳定Q考虑，I2、VB越大越好，但会影,响其它性能指标，所以既要使Q稳定同时,兼顾其它指标，一般选取：,b.为减少上RE交流信号损失，加旁路电容CE。,2.静态工作点,(1)静态工作点Q的估算,UCE=VCCICRCIERE,VB=VCC,ICIE=,IB=,(2)稳定工作点的物理过程,从而使IC趋于稳定。,(二)动态性能指标分析,1.画微变等效电路,2.Au；Ri；Ro,Au=,=,=,Ri=RB1RB2rbe,RoRC,【例】在上面所示电路中，已知晶体管=80，,UBE=0.7V，R1=47k，RB2=20k,RC=3k,足够大。试求：1.静态工作点；2.Au、Ri、Ro；,3.如果发射极旁边电容CE开路，画出此时放大电路,的交流通路和微变等效电路，并求此时放大电路的,RE=1.5k,R=6k,CC=12V,各电容的容量,Au、Ri、Ro。,解：,24A,=3.3V,1.93mA,3.6V,1.静态工作点的计算。,VB=VCC,ICIE=,UCE=VCCICRCIERE,VCCIC（RCRl）,IB=,2.Au、Ri、Ro的计算,先求晶体管的输入电阻，即,rbe=rbb+（1+）（26mV/IEmA）,=200+81(26mV/1.93mA),1.3k,Au=-(RCRL)/rbe,114,Ri=RB1RB2rbe,Ro=RC=3k,1.3k,3.断开CE后求Au、Ri、Ro。CE开路后，晶体管,发射极E将通过RE接地，因此，可得放大电路的,交流通路和微变等效电路如下图所示。,由此可得电压放大倍数:,Au=,1.3,由图(b)可得:,=rbe+RE,=rbe+(1+)RE,=-（RCRL）,显然，去掉CE后Au下降很多，这是由于RE对交流信,号产生了很强的负反馈所致。,由图（b）可得,Ri=ui/ib=ibrbe+(1+)RE/ib,=rbe+(1+)RE,因此，放大电路的输入电阻为,Ri=RB1RB2Ri,=RB1RB2rbe+(1+)RE,=47k20k（1.4+811.5）,12.6k,由图（b）可见，令ui=0时，ib=0，则ib=0而开路，,则放大电路的输出电阻为,RO=RC=3k,二、共集电极放大电路（射极输出器）,（一）电路的组成和静态工作点,由直流通路：VCC=IBQRB+UBEQ+IEQRE,=IBQRB+UBEQ+（1+）IBQRE,IBQ=（VCC-UBEQ）/（RB+（1+）RE）,ICQ=IBQIEQ,UCEQ=VCC-IEQRE,（二）动态性能指标分析,此电路从交流通道看ui、uo共用C极，故称共,画微变等效电路：,集电极又称射极输出器,ui=ibrbe+ib(1+)RL,uo=ieRL,1.电压放大倍数Au=Uo/Ui,Au=Uo/Ui=（1+）RL/（rbe+（1+）RL）,rbe（1+）RL,Au1；UoUi且同相。,2.输入电阻Ri=Ui/Ii,Ri=Ui/Ib=rbe+（1+）RL,Ri=RBRi=RBrbe+（1+）RL,较共发射极电路的Ri（RBrbe）大。,3.输出电阻Ro,用戴维南定理：Ro=Uo/IoUS=0；RL=,Io=IRE+Ib+Ib,=Uo/RE+Uo/（RS+rbe）/1+）,Uo/（RSRB）+rbe）,=Uo/RE+Uo/（RSRB）+rbe）+,较共发射极电路的Ro（RC）小。,Ro=Uo/Io,=RE（RS+rbe）/1+）,（RS=RSRB）,（三）射极输出器的特点：,Au1；,Ri大；,Ro小,（四）用途：,1因为Ri大，所以可用做多级放大器的输入级；,2因为Ro小，所以可用做多级放大器的输出级；,3因为可实现阻抗变换，所以还可用做多级放,大器的中间级；,4构成直接耦合功率放大器；,三、共基极放大电路,（一）电路的组成和静态工作点,画交流通路：,画直流通路:,入、出共基极,与分