第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.12.1放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标2.22.2基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理2.32.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.42.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.52.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法2.62.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.72.7场效应管放大电路场效应管放大电路12.12.1放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标一一. .放大的概念放大的概念 1.放大电路的本质和基本特征放大电路的本质和基本特征电源(1)放大的对象均为变化量放大的对象均为变化量(2)放大电路放大的本质：放大电路放大的本质：能量的控制与转换能量的控制与转换(3)基本特征：功率放大基本特征：功率放大(4)放大的前提：不失真放大的前提：不失真 ( BJT：放大区放大区 FET：恒流区）恒流区）22.有源元件：有源元件：能够控制能量的元件，即有源元件。能够控制能量的元件，即有源元件。 例：晶体管，场效应管例：晶体管，场效应管三极管的重要用途是作放大器。三极管的重要用途是作放大器。3.放大电路的分类：放大电路的分类：（1）按信号性质）按信号性质电压放大电压放大电流放大电流放大功率放大功率放大（2）按信号频率）按信号频率低频（音频）低频（音频）中频：中频感应炉中频：中频感应炉高频：微波，电视，广播电视，通信高频：微波，电视，广播电视，通信 直流放大：直流放大：3（3）按放大元件）按放大元件电子管电子管BJTFET 运算放大电路：运算放大电路：（4）按级数）按级数单级单级 多级多级 2（5）按管组态接法）按管组态接法BJTFET共基共基共集共集共射共射共栅共栅共源共源共漏共漏3.放大电路的分类：放大电路的分类：4二、放大电路的性能指标二、放大电路的性能指标图图2.1.2 放大电路示意图放大电路示意图51. 放大倍数（增益）：输出量与输入量之比。放大倍数（增益）：输出量与输入量之比。有效值：有效值：(3)互阻放大倍数：互阻放大倍数：(4)互导放大倍数：互导放大倍数：信号源信号源负载负载(1)电压放大倍数电压放大倍数(电压增益电压增益)(2)电流放大倍数电流放大倍数(电流增益电流增益)（重点）（重点）62、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电阻输入电阻是从放大电路输入端看进去的电阻.Ri表征放大器对信号源的影响程度，表征放大器对信号源的影响程度，Ri越大越好越大越好.73 、输出电阻、输出电阻Ro 输出电阻是从放大器输出端看进去的电阻。输出电阻是从放大器输出端看进去的电阻。意义：意义： Ro表征放大器带负载的能力，表征放大器带负载的能力， Ro越小越好。越小越好。84.通频带通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力9当当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。一般以有效值真时的输出电压。一般以有效值Uom表示表示,也可以也可以用峰峰值用峰峰值Uopp表示。表示。6.最大不失真输出功率与效率：最大不失真输出功率与效率：PV ：电源消耗的功率电源消耗的功率5.最大不失真输出电压最大不失真输出电压( U o m )：7.非线性失真系数非线性失真系数(D)102.2 2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理图图2.2.1 基本共射放大电路基本共射放大电路一一. 基本电路基本电路VBB Rb e结正偏结正偏VCC RC c结结反偏反偏静态静态:u i = 0 输入端未加输入信号输入端未加输入信号,只有直流电源作用的状态只有直流电源作用的状态 .静态工作点静态工作点(Q)： IBQ ICQ UBEQ UCEQ(1) 静态分析静态分析11(2) 动态分析动态分析:动态动态: u i 0 输入端加上输入信号的状态输入端加上输入信号的状态. 放大原理放大原理UBE uBEI IB B iBI IC C iC说明说明:放大电路要放大的对象是动态信号。放大电路要放大的对象是动态信号。u ui iu uBEBEi iB Bi iC Cu uCECEu uO O输入输入特性特性输出输出特性特性RCU UCECE - uO+12放大电路要放大的对象是动态信号，放大电路要放大的对象是动态信号，那么为什么要设置静态工作点呢？那么为什么要设置静态工作点呢？如果如果VBB=0, 则则IBQ=0 ICQ=0 UCEQ=VCC 晶体管截止晶体管截止u uo o必然严重失真必然严重失真1）加入）加入ui,若若 截止截止2）若）若ui足够大，仅正半周导通足够大，仅正半周导通 设置静态工作点，保证放大电路不失真。设置静态工作点，保证放大电路不失真。影响放大电路所有的动态系数影响放大电路所有的动态系数.二二.设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性13三三.波形分析波形分析IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ14四四.放大电路组成原则放大电路组成原则(1) 使晶体管工作在放大状态使晶体管工作在放大状态,提供合适的直流电源提供合适的直流电源.(2) 提供合适的静态工作点提供合适的静态工作点 (电阻取值适当电阻取值适当).(3) 保证输入信号必须作用于放大管的输入回路保证输入信号必须作用于放大管的输入回路.15常见的两种共射放大电路常见的两种共射放大电路1.直接耦合放大电路直接耦合放大电路放大电路与负载电阻均直接相连。放大电路与负载电阻均直接相连。2.阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路利用电容相连电路。利用电容相连电路。直流：直流：C断路断路交流：交流：C短路短路隔离直流，通过交流。隔离直流，通过交流。162.32.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法一一. . 直流通路与交流通路直流通路与交流通路直流通路直流通路: 直流电源作用下直流电流流经的通路直流电源作用下直流电流流经的通路, 用于研究用于研究Q.交流通路交流通路: 输入信号作用下交流信号流经的通路输入信号作用下交流信号流经的通路, 用于研究动态参数用于研究动态参数.直流通路直流通路*电容视为开路电容视为开路*电感视为短路电感视为短路*信号源视为短路，但保留其内阻信号源视为短路，但保留其内阻交流通路交流通路 *容量大的电容视为短路容量大的电容视为短路*无内阻的直流电源视为短路无内阻的直流电源视为短路17原则：原则： 在分析放大电路时，应遵循在分析放大电路时，应遵循“先静态，后动态先静态，后动态”的原则，求解的原则，求解静态静态Q时应利用直流电路，求解动态参数时应利用交流通路。时应利用直流电路，求解动态参数时应利用交流通路。例例1：画直流通路和交流通路：画直流通路和交流通路 18例例2：画直流通路和交流通路：画直流通路和交流通路 19练习：练习：画直流通路和交流通路画直流通路和交流通路 20二二. .图解分析法图解分析法图解法：图解法：在已知放大管的输入特性，输出特性以及放在已知放大管的输入特性，输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法大电路中其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析。对放大电路进行分析。ui=0时，直流工作状态。电路一定后，各极电压电流值确定，在时，直流工作状态。电路一定后，各极电压电流值确定，在输入特性曲线相交于一点称输入特性曲线相交于一点称静态工作点静态工作点Q IB IC UCE 静态：静态：动态：动态：当当放放大大电电路路输输入入信信号号后后（ui 0），电电路路中中各各处处的的电电压压、电电流流处于变动状态，这时电路处于动态工作情况，简称动态。处于变动状态，这时电路处于动态工作情况，简称动态。2.32.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法211、静态工作点的分析：、静态工作点的分析：估算法估算法图解法图解法 共射极放大电路共射极放大电路（1 1） 用近似估算法求静态工作点用近似估算法求静态工作点已知三极管的已知三极管的 值值.直流通路直流通路IBUBE+-ICUCE+-22已知三极管的输入输出特性曲线已知三极管的输入输出特性曲线.（2 2）用图解分析法确定静态工作点用图解分析法确定静态工作点 首先，画出直流通路首先，画出直流通路例例:VCC=12V,RC=3K ,Rb=300K,求求Q 共射极放大电路共射极放大电路 直流通路直流通路IBUBE+-ICUCE+- 列输入回路方程：列输入回路方程： UBE =VCCIBRb 列输出回路方程（直流负载线）：列输出回路方程（直流负载线）： UCE=VCCICRc23 在输入特性曲线上，作出直线在输入特性曲线上，作出直线 UBE =VCCIBRb，两线的交点两线的交点即是即是Q点，得到点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 UCE=VCCICRc，斜率为斜率为-1/Rc . 与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而得到点，从而得到UCEQ 和和ICQ。242、动态工作情况分析动态工作情况分析（1 1） 放大电路接入正弦信号放大电路接入正弦信号 设设 ui = 0.02sin t (V)+Cb1300kRbuiUBB12VVCC12V4kRc+uCECb2+iBiC+uBEttu0tuCEtiCu0tuiiB25根据根据ui 在输入特性上求在输入特性上求 iB。uiiB(A)OtiB(A)uBE(V)2040600.20.40.6 0.8OIBQQQuBE(V)OtUBEui u uBEBEi iB B逐点逐点即可得出的波形，即可得出的波形，同样，负半周也如此同样，负半周也如此Q Q 26u0 = 3sin t (V)根据根据iB在输出特性上求在输出特性上求iC 和和uCEuCE(V)O 3 6 9 12100iC(mA)8060IB = 40Q201432MQQtiC(mA)ICtuCE(V)uceUCEOON负半周负半周Q点从点从QQ，把把Q点在负载线上工作点在负载线上工作范围范围QQ通常称为通常称为动态工作范围。动态工作范围。i iB B Q Q ic u uCECE 27+ VCC+12V4kRLCb2+iC20FCb120FRc4kRb300kiBuiu0（2 2） 带负载时带负载时输出端接入负载输出端接入负载RL：不影响不影响Q , 影响动态！影响动态！交流量交流量ic和和uce有如下关系：有如下关系：uce=-ic(RC/RL）= -ic R L或或ic=（-1/ R L） uce其中其中R L = Rc/RL交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜斜 率率 为为 -1/-1/R L.(.(R L = Rc/RL ) )经过经过Q Q点。点。 Rb+ibuiRLRc+u0ic交流通路2、动态工作情况分析动态工作情况分析28 过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q点点做做一一条条斜斜率率为为- -1/R L 直直线线，该直线即为交流负载线该直线即为交流负载线。 注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。）空载时，交流负载线与直流负载线重合。29（3）Q点对波形的影响点对波形的影响 (以以NPN管为例）管为例）1）Q点偏低点偏低产生截止失真产生截止失真工作到截止区：工作到截止区：QUCE的正半周被削去的正半周被削去(顶部失真）顶部失真）解决办法：解决办法：Q IB Rb IB = VBB/Rb302）Q点偏点偏高高产生饱和失真产生饱和失真工作到饱和区：工作到饱和区：QUCE的负半周被削去的负半周被削去(底部失真）底部失真）解决办法：解决办法：Q IB Rb Q |tga| Rc 非线性失真的根本原因：非线性失真的根本原因：静态工作点设置不当和输入电压幅度过大静态工作点设置不当和输入电压幅度过大31 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：比较比较UCEQ-UCES 与与VCC-UCEQ ，取其中较小的数值除以，取其中较小的数值除以 。为了使为了使Uom尽可能大，应将尽可能大，应将Q点横坐标值取在（点横坐标值取在（VCC-UCES ）/2的位置。的位置。通过图解分析，可得如下通过图解分析，可得如下结论结论： 1. 1. ui uBE iB iC uCE |-uo| 2. 2. uo与与ui相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。32图解法图解法图解法图解法 优点：优点：优点：优点： 直观、全面了解放大器工作情况；直观、全面了解放大器工作情况；大致估算动态范围。大致估算动态范围。能合理安排能合理安排Q点；点；缺点：费事、不精确，除能分析出电压放缺点：费事、不精确，除能分析出电压放大倍数外，分析其他指标有困难。大倍数外，分析其他指标有困难。33例例2.3.134表示方法：表示方法：直流量直流量交流量交流量瞬时变化总量瞬时变化总量有效值有效值35