電子技術(shù)

第四章放大電路的認(rèn)知及應(yīng)用模擬電路部分(2-1)

放大電路的認(rèn)知及應(yīng)用§4.1三極管基本放大電路§4.2場效應(yīng)管放大電路§4.3多級(jí)放大電路§4.4功率放大電路(2-2)§4.1三極管基本放大電路

一

放大器的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：uiuoAu(2-4)放大電路應(yīng)滿足兩個(gè)條件：1、輸出信號(hào)的功率大于輸入信號(hào)的功率。2、力求輸出到負(fù)載上的信號(hào)波形與輸入信號(hào)的波形相同。一個(gè)放大器必須含有一個(gè)或多個(gè)有源器件，如：三極管、場效應(yīng)管等。同時(shí)還包括電阻、電容、電感、變壓器元件。(2-5)1、放大器的基本要求（1）要有足夠的放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的參數(shù)，放大倍數(shù)有電壓放大倍數(shù)（Au）、電流放大倍數(shù)（Ai）和功率放大倍數(shù)（Ap）三種。（2）、要具有一定寬度的同頻帶

放大器放大的信號(hào)往往不是單一頻率的，而是在一定頻率范圍內(nèi)變化的。因此，要求放大器具有一定寬度的同頻帶。（3）、非線性失真要小

因?yàn)榉糯箅娐分芯w三極管是非線性器件，在放大信號(hào)的過程中，放大后的信號(hào)與原信號(hào)相比，波形將產(chǎn)生、畸變，這種現(xiàn)象稱為非線性失真。（4）、工作要穩(wěn)定放大器的各參數(shù)要基本穩(wěn)定，不隨工作時(shí)間和環(huán)境條件的變化而變化；同時(shí)放大器在沒有外加信號(hào)時(shí)，它本身也不能產(chǎn)生其它信號(hào)，既不能發(fā)生自激震蕩。

(2-6)2、放大電路的分類（1）、按三極管的連接方式分：共發(fā)射極放大器、共基極放大器和共集電極放大器。（2）、按放大信號(hào)的工作頻率分：直流放大器、低頻放大器和高頻放大器。(3)、按放大信號(hào)的形式分：交流放大器和直流放大器。（4）、按放大器的技數(shù)分：單級(jí)放大器和多級(jí)放大器。（5）、按放大信號(hào)的性質(zhì)分：電流放大器、電壓放大器和功率放大器。（6）、按被放大的信號(hào)的強(qiáng)度分：小信號(hào)放大器和大信號(hào)放大器。（7）、按元器件的集成化程度分：分立元件放大器和集成電路放大器。3、放大器的放大倍數(shù)（1）、電壓放大倍數(shù)是放大器輸出電壓瞬時(shí)值與輸入電壓瞬時(shí)值的比值。

Au=

U0Ui(2)、電流放大倍數(shù)是放大器輸出電流瞬時(shí)值與輸入的瞬時(shí)值的比值。

Ai=

i0ii（3）、功率放大倍數(shù)是放大器輸出功率與輸入功率的比值。

Ap=

p0pi

4、放大器的增益

放大倍數(shù)用對(duì)數(shù)表示稱為增益G，功率放大倍數(shù)常取用對(duì)數(shù)來表示，成為功率增益Gp,單位為分貝（用dB表示）感謝各位評(píng)委老師指導(dǎo)

本章將依據(jù)上述原則，介紹幾種常用的基本放大電路的組成，討論它們的工作原理、性能指標(biāo)和基本分析方法。掌握這些基本放大電路，是學(xué)習(xí)和應(yīng)用復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。

(1).電路的組成三極管VT,電源VCC,基極偏置電阻Rb,耦合電容C1和C2，集電極負(fù)載電阻RC

二、基本共射極放大電路1、電路組成及各元作用

放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計(jì)算機(jī)仿真(2-11)

共射放大電路的基本組成放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸出？參考點(diǎn)RB+ECEBRCC1C2T(2-12)集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T(2-13)集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T(2-14)使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T(2-15)耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T(2-16)可以省去電路改進(jìn)：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T(2-17)單電源供電電路+ECRCC1C2TRB(2-18)(2).各元件作用

(1)三極管V：實(shí)現(xiàn)電流放大。

(2)集電極直流電源UCC:確保三極管工作在放大狀態(tài)。

(3)集電極負(fù)載電阻RC:將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?，以?shí)現(xiàn)電壓放大。

(4)基極偏置電阻RB:為放大電路提供靜態(tài)工作點(diǎn)。

(5)耦合電容C1和C2:隔直流通交流。

基本放大電路的工作原理ui=0時(shí)由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+ECRCC1C2T(2-20)

（3）.工作原理

(1)ui直接加在三極管V的基極和發(fā)射極之間，引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。

(2)通過V的電流放大作用，V的集電極電流iC也將變化。

(3)iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE變化。

(4)uCE中的交流分量uce經(jīng)過C2暢通地傳送給負(fù)載RL，成為輸出交流電壓uo,，實(shí)現(xiàn)了電壓放大作用。

2、放大電路中的直流通路和交流通路1）放大電路的直流通路（1）靜態(tài)(放大電路未加入輸入信號(hào)即Ui=0時(shí)電路的工作狀態(tài)。此時(shí)電路中的電壓、電流都是直流信號(hào)，IB,IC,UCE稱為放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，記作：Q（IBQ,ICQ,UCEQ）)(2)直流通路：指放大器中直流電流流經(jīng)路徑。畫直流通路：把電容視為開路，其余保持不變。2.畫出基本放大電路的直流通路？××+TRbRCCVc.靜態(tài)工作點(diǎn)的含義？

所謂靜態(tài)工作點(diǎn)就是輸入信號(hào)為零時(shí)，電路處于直流工作狀態(tài)，這些直流電流、電壓的數(shù)值在三極管特性曲線上表示為一個(gè)確定的點(diǎn)Q，即

IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。+TCCRbVcRIBQICQUCEQUBEQ靜態(tài)工作點(diǎn)Q公式推導(dǎo)

仔細(xì)觀察基本放大電路的直流通路并完成下列題目：1.該圖中有＿＿條支路。２.根據(jù)基爾霍夫電壓定律可列出回路方程：VCCIBQRbUCEQ+TRbRc2

硅管約為_______Ｖ鍺管約為_______Ｖ0.70.3可忽略不計(jì)所以：UBEQ放大電路中ICQ=IBQIBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ的公式推導(dǎo)

IBQ=UCEQ=ICQ=IBQ+TRbRCCVc強(qiáng)記不如善悟

——佚名ICQ=IBQ求解下圖基本放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQ

例

已知：Ｒb=300K?,Ｒc=4K?,ＶＣＣ=12V,β=37.5試一試ICQ=IBQ=37.5×4=1.5mA+TRbRCCVc練一練基本放大電路如圖試回答以下兩個(gè)問題：2.已知：Ｒb=200K?,Ｒc=2K?,ＶＣＣ=12V,β=50估算靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQ1.已知：Ｒb=400K?,Ｒc=4K?,ＶＣＣ=20V,β=50估算靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、UCEQICQ=IBQ=50×60=3mA+TRbRCCVc1.解：ICQ=IBQ=50×50=2.5mA+TRbRCCVc2.解：

三極管本身就是一個(gè)非線性器件，其非線性特性主要反映在輸入特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，輸出特性的飽和區(qū)及截止區(qū)。對(duì)一個(gè)由三極管組成的放大電路來說，非線性失真是不可避免的。而我們要求放大器的非線性失真盡可能小。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)位置選擇不當(dāng)或信號(hào)過大時(shí)，將出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性失真。2、靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)波形的影響

(1)飽和失真若Q點(diǎn)位置選得偏高，接近飽和區(qū)時(shí)，如QA點(diǎn)，iC信號(hào)的正半周和UCE1的負(fù)半周被部分削除，這種由于動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)而引起的失真，稱為“飽和失真”。(2)截止失真當(dāng)Q點(diǎn)的位置選得偏低，接近截止區(qū)處時(shí)，如QB點(diǎn)則信號(hào)負(fù)半周可能進(jìn)入截止區(qū)，造成輸出電壓的上半周被部分切掉，產(chǎn)生“截止失真”。uce

(V)ωt

2Π

ube

(V)IcQUcEQ2Π

2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ飽和失真過程演示返回uce

(V)ωt

2Π

ube

(V)IcQUcEQ2Π

2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ截止失真過程演示返回3、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真關(guān)系1、靜態(tài)工作點(diǎn)Q選擇不當(dāng)，就會(huì)使放大器工作時(shí)產(chǎn)生信號(hào)波形的失真。若Q點(diǎn)在交流負(fù)載線上的位置過高，信號(hào)的正半周可能進(jìn)入飽和區(qū)，造成輸出電壓波形負(fù)半周被部分削除，產(chǎn)生波形失真。若靜態(tài)工作點(diǎn)在交流負(fù)載線上位置過低，則信號(hào)負(fù)半周可能進(jìn)入截止區(qū)，造成輸出電壓的上半周被部分切掉，產(chǎn)生截止失真。由于它們都是晶體管的工作狀態(tài)離開線性放大區(qū)進(jìn)入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)所造成的，因此稱為非線性失真。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線中點(diǎn)處。4、消除非線性失真的方法（1）當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高，IBQ偏大，出現(xiàn)飽和失真。要消除飽和失真，可能偏置電阻Rb增大，即可使IBQ下降，靜態(tài)工作點(diǎn)下移。（2）當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏低，IBQ偏小，出現(xiàn)截止失真。要消除截止失真，可能偏置電阻Rb減小，即可使IBQ上升，靜態(tài)工作點(diǎn)上移。（3）為調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，常將偏置電阻設(shè)置成可調(diào)電阻，為防止可調(diào)偏置電阻調(diào)為零電阻時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)電流過大引起三極管損失，又常將可調(diào)偏置電阻與一固定電阻相串聯(lián)，如：圖課本88頁4-10。你學(xué)到了什么靜態(tài)工作點(diǎn)Q的估算ICQ=IBQ作業(yè)1.同步練習(xí)第23頁第2題2.思考放大電路中RB和RC值能不能隨便取，會(huì)出現(xiàn)什么情況？嘗試完成下表：已知vcc=12v,β=40RbRcQ值Q可能出現(xiàn)情況200k?2k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____3k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____10k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____IBQ=___ICQ=____UCEQ=____舉一反三，聞一知十，乃學(xué)者用功之深，究理之熟，才能融會(huì)貫通，以至于此。

———朱熹謝謝放大電路的交流通路1、動(dòng)態(tài)（即交流通路）：是指放大電路的輸入端加交流信號(hào)時(shí)電路的工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)是電路同時(shí)存在交流量和直流量。2、交流通路：是指放大電路中交流信號(hào)通過的路經(jīng)。（求：放大電路的放大倍數(shù)Au，輸入電阻ri和輸入電阻r0）3、交流通路的畫法把電容和直流電源視為短路，其余元件不變。

基本交流電壓放大電路

動(dòng)態(tài)分析

畫出放大電路的交流通路

將直流電壓源短路，將電容短路。下一頁返回上一頁短路短路置零

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++R--uoTuRBRLic+交流通路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁Trbe三極管微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbe微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbeRBRCuiuORL+–+–對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路短路短路對(duì)地短路交流通路

用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。+UCCRBRCC1C2T++RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEicuceRBRCRLuiuo交流通路(2-52)輸入電阻：ri=RB//rBE≈rBE(RB的阻值很大約等于rBE)對(duì)于小功率三極管：輸出電阻：r0=rCE//R