第2章根本放大電路能將微弱的信號放大并轉換成較強地電信號的電路，稱為放大電路，簡稱放大器。放大器是最根本的、最常見的一種電子設備，也是構成各種電子設備的根本單元之一。本章學習目的：掌握三極管共發(fā)射極放大電路和射極輸出器的原理；掌握放大器地分析和計算；了解差動放大電路的組成和原理；了解功率放大電路的特點及互補對稱放大電路的原理。2.1根本放大電路的根本知識放大電路的作用是將微弱的電信號放大到可以驅動負載任務所需的數(shù)值。從外表上看是將信號由小變大，本質上，放大的過程是實現(xiàn)能量轉換的過程。擴音機是放大電路運用的一個典型例子，擴音機由話筒、放大電路和揚聲器三部分組成，如下圖。話筒是信號源，它將物理量聲音轉變成約幾百微伏到幾毫伏微弱的電信號，放大電路將此信號加以放大，并且輸出足夠大的能量，驅動揚聲器任務。放大電路的根本要求：

1〕一定的輸出功率；

2〕一定的放大倍數(shù)；

3〕失真要?。?/p>

4〕任務穩(wěn)定。放大電路是將微弱的電信號不失真的放大，普通包含有源器件及兩端輸入和兩端輸出，稱為有源四端網(wǎng)絡。放大電路的根本參數(shù)：1〕．放大倍數(shù)Au2〕．輸入電阻ri3〕．輸出電阻ro2.1根本放大電路的組成2-1-1共發(fā)射極根本放大電路組成共發(fā)射極根本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.1根本放大電路的組成2.1.2根本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結反偏,發(fā)射結正偏,使晶體管任務在放大區(qū)?；鶚O電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結處于正偏，并提供大小適當?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極根本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.1根本放大電路的組成2.1.3根本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)絡，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負載共發(fā)射極根本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.1根本放大電路的組成單電源供電時常用的畫法共發(fā)射極根本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.1.4共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO結論：(1)無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。(IB、UBE)和(IC、UCE)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)任務點。QIBUBEQUCEICUBEIB無輸入信號(ui=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(ui≠0)時uCE=UCC－iCRCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC2.1.4.共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO結論：(2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的根底上疊加了一個交流量，但方向一直不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析結論：(3)假設參數(shù)選獲得當，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO1.實現(xiàn)放大的條件(1)晶體管必需任務在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。(2)正確設置靜態(tài)任務點，使晶體管任務于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。2.直流通路和交流通路因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中假設電容的容量足夠大，可以以為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號時電流〔直流電流〕的通路，用來計算靜態(tài)任務點。交流通路：有信號時交流分量〔變化量〕的通路，用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。例：畫出以下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計算靜態(tài)任務點Q(IB、IC、UCE)對直流信號電容C可看作開路〔即將電容斷開〕斷開斷開+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。放大的本質:用小能量的信號經(jīng)過三極管的電流控制造用，將放大電路中直流電源的能量轉化成交流能量輸出。對放大電路的根本要求：1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。2.盡能夠小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術目的。2.2放大電路的靜態(tài)分析〔圖解分析〕靜態(tài)：放大電路無信號輸入〔ui=0〕時的任務形狀。分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設置Q點的目的：(1)使放大電路的放大信號不失真；(2)使放大電路任務在較佳的任務形狀，靜態(tài)是動態(tài)的根底?！o態(tài)任務點Q：IB、IC、UCE。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。2.2.1用估算法確定靜態(tài)值1.直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當UBE<<UCC時，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+UBE由KVL:UCC=ICRC+UCE所以UCE=UCC–ICRC例1：用估算法計算靜態(tài)任務點。知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：留意：電路中IB和IC的數(shù)量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)任務點。由例1、例2可知，當電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB2.2.2用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：1.用估算法確定IB優(yōu)點：能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC和UCCUCE=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負載線方程2.2.2用圖解法確定靜態(tài)值

直流負載線斜率ICQUCEQUCCUCE=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點O2.2.3放大電路的動態(tài)圖解分析動態(tài)：放大電路有信號輸入〔ui0〕時的任務形狀。分析方法：微變等效電路法，圖解法。所用電路：放大電路的交流通路。動態(tài)分析:計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：各極電壓和電流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關系，為設計打根底。交流通路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii一、動態(tài)分析圖解法是一條斜率為且經(jīng)過Q點的直線稱為交流負載線所以交流負載線比直流負載更陡當時，交直流負載重合動態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值〔或峰峰值〕之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。動態(tài)分析圖解法電壓放大倍數(shù)將減小。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicibuiuoRL2.3.2.2非線性失真假設Q設置不適宜，晶體管進入截止區(qū)或飽和區(qū)任務，將呵斥非線性失真。假設Q設置過高，動畫晶體管進入飽和區(qū)任務，呵斥飽和失真。Q2uo適當減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ12.3.2.2非線性失真假設Q設置過低，動畫晶體管進入截止區(qū)任務，呵斥截止失真。適當添加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE假設Q設置適宜，信號幅值過大也可產生失真，減小信號幅值可消除失真。1.放大倍數(shù)放大電路的主要技術目的+-信號源Au放大電路+-+_RoRL+_Ri2.輸入電阻3.輸出電阻2.3.1微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號〔微變量〕情況下任務。因此，在靜態(tài)任務點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似替代。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當信號很小時，在靜態(tài)任務點附近的輸入特性在小范圍內可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：rbe普通為幾百歐到幾千歐。2.3.2微變等效電路法(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效替代，即由rbe來確定ube和ib之間的關系。IBUBEO(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，普通忽略不計。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性任務區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效替代，即由來確定ic和ib之間的關系。普通在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。OibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效替代。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效替代。2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路替代即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii分析時假設輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路替代即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計算當放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關。負載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關系、uo與ic的關系。4.放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源(或對前級放大電路)來說，是一個負載，可用一個電阻來等效替代。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是闡明放大電路從信號源汲取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源獲得的電流愈小，因此普通總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri5.放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或對后級放大電路)來說，是一個信號源，可以將它進展戴維寧等效，等效電源的內阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關。輸出電阻是闡明放大電路帶負載才干的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，因此普通總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點：1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1)斷開負載RL3)外加電壓4)求外加2)令或2.4靜態(tài)任務點的穩(wěn)定合理設置靜態(tài)任務點是保證放大電路正常任務的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)任務點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓動搖等外部要素的影響下，將引起靜態(tài)任務點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常任務，其中影響最大的是溫度的變化。2.4.1溫度變化對靜態(tài)任務點的影響在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，UBE、、ICBO。上式闡明，當UCC和RB一定時，IC與UBE、以及ICEO有關，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時，IC將添加，使Q點沿負載線上移。iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的任務點Q點是不穩(wěn)定的，為此需求改良偏置電路。當溫度升高使IC添加時，可以自動減少IB，從而抑制Q點的變化，堅持Q點根本穩(wěn)定。結論：當溫度升高時，IC將添加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區(qū)呵斥飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O2.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理基極電位根本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–2.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理VB集電極電流根本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I2越大，RB1、RB2必需獲得較小，將添加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時普通選取：I2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值普通為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Q點穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定RE：溫度補償電阻對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好；對交流：RE越大,交流損失越大,為防止交流損失加旁路電容CE。2.靜態(tài)任務點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動態(tài)分析對交流：旁路電容CE將RE短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路一樣。假設去掉CE，Au，ri，ro？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微變等效電路短路對地短路假設去掉CE，Au，ri，ro?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變對信號源電壓的放大倍數(shù)？信號源思索信號源內阻RS時RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–例1:在圖示放大電路中，知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩRL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)任務點IB、IC及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2解:(1)由直流通路求靜態(tài)任務點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微變等效電路求Au、ri、ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE2.5射極輸出器因對交流信號而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS求Q點：一、靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++us+–RS二、動態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。ri與負載有關3.輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載才干強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;