模拟电路课件 第2章 基本放大电路

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若Q 点过低，则输出电压产生截止失真。
ib、ic 波形将产生底部失真，uo波形将产生顶部失真。
这种因为晶体管截止而产生的失真叫做截止失真。
解决方法：加大VBB，提高Q。
I BQ
VBB U BEQ Rb
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若Q 点过高，则输出电压产生饱和失真。
ib、ic 波形将产生顶部失真，uo波形将产生底部失真。
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§2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.1.1 放大的概念
放大镜放大物体，利用杠杆移动重物，变压器放大电压： 将原物形状或大小按一定比例放大，且放大前后能量守恒。 图为电子学中利用扩音机放大声音的原理框图： 微弱 电 信 号
电足 信够 号强
强得多
放大的目的是将微弱的变化信号的电压或电流无失真地放大 (功率放大)。其本质是能量的控制和转换：在输入信号作用下， 通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量。这样， 必须存在能够控制能量的元件：有源元件：T。前提：不失真。
本节以基本共射放大电路为例，针对电路中存在非线性器件, 而且直流量与交流量同时作用的特点，提出分析方法。
估算法 静态分析 图解法
放大电路 分析方法
动态分析
微变等效电路法 图解法
计算机仿真
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2.3.1 直流通路与交流通路
在放大电路中直流信号与交流信号总是共存的，但是由 于电容、电感等电抗元件的存在，直流信号流经的通路与交 流信号流经的通路是不完全相同的。


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(b) 阻容耦合共射放大电路
VCC Rb -C1 + + ui – Rc +C2 + uo – RL
阻容耦合：电路通过 电容连接传递信号的方 式。起连接作用的电容 称之为耦合电容。
耦合电容的容量一般 很大，为电解电容，起 隔直通交的作用。可使 Ui 几乎无失真的加到 UBE 求静态工作点: 令输入端短路Ui=0
uA
ua
交流分量
总量=直流分量+交流分量
UA直流分量
t
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§ 2.2 基本共射放大电路的工作原理
共射放大器 三极管放 大电路有 三种形式
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
共基放大器
共集放大器
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2.2.1 共射放大电路的组成及各元件的作用
输入的正 弦波信号
Rb +
ui
Rb、 VBB ：基极电阻和基极
图 2.2.4 VCC U BEQ 阻容耦合共射放大电路 , I CQ I BQ I BQ
Rb U CEQ VCC I CQ Rc
RL对静态工作点没有影响
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§2.3 放大电路的分析方法
分析放大电路就是在理解放大电路的工作原理的基础上求解 静态工作点IBQ , UBEQ , UCEQ, ICQ和各项动态参数AU, Ri, Ro
o U S 0
.
' UO RO 1 RL U O
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四、通频带 用于衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线
Au Aum 0.7Aum
低 频 段
通频带： fbw=fH – fL
中频段
通频带
高频段 上限截 fH 止频率
止频率 通频带越宽，放大电路对不同频率信号的适应能力越强。 音频：20HZ~20KHZ
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fL 下限截
f
五、非线性失真系数
由于放大器件具有非线性，当输入信号幅度超过一定值 后，输出电压将产生非线性失真。输出波形中的谐波成分总 量与基波成分之比称为非线性失真系数D。
六、最大不失真输出电压
当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Uom表示。峰峰值： OPP 2 2U om U
七、最大输出功率与效率
在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率 称为最大输出功率Pom 最大输出功率Pom与电源消耗的 功率PV 之比，称为效率
Pom P V
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2.1.3 符号规定
UA uA ua Ua
总量
大写字母、大写下标，表示直流量
小写字母、大写下标，表示总量 小写字母、小写下标，表示交流瞬时量 大写字母、小写下标，表示交流有效值
VCC 0时，iC RC
输出回路负载线 斜率Q1Fra bibliotekRc·
ICQ
u BE
·
UCEQ
IBQ
UBEQ
VBB
VCC 24
u CE
二、电压放大倍数的分析 当加入输入信号ui时，输 入回路方程为：
VBB ui 0 斜率 1 该直线与横轴交点:(VBB+ui ,0),与纵轴交点： , Rb Rb
第二章 基本放大电路（10学时）
§2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法
§2.4 放大电路静态工作点的稳定
§2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法
§2.6 晶体管基本放大电路的派生电路（了解） §2.7 场效应管放大电路（了解） 重点掌握：放大的概念、放大电路的主要指标，静态、动态 直流通路与交流通路的概念，放大电路的分析方法（图解法 和微变等效电路法），Q、Au、Ri、Ro的估算方法。
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三、输出电阻
放大电路的输出可以等效成一个有内阻的电压源，从输出端 看进去的等效内阻称为输出电阻。 输出电阻如何确定？ 所有的电源置零， 1、 加压求流求电阻法
2、若空载时的输出电压有效值为Uo' 带负载后的输出电压有效值为Uo， 则 RL '
UO
Uo Ro I
RO RL
UO
Rc VCC
电源，使发射结正偏，并提供 输入回路的静态工作点。
uo
+
Rc 、 VCC ：集电极电阻和
集电极电源，提供输出回路
的 静 态 工 作 点 。 同 时 ， Rc 还是集电极负载电阻，可将
– VB B
– 图 2.2.1 基本共射放大电路
变化的电流转变为变化的电
压。 VCC 还提供输出所需的 能量，并保证集电结反偏。
iC
U CEQ VCC I CQ Rc
iB
IBQ
Q
uBE UBEQ
ICQ
Q
uCE UCEQ
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u i不为0时，必然产生动态的ib、ic，由Rc转变为uCE， 从而实现电压的放大。 u
i
ui
RC iC
t + IBQ VCC iC – ICQ t UCEQ uCE UCEQ t uO t uO
1.直流通路：在直流电源作用下直流电流流经的通路， 用于静态分析。对于直流通路：电容视为开路；电感视 为短路；信号源视为短路，但保留其内阻。
2. 交流通路：在输入信号作用下交流电流流经的通路， 用于动态分析。对于交流通路：大容量电容（耦合电容、 旁路电容等）视为短路；大容量电感视为开路；直流电 源视为短路。
输入回路图解分析
输出回路图解分析
uBE VBB iB Rb
iB 0时，u BE VBB u BE
VBB i B Rb IBQ
uCE VCC iC Rc
iC 0时，uCE VCC uCE
iC VCC Rc
VBB 0时，iB Rb
输入回路负载线 1 斜率 Rb Q
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二. 常见的两种共射放大电路
(a) 直接耦合共射放大电路
IRC
令输入端短路求静态工 作点: RL开路时：
VCC
IRL
I BQ
VCC U BEQ Rb 2

U BEQ Rb1
Rb2 Rb1 + ui –
IBQ
Rc
ICQ +
I CQ I BQ
U CEQ VCC I CQ Rc
+ ui –
VBB
iB
–
iC t uCE t
t uO t
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既然放大电路放大的是动态信号, 那为什么要设置静态工作点呢？
设VBB=0
uO
t 则IBQ=0，ICQ=0，UCEQ=VCC 输出波形严重失真，必须设置合适的静态工作点！！！
2. 2.3 放大电路的组成原则
一. 组成原则
1. 根据所用放大管的类型提供合适的直流电源，以便设 置合适的静态工作点Q 对于晶体管应使发射结正偏，集电结反偏，以使晶体 管工作于线性放大区；对于场效应管，应根据其类型， 使栅-源之间、漏-源之间的偏置电压能够保证场效应管 工作于恒流区。 2. 电阻取值要得当, 与电源配合, 设置合适的静态工作点Q 3. 输入信号能有效地作用于放大电路的输入回路，输入回 路将变化的电压转化成变化的基极电流。 4. 输出信号能有效地加到负载上，将变化的集电极电流转 化成变化的集电极电压。
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直流通路
信号源视为短路
基本共射放大电路
交流通路 直流电源 视为短路
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直流通路 信号源视为 短路，但保 留其内阻 直接耦合共射放大电路 交流通路 直流电源 视为短路
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直流通路 信号源视为 短路，电容 视为开路 阻容耦合共射放大电路 交流通路 直流电源视 为短路，电 容视为短路
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ic
2.3.2 图解分析法
已知三极管的输入、输出特性曲线以及各元件参数的 情况下，利用作图的方法对电路进行分析即为图解法。 一. 静态工作点的分析
外电路线性
外电路线性 三极管非线性
Q应在输出特性 曲线上，又满足
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Q应在输入特性 曲线上，又满足
基本共射放大电路
uBE VBB iB Rb uCE VCC iC Rc