第2章 基本放大电路

图2-15中使用了双电源，为了减少电源数目，可以去掉负电源，而在 负载电路中串联一个容量较大的电容C（数百到数千微法）代替负电源， 如图2-16所示。图中T1和T2管组成互补对称电路输出级，工作在甲乙类状 态。T3是推动管，是为了使互补对称电路具有尽可能大的输出功率。
静态时，一般只要选取R1、R2的数值，给T1和T2管提供一个合适 的偏置电流，从而使电容的两端充电电压UC=UA=UCC/2。 当有信号输入时，在信号的负半周，T1管截止，T2管导通，电源 UCC通过T2管一方面向负载供电，另一方面对电容C充电，形成输出电 压uo的正半周； 在信号的正半周，T2管截止，T1管导通，已经充电的C两端电压 起着图2-15中负电源 -UCC的作用，通过T1管和负载RL放电，形成输出 电压uo的负半周。在这里，要求放电时间常数RLC的大小比输入信号 的周期大得多，才能保证在输出电压整个负半周放电期间，电容两端 的电压下降很小，使它近似维持 –UCC/2。 T3管的偏置电阻R2不是接到电源UCC的正极，而是接到A点，是为了引 入电压负反馈，以保证静态时，A点的电位稳定在UCC/2 。这种电路的 输出通过电容C与负载RL耦合，而不是用变压器，所以又称为无输出变 压器互补对称电路（OTL电路）。
4. 非线性失真
放大电路的一个基本要求就是输出信号尽可能地不失真。所谓的失真， 指的是输出波形不像输入波形的情形。引起失真的原因有许多种，例如 静态工作点不合适，使得放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线的 放大区范围，这种失真称为非线性失真。
项目二 分压式偏置共发射极放大电路
1. 静态工作点的稳定
项目四 功率放大电路
1. 功率放大器的特殊要求 (1)要求输出功率尽可能大 为了得到足够大的功率输出，要求功放管的电压和电流有足够大 的输出幅值，对功放管的极限参数要求较高。
(2)效率要求高
(3)非线性失真尽量减小 在要求输出功率足够大的情况下，允许一定范围的非线性失真，但 是，应该使非线性尽量减小。
为了消除交越失真，一般在两个晶体管的基极之间加上二极管（或 者电阻，或电阻和二极管的串联），如图2-15所示。图中的晶体管T3是 前级放大电路，利用T3管的静态电流在D1和D2上产生的直流正向压降， 作为T1和T2管的正向偏置电压，使得静态时T1和T2管处于开始导通状态， 从而克服了T1和T2管死区电压的影响，消除了交越失真。这个电路中由 于输出不用电容，成为无电容输出的互补对称电路，简称OCL电路。
3. 放大电路的动态分析 放大电路的动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况，只 考虑电流和电压的交流分量（信号分量）。微变等效电路法和图解法是 放大电路动态分析的两种基本方法。本书只对微变等效电路法进行介绍， 图解法不作介绍。 放大电路的微变等效电路，就是把非线性元件（晶体管）所组成 的放大电路等效为一个线性电路，即晶体管进行线性化。这样，就可以 象处理线性电路一样处理晶体管放大电路。非线性元件线性化的条件， 就是晶体管在小信号情况下工作，才能在静态工作点附近的小范围内用 直线近似代替晶体管的特性曲线。因此，微变等效电路法仅适用于输入 信号是小信号的情况。
图2-1所示电路中，如果耦合电容C1、C2的取值足够大，则交流容抗 可以忽略不计；电压放大倍数Au的计算
①放大电路的输入电阻ri 放大电路的输入电阻ri为从放大电路输入端看进去的等效电阻，定 义为输入电压的相量与输入电流的相量的比值。由图2-4（b）可得到
②放大电路的输出电阻ro
放大电路的输出电阻ro定义为从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
2. 放大电路的静态分析
当没有输入信号时，即 ui=0，放 大电路中各个支路的电压和电流都不 变化，是直流电路。这种状态成为直 流工作状态或静止状态，简称静态。 静态分析就是预先给定电路的结构和 参数，用估算法来计算静态值 IB、IC、 UBE、UCE等。 图2-2 共发射极放大电路的直流通路 静态时，耦合电容C1和C2视为开路，放大电路简化成图2-2，称为 此放大电路的直流通路。
2. 分压式偏置共发射极放大电路分析
分压式偏置放大电路如图2-8（a）所示，这是一种具有自动稳定静 态工作点的放大电路，其中RB1和RB2构成Байду номын сангаас置电阻，RE为发射极电阻， CE为发射极电阻交流旁路电容，是电解电容，其容量一般为几十微 法到几百微法。
分压式偏置放大电路中接入发射极电阻RE，发射极电流的直流分量通 过它，起到自动稳定静态工作点的作用；另外，如果没有发射极交流旁 路电容CE ，发射极电流的交流分量也通过它，当然会产生交流压降，从 而降低放大电路的电压放大倍数。而在RL两端并联上电容CE后，如图2-8 （a）所示，对直流分量没有影响；对交流分量可以视为短路，不会影 响到放大电路的电压放大倍数。
图2-1基本放大电路
电路中各个元件的作用如下： 晶体管T：电流放大元件，工作在放大状态，要求发射结正向 偏置，集电结反向偏置。这一点由Ucc的极性和适当的元件参数来保证。 基极偏置电阻RB：简称基极电阻，主要为晶体管提供适当大小 的静态基极电流IB，又称为偏置电流，简称偏流，以确保放大电路有 较好的工作性能。RB的阻值约为几十千欧姆到几百千欧姆。 电源Ucc: Ucc为集电结提供反向偏置电压，保证三极管工作在放 大状态。还是放大电路的能量来源，以便放大电路将直流电能转换成 交流电能。 集电极负载电阻RC：RC的主要作用是将集电极电流的变化转换 为电压的变化，实现放大电路的电压放大。否则，三极管集电极的电 位始终等于电源Ucc ，输出Uo就不会有变化的电压输出。 耦合电容C1和C2：这两个电容起者两种作用，一是交流耦合作 用，即利用它们传递交流信号。为了减少交流信号的衰减， C1和C2应 该足够大，一般为几微法到几十微法。二是隔直作用，即阻断信号源、 放大器、负载之间的支流通路，从而使直流互不影响。 C1和C2通常采 用电解电容器，是有极性的。在连接时要注意它们的极性。
模块二 基本放大电路
项目一 共发射极放大电路
1. 共发射极放大电路的组成 由NPN三极管构成的共发射极如图2-1所示， 这个电路被称为固定偏置的共发射极放大电路， ui为输入电压。这个电压可能来自于信号源或 者传感器，也可能来自于前级放大电路。RL是 负载，其两端电压u0为输出电压。该电路中， 输入电压、电容 C1、晶体管的基极和发射极组 成输入回路，而负载RL、电容C2、晶体管的集 电极和发射极组成输出回路，发射极是输入回 路和输出回路的公共端，所以这种方法晶体管 放大电路称为共发射极放大电路。
2. 互补对称功率放大电路 基本互补对称功率放大电路如 图2-13所示，电路中T1和T2分别是 NPN型和PNP型晶体管，而且两晶 体管的特性参数相同，两管的基极 和发射极连接在一起，信号从基极 输入，从发射极输出，RL为负载电 阻。该电路实质上就是一个复合的 射极跟随器。
图2-13 基本互补对称功率放大电器
（1）晶体管的微变等效电路 晶体管的等效电路有很多种， 在低频放大电路中，经常采用H参 数等效电路。完整的H参数等效有四个元件，这里采用具有两个元件 的H参数等效电路，如图2-3所示。
①晶体管输入电阻rbe ：在手册中常用hfe表示。它表示的是在Uce为常 数时，B、E之间在静态工作点Q上的动态电阻：
②电流控制电流源 ib：
在小信号条件下， 是一个常数，确定ic受ib控制的关系。因此，晶 体管的输出电路可以用一个等效恒流源ic= ib代替，以表示晶体管的电 流控制作用。主要注意的是： ib 不但大小受控制，而且电流方向也受 的参考方向控制，即的参考方向改变了， ib的电流方向也随之改变。 值一般在20~200之间，在手册中常用hfe表示。 （2）放大电路的微变等效电路 直流电源Ucc的内阻很小，在电源内阻上的交流压降忽略不计，即电 容C1、C2和直流电源对于交流分量都相当于短路，交流通路如图2-4（a） 所示。将交流通路中的晶体管用微变等效电路代替，即得到放大电路的 微变等效电路，如图2-4（b）所示。交流电压和交流电流用相量表示。