低频电路-基本放大电路1

交流通道：只考虑交流信号的分电路。
直流通道：只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。
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例：
对直流只有+EC + EC RB RC C2 RB T 开路 RC 直流通道 + EC
C1
开路
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对交流信号(输入信号ui)
+EC RB
？
置零 交流通路
RC
C1
T
C2
短路
ui RB
电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一 般总是希望较大的输入电阻。
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五、输出电阻的计算
放大器中输出电阻的定义：
用加压求流法求输出电阻：
o U ro o I
Ii
0
I b
rbe
Ic
I b
0
I o U o
首先将信号源去 掉，若信号源本 身有内阻，则短 路时内阻应保留 。
ib
交流通路
RL uo
ui
RB
rbe
RCwenku.baidu.com
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三、电压放大倍数的计算
Ii
U i
RB
I b
rbe
Ic
I b
RL RC
U Au o Ui
I r U i b be I R' U o b L Uo
负载电阻越大负载越轻 负载电阻越小负载越重
R' L Au rbe
UBEQ
20
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上 的一个点称为静态工作点。 IC
IB
IBQ
Q
ICQ UBE
Q
UCE UCEQ
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UBEQ
二。交直流叠加波形的关系
IB
（毫安量级）
IC
ib t t
ib
t
ic
Q
（微安量级）
ui
t
UBE
UCE
uCE怎么变化
假设uBE有一微小的变化
T

ICEO
Q
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温度对 值及ICEO的影响
T
总的效果是：
、 ICEO
IC
iC 温度上升时， 输出特性曲线 上移，造成Q 点上移。
Q´ Q uCE
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小结： T IC
固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能 会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。 为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时， 能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本 稳定。
如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果 未给定电路的参数，则根据电路结构确定。
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§2.3 放大电路的分析方法
估算法 静态分析 图解法 微变等效电路 法 图解法
放大电 路分析
动态分析
计算机仿真
EWB、Pspice等
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2.3.1 直流通道和交流通道
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了 小的交流信号。 但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够 大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流 可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。
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IC
ic
我们来看一下 Q与波形失真的关系
t
Q 因为Q在放大区 所以波形无失真 UCE
uce
t
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选择静态工作点 iC
ib
Q
可输出的最 大不失真信 号又称放大 器的动态范 围。
uo
uCE
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1. Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真
输入波形
ib
uCE
uo 输出波形
注意截止失真 是由于输入特性 的非线性引起的
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2. 输出回路
iC I C ic ( I B ib ) I B ib
所以：
iC 近似平行
ic ib
iC (1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流
源。
Q
uCE uCE
(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要 并联一个大电阻rce。
rce的含义
uce rce ic
即：ri 越大，ii 就越小，ui 就越接近uS
5
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等 效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输 出电阻。
US ~
Au
RL
从负载的角度看
内阻越小越好，
说明放大器的带负载能 力越强
ro US' ~
RL
6
如何确定电路的输出电阻ro ？
（毫伏量级）
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各点波形 uce相位如何
iC
uce与ui反相！
iC
+EC C2
t
RB
C1
iB
RC
iB uCE
ui
ui
uCE t t
uo
uo
t
t
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实现放大的条件
1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
C2
uo
输出
+ EC RC C1 T
基极电源与基 极电阻
C2
RB EB
作用：使发射结正 偏，并提供适当的 静态工作点。
13
+EC RC C1 T RB EB
集电极电源，为 电路提供能量。 并保证集电结反 偏。
C2
14
+ EC RC C1 T RB C2
集电极电阻，将 变化的电流转变 为变化的电压。
模电数电 模拟电路部分
第二章
基本放大电路
1
第二章 基本放大电路
§2.1 概论 §2.2 放大电路的组成和工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 射极输出器 §2.6 阻容耦合多级放大电路 §2.7 场效应管放大电路
2
§ 2.1 概论
2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的 信号。这里所讲的主要是电压放大电路。 电压放大电路可以用有输入口和输出口的二端口网络表 示：
4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经 电容滤波只输出交流信号。
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如何判断一个电路是否能实现放大？
与实现放大的条件相对应，判断的过程如下： 1. 信号能否输入到放大电路中。 2. 信号能否输出。 3. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反 偏。 4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
方法一：计算。
步骤： 1.所有的信号源去掉（保留受控源）。
2. 加压求流法。
I
U
U ro I
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方法二：测量。 步骤： 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。 ro U s' ~ Uo U s' ~ ro
RL
U o'
3. 计算。
Uo ro ( 1 )RL Uo
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四、通频带
uo
短路
RC RL
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2.3.2 直流负载线和交流负载线
一、直流负载线 + EC RB RC IC
UCE~IC满足什么关系？
1. 三极管的输出特性。
2. UCE=EC–ICRC 。
UCE
EC RC
IC
与输出特 性的交点 就是Q点
Q
直流 负载线
IB
UCE
直流通道
Uce
EC
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二、交流负载线
ic
uce ic R'L
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3. 三极管的微变等效电路
ib
ic
ib
c
ic ube
rbe
ib
b
rce
uce
uce
rce很大， 一般忽略。
ube
e ib
b
rbe
c
ib
注意这种等效 只是在工作点 附近线性区里
e
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二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: uo ui
RB
RC
RL ii ib ic
1. 输入回路 iB iB Q
首先需将非线性元件 近似为线性元件
当信号很小时，将输入特性在小 范围内近似线性。
uBE ube rbe iB ib
uBE uBE 对输入的微变信号而言，三极 管相当于电阻rbe。
对于小功率三极管：
rbe的量级从几百欧到几千欧。
26(mV) rbe 200() (1 ) I E (mA)
直流通道
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二、图解法
先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线， 与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。 IC
EC RC
Q
EC U BE IB RB
UCE EC
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例：用估算法计算静态工作点。 已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。
t
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§ 2.2 基本放大电路的组成和工作原理
共射放大器
三极管放大 电路有三种 形式
共集放大器
以共射放大 器为例讲解 工作原理
共基放大器
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2.2.1 共射放大电路的基本组成
+ EC RC C1 T 输入 ui RB EB
参考点
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放大元件iC= iB，工作 在放大区，要保证集电 结反偏，发射结正偏。
ui
Au
uo
3
2.1.2 放大电路的性能指标
一、电压放大倍数Au
ui
Au
uo
U Au o Ui
Au是复数，反映了输出和输入的幅值比与 相位差。
Uo | Au | Ui
Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。
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二、输入电阻 ri
定义：
Ii
Ui


US ~
Au
ri
Ui Ii


放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要 从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流 大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对 前级的影响越小。
C1
单电源供电电路
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2.2.2 基本放大电路的工作原理
一、静态工作点 + EC
由于电源的存 在IB0
RB C1
RC
IC 0
ICQ C2 T
IBQ ui=0时 IEQ=IBQ+ICQ
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+ EC RB C1 RC ICQ C2 T (IBQ,UBEQ) IBQ
( ICQ,UCEQ )
UCEQ
R'L RC // RL
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结论：负载电阻越小，放大倍数越小。
四、输入电阻的计算
输入电阻的定义：
Ii
U i
RB
I b
rbe
Ic
I b
U ri i I i
是动态电阻。
RL
RC
U i ri I i U o R // r B be
rbe
(RB >>rbe)
uo
uce
ui RB
RC RL
交流负载线的斜率为：
交流通路
其中：
ic 1 uce RL
RL // RC RL
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交流负载线的作法
交流负载线 ic t
IC
Q1
EC RC
IC
Q
Q2
Q
IB uce
UCE
UCE
t
EC 过Q点作一条直线，斜率为：
1 RL
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2.3.3 静态分析
一、估算法
+EC RB （1）根据直流通道估算IB
RC
EC U BE IB RB
EC 0.7 EC RB RB
RB称为偏置电阻，IB称为偏置电 流。
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IB UBE
直流通道
（2）根据直流通道估算UCE、IB
RB
RC
IC
UCE
I C I B I CEO I B
U CE EC I C RC
RB
RC
U o ro RC I o
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2.3.5 失真分析
在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线 性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号 的情况，放大电路产生非线性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中 间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非 线性失真。
EB
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耦合电容： 电解电容，有极性。 大小为10F~50F
+ EC RC
作用：隔离直流， 同时能使交流信 号顺利输入输出。
C1
+
C2
+
T RB EB
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电路改进：采用单电源供电 + EC RC C1
+ +
C2
T RB EB
可以省去
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问：能否保证放大的偏置条件？
如何保证？
+ EC
RB RC C2 T
常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。
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分压式偏置电路：
+EC RB1 C1 RC C2
一、静态分析
+EC RB1 I1 IB T uo RB2 I2 RE RC
C1
RL
ui
RB2
RE CE
RE射极直流负 反馈电阻
CE 交流旁路 电容
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2. Q点过高，信号进入饱和区 iC
ib
放大电路产生 饱和失真 输入波形
uCE
注意饱和失真 是由于输出特性 的非线性引起的 输出波形
uo
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§2.4 静态工作点的稳定
为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静 态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。
由于三极管的UBE、 和ICEO 这三个参数受温度影响很大， 而前面的电路中静态工作点与这些参数都有关系，故静态工作 点会随着温度而改变。 UBE
Au Aum 0.7Aum
放大倍数随频率变化曲 线——幅频特性曲线
fL 下限截止 频率 通频带：
上限截止 fH 频率
f
fbw=fH–fL
9
2.1.3 符号规定
UA uA
大写字母、大写下标，表示直流量。
小写字母、大写下标，表示全量。 小写字母、小写下标，表示交流分量。 ua
交流分量
ua
uA
全量
UA直流分量
解：
EC 12 IB 0.04 mA 40A RB 300
IC I B I B 37.5 0.04 1.5 mA
UCE UCC I C RC 12 1.5 4 6 V
请注意电路中IB 和IC 的数量级。
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2.3.4 动态分析
一、三极管的微变等效电路