第二章基本放大电路

电子技术 模拟电路部分
第二章
基本放大电路
(2-1)
第二章 基本放大电路
本章主要讨论：
☆什么是放大？ ☆如何将晶体管接入电路才能使其起放大作用？ ☆组成放大电路的原则是什么？ ☆如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？
☆晶体管的三种基本放大电路各有什么特点？
☆场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同之处？ ☆在不同场合下，如何选择基本放大电路？
iB /uA iB /uA
60 40 20
iC /mA iC /mA
交流负载线
Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V
ICQ t Q` Q
60uA 40uA
Q`` 20uA
t
共射极放大电路 v
VC EQ t
vC E/V /V
CE
VBEQ t
# 动态工作时，iB、iC的实际电流方向是否改变? vCE的实际电压极性是否改变？
(2-40)
一、简化三极管微变等效电路
1. 输入回路 iB DiB DuBE
当信号很小时，将输入特性 在小范围内近似线性。
Du BE ube rbe Di B ib
对输入的小交流信号而言， 三极管相当于电阻rbe。
uBE
26(mV ) 对于小功率三极管：rbe 300() (1 b ) I E (mA )
(2-33)
三、 非线性失真的分析
1. 非线性失真的分析
饱和失真
由于放大电路的静态工作点偏高（接近三极管 的饱和区）而引起的非线性失真。对于NPN管，表现为输出 电压的负半周出现失真。
截止失真
由于放大电路的静态工作点偏低（接近三极管 的截止区）而引起的非线性失真。对于NPN管，表现为输出 电压的正半周出现失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供 电，失真的表现形式与NPN管正好相反。 # 放大区是否为绝对线性区？
☆在静态工作情况下，三极管各极的直流量的数值将在三极 管特性曲线上确定一点 ，称为静态工作点Q.
☆当放大电路输入信号后，电路中各处的电压 、电流就处于 变动状态，称为动态工作情况。
(2-28)
1、近似估算静态工作点的数值
根据直流通路对放大电路的静态进行计算
VCC VBE VCC IB Rb Rb
rbe的量级从几百欧到几千欧。
注意rbe是动态电阻，不同的静态工作点其rbe数值也不同。
(2-41)
2. 输出回路
iC I C ic b ( I B ib ) bI B bib
所以： c i
iC近似平行
b ib
DiC (1) 输出端相当于一个受ib 控制
的电流源。
DuCE (2) 考虑 u 对 i 的影响，输出 CE C 端还要并联一个大电阻rce。 uCE rce的含义
(2-6)
一、放大倍数
电压增益（电压放大倍数）
电流增益（电流放大倍数）
Io AI Ii
Uo Au Ui
互阻增益 互导增益
Uo AR Aui Ii
()
Io AG Aiu Ui
(S)
(2-7)
二、输入电阻Ri
Vi 定义： Ri Ii 放大电路一定要有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。
结正偏，并提 供适当的静态 工作点。
(2-15)
+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
(2-16)
+EC RC
C1 T RB EB C2
集电极电阻， 将变化的电流 转变为变化的 电压。
(2-17)
耦合（隔直）电容：
电解电容，有极性。 大小为10mF~50mF
已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，b=37.5。
解：
EC 12 IB 0.04 mA 40mA RB 300
IC b I B b I B 37.5 0.04 1.5 mA
UCE UCC IC RC 12 1.5 4 6 V
请注意电路中IB 和IC 的数量级。
DuCE uce rce DiC ic
(2-42)
3. 三极管的微变等效电路
(2-5)
2.1.2 放大电路主要性能指标
ui Au uo
☆任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络。从端口特性 来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。
☆在正弦波信号源和负载相同的情况下，不同的放大电路的
输入电流、输出电压、输出电流都将不同。说明不同的放大 电路从信号源索取的电流不同，对同样信号的放大能力不同。 ☆对于不同频率的信号同一放大电路的放大能力也不相同。
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
(2-13)
2.2.1 共射放大电路的基本组成
+EC RC C1 T 输入 ui RB EB
放大元件iC=b iB， 工作在放大区， 要保证集电结反 偏，发射结正偏。
C2
uo 输出
参考点
(2-14)
+EC RC C1 RB EB
C2
T 作用：使发射
基极电源与 基极电阻
图2.1.1 扩音机示意图
(2-4)
☆放大电路的本质是能量的控制和转换。 ☆电子电路放大的基本特征是功率放大。 ☆在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量 转换成负载所需要的能量。
☆放大的前提是不失真（输出信号按照输入信号规律变
化），只有在不失真的情况下放大才有意义。
☆在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即有源 元件，如三极管和场效应管。 ☆由于任何稳态信号均可以分解为若干频率的正弦信号 的叠加，所以放大电路常常以正弦波作为测试信号。
IB + VBE -
IC + VCE -
IC β IB
VCE VCC I C Rc
直流通路
IB、IC和VCE这些量代表的工作状态称为静态工作点， 用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对 地的电位VB、VE和VC即可确定三极管的静态工作状态。
(2-29)
例：用估算法计算静态工作点。
三极管在工作过程中各点的电压或电流都是 在静态直流量基础上附加了一个小的交流量。所 以分析时，采用直流通路和交流通路的方法。
直流通路：只考虑直流分量的通路。
交流通路：只考虑交流分量的通路。 信号的不同分量分别在不同的通道分析。
直流通路中，电容相当于断路。
交流通路中 ，电容相当于短路。 各直流电源相当于短路，因为可以忽略其内阻。
即在输入特性曲线上作直流负载线 ，它们的交点即为Q点,其纵坐 标值就是IBQ。
iC VCC Rc 斜率 ICQ Q IBQ 1 Rc
IB + VBE -
IC + VCE -
直流通路
VCEQ
VCC
vCE
（3） 求解输出回路的方程组 iC=f (vCE) i B = IB vCE=VCC－iCRc（直流负载线）
(2-25)
例：
对直流信号（只有+EC） +EC 直流通道 +EC RB
RB C1
RC
C2 RC T
开路
开路
(2-26)
对交流信号(输入信号ui)
+EC
RB C1
RC
T
短路
C2
交流通路
uo
短路
ui
短路
RB
RC RL
(2-27)
2.3.2 图解分电路中各处的电压、电流都 是不变的直流，称为直流工作状态或静态工作情况。
(2-8)
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
ro
US' ~
(2-9)
U
' O
为空载时输出电压的有效值 为带负载时输出电压的有效值 则
UO
RL ' UO UO RO RL
' UO RO 1 RL U O
即在输出特性曲线上作这两条线 ，两线的交点即为Q点,其纵坐标 值就是ICQ , 横坐标值就是VCEQ。
(2-32)
通过图解分析，可得如下结论： 3.3.2 动态工作情况分析 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 1. 输入交流信号时，电流和电压波形的图解分析 2. vo与vi相位相反； a. 根据IBQ、VBEQ及vi 波形在输入特性曲线上作vBE 和iB的波形。 3. 可以算出放大电路的电压放大倍数； b. 在输出特性曲线上作交流负载线 vCE =VCE - icR'L， 4.并根据iB的变化范围画出iC和vCE的波形。 可以确定最大不失真输出幅度。
(2-20)
2.2.2 基本共射放大电路工作原理及波形分析
既有直流、又有交流 ！！
iC vCE vo O iB iC O vi O t O t A + vi – Cb1
+
iC
vCE vo
t
O
t
O
+
t Cb2 + RL 4k vo VCC 12V – O B O vi O iB
O
t
O
t
O
+
t Cb2 + RL 4k vo VCC 12V – O B
(2-11)
2.1.3 符号规定 UA uA ua
全量
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