模拟电子技术放大器的工作原理和分析方法

放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电 流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。
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二.放大器的主要技术指标
1.放大倍数——表示放大器的放大能力
根据放大电路输入信号的条 件和对输出信号的要求，放 大器可分为四种类型，所以 有四种放大倍数的定义。
（1）电压放大倍数定义为: （2）电流放大倍数定义为:
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6.非线性失真系数
所有的谐波总量与基波成分之比：
D
U
2 2
U32
U1
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5.2 放大器的组成和工作原理
一．放大器的组成
三种组态对应于三种放大器：
共射放大器，共基放大器，共集放大器。
放大电路组成原则： 静态工作点：IBQ,VBEQ,ICQ,VCEQ
1、置于放大区； 2、正确设置静态工作点； 3、输入电压的变化转化成基极电流的变化，再转 化成集电极电流的变化； 4、输出端接负载，把集电极电流的变化转化成负载 的电压变化。
+
T2 U CE +△UCE UO
U BE +△UBE -
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共射放大电路组成
放大元件iC=biB，
+VCC 工作在放大区，
要保证集电结反
C1
RC
偏，发射结正偏。
C2
T
输入 ui
Rb VBB
RL
uo 输出
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参考点
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共射放大电路组成
使发射结正偏，并提 供适当的静态工作点 IB和UBE。
iB I B ib
iC IC ic
VBB
UI
uCE U CE uce
+VCC （+12V） RC IC +△IC
Rb 1 IB +△IB
3
+
T2 UCE +△U CE UO
U BE+△UBE
-
（2）输出uo与输入ui相比，幅度
被放大了，频率不变，但相位相
反。
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三. 静态工作点
放大器在模拟电路中占特别重要的 地位。一方面，在现实生活中有许多微 弱信号需要放大，另一方面，放大器又 是滤波器、振荡器等各种模拟电路关键 组成部分。
放大器可分为：电压放大器，电流 放大器，跨导放大器和跨阻放大器。
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5.1放大器的基本概念和主要参数
一.放大器的基本概念
为保证不失真，应为线性
1.静态工作点——ui=0时电路的工作状态
+VCC
由于电 源的存 在IB0
Rb C1
RC
IB
IC0 IC C2
T
( IC,UCE )
(IB,UBE)
ui=0时
无信号输入时
RL IE=IB+IC
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(IB,UBE) 和( IC,UCE )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。
为什么要设置静态工作点？
放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管
工作在线性区，以保证信号不失真。
IB
IC
IB
Q
IC
Q IB
UBE
UBE
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UCE
UCE
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2. 静态工作点的估算
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耦合电容：
电解电容，有极性，
大小为10F~50F RC C1 +
作用：隔直通交隔 离输入输出与电路
+VCC 直流的联系，同时
能使信号顺利输入 输出。
C2 +
T
ui
Rb
RL
uo
VBB
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单电源供电 C1
+VCC
RC
C2
T
可以省去
Rb
RL
VBB
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AU=UO/UI AI=IO/II
放大倍数: 增益
（3）互阻增益定义为:
Ar=UO/II
dB=20logA
（4）互导增益定义为:
Ag=IO/UI
功率放大倍数 AP=PO/PI dB=10logAP
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2. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的 等效电阻
RS
ii
Ri
uS ~
单电源供电
Rb C1
+VCC
RC
C2
T RL
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ib
IB
放大原理说明
Q vi Vim sint
uiUBE
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IC
ui
ic
O
ib
t
iB IBQ
O
t
iC
ICQ
UCE
O
uCE
t
IC b IB ICQ ic
UCEQ
ICQ bibm sin t uOo
uso ~
输出端
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输出电阻的定义：
.
Ro
=
Uo
.
Io
RL ,
US 0
+ RS US ~
-
信号源
A 放大电路
IO RL
+ UO
-
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，RO越小，放 大电路带负载的能力越强，反之则差。
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4. 通频带 A
Am 0.707Am
ui
Au
输入电阻：
信号源 输入端
输出端
Ri=ui / ii
一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。
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3. 输出电阻Ro——从放大电路输出端 看进去的等效电阻
uS ~
输出端
Au
Ro
C1
基极电源与 基极电阻
+VCC
RC
C2
Rb VBB
T RL
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集电极电源，
+VCC
为电路提供能 量。并保证集
电结反偏。
C1
RC
C2
T
Rb
RL
VBB
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集电极电阻，
共射放大电路
+VCC
将变化的电流 转变为变化的
C1
RC
电压。
C2
T
Rb
RL
VBB
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t
VC EC ICQ bibm sint RC O
t
VCEQ bibm sintRC
v0 RCbibm sint RCbib
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Av
v0 vi
RC bib
ib Ri
bRC
Ri
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结论：（1）放大电路中的信
号是交直流共存，可表示成：
uBE U BE ube
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二．放大器的原理
三极管工作在放大区：
发射结正偏，集电结反偏。
放大原理：
•
Ui
→△UBE
→△IB →△IC（b△IB
）
•
→△UCE（-△IC×Rc）→ Uo
VBB
•
电压放大倍数：
•
Au
Uo
•
UI
Ui
+VCC （ +12V） RC IC +△IC
Rb 1 IB +△IB
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放大倍数随频率 变化曲线——幅 频特性曲线
3dB带宽
fL 下限截 止频率
上限截 fH 止频率
通频带： fbw=fH–fL
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f
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5.最大输出幅度
表示在输出波形没有明显失真的情 况下，放大电路能够提供给负载的最大 输出电压，一般指电压的有效值：
Uom
2 2
U
P
P
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