2.基本放大电路解析

第2章：基本放大电路

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

1. 放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

2. 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

图2.1.1 扩音机示意图P75

放大的对象：变化量。 放大的本质：能量的控制。 放大的特征：功率放大。 放大的基本要求：不失真。

2.1.2放大电路的性能指标

图2.1.2所示为放大电路的示意图。

一、放大倍数

图2.1.2 放大电路示意图P76

电压放大倍数：i o u uu U U A A == …………………………………………(2.1.1) 电流放大倍数：i

o i ii I I A A == …………………………………………(2.1.2)

互阻放大倍数：i o ui I U A = ………………………………………………(2.1.3) 互导放大倍数：i

o

ii

U

I A = ………………………………………………(2.1.4)

二、输入电阻R i

输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。R i 的定义：.

i .

i i /=I U R ……………………(2.1.5)

三、输出电阻R o

输出电阻是表明放大电路带负载的能力，R o 大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。R o 的定义：.o .o o /=I U R ∆∆L o

o R U U )1(-'

=…………………………(2.1.6)

注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只

有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。

图2.1.3为两个放大电路相互连接的示意图。

图2.1.3 两个放大电路相连的示意图P77

四、通频带

衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。

图2 .1.4 放大电路的通频带P78

放大电路的增益A 是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数通常都要下降。当A 下降到中频电压放大倍数m A 的12

相应的频率f L 称为下限频率，f H 称为上限频

率，如图2.1.4所示。 通频带： L H bw f f f -=………………………………（2.1.7）

五、非线性失真系数

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 。

22

3211A A D A A ⎛⎫⎛⎫=++

⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

…………………………(2.1.8)

六、最大不失真输出电压

最大不失真输出电压定义为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om U 表示,也可以峰—峰值22opp om U U =表示。

七、最大输出功率与效率

在输出信号不失真的情况下,负载上能够得到的最大功率称为最大输出功率P om 。 直流电源能量的利用率称为效率η。 V

om

P P =

η…………………………………………………………（2.1.9） 2.2基本共射放大电路的工作原理

2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用

共射组态基本放大电路如图2.2.1所示。 三极管T ——起放大作用。

V BB 、R b ：使U BE >U on ，且有一个合适的I B 。 V CC ：使CE BE U U ≥，同时为输出的能源。

u i R C ∆∆转换为将 :；

)( o CE c b i c u u i i i u R ∆→∆→→→ 图2.2.1 基本共射放大电路P80

0i u =时晶体管的各极电流、发射结电压、管压降等称为静态工作点。记作：

I BQ 、I CQ 、I EQ 、U BEQ 、U CEQ 。

2.2.2设置静态工作点的必要性

一、静态工作点

在图2.2.1所示电路中，令0=i

u ，可得静态工作点的表达式：

BB BE

B b

V U I R -=

， C B I I β=， CE CC C c U V I R =- 二、为什么要设置静态工作点

如图2.2.2所示，由于三极管的“单向导电”性，晶体管只能在信号正半周大于U on 的时间间隔内导通，所以输出电压必然严重失真。

图2.2.2 没有设置合适的静态工作点P81

对于放大电路的最基本要求，一是不失真，二是能够放大。

2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析

在图2.2.1所示电路中，各信号波形如图2.2.3所示。

图2.2.3 基本共射放大电路的波形分析P82

2.2.4放大电路的组成原则

一、组成原则

(1)静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。

(2)动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。 (3)对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少。

二、常见的两种共射放大电路

图2.2.4 直接耦合共射放大电路P83 图2.2.5 阻容耦合共射放大电路P84

图2.2.4的静态工作点电：

2

1

CC BEQ

BEQ BQ b b V U U I R R -=

-

， CQ BQ I I β=， CEQ CC CQ c U V I R =-

图2.2.5的静态工作点： CC BEQ

BQ b

V U I R -=

， CQ BQ I I β=， CEQ CC CQ c

U V I R =-

【例2.2.1】P84利用PNP 管构成放大电路（可增加正电源）

2.3放大电路的分析方法

2.3.1直流通路和交流通路

通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，引入直流通路和交流通路。 直流通路：① U S =0，保留R S ；②电容开路；③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。 交流通路：①大容量电容相当于短路；②直流电源相当于短路（内阻为0）。