第二章基本单元电路(难点和基础)

r0 输出电阻 r0 就是负载开路时从放大电路输出端看进去的交流等效内阻。
定义
r0
U0 RL I0 US 0
RL 时， 0 U
r0 越小，负载电阻变化
的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。
图2.1.2 两个放大电路相连接的示意图
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（四）通频带（衡量放大电路对不同频率信号的放大能力）
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图2.2.3 没有设置合适的静态工作点
（二）动态分析
1.当 ui 0时，基极电流是在原来直流分量 的基础上叠加一个正弦交流电流 I BQ 因而 ib 基极电流 iB I BQ ib ，见图2.2.4（b） 中实线所画波形。 2.根据晶体管基极电流对集电极电流的控制 作用，集电极电流会在直流分量 I CQ的基础 上产生一个正弦交流电流 ic 而且 ic ib ，集电极总电流 i C ICQ ib 3.管压降是在直流分量 UCEQ 的基础上叠加一 个与 ic 变化方向相反交变电压 uce管压降总 量 uCE UCEQ uce ，如图2.2.4（c）中实 线所画的波形。 4.将管压降中的直流分量UCEQ 去掉，得一个 与输入电压 u i 相位相反且放大了的交流电 压 uo ，如图2.2.4（d）所示
P om P V
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2. 2 放大电路的组成及工作原理
以NPN管接成最常用的共射放大电路为例来说明基本放大电路的组成原则及 工作原理。 一、共射放大电路的组成及各元件的作用 如图2.2.1所示为基本的共射放大电路，它由NPN型硅管及若干电阻组成, 其中晶体管是起放大作用的核心元件。
图2.2.1 基本的共射放大电路
图2.2.4 基本共射放大电路 的波形分析
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从以上分析可知，对于基本共射放大电路，只有设置合适的静态工作
点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周
期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会非线性失真。
三、放大电路的组成原则
为了实现不失真地放大交流信号，放大电路必须同时满足以下四项原则： 并做为输出的能源； （二）输入回路应使交流信号电压能加到管子上，使产生交流电流 ib （三）输出回路应使输出电流ic 尽可能多地流到负载上，减少其他分流； （四）在没有外加信号时使放大管有一个合适的静态工作点，称之为合理地设置 静态工作点。
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当 ui 0 时，称放大电路处于静态。 当 ui 0 时，称放大电路处于动态。
图2.2.1所示电路的输入回路与输出回路以发射极为公 共端，故称之为共射放大电路，并称公共端为“地”。
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常见的两种共射放大电路
直接耦合共射放大电路（如图2.2.2（a）所示）和阻容耦合共射放大 电路（如图2.2.2（b）所示）
（二）利用h参数微变等效电路求解主要的动态参数（ Au
ri ro
）
【2－3】放大电路如图2.3.8所示，设 VCC 12V , Rb 472k, RC 4k , RL 6k ,
60, rbb' 100, UBE 0.2V
【例2－2】电路如图2.3.7所示，设电源电压 VCC 12V，晶体管参数 U BE 0.7V ,
50, UCES 1V , ICEO 0, RC 6k, Rb 377k, RL 3k
求： （1）估算静态工作点Q。 （2）求不失真输出幅度 U om （3）当输入信号Ui 幅值足 够大时，首先会出现何种 性质的失真？并画出用示 波器接于电路输出端时所 观察到的失真波形。 （4）为使输出端获得 R 最大不失真输出幅度， b 应取多少? 图2.3.7 例2－2的图
（一）必须根据所使用放大管的类型提供直流电源，以便使放大管处于放大状态，
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2. 3 放大电路的分析方法（本章重点内容）
一、直流通路与交流通路
一般情况下，在放大电路中，直流量（静态电流与电压）和交流信号（动态 电流与电压）总是共存的。为了研究问题方便起见，常把它们分开考虑，分成直 流通路和交流通路。
（a）直接耦合共射放大电路
（b）阻容耦合共射放大电路
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图2.2.2 常见的两种共射放大电路
二、工作原理
（一）静态工作点 当 ui 0时，晶体管的基极电流 I B、集电极电流 IC 、b－e间电压 U BE、管压 降U CE 称为放大电路的静态工作点 Q ，常将这四个物理量记作 I BQ I CQU BEQ UCEQ
第二章 基本单元电路（难点和基础）
2．1 放大概念和放大电路的性能指标
一、什么是放大
（一）概念： 将微弱的电信号通过放大电路(也称放大器)放大到具 有足够大的功率去推动负载，这就是放大。
（二）放大的本质： 能量的控制和转换；即在输入信号作用下，通过放大电路将 直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获 得的能量大于信号源所提供的能量。 注意：只有在不失真的情况下放大才有意义。
u
（a）波形失真分析 （b）失真波形 图2.3.4 波形失真分析
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应当指出，饱和失真与截止失真均属于非线性失真，而且是比较极端情况。实际 上，在输入信号的整个周期内，即使晶体管始终工作在放大区域，也会因为输入特性 和输出特性的非线性是输出波形产生失真，只不过当输入信号幅值较小时，这种失真 非常小，可忽略不计而已。
I0
Ii
都是有效值
（二）输入电阻
输入电阻
效值
Ui
是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻，定义为输入电压有 U 和输入电流有效值 I 之比，即ri i Ii
ri
i
源内阻上的电压越小，信号电压损失越小。
ri 越大，表明放大电路所得到的输入电压 Ui 越接近信号源电压U s ；即信号
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（三）输出电阻
U 由三极管的输入特性可知， BE 的变化范围很小，可以近似地认为硅管的 U BEQ =(0.6～0.8)V，通常估算时取0.7V；锗管的 U BEQ =(0.6～0.8)V，通常估算 时取0.2V；作为已知量，只需估算出 I BQ I CQ 及 UCEQ ，那么静态工作点就确定了。
应当指出：Q点不 仅影响电路是否会 产生失真，而且影 响着放大电路几乎 所有的动态参数， 这些将在后面几节 中详细加以说明。
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图2.3.2 图解Q点
（二）动态分析
如图2.2.2（b）所示放大电路，当
ui 0
时，进行动态分析。
1、电压放大倍数的分析 U Au o 时，首先给定 u ，然后按下面步骤求解： 在求电压放大倍数 i Ui （1）有输入回路确定 ib 波形
（2）由输出回路确定 ic 及
uce
的波形
首先，在Q点基础上作交流负载线（反映交流电压、电流的一条直线）。 交流负载线具备两个特点： ①它必过Q点； ②它的斜率为
3、图解最大不失真的输出电压 U om
方法如下： 1.确定Q点，方法同前；
2.画出交流负载线，方法同前；
3.确定 U om
如图2.3.5所示，其中 CEQ UCES U 称最大不饱和失真输出幅度； ' 称最大不截止失真输出幅度。 ICQ RL 则
' U om min U CEQ U CES , I CQ RL
交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路。用于研究动态参数。 画法原则：（1）电容值大的电容（如耦合电容）视为短路； （2）无内阻的直流电源（如 VCC）视为短路。 【例2－1】求解下图所示放大电路的静态工作点的表达式？
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二、图解法（指ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ三极管的特性曲线上用作图的方法来分析放大电路的
工作状态或求解参数。） （一）静态分析 在三极管的输出回路中，静态工作点既(1)在 I B I BQ 的那条输出特性 U 曲线上，又应(2) 满足外电路的回路方程： CE VCC IC RC 具体的图解步骤如下： （1）在输出特性坐标系中，画出UCE VCC IC RC 所确定的直线（直流负载线） （2）从输入回路入手，采用估算法求出 I BQ 并确定其对应的输出特性曲线， 该曲线与直流负载线的交点就是静态工作点Q
ce
(a)输入回路 图2.3.3 动态分析
(b)输出回路
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从图2.3.3（a）可知，Q点愈高，Q点附近的曲线愈陡，因而在相同的 u i 作用下所 产生的 ib 的幅值愈大，也就意味 Au 将愈大。可见，Q点的位置影响着放大电路的电压 放大能力。 2、图解分析波形失真与Q点的关系 ' (1)当Q点过高（如图2.3.4(a)所示靠近饱和区的Q ）时， 输出电压 uo 波形产 生底部失真，即下削波，这种失真又称饱和失真。如图2.3.4（b）所示。 ' (2)当Q点过低（如图2.3.4(a)所示靠近截止区的 Q ）时，输出电压 o 波形产 生顶部失真，即上削波，这种失真又称截止失真，如图2.3.4（b）所示。
图2.1.3所示为某放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系曲线， 称为幅频特性曲线，图中 AuM 为中频放大倍数的数值。 在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍 数的数值等于0.707倍 AuM 的 f L 频率称为下限截止频率 在信号频率上升到一定程度 时，放大倍数的数值也将减小， 使放大倍数的数值等于0.707倍 AuM 的频率称 f H 为上限截止频率
1 RC / / RL
1 根据上述特征，只要过Q点做一条斜率 为的直线就是交 RC / / RL 流负载线。
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其次，交流负载线画出后，以 I BQ 为平衡位置，找出相应的 iB 并描述出 i b 的正弦波形。在 ib 信号推动下，由晶体管的电流放大作用得到 ic 波形，并且 在管子的c－e两端获得电压 u 波形
（一）直流通路及其画法
直流通路：在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的 通路。用于研究静态工作点。 画法原则：（1）电容视为“开路”；（2）电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）。