基本放大电路的组成及工作原理.ppt

它是在放大器中的独立电压源短路或独立电流源开路、 保留受控源的情况下， 从RL两端向放大器看进去所呈现的电 阻。因此假如在放大器输出端外加信号电压U， 计算出由U产 生的电流I，则ro=U/I, 如图2.1.4（c）。 ro，ri只是等效意义上 的电阻。如在放大器内部有电抗元件， ro，ri应为复数值。
第2章 基本放大电路
2.1
2.2 放大电路分析方法
2.3
2.4 多级放大电路与组合放大电路
2.5 放大电路的频率特性
2.6 放大电路设计举例
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第2章
2. 1
2.1.1放大电路的组成
在生产实践和科学研究中需要利用放大电路放大微弱的 信号，以便观察、测量和利用。一个基本放大电路必须有如 图2.1.1(a)所示各组成部分：输入信号源、晶体三极管、输出 负载以及直流电源和相应的偏置电路。其中，直流电源和相 应的偏置电路用来为晶体三极管提供静态工作点，以保证晶 体三极管工作在放大区。就双极型晶体三极管而言，就是保 证发射结正偏，集电结反偏。
2. 增益
增益，又称为放大倍数，用来衡量放大器放大信号的能 力。有电压增益、电流增益、功率增益等。
2.
当在放大器的输入端加入正弦交流信号电压ui时，信号电 压ui将和静态正偏压UBE相串连作用于晶体管发射结上，加在
uBE=UBE+ui
如果选择适当的静态电压值和静态电流值，输入信号电压 的幅值又限制在一定范围之内，则在信号的整个周期内，发 射结上的电压均能处于输入特性曲线的直线部分， 2.1.2(a)，此时基极电流的瞬时值将随uBE变化，如图2.1.2(b)。
uo=uce （2.1.3）
把输出电压uo和输入信号电压ui进行对比，我们可以得到 如下结论：
(1) 输出电压的波形和输入信号电压的波形相同， 只是输 出电压幅度比输入电压大。
(2) 输出电压与输入信号电压相位差为180°。
通过以上分析可知, 放大电路工作原理实质是用微弱的信 号电压ui通过三极管的控制作用去控制三极管集电极电流iC，iC 在RL上形成压降作为输出电压。iC是直流电源UCC提供的。因 此三极管的输出功率实际上是利用三极管的控制作用，直流电 能转化成交流电能的功率。
基极电流iB由两部分组成, 一个是固定不变的静态基极电 流IB；一个是作正弦变化的交流基极电流ib。
iB=IB+ib
由于晶体管的电流放大作用， 集电极电流iC将随基极电 流iB变化，如图2.1.2（c）所示。
同样，iC也由两部分组成：一个是固定不变的静态集电极 电流IC；一个是作正弦变化的交流集电极电流ic。其瞬时值为
iC=IC+ic （2.1.2 ）
现在讨论集电极电阻Rc上的电压降uRc。因为uRc=iCRc ， 所以它要随iC变化，如图2.1.2（d）所 示。由于 UCC=iCRc +uCE，所以在图2.1.2(d)上，管压降的瞬时值uCE相当于UCC虚 线下面的空白部分。把它单独画出，如图2.1.2(e)所示。显然， uCE也由两部分组成：一个是固定不变的静态管压降UCE， 另 一个是作正弦变化的交流集电极-发射极电压uce。
2.1.3
分析放大器的性能时, 必须了解放大器有哪些性能指标。 各种小信号放大器都可以用图2.1.3所示的组成框图表示，图 中Us代表输入信号电压源的等效电动势，Rs代表内阻。也可 用电流源等效电路。Ui和Ii分别为放大器输入信号电压和电流 的有效值，RL为负载电阻，Uo和Io分别为放大器输出信号电压 和电流的有效值。衡量放大器性能的指标很多，现介绍输入、 输出电阻，增益，频率失真和非线性失真等基本指标。
2.1.2放大电路的工作原理
在图2.1.1(b)所示基本放大电路中，我们只要适当选取R b、Rc和UCC的值，三极管就能够工作在放大区。下面我们以它 为例，分析放大电路的工作原理。
1. 无输入信号时放大器的工作情况
在图2.1.1(b)所示的基本放大电路中， 在接通直流电源UCC 后，当ui=0时, 由于基极偏流电阻Rb的作用，晶体管基极就有 正向偏流IB流过，由于晶体管的电流放大作用，那么集电极电 流 IC=βIB ， 集 电 极 电 流 在 集 电 极 电 阻 Rc 上 形 成 的 压 降 为 UC=ICRc。
如果负载电阻RL通过耦合电容C2接到晶体管的集电极-发 射极之间，则由于电容C2的隔直作用，负载电阻RL上就不会出 现直流电压。 但对交流信号uce，很容易通过隔直电容C2加到负 载电阻RL上，形成输出电压uo。如果电容C2的容量足够大，则 对交流信号的容抗很小，忽略其上的压降，则管压降的交流成 分就是负载上的输出电压，
1. 输入、
对于输入信号源， 可把放大器当作它的负载，用ri表示， 称为放大器的输入电阻。其定义的放大器输入端信号电压对电
流的值，
Ui ri= Ii
（2.1.4）
对于输出负载RL，可把放大器当作它的信号源，用相应
的电压源或电流源等效电路表示，如图2.1.4（a）和（b）所示。
图中Ui是将RL移去， Us或者Is在放大器输出端产生的开路电压。 In是将RL短接，Us或者Is在放大器输出端产生的短路电流。 ro 是等效电流源或电压源的内阻，也就是放大器的输出电阻。
显然, 晶体管集电极-发射极间的管压降为UCE=UCC-ICRc。 当ui=0时，放大电路处于静态或叫处于直流工作状态， 这 时的基极电流IB、集电极电流IC和集电极发射极电压UCE用IB 、 ICQ、UCEQ表示。它们在三极管特性曲线上所确定的点就称为 静态工作点，其习惯上用Q表示。这些电压和电流值都是在无 信号输入时的数值，所以叫静态电压和静态电流。
输入信号源一般是将非电量变为电量的换能器， 如各种 传感器，将声音变换为电信号的话筒，将图像变换为电信号 的摄像管等。它所提供的电压信号或电流信号就是基本放大 电路的输入信号。
图2.1.1（b）是最简单的共发射极组态放大器的电路原理 图。我们先介绍各部件的作用。
1. 晶体管V
2. 直流电源UCC 3. 基极偏流电阻Rb 4. 集电极电阻Rc 5. 耦合电容C1、 C2