第2章 放大电路分析基础分析

2.1.2 放大电路的工作原理
基本共射放大电路的工作原理是，对于处于放大状态的晶
体管，当ui作用于晶体管的发射结使基极电流在直流电流IB 的基础上叠加一正弦电流ib时，由于晶体管处于放大状态时 的电流分配关系，集电极电流也在直流电流IC的基础上叠加 一正弦电流ic，ic=ib，ic在集电极电阻Rc(空载)上产生与ic波 形相同的正弦电压icRc，集电极电阻Rc将集电极电流的变化 转变成电压的变化，在放大电路输出端得到与ui反相且幅值 放大的输出电压uo=uce=icRc。
第2章 放大电路分析基础
两种实用放大电路
直接耦合放大电路
直接耦合基本放大电路的问题： 1、两种电源 2、信号源与放大电路不“共地”
将两个电源 合二为一 共地，且要使信号 驮载在静态之上
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两种实用放大电路 直接耦合放大电路
问题：若信号频率较低，则不 能用阻容耦合。 解决方案：采用直接耦合—— 去掉耦合电容，为避免ui直接 接在b-e两端，原C1处接一电阻。
放大电路的各极间波形
波形分析
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动态信号 驮载在静 态之上
输出和输入反相！
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二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥Uon，同时作为负 载的能源。 Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。 动态信号作用时： ui ib ic iRc uCE (uo ) 输入电压Ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间电压、管 压降，称为静态工作点Q。记作IBQ、 ICQ（IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
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其它耦合方式
变压器耦合 理想变压器情 况下，负载上获 得的功率等于原 2 ' 2 边消耗的功率。 P P ， I R I 1 2 c L l RL
图9.1.2(a) 变压器耦合共射放大电路
从变压器原边看 到的等效电阻
I l2 N1 2 R 2 RL ( ) RL Ic N2
' L
实现阻抗变换
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其它形式的放大电路
放大电路是一个二端口网络
晶体管是一个三端器件，若分别以基极、发射极、集电极 作为输入、输出的公共端，其余两端作为输入端和输出端， 则最多可有6种接法。但是，根据组成原则，集电极不能作 为输入端，基极不能作为输出端，因此放大电路有三种接 法。
流ic，ic=ib，集电极总电流为iC=ICic；正弦电流ic在集电极
电阻Rc(空载)上产生与ic波形相同的正弦电压icRc，集电极电 阻 Rc将集电极电流的变化转变成电压的变化，使管压降 uCE
产生变化，uCE=VCCiCRc=VCCICRcicRc=UCEicRc=UCEuce ，
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讨论一
画图示电路的直流通路和交流通路。
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二、图解法
uBE VBB iB Rb
应用实测特性曲线
uCE VCC iC Rc
1. 静态分析：图解二元方程组
输入回路 负载线 IBQ
负载线
Q
ICQ
Q
IBQ
UBEQ
UCEQ
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பைடு நூலகம்
的电压为ICRc，根据KVL， c-e间电压UCE=VCC ICRc。
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图中C1用于连接信号源与放大电路，C2用于连接放大电路 与负载 ( 电阻 RL) 。电子线路中起连接作用的电容称为耦合 电容，利用电容连接的电路称为阻容耦合。由于电容的容 抗与信号频率成反比，它们把信号源与放大电路之间，放 大电路与负载之间的直流隔开，起 “隔离直流，通过交流”
电路放大的实质是能量的控制和转换，放大的量是变
化量。能控制能量的元件称为有源元件，在放大电路 中一定有有源元件，如晶体管等。
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2.1.3 晶体管放大电路的组成原则
• 静态工作点合适：极性、电压合适的直流电源、合适的
电阻参数，使晶体管有合适的静态电流，保证晶体管工
作在放大区。 • 输入信号能够作用于晶体管的发射结，使产生iB或iE； 在负载上能够获得放大了的动态信号。 • 对实用放大电路的要求：输入输出信号、直流电源共地、
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三、设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题；但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
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得到两方面的结论：放大电路的工作原理和组成原则
第2章 放大电路分析基础
在基本共射放大电路中，电压和电流都得到放大(ic=ib， uoui)，即功率得到放大。需要提醒大家的是，输出功
率并非来自输入信号 (信号源)，而是来自直流电源 VCC。
正是由于 iB 或 iE 对 iC 的控制作用，使得在 ui 的作用下直 流电源VCC输出的电流中包含与 ui同样变化且被放大的 分量，即放大电路的输出功率是在输入信号的作用下 通过晶体管将直流电源的能量转换而来。因此，放大
直流电源种类尽可能少。常见的有两种共射放大电路。
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两种实用放大电路
阻容耦合放大电路
T ui uCE uo
uS
问题：两个电源
解决方案：将两个电源合二为一
UC1 U BEQ，UC2 UCEQ
静态时，C1、C2上电压？
uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。 动态时，
源相当于短路（内阻为0）。
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基本共射放大电路的直流通路和交流通路
VBB－U BEQ Rb
VBB越大， UBEQ取不同的 值所引起的IBQ 的误差越小。
I BQ＝
I CQ I BQ U CEQ VCC I CQ Rc
列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件， 令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
2.1 基本放大电路的组成及工作原理
2.2 图解分析法
2.3 等效电路法
2.4 放大电路静态工作点的稳定
2.5 共集电极和共基极电路
2.6 多级放大电路
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第五讲 基本共射放大电路的 工作原理
一、放大的概念与放大电路的性能指标 教学基本要求： 二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用 1、如何组成基本放大电路 三、设置静态工作点的必要性 2、如何分析放大电路 四、基本共射放大电路的工作原理 五、放大电路的组成原则
所以管压降是在静态电压UCE的基础上叠加一正弦电压uce， 且uce与ic反相。经C2输出的电压uo就是正弦电压uce 。
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IB iB IB ib
＝ O O O O
＋
O
t
UBE UBE ui
t
t
(b)
iC IC Ic
t
(a)
O
＝ O
＋
O
t
t
t
(c)
2)输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ui Ri Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
U Uo U Ro ( 1) RL Uo Uo RL
' o ' o
将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
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第2章 放大电路分析基础
iC c iB b 输入 回路 e (a ) 输出 回路 iB b
iE e e iE iC c
c (b )
b (c)
(a)共发射极；(b)共集电极；(c)共基极
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第六讲 放大电路的分析方法
一、放大电路的直流通路和交流通路 二、图解法 三、等效电路法
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静态时，U BEQ U Rb1 动态时，b-e间电压是 uI与Rb1上电压之和。
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放大电路的耦合方式
耦合方式即连接方式。
常见的输入、输出信号与放大电路的连接方式除了 阻容耦 合和直接耦合外，还有变压器耦合和光电耦合。 • 光电耦合——利用光电耦合器件连接，通常用于信号源与 放大电路相距较远无法共地(由于导线电阻)的情况。 • 变压器耦合可实现阻抗变换。 • 4种藕和方式中，阻容耦合和变压器耦合不能用于缓变信号 • 4种藕和方式中，直接耦合放大电路的静态工作点受信号源 和负载的影响，其余的静态工作点独立于信号源和负载， 因为它们之间的直流通路是互相隔离的。
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当放大电路处于动态，即ui0时，由于电容两端电压不能突 变，b-e间电压在直流电压UBE的基础上叠加一正弦电压 ui， 因而基极电流在直流电流IB的基础上叠加一正弦电流ib，基 极总电流为 iB=IBib ；根据晶体管处于放大状态时的电流分 配关系，集电极电流也在直流电流IC的基础上叠加一正弦电
的作用。在图2.1所示电路中，C1左边、C2右边只有交流而
无直流，中间部分为交直流共存。由于耦合电容的容量较 大，一般多采用电解电容器。在使用时，应注意它的极性
与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负
极接低电位。ui=0时， C1 两端的电压为 UBE，C2 两端的电 压为UCE，极性如图所示。RL为负载电阻，无RL，空载。
信号源
输入电压 输出电压
1) 放大倍数：输出量与输入量之比
U A o A uu u U i
I A o A ii i I i
U o A ui I i
I o A iu U i
电压放大倍数是最常研究和测试的参数
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路
直流通路
I BQ＝
VCC－U BEQ Rb
I CQ I BQ U CEQ VCC I CQ Rc
VCC 当VCC>>UBEQ时，I BQ Rb 已知：VCC＝12V， Rb＝600kΩ， Rc＝3kΩ ， β＝100。 Q＝？
3)通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
由于电容、电感及半导体器件PN结的电容效应，使放大电 路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相 移。
下限频率
f bw f H f L
下限频率
4)最大不失真输出电压Uom：交流有效值。
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2.1 基本放大电路的组成及工作原理
第2章 放大电路分析基础
一、放大的概念及放大电路的性能指标
1、放大的概念
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
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的基本要求：不失真，放大的前提
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2、性能指标
任何放大电路均可看成为两端口网络。
输入电流
信号源 内阻 输出电流
2.1.1 基本共射放大电路的组成及各元件的作用
T uCE ui uS uo
图2.2.1 基本共射放大电路
第2章 放大电路分析基础
图2.2.1所示基本共射放大电路中，晶体管T是起放大作用的 核心元件。输入信号为正弦波信号ui(源uS)。 图中晶体三极管是NPN型硅管，处于放大状态时具有电流放 大作用，IC=βIB。 当放大电路处于静态，即 ui=0时，直流电压源 VBB 使晶体管 b-e间电压UBE大于开启电压 Uon，并与基极电阻Rb(又称偏流 电阻 ) 配合决定基极电流 IB ，使晶体管能工作在特性曲线的 线性部分；直流电压源VCC的电压足够高(VBBVCC)，使晶体 管的集电结反向偏置，保证晶体管处于放大状态，因此集电 极电流 IC=IB ；流过集电极电阻 Rc的电流就是 IC ，于是Rc 上
分析放大电路的基本原则
放大电路放大的是动态信号，但是，由前面关于放 大原理的分析可知，对动态信号的放大是在静态的 基础上实现的。因此分析放大电路时，须先静态后 动态。分析静态时，用放大电路的直流通路；分析 动态时，用含交流分量的电路。
第2章 放大电路分析基础
一、直流通路和交流通路
通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共 存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作 用，引入直流通路和交流通路。 1. 直流通路：① Us=0，保留Rs；②电容开路； ③电感 相当于短路（线圈电阻近似为0）。 2. 交流通路：①大容量电容相当于短路； ②直流电