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1、,本章小结,第三章基本放大电路,3.1放大器概述,3.2三极管基本放大电路,*3.4共射电路图解法,3.5共集电极放大电路,3.3具有稳定工作点的放大电路,一个放大器必须含有一个或多个有源器件，如三极管、场效晶体管等，同时还包含电阻、电容、电感、变压器等无源元件。放大器框图如图所示。,3.1放大器概述,（2）要具有一定宽度的通频带。,（3）非线性失真要小。非线性失真：在放大信号的过程中，放大了的信号与原信号相比，波形将产生畸变，这种现象称为非线失真。,3.1放大器概述,（1）要有足够的放大倍数。放大倍数是衡量放大器放大能力的参数，放大倍数有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数。,3.1.1
2、对放大器的基本要求,各参数不随时间变化，无输入时无输出。,（4）工作要稳定。,3.1.2放大器的输入,3.1放大器概述,对输入信号的要求：由信号源提供给放大器的电流、电压及功率都不允许超过放大器的最大允许值。,放大器输入端与前级输出端相连接示意图如图所示。,对输出信号的要求：由一个放大器输出给下一级电路的电流、电压和功率都不能超过放大器最大允许值。,3.1.3放大器的输出,3.1放大器概述,放大器输出端与下级输入端相连接示意图如图所示。,三极管基本放大电路如图所示。,3.2.1基本放大电路的组成,3.2三极管基本放大电路,电路中各器件的作用如下。,（4）VCC：集电极直流电源，为集电结提供反向
3、偏压。,（1）V：放大管，起电流放大作用。,（3）Rb：基极偏置电阻。一般是几十千欧至几百千欧。,（2）VBB：基极偏置电源，为发射结提供正向偏压。,（5）Rc：集电极电阻。一般是几百欧至几千欧。,3.2三极管基本放大电路,（8）Vs：信号源电压；Rs：信号源内阻。,电路中各器件的作用如下。,（6）C1、C2：输入和输出耦合电容。,（7）RL：负载电阻。,3.2三极管基本放大电路,（4）用大写字母带小写下标表示交流分量的有效值。,电路中的电压、电流都是由直流成分和交流成分叠加而成。对直流分量和交流分量，作如下规定：,3.2.2放大器中电流及电压符号使用规定,（1）用大写字母带大写下标表示直流分
4、量。,（2）用小写字母带小写下标表示交流分量。,（3）用小写字母带大写下标表示直流分量与交流分量的叠加。,3.2三极管基本放大电路,单电源供电的放大电路如图所示。,1静态工作点,3.2.3放大器的静态工作点,3.2三极管基本放大电路,静态：放大器无信号输入时的直流工作状态叫静态。,静态工作点：在静态下电流电压共同确定的点叫静态工作点，用 Q 表示。一般描述静态工作点的量用 VBEQ、IBQ、VCEQ 和 ICQ 表示。,一个放大器的静态工作点的设置是否合适，是放大器能否正常工作的重要条件。,VBEQ：硅管一般为 0.7 V，锗管为 0.3 V。,3.2三极管基本放大电路,若 Rb 阻值适当，使
5、 IBQ 有合适的数值，则基极的总电流IBQ+ib 始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流 ib 的波形失真。,2静态工作点对放大器工作状态的影响,3.2三极管基本放大电路,1放大电路,输出：从集电极和发射极之间输出,电路中，vBE、iB、ic、vCE 随 vi 变化，变化作用如下：vivBEiBiCvCEvo,3.2.4放大原理,输入：从基极和发射极之间输入。,放大电路如图所示。,3.2三极管基本放大电路,vi 的变化将产生变化的基极电流，使基极总电流发生变化，集电极电流在集电极电阻上产生压降，使放大器的集电极电压 将随之
6、变化。通过 C2 耦合，隔断直流，因此输出信号电压 vo 也随之变化。只要电路参数能使三极管工作在放大区，则 vo 的变化幅度将比 vi 的变化幅度大很多倍。,2放大原理,3.2三极管基本放大电路,2.波形,输出电压与输入电压相位相反，又称这种共发射极的单管放大电路为反相放大器。,3.2三极管基本放大电路,3.2.5直流通路与交流通路,放大信号中，即有直流成分又有交流成分。,1直流通路的画法,（1）定义：放大器的直流电流流通的回路，包括输入直流通路和输出直流通路。,3.2三极管基本放大电路,电路 直流通路,（2）画法：将电容视为开路，其他不变。如图所示。,（2）画法：将容量较大的电容视为短路；
7、将直流电源视为短路，其他元件照画。上述所示电路的交流通路如图所示。,（1）定义：放大器的交流信号电流的流通回路。包括输入交流通路和输出交流通路。,2交流通路的画法,3.2三极管基本放大电路,1放大器常用指标,电流放大倍数 Ai：,电压放大倍数 Av：,功率放大倍数 Ap：,3.2.6基本放大电路的分析方法,（1）放大倍数,3.2三极管基本放大电路,电压增益Gv：,（2）放大器的增益,电流增益Gi：,功率增益Gp：,增益 G：用分贝数表示放大倍数。单位为分贝(dB)。,3.2三极管基本放大电路,也可视为从输入端看进去的等效电阻。如图所示 ri。ri越大，放大器要求信号源提供的电流越小，信号源的负
8、担越小。在电压放大器中希望放大器输入电阻大一些。,输入电阻 ri：输入交流电压 vi与输入回路产生的输入电流 ii 之比。,（3）输入电阻和输出电阻,3.2三极管基本放大电路,ro 表示放大器带负载的能力。输出信号时，自身损耗越小，带负载的能力就越强，所以输出电阻越小越好。,输出电阻 ro：从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。如上图所示 ro。,3.2三极管基本放大电路,中频区：在一定频率范围内，放大器的放大倍数高且稳定，这个频率范围为中频区。如图所示。,上限频率 fH：信号频率上升到使放大倍数为中频时的 0.707 所对应的频率。,通频带：fL 与 fH 之间的频率范围
9、称为通频带。记作BW，即：BW=fH-fL。,下限截止频率 fL：信号频率下降到使放大倍数为中频时的 0.707 所对应的频率。,3.2三极管基本放大电路,放大器在放大不同频率的信号时，其放大倍数是不一样的，放大电路在不同频率下的放大倍数如图所示。,（4）通频带,2放大器的估算法,（1）静态工作点的估算,解:,例 3-1图示的放大器的直流通路中，Vcc=12 V，三极管=50，其余元件参数见图，估算静态工作点。,A,=50 60 A=3 mA,=12 V-3 mA 2 k=6 V,3.2三极管基本放大电路,（2）输入电阻和输出电阻的估算零。,三极管基极和发射极之间存在一个等效电阻，称为三极管的
10、输入电阻，用 表示。在低频小信号时，用下式估算。,三极管输入电阻 rbe的估算公式,放大器的输入电阻 ri 和输出电阻 ro 的估算,一般 Rb rbe，所以,ro 的估算是从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。,3.2三极管基本放大电路,负号表示输出电压 vo 的相位与输入电压 vi 相位相反。,放大器输出端外接负载电阻 RL 时，等效负载电阻,（3）放大器放大倍数的估算,3.2三极管基本放大电路,例 3-2图示的电路中，设三极管=50，其余参数见图。试求：（1）静态工作点；（2）rbe；（3）Av；（4）ri；（5）ro。,解:（1）求静态工作点,=50 44.4 A=
11、2.2 mA,=12 V-2.2 mA 3 k=5.4 V,3.2三极管基本放大电路,（2）rbe,（3）求电压放大倍数 AV,3.2三极管基本放大电路,（4）求输入电阻,（5）求输出电阻,rO=RC=3 k,3.2三极管基本放大电路,3.3.1分压式偏置电路的结构及工作原理,1电路结构,3.3具有稳定工作点的放大电路,Ce：发射极旁路电容,Re：发射极电阻,由此，VBQ 的大小与三极管的参数无关。,基极电压 VBQ 由 Rb1 和Rb2 分压后得到，即,Rb2：下偏流电阻,Rb1：上偏流电阻,2工作原理,其中 Ce 的作用是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流信号放大能力不因而
12、降低。,温度变化时，三极管的参数将发生变化，导致工作点偏移。分压式偏置电路稳定工作点的过程可表示为：,3.3具有稳定工作点的放大电路,分压式偏置电路：ICQ 先计算，再算 IBQ 最后算 VCEQ。,3.3.2静态工作点的计算,3.3具有稳定工作点的放大电路,例 3-3在图所示的两个放大电路中，已知三极管=50，VBEQ=0.7 V，电路其他参数所图所示。,（1）试求两个电路的静态工作点；,（2）若两个三极管的=100，则各自的工作点怎样变化？,3.3具有稳定工作点的放大电路,图（a）为固定偏置电路,解（1）先计算两个电路的静态工作点,3.3具有稳定工作点的放大电路,图（b）为分压式偏置电路,
13、3.3具有稳定工作点的放大电路,（2）两个三极管=100 时,可见，增大，导致 ICQ 增大，使 VCEQ 降低,在图（b）中，增大一倍，VCEQ 不变，IBQ 减少一半。,3.3具有稳定工作点的放大电路,3.3.3电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算,例 3-4在图中，已知三极管=50，VBEQ=0.7 V，电路其他参数所图所示。试计算：（1）静态工作点；（2）电压放大倍数 AV、输入电阻 ri 和输出电压 ri。,3.3具有稳定工作点的放大电路,解（1）计算静态工作点,3.3具有稳定工作点的放大电路,（2）计算 AV、ri、ri,=2 k,3.3具有稳定工作点的放大电路,3.4.1图解分
14、析法简介,直流负载线：根据，VCE=VCC-ICRC 在和的直角坐标图上画出相应的点，连接这些点得到一条直线，由于它代表放大器输出部分直流通路的方程式，所以将这条线称为直流负载线。,*3.4共射电路图解法,画法：取 VCE=0 时，称为短路电流点。IC=0时，VCE=VCC=12 V，称为开路电压点。连接该两点成一条直线，这就是直流负载线。将直流负载线画在晶体管的输出特性曲线坐标内，求出IBQ，就能决定静态工作点。,1用图解法（直流负载线）分析静态工作点,图解分析法：运用晶体管特性曲线，通过作图的方法来分析放大电路的方法称为图解分析法。,例 3-5某一放大器电路如图（a）所示。三极管的输出特性
15、曲线由（b）给出。试在输出特性曲线上作出直流负载线，并确定静态工作点。若图（a）中 Rc 改为 2.5 k 其他参数保持不变，直流负载线和静态工作点的情况又如何改变？,*3.4共射电路图解法,解画出放大电路的直流通路如图（c）所示。作出静态工作点 Q，改变 RC 后，静态工作点为。,令 IC=0，得 VCE=20 V，即为N点。,令 VCE=0，得 即为 M 点；,确定静态工作点 Q,连接 M、N 两点，此直流即为直流负载线。,*3.4共射电路图解法,在图（b）中找出对应 的曲线，此曲线与直流负载线MN的交点即为放大电路的静态工作点Q。在Q 处分别作垂线交于横坐标、作水平线交于纵坐标可得，。,
16、当 VCE=0 时，IC=8 mA；IC=0 时，VCE=20 V。作出直流负载中 M1N1 所示。由于，此时静态工作点为Q。,若，VCC=20 V，则可得,*3.4共射电路图解法,2用图解法分析输出端带负载时的放大倍数,（1）交流负载线,画交流负载线的步聚如下：,在轴上确定 辅助点 D 的位置，并连接 D、N 两点，得到辅助线 DN。,过静态工作点 Q 作辅助线 DN 的平行线 MN 即得交流负载线。,在输出特性曲线上作出直流负载线 MN，并确定静态工作点 Q 的位置。,*3.4共射电路图解法,（2）输出端带负载时放大倍数的图解分析,如图所示。根据 iB 的变化范围 iB3 iB1，从图中可
17、得出工作点的变化范围 Q1、Q2 和输出电压的动态范围，VCE1 VCE2 所以输出电压的幅值VOm=VCE2-VCEQ；若输入信号的幅值为，则放大器的电压放大倍数,*3.4共射电路图解法,3.4.2静态工作点对输出波形失真的影响,*3.4共射电路图解法,如图所示。如果静态工作点选择不当将会造成失真，静态工作点与波形失真关系图如图所示。,（1）饱和失真,如果静态工作点 Q 在交流负载线上位置过高如图中 QA点，则在输入信号幅值较大时，管子将进入饱和区，输出电压波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。,（2）截止失真,如果静态工作点 Q 在交流负载线上位置过低如图中 QB点，则在输入信号幅值较大
18、时，管子将进入截止区，输出电压波形正半周被部分削除，产生“截止失真”。,（3）非线性失真,非线性失真是由于三极管的工作状态离开线性放大区，进入非线性的饱和区和截止区而产生的。,*3.4共射电路图解法,3.5.1共集电极放大电路,3.5共集电极放大电路,图为共集电极及交直流通路。,原理 直流 交流,被放大的信号从发射极输出，所以又称射极输出器。,1电路特点,由以上三个特点，它广泛应用在电路的输入级、多级放大器的输出级或用于两级共射放大电路之间的隔离级。,（1）输出电压与输入电压同相且略小于输入电压,射极输出器的输出信号电压近似等于输入信号电压，即电压放大倍数约等于 1，好似输出电压等值地跟随输入
19、电压而变化，故又称射极跟随器。,（2）输入电阻大,3.5共集电极放大电路,vI 不变，vO 几乎不变。,（3）输出电阻小,2静态工作点计算,3.5共集电极放大电路,本章小结,2单级电压放大器的组成必须有具备放大功能的三极管，有保证三极管能正常放大的直流电源和基极偏置电路，应有将输出电流信号转换为电压信号的元件集电极电阻等。,1对电压放大器的基本要求：（1）放大倍数应尽可能大些。（2）信号放大时，应尽量避免失真，为此，放大器应有足够的线性放大区。,3图解法和估算法是分析放大器的两种基本方法，图解法可以直观地了解放大器的工作原理，要熟练掌握直流负载线和交流负载线的画法，并深刻理解静态工作点选择不当会造成饱和失真和截止失真的道理。,4放大器有共射、共集和共基电路三种基本组态。,
