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1、第二章 放大器的基本原理,二、基本放大电路及其工作状态分析,基本放大电路的组成形式,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,（2）用图解法确定静态值,优点：能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响。,步骤：1.用估算法确定IB,2.由输出特性确定IC 和UCC,直流负载线方程,直流负载线,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,直流负载线斜率,放大器静态工作点动画演示,3、放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象：各极
2、电压和电流的交流分量。,分析方法：微变等效电路法，图解法。所用电路：放大电路的交流通路。,目的：找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计 打基础。,动态分析图解法,由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。,RL=,4、放大电路的非线性失真,如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。,若Q设置过高，,晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。,适当减小基极电流可消除失真。,若Q设置过低，,晶体管进入截止区工作，造成截止失真。,适当增加基极电流可消除失真。,如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。,三、放大电路性能指标的计算,微
3、变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,1.晶体管的微变等效电路,晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。,(1)输入回路,当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。,晶体管的输入电阻,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。,输
4、入特性,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧。,(2)输出回路,输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。,晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源 ic=ib等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。,一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,晶体管的输出电阻,rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体三极管,微变等效电路,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,ib,2、用微变等效电路计算性能指标,将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效
5、电路。,微变等效电路,(1)电压放大倍数,当放大电路输出端开路(未接RL)时，,因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,例1：,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义：,输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,(2)放大电路输入电阻的计算,例1：,(3)放大电路输出电阻的计算,放大电
6、路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。,例3：,求ro的步骤：1)断开负载RL,3)外加电压,4)求,外加,2)令 或,四、静态工作点的稳定,合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。,前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态
7、工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。,温度变化对静态工作点的影响,上式表明，当UCC和 RB一定时，IC与 UBE、以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。,在固定偏置放大电路中，当温度升高时，UBE、ICBO。,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,O,结论：当温度升高时，IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。,固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,分压式偏置电路具有温度稳定
8、性的两个条件,基极电位基本恒定，不随温度变化。,VB,VB,集电极电流基本恒定，不随温度变化。,从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时一般选取：I2=(5 10)IB，VB=(5 10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,参数的选择,VE,VB,Q点稳定的过程,VE,VB,VB 固定,RE：温度补偿电阻 对直流：RE越大,稳定Q点效果越好；对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。,静
9、态工作点的计算,估算法:,VB,静态工作点的计算,估算法:,动态的计算,动态的计算,动态的计算,单级放大电路图如图A，已知电阻Re=1k,Rb1=27k。三极管的伏安特性如图B所示，三极管的基极输入电流如图C所示(1)求静态工作点(2)求Rb2(3)求信号的放大倍数(4)RL,动态分析,对交流：旁路电容 CE 将RE 短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。,如果去掉CE，Au，ri，ro？,旁路电容,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,分压式偏置电路,ri 提高,ro不变,对信号源电压的放大倍数？,信号源,考虑信号源内阻RS 时,五、多级放大电路及其级间耦合方式,耦合方
10、式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态:传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,输出,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,第三章生物医学常用放大器,本章重点及难点,1、生物医学信号有何特点？2、生物医学放大器的特点？3、负反馈的基本概念及对放大器性能的改善。4、差分放大器对差模与共模信号放大的特点。,第一节生物电信号的特点,生物医学信号分类,生物电信号,生物非电信号,换能器,电极,放大器,显示记录,一、生物电信号的基本特性,特点：1、幅度小。在V与mV数量级。2、频率低，且频带宽
11、。在几KHz以内，有的近似为直流。3、噪声大，信噪比小。4、输出阻抗高。高达几百千欧姆以上。,二、生物医学放大器的基本要求,1、采用高放大倍数放大器。有的高达106以上。2、选用高阻抗放大器，提高电路的输入阻抗。3、高共模抑制比。4、采用低噪声放大器，提高电路的信噪比。5、低漂移。6、采用低频直流放大器，且应有较宽的频带。,第三节 负反馈放大器,反馈是电子技术领域中的一个重要概念，它有正负之分。在放大电路的设计中，通常引入负反馈来改善放大器的性能，通过正反馈构成各种振荡器，产生各种波形信号。在许多实际的电子电路中均存在着某种类型的反馈，反馈的概念和理论在工程领域得到了日益广泛的应用。本节从反馈
12、的基本概念入手，对反馈进行分类，分析负反馈对放大性能的影响。,一、反馈的基本概念,1、反馈的定义反馈（feedback):凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。负反馈(negative)：若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。正反馈(positive)：若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,反馈,取+加强输入信号 正反馈 用于振荡器,取-削弱输入信号 负反馈 用于放大器,开环,闭环,2、反馈放大器的组成,放大：,迭加：,负反馈框图：,AO称为开环放大倍数,反馈：,AF称为闭环放大倍数,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,负反馈放大器,F称为反馈系数,负反馈放大器的一般关系,闭环放大倍数：,放大：,迭加：,负反馈放大器的闭环放大倍数,当Ao很大时,AoF1,结论:当Ao很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。,
