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1、第二章 基本放大电路,2.1 基本概念和主要指标2.2 基本共射电路的工作原理2.3 放大电路的分析方法2.4 静态工作点稳定电路2.5 晶体管放大电路的三种基本接法2.6 晶体管基本放大电路的派生电路2.7 场效应管放大电路,2.1.1 放大的概念,不失真条件下，放大才有意义；能量由直流电源提供；存在能够控制能量的元件有源元件（晶体管和场效应管）。,2.1 放大的概念及放大电路的性能指标,电子器件通过对直流电源能量的控制和转换，在输出端获得较大的与输入端变化一致的输出信号。,特点：,电压放大倍数是最常被研究和测试的参数,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,任何放大电路
2、均可看成为二端口网络。,2.1.2 放大电路性能指标,一、放大倍数：输出量与输入量之比,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时输出电压有效值,Ri越大，放大电路从信号源索取的电流越小，输入电压越接近信号源电压。,从输入端看进去的等效电阻,二、输入电阻和输出电阻,Ro越小，负载RL变化时，UO变化越小，称为放大电路带负载能力愈强。,四、最大不失真输出电压Uom、最大输出功率Pom、效率,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。,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,下限频率,上限频率,
3、三、通频带,通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。,VBB：基极回路直流电源，保证发射结正偏，与Rb一起确定基极电流IB；,VCC：集电极回路直流电源，为集电结提供反偏压；,Rc：集电极电阻，将集电极电流变化转为电压变化；,动态信号作用时：,输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。,2.2 基本共射放大电路的工作原理,2.2.1 基本共射放大电路组成及各元件作用,2.2.2 设置静态工作点的必要性,输出电压必然失真！设置合适的静态工作点Q，以保证晶体管在信号的整个周期内始终工作在放大状态。,
4、饱和失真,截止失真,底部失真,顶部失真,动态信号驮载在静态之上,输出和输入反相！,要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！,2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析,波形分析,2.2.4 放大电路的组成原则,一、组成原则,静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。,静态时，,二、两种共射放大电路,1.直接耦合共射放大电路,静态工作点,耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。,C1、C2为耦合电容！,2.阻容耦合共射放大电路,静态工作点,为研究方便，
5、把直流电源对电路的作用和输入信号对电路的作用区分开来，分成直流通路和交流通路。,2.3 放大电路的分析方法,交流通路：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为0）。,2.3.1 直流通路与交流通路,直流通路：Us=0，保留Rs；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。,直流通路用于研究静态工作点；交流 通路用于研究动态参数。,VBB越大，UBEQ取不同值所引起的IBQ的误差越小。,列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQIBQ，可估算出静态工作点。,基本共射放大电路的直流通路和交流通路,直流通路,交流通路,当VCCUBEQ时，,直流通路,阻容耦合单管共射放大电
6、路的直流通路和交流通路,交流通路,例：画出图示电路的直流通路和交流通路。,将uS短路，即为直流通路。,交流通路,交流通路,直流通路,输入回路负载线,Q,IBQ,UBEQ,Q,IBQ,ICQ,UCEQ,负载线,2.3.2 图解法（已知输入、输出特性）,一、静态工作点分析：图解二元方程,二、电压放大倍数的分析,斜率不变,截止失真,消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。,截止失真是在输入回路首先产生失真！,减小Rb能消除截止失真吗？,三、波形失真分析,饱和失真,饱和失真产生于晶体管的输出回路！,消除饱和失真的方法,消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小，增大VCC。,Rb或或VBB
7、,Rc或VCC,最大不失真输出电压Uom：比较（UCEQUCES）与（VCC UCEQ），取其小者，除以。,四、直流负载线和交流负载线,Uom=？Q点在什么位置Uom最大？,交流负载线应过Q点，且斜率决定于（RcRL）,形象直观；适于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；能够用于大信号分析；不易准确求解；不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数。,五、图解法的特点,1.在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4？2.从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？,例：,输入回路等效为恒压源,输出回路等效为电流控制的电流源,利用估算法求解静
8、态工作点，实质上利用了直流模型。,半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。,2.3.3 等效电路法,一、直流模型：适于Q点的分析,二、晶体管共射h参数等效模型（交流等效模型）,在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。,交流等效模型（按式子画模型）,电阻,无量纲,无量纲,电导,在低频、小信号作用下的关系式,b-e间动态电阻,内反馈系数,电流放大系数,c-e间电导,分清主次，合理近似！h12和h22的作用可忽略不计。,h参数的物理意义,简化的h参数等效电路交流等效模型,查阅手册,基区体电阻,发射结电阻,发射区体
9、电阻数值小可忽略,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！,交流等效电路,三、共射放大电路的动态分析,阻容耦合共射放大电路的动态分析,IBQ35A,UBEQ0.65V,习题：1.基本共射放大电路的静态分析,基本共射放大电路的动态分析,2.阻容耦合共射放大电路的静态分析,阻容耦合共射放大电路的动态分析,T（）ICQ,Q,若温度升高时要Q回到Q，可通过IBQ的减小，抑制Q点的变化，使其保持基本稳定。,2.4.1 静态工作点稳定的必要性,2.4 放大电路静态工作点的稳定,Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。,Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短
10、路,2.4.2 静态工作点稳定的典型电路,一、电路组成和Q点稳定原理,为了稳定Q点，通常I1 IB，即I1 I2；因此,基极电位几乎仅决定于Rb1与Rb2对VCC的分压，而与环境温度无关，即当温度变化时，UBQ基本不变。,Q点稳定原理,输出量通过一定方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。,T()ICUE UBE（UB基本不变）IB IC,Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。,反馈概念：,由于VCC的限制，Re太大，会使晶体管进入饱和区。,Re 的作用,反馈结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。,直流通路中的反馈称为直流反馈。,分压式电流负反馈工作点稳定电路,
11、二、静态工作点的估算,Rb上静态电压可忽略不计！,利用戴维宁定理等效变换后求解Q点,利?弊?,无旁路电容Ce时：,三、动态参数的估算,2.4.3 稳定静态工作点的措施,引入直流负反馈温度补偿：利用温度敏感元件，在温度变化时直接影响输入回路,2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法,2.5.1 基本共集放大电路,一、电路组成,二、静态分析,称之为射极跟随器,三、动态分析,Ri与负载有关！,带负载电阻后,输入电阻的分析,Ro与信号源内阻有关！,特点：,输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！常用于多级放大电路的输入级和输出级，或连接两级起缓冲作用。,令Us为零，
12、保留Rs，在输出端加Uo，得：,输出电阻的分析,2.5.2 基本共基放大电路,静态分析,输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！,动态分析,特点：,接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai 1 Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 频带 窄 中 宽,2.5.3 三种接法的比较：空载情况下,2.6 晶体管基本放大电路的派生电路,2.6.1 复合管放大电路,一、复合管组成,复合管的电流放大系数,复合管的组成原则：,1.正确加压时，每只管子均有合适通路，能够工作于放大状态。,2.将第一只管子集电极或者发射极作为第二只管子的基极电流。,用复合管代替原共射电路中的单管,计算动态参数AU，Ri
13、,Ro,二、复合管共射放大电路,计算动态参数AU，Ri，Ro,三、复合管共集放大电路,2.6.2 共射共基放大电路,将共射电路合共基电路组合在一起，既保持共射放大电路电压放大能力较强的优点，又获得共基放大电路较好的高频特性。,分析方法：以公共的电流为桥梁进行分析。,2.6.3 共集共基放大电路,根据场效应管工作在恒流区条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源,2.7 场效应管放大电路,2.7.1 场效应管放大电路三种接法,2.7.2 场效应管放大电路静态工作点的设置,共源、共漏、共栅,一、基本共源放大电路,二、自给偏压电路,靠源极电阻上的电压为栅源提供负偏压，称为自给偏压,只有结型FET、耗尽
14、型MOS管可以使用自给偏压电路。,三、分压式偏置电路,近似分析时可认为其为无穷大！,根据iD的表达式求gm,与晶体管的h参数等效模型类比：,2.7.3 场效应管放大电路动态分析,一、场效应管低频小信号模型,二、基本共源放大电路的动态分析,与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放大能力，且输出电压与输入电压反相，只是共源电路的输入电阻很大。,三、基本共漏放大电路的动态分析,基本共漏放大电路输出电阻的分析,2.7.4 场效应管放大电路特点,(1)场效应管放大器输入电阻很大。(2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=Rd。(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,第三章习题：3.2c、d、3.4、3.6、3.7,第三章习题：3.2c、d、3.4、3.6、3.7,第三章习题：3.2c、d、3.4、3.6、3.7,第三章习题：3.2c、d、3.4、3.6、3.7,
