第二章基本放大电路 本章重点难点 重点:放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法 包括共射、共集、共基、共源和共漏放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析。 难点:有源元件对能量的控制作用,有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立, 电路能否放大的判断,各种基本放大电路的失真分析等等。 、知识结构 1.指标 (1)电压增益 (2)输入电阻 (3)输出电阻 2放大电路的组态 (1)共射极放大电路 (2)共集电极放大电路 (3)共基极放大电路 3.静态特征 (1)直流通路 (2)静态工作点的估算 (3)固定偏置电路 (4)电阻分压偏置电路 (5)静态工作点的稳定 (6)直流负载线 3.交流特征 (1)交流通路 (2)交流负载线 (3)动态范围 (4)截止失真
- 1 - 第二章 基本放大电路 一、本章重点难点 重点：放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法。 包括共射、共集、共基、共源和共漏放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析。 难点：有源元件对能量的控制作用，有关放大、动态和静态、等效电路等概念的建立， 电路能否放大的判断，各种基本放大电路的失真分析等等。 二、知识结构 1.指标 （1）电压增益 （2）输入电阻 （3）输出电阻 2.放大电路的组态 （1）共射极放大电路 （2）共集电极放大电路 （3）共基极放大电路 3.静态特征 （1）直流通路 （2）静态工作点的估算 （3）固定偏置电路 （4）电阻分压偏置电路 （5）静态工作点的稳定 （6）直流负载线 3.交流特征 （1）交流通路 （2）交流负载线 （3）动态范围 （4）截止失真
(5)饱和失真 、本章知识点总结 2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标 1.对于放大的概念主要掌握一下几点 放大的对象:变化量 放大电路的作用:将小的变化量放大为较大的变化量 放大的本质:能量的转换和控制 放大的特征:具有功率放大且不失真 2.放大电路的主要性能指标 (1)放大倍数定义 电压放大倍数:A 电流放大倍数:A= 互阻放大倍数:An 互导放大倍数:A= (2)输入电阻 从放大电路输入端看进去的等效电阻 U tico ago 图2.1.1放大电路示意图 定义:R1=
- 2 - （5）饱和失真 三、本章知识点总结 2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 1.对于放大的概念主要掌握一下几点 放大的对象：变化量 放大电路的作用：将小的变化量放大为较大的变化量 放大的本质：能量的转换和控制 放大的特征：具有功率放大且不失真 2.放大电路的主要性能指标 （1）放大倍数定义 电压放大倍数： i o uu U U A 电流放大倍数： i o ii I I A 互阻放大倍数： i o ui I U A 互导放大倍数： i o iu U I A （2）输入电阻 从放大电路输入端看进去的等效电阻 图2.1.1 放大电路示意图 定义： i i i I U R
求法:R ULR=R, 1U,-U (3)输出电阻 从放大电路输出端看进去的等效电阻 定义:R 求法 方法一:计算。 a.所有的电源置零(将独立源置零,保留受控源)。 b.加压求流法 或 方法二:测量。 测量开路电压 b.测量接入负载后的输出电压。 R。=(n-1)R (4)通频带 (5)最大不失真输出电压 (6)最大输出功率和效率 (7)非线性失真系数 2.2基本共射放大电路的工作原理 图2.2.1基本共射放大电路
- 3 - 求法： 1 i s s s s i i i i i U U R R U U U I U R （3）输出电阻 从放大电路输出端看进去的等效电阻 定义： o o o I U R 求法： 方法一：计算。 a. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。 b. 加压求流法。 o s o I U R 或 s o o I U R 方法二：测量。 a. 测量开路电压。 b. 测量接入负载后的输出电压。 L o o o R U U R ( 1) （4）通频带 （5）最大不失真输出电压 （6）最大输出功率和效率 （7）非线性失真系数 2.2 基本共射放大电路的工作原理 图2.2.1 基本共射放大电路
1.各元件的作用 晶体管:放大作用 VBB:保证发射结正偏 b:基极偏置电阻,与ⅤεB一起提供合适的静态电流lB Vcc:保证基电结反偏 Rc:集电极负载电阻,将电流的变化转换为电压的变化 2.静态工作点 当放大电路没有输入信号时,即u1=0,晶体管各电极的电压和电流均为直流量,此时 的直流电压和直流电流值,称为静态工作点,简称为Q点。 3.设置静态工作点的必要性 当没有设置静态工作点时,晶体管在信号一个周期的大部分时间处于截止状态,只有 部分时间导通。若设置了合适的静态工作点,晶体管各电极的电压和电流均为交直流混合 量,则即使在信号的负半周,晶体管也能导通,即晶体管在信号一个周期内全部处于导通 状态,可使晶体管始终处于放大状态,波形就不会失真。 图2.2.3基本共射放大电路的波形分析 2.3放大电路的分析方法 直流通路与交流通路
- 4 - 1.各元件的作用 晶体管：放大作用 VBB：保证发射结正偏 Rb：基极偏置电阻，与VBB一起提供合适的静态电流IB VCC：保证基电结反偏 RC：集电极负载电阻，将电流的变化转换为电压的变化 2.静态工作点 当放大电路没有输入信号时，即 0 i u ,晶体管各电极的电压和电流均为直流量，此时 的直流电压和直流电流值，称为静态工作点，简称为Q点。 3.设置静态工作点的必要性 当没有设置静态工作点时，晶体管在信号一个周期的大部分时间处于截止状态，只有 部分时间导通。若设置了合适的静态工作点，晶体管各电极的电压和电流均为交直流混合 量，则即使在信号的负半周，晶体管也能导通，即晶体管在信号一个周期内全部处于导通 状态，可使晶体管始终处于放大状态，波形就不会失真。 图2.2.3 基本共射放大电路的波形分析 2.3 放大电路的分析方法 1.直流通路与交流通路
(1)直流通路 是指在输入信号为零的条件下形成的电流通路称为直流通路 画直流通路的原则: 原则一:信号源u,=0 原则二:电容C视为开路,电感L视为短路 (2)交流通路 只考虑交流信号所形成的电流通路称为交流通路 画交流通路的原则 原则一:直流电源短路Vc=0 原则二:电容C视为短路,大电感L视为开路 2.图解法 图解法是分析非线性电路的常用方法。它既可用于放大电路的静态分析,也可用于放 大电路的动态分析。 静态分析步骤 (1)画出直流通路 (2)列出输入回路的直流负载线方程,并在晶体管的输入特性曲线上作出输入回路的 直流负载线,两者的交点Q就是静态工作点,其坐标就是UBE和lao (3)列出输出回路的直流负载线方程,并在晶体管的输出特性曲线上作出输岀回路的 直流负载线,它与iB=lB0的那条输出特性曲线交点Q就是静态工作点,其坐标就是Ucc和 3.等效电路分析法 (1)简化的晶体管的h参数微变等效电路 B 图2.3.14简化的h参数等效模型
- 5 - （1）直流通路 是指在输入信号为零的条件下形成的电流通路称为直流通路 画直流通路的原则： 原则一：信号源 0 i u 原则二：电容C视为开路，电感L视为短路 （2）交流通路 只考虑交流信号所形成的电流通路称为交流通路 画交流通路的原则： 原则一：直流电源短路 0 VCC 原则二：电容C视为短路，大电感L视为开路 2.图解法 图解法是分析非线性电路的常用方法。它既可用于放大电路的静态分析，也可用于放 大电路的动态分析。 静态分析步骤： （1）画出直流通路 （2）列出输入回路的直流负载线方程，并在晶体管的输入特性曲线上作出输入回路的 直流负载线，两者的交点Qi 就是静态工作点，其坐标就是UBEQ 和 BQ I 。 （3）列出输出回路的直流负载线方程，并在晶体管的输出特性曲线上作出输出回路的 直流负载线，它与 B BQ i I 的那条输出特性曲线交点Qo 就是静态工作点，其坐标就是UCEQ 和 CQ I 。 3.等效电路分析法 （1）简化的晶体管的h 参数微变等效电路 图2.3.14 简化的h参数等效模型
(2)微变等效电路分析法 ①在放大电路静态分析的基础上,根据静态工作点的值,求出晶体管的r ②画出放大电路的交流通路,并将交流通路中的晶体管用简化的h参数等效模型去代 替,得到放大电路的h参数微变等效电路。 ③根据放大电路的h参数微变等效电路计算An、R、R 2.4放大电路静态工作点的稳定 1.温度对O点的影响 当环境温度发生变化时,因晶体管的Uε、β、Uca是受温度影响很大的参数,最终 都会引起集电极电流l的变化。所以固定偏置电路的Q点是不稳定的。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。为此,需要改进偏置电路,当温度 升高、I增加时,能够自动减少lB,从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。 2.温度O点的原理 常采用基极分压式电流串联负反馈偏置电路来稳定静态工作点。 Rb R1 图2.4.2静态工作点稳定电路 1>1 1≈l2 Une =l R RbI+Rh
- 6 - （2）微变等效电路分析法 ① 在放大电路静态分析的基础上，根据静态工作点的值，求出晶体管的 be r ② 画出放大电路的交流通路，并将交流通路中的晶体管用简化的h参数等效模型去代 替，得到放大电路的h参数微变等效电路。 ③ 根据放大电路的h参数微变等效电路计算 Au 、 Ri 、 Ro。 2.4 放大电路静态工作点的稳定 1.温度对Q点的影响 当环境温度发生变化时，因晶体管的UBE 、 、UCEO 是受温度影响很大的参数，最终 都会引起集电极电流 CI 的变化。所以固定偏置电路的Q点是不稳定的。 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。为此，需要改进偏置电路，当温度 升高、 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。 2.温度Q点的原理 常采用基极分压式电流串联负反馈偏置电路来稳定静态工作点。 图2.4.2 静态工作点稳定电路 BQ I I 1 1 2 1 2 b b CC R R V I I CC b b b BQ b V R R R U I R 1 2 1 1 1
UB-LERE R 故可以认为lC与温度近似无关 2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法 晶体管放大电路有三种基本接法或称为组态,即共射、共集电极和共基放大电路。 1.三种基本接法 (1)共射放大电路 R oHK 图2.2.1基本共射放大电路 图2.2.5阻容耦合共射放大电路 (2)共集电极放大电路 图2.5.1基本共集放大电路 (3)共基放大电路 图2.54基本共基放大电路
- 7 - 故可以认为 CI 与温度近似无关。 2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法 晶体管放大电路有三种基本接法或称为组态，即共射、共集电极和共基放大电路。 1.三种基本接法 （1）共射放大电路 图2.2.1 基本共射放大电路 图2.2.5 阻容耦合共射放大电路 （2）共集电极放大电路 图2.5.1 基本共集放大电路 （3）共基放大电路 图2.5.4 基本共基放大电路 BE B E B E RE U U U U I e B e B BE C E R U R U U I I
2.三种电路的性能比较 电路组态 共射极 共集电极 共基极 电压增益Au 大 小于1 输出与输入相位 反相 同相 同相 输入电阻R 大 输出电阻R。 Re 电流增益A B 1+B a=B/1+B 通频带 宽 主要用途 电压放大输入级、输出级宽频带放大电路 和中间级
- 8 - 2.三种电路的性能比较 电路组态 共射极 共集电极 共基极 电压增益Au 大 小于1 中 输出与输入相位 反相 同相 同相 输入电阻Ri 中 大 小 输出电阻Ro Rc 小 Rc 电流增益Ai β 1+β α=β/1+β 通频带fw 窄 中 宽 主要用途 电压放大 输入级、输出级 和中间级 宽频带放大电路