讲义2章 放大电路基础.

第2章 放大电路基础 放大的目的：是将微弱的变化信号放大成较大的信号。 放大的实质：用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。 对放大电路的基本要求 ：① 要有足够的放大倍数（电压、电流、功率）；② 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。 2.1 基本共射极放大电路

（工程上不管多么复杂的放大器，都是在这三种基本组态电路基础上演变而来的。因此，掌握三种基本组态放大器的性能特点是了解各种放大器性能的基础） 2.1.1 共射极放大电路的静态估算法 1、放大电路的组成 （以NPN型三极管组成的共射放大电路为例，电路如图2-1所示） （1）共射极放大电路：由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而 称为共发射极组态的放大电路 （2）电路组成： ① 电容1C、2C：分别为输入、输出隔直电容，也称耦合电容。有两 个作用，一是隔断放大电路与信号源、负载的直流通路，保证三者互 不影响；二是起交流耦合的作用，对交流信号的通过影响较小。 （电容1C、2C：隔直通交，1050FF） ② CCV单电源供电，CCV通过BR的分压使发射结正偏，CCV通过CR分压使集电结反偏，保证三极管工作在放大状态。 ③ 基极电阻BR：BR参数合理，通过对CCV的分压，使发射结正偏，并提供适当的基极电流BI，使放大电路获得合适的静态工作点。 ④ 集电极电阻CR：将集电极电流的变化转换为电压的变化，实现放大电路的电压放大作用。 2、静态分析 对放大电路的分析主要包括两个方面：静态分析和动态分析。 （静态分析确定静态各站点（直流分析），动态分析研究放大电路的性能指标（交流分析）。） （1）静态分析 ① 静态：当0iu时（当输入端没有加交流信号时），放大器处于直流工作状态，称为静态。 ② 静态分析（直流分析）：确定放大电路的静态值。即确定静态工作点Q：BQI、CQI、BEQU、CEQU。 （静态工作点可由估算法求得，也可由图解法确定，我们主要介绍估算法。） （2）利用估算法确定静态工作点 ① 画出直流通路：将信号源iu短路、电容开路（电容有隔直的作用）。（如图2-2（a）所示） ② 确定Q点值 （利用直流通路可近似估算Q点值）

1）由输入回路可得：CCBECCBBBEBBVUVIRUIR 当晶体管工作在放大状态时，其发射结正向导通压降BEU变化不大，对硅管通常取0.7V，锗管取0.2V。 当CCBEVU时，则有：CCBBVIR 2）忽略集电结反向饱和电流CBOI，则有：CBII 3）由输出回路可得：CECCCCUVIR （求出静态工作点后，可由在输入、输出特性曲线图上 标注工作点，如图2-2（b）所示） （3）字母的书写规定 ① 小写的字母，小写的下角标，表示交流量（瞬时值），如bcbeceoiiuuu、、、、 ② 大写的字母，大写的下角标，表示直流量，如BCBECEIIUU、、、 ③ 大写的字母，小写的下角标，表示交流量的有效值，如ioUU、 ④ 小写的字母，大写的下角标，表示交流分量和直流分量叠加的总量，如=+BBbiIi，=+CCciIi，CECEceuUu，BEBEbeuUu。

（书上18页，例题2-1） 一般的，共射电路工作点值在各区时有如下具体标志（参考）： 2.1.2 共射极放大电路的图解分析方法 放大电路的图解分析法，就是在三极管输入、输出特性曲线上，用作图的方法来分析放大电路的静态和动态工作情况。 1、静态分析 静态分析（直流分析）：确定放大电路的静态值。即确定静态工作点Q：BQI、CQI、BEQU、CEQU。 用图解法确定放大电路静态值的步骤： （1）用估算法求出基极电流BQI，CCBEBQBVUIR； （2）列出“直流负载线” 方程，在输出特性曲线上，过两个特殊点作直流负载线； ① “直流负载线” 方程：CECCCCUVIR（对直流通路的输出回路列方程，输出回路如图2-3所示）： ② 两个特殊点： 1）0CEU时，=CCCCVIR ，则对应的特殊点（0，CCCVR）；

2）=0CI时，CECCUV，则对应的特殊点为（CCV，0）。 ③ 连接（0，CCCVR）和（CCV，0）两点的直线，就是直流负载线

直流负载线的斜率为：1CR，斜率随CR的取值改变。 （3）BQI所对应的一条输出特性曲线与直流负载线的交点Q为静 态工作点，通过Q点可以确定静态值CQI、CEQU 。 2、动态分析 放大电路动态分析的图解法，是利用晶体管的特性曲线,在静态分析的基础上， 用作图的方法来分析各个电压和电流交流分量之间的传输情况和相互关系。 放大电路的交流通路如图2-5所示。此时，电容1C、2C和直流电源CCV视为短路。 （1）动态分析 ① 输入回路 1）当0iu时，+BEBEQiuUu，则BEu在BEQU两侧左右移动，移动的幅值与iu 的幅值相同。 2）BEu的变化引起Bi随之变化，此时=+BBQbiIi，Bi上移最大值为1Bi，下移最小值为2Bi （如图2-6（a）所示） ② 输出回路

在输出特性曲线上，过静态工作点作交流负载线，其斜率为1//CLRR。 1）交流负载线方程 +(//)()(//)(//)(//)CECEQcececCLCECEQCCQCLCEQCQCLCCLcCCQuUuuiRRuUiIRRUIRRiRRiiI





令(//)CEQCQCLCCUIRRV，则有：(//)CECCCCLuViRR——交流负载线性方程 2）交流负载线经过两个特殊点 a）当CCQiI时，CECEQuU，则交流负载线经过Q点； b）当0Ci时， (//)CECCCEQCQCLuVUIRR，则交流负载线经过（CCV，0）点。 3）在输出特性曲线上找到由输入回路图解分析所得到的1Bi和2Bi所对应的输出曲线，交流负载线与其相交的点可求得1Ci、2Ci和1CEu、2CEu。

（2）电压放大倍数uA：反映放大电路对电信号放大的能力，=ouiuAu。 （在不失真的情况下，uA为正弦量的最大值或者有效值之比，而不是瞬时值之比。） 输入电压正半波幅值：2iBEBEQUuu=-，对应输出电压为负半波幅值：2oCECEQUuu=-，

则有：22BEBEQiuoCECEQuuUAUuu-- 3、波形失真 波形失真：输出信号的波形与输入信号的波形不再相似。（放大电路应该避免） （如果Q点设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。） （放大电路的静态工作点不合适，是引起动态工作点进入非线性区使放大信号失真的重要因素之一。） （1）截止失真：若Q点设置过低，晶体管进入截止区工作，造成截止失真。 （它是由于静态工作点接近截止区，交流量在截止区不能放大而造成的。） 特点：对应于输入信号的负半周部分出现平顶失真，即输出信号正半周部分出现平顶失真（缩顶）。 解决办法：减小适BR，增加基极电流BI（CCBBVIR），使Q点上移，可消除失真。 （图2-7所示为截止失真波形图） （2）饱和失真：若Q点设置过高，晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。 （它是由于静态工作点接近饱和区，交流量在饱和区放大倍数低或不能放大而造成的。） 特点：对应于输入信号的正半周部分出现平顶失真，即输出信号负半周部分出现平顶失真（削底）。

解决办法：增加适BR，减小基极电流BI（CCBBVIR），使Q点下移，可消除失真。 （图2-8所示为饱和失真波形图） （3）如果Q点设置合适，但输入信号幅值过大也可能产生失真，减小输入信号幅值可消除失真。 总结：实现放大的条件： （1）三极管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。 （2）正确设置静态工作点Q点，使整个波形处于放大区。 （3）输入回路：将变化的电压转化成变化的基极电流。 （4）输出回路：将变化的ci转化成变化的ceu，经电容滤波只输出交流信号。 2.1.3 共射极放大电路的微变等效电路分析法 1、晶体管的微变等效电路 （1）基本概念 ① 微变：信号变化范围小，小信号。 在微变的范围内，对交流分量来说，三极管可以等效为一个线性元件。 ② 等效：指从三极管的三个引出端看进去，其电压与电流的变化和原来的一样。 ③ 放大电路的微变等效电路：是指在小信号的条件下，把晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。 （2）简化的微变等效电路

① 三极管的输入电路可用三极管的输入电阻ber等效：0beBEbeBbceCEuuuurii常数

对于低频小功率的三极管，输入电阻ber：26()300()(1)()beEQmVrImA EQI：直流时，也就是Q点的发射极电流。（由Q点时的直流电路来确定。）

：三极管的电流放大系数：CBCEuii常数 （可从输出特性曲线求得；也可查三极管手册（常用feh表示）。） ② 三极管的输出电路（CE、之间）可用受控电源与输出电阻cer并联等效 受控电源：cbii ； 输出电阻cer：0CEceceCcBbiiuurii常数 通过分析，在小信号条件下，可构造三极管的小信号电路模型，如图2-9（b）所示。 由于输出电阻cer很大（约为几千欧到几百千欧），一般忽略不计。则可将小信号电路 模型简化，如图2-9（c）所示，给出了小信号电路的简化模型。 （在近似分析中，常用简化模型。） 2、放大电路的微变等效电路分析法 放大电路的微变等效电路是由晶体管的微变等效电路和放大电路的交流通路得出的。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电路。 画放大电路交流通路的原则是：在放大电路中保留交流电源，令直流电源不作用（直流电压源短路，即电压为零；直流电流源开路，即电流为零），电容（电容值足够大）看做短路。 （图2-10给出了共射放大电路的微变等效电路）

（1）电压放大倍数uA：=ouiUAU （电压放大倍数是衡量放大电路对输入信号放大能力的主要性能指标。）

(//)ibbeobLLuibbebeocCLbLUIrUIRRAUIrrUIRRIR



式中：=//CLRRR

uA为负，说明共射放大是反向放大，即输出波形与输入波形反相。

特点：负载电阻越小，放大倍数越小。

（2）输入电阻ir：从信号源两端往放大电路里面看进去的等效电阻：iiiUrI

//iiiBbeiRBbiBbeBbeiBbeUUURrIIIrRrRrIRr

输入电压与信号源电压的关系：isSiirUUrR，ir越大，放大器获取输入电压的能力越强，因此输入电阻ir是衡量放大器向信号源获取信号能力的指标。 （3）输出电阻or 放大电路对负载（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