精编模拟电子技术课件第二章基本放大电路_图文.ppt

思考：直流负载线方程怎么得来？
iB iC uBE uCE
输 出 回 路uCE VCC iC RC， 根 据 此 方 程 画 出 的 直 线叫 做 “直流负载线”
直流负载线
由I B I BQ这条输出特性曲线 与直流负载线的交点确定 Q(UCEQ , ICQ )
2、由图解法求电压放大倍数
u加B入E 输 V入B信B＋号△uuII， iBRb
IC
IB
Q
Q IC
O
UBE
UBE
O
UCE
UCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性 曲线上的一个点，称为静态工作点。
2、设置静态工作点的必要性 如果没有静态电流电压： （1）静态时，IB=0、IC=0、 UCE=VCC，管子处于截止状态。 （2）动态时，如果输入信号足 够大,正半周时,管子导通,负半周管 子截止，输出波形失真。 如果输入信号不够大，管子 始终处于截止状态。
所以，要使放大电路正常工作，要设置静态工作点，
这样才可能使管子在整个周期内都处于放大状态 。
三、放大电路的工作原理及波形分析
iB iC
uBE uCE
uBE = UBE+ ube iB=IBQ+ib
iC=ICQ+ic =iB uCE = UCE+ uce
iC
uBE ui
iB
O
t
UBE
IB
O
tO
tO
uCE = VCC－ iC RC
Ri
U i Ii
放大电路是信号源的负载。
信号源
放大电路
R入i越电大压，U加i 越到大放，大信电号路电的压输U S 在内阻上的损失越小。

6. 最大不失真输出电压
未产生截止失真和饱和失真时，最大输出信号的正弦 有效值（或峰值）。
7. 最大输出功率和效率
衡量在输出波形基本不失真情况下负载能够从电路获 得的最大功率，以及电源为此应提供的功率。此时，输 出电压达到最大不失真输出电压。在放大电路中，输入 信号的功率通常很小，但经放大电路的控制和转换后， 负载从直流电源获得的信号功率却较大。直流电源能量 的利用率称为效率。
i VCC C
RC
uCE=VCC–iCRC +
RB C1
IC
Q IB
ui
_
模拟电子技术
+VCC
RC
C2
+
T
RL uo
_
UCE
uCE
VCC
由估算法求出IB，IB对
应的输出特性与直流 负载线的交点就是工 作点Q.
模拟电子技术
3. 电路参数对静态工作点的影响
1. 改变 RB，其他参数不变
iB
iC
VBB
RB Q
AU=UO/UI（重点）
AI=IO/II
Ar=UO/II Ag=IO/UI
模拟电子技术
2. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的
等效电阻。
RS ii
输入电阻：
uS
ui
信号源 输入端
Ri
Au 输出端
Ri=ui / ii
一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。
电路中的交、直流成分。分析放大电路就是在理解放大电路工作原理的基础 上求解静态工作点和各项动态参数。本节以共射放大电路为例，针对电子电 路中存在着非线性器件（晶体管或场效应管），而且直流量与交流量同时作 用的特点，提出分析方法。

（2,2,1）
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20
第 2 章 基本放大电路
由于式〔2,2,1〕是线性方程，当UCC选定后，这条直线就完全 由直流负载电阻Rc确定，所以把这条直线叫做直流负载线。
直流负载线的作法是：找出两个特殊点M〔0，UCC〕和N 〔UCC/Rc，0），将M、N连接,其直流负载线的斜率为
k tan 1
符号说明: 以基极电流为例,iB代表基极电流的瞬时 值,IB代表直流分量,ib代表交流分量,有效 值用IIbb表示,复数量量用 表示.
适当选取Rb ,RC, UCC参 数,晶体管就能工作在放大 区:若晶体管射基极等效 动态电阻为rbe,加入输入 信号ui前iB= IB,则分析电 路:
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所以，可用直流负载线来分析空载时 ui 0.02sintV
的电压放大倍数.
uBE UBEQ ui
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第 2 章 基本放大电路
根据iB 的变化情况， 可知工作点是在以Q为中 心的Q1、Q2两点之间变 化
由图〔a〕所示基极电流iB iB =IBQ+ii=40+20sinωtμA
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2
第 2 章 基本放大电路
2.1.1 放大器的电路组成
放大器的作用就是把微弱的电信号不失真的加以放大。
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放大器的框图
3
第 2 章 基本放大电路
所谓失真,就是输入信号经放大器输出后, 发生了波形畸变.
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第 2 章 基本放大电路
按放大目的的不同,放大器又分交流放大器,直流放大器, 脉冲放大器,下面以共射极交流基本放大电路为例分析:

RL
的输出电压
U
o
、U
。
o
Uo
Uo RL Ro RL
Ro (U Uoo 1)RL
输出电阻愈小，带载能力愈强。
6. 通频带
Aum 1 2 Aum
BW
fL：下限频率 fH：上限频率
图 2.2.2
fL
fH
7. 最大输出功率与效率
输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom
表示。
Pom PV
：效率
图 2.4.3(a)
iC /mA
4
80 µA
3
60 µA
静态工作点
40 µA
2
Q
20 µA
1
M iB = 0 µA
0
2
4
6
8
10 12
uCE /V
图 2.4.3(b)
由 Q 点确定静态值为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
(二) 图解分析动态
1. 交流通路的输出回路 输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。 2. 交流负载线
Ri = rbe // Rb ，
Ro = Rc
(二) rbe 的近似估算公式
iC c
rbb ：基区体电阻。 reb ：基射之间结电阻。
re：发射区体电阻只 ，有 一几 般
iB
欧姆，可忽略。
b
b
rb b re e
re b
iE e
图 2.4.13
reb
UT 26 IEQ IEQ
UT ：温度电压当量。
Q2 IB
Q1
O
图 2.4.9(b)
uCE

2.2 放大电路概述
(4) 通频带 fBW fH fL
通频带是衡量放大电路对不同频率信号放大能力的指标。
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。 但也不是越宽越好，应根据信号的频带宽度来要求放大电路应有的通频带。
A 低频区
A vM
0.707 A vM
0
fL
中频区 fBW
高频区
f fH
(3) 输出电阻Ro
放大电路的输出电阻的大小决定放大电路带负载的能力。
Ro
=
UT IT
RL ,US 0
注意：放大倍数、输入电阻、输 出电阻通常都是在正弦信号下的 交流参数，只有在放大电路处于 放大状态且输出不失真的条件下 才有意义。
Rs
﹢
﹢
﹣﹣
﹢ ﹣
放
大
Ro
Ri 电
﹢
路
﹣
放
大
电
﹢
路﹣
﹢ RL
﹣
﹢ ﹣
2.2 放大电路概述
2.2.1 放大电路的基本概念
2.2.1 放大电路的基本概念 2.2.2 放大电路的主要性能指标
1. 为什么要保证线性放大？
声音
话筒 （传感 器）Leabharlann 放大电路 直流电源声音
扬声 器 （执行 机构）
2.2 放大电路概述
2. 对放大电路的要求
xO 斜率= A
xI
放大电路 A
xO
O
xI
放大倍数A基本保持常数；
﹢ Rs ﹢
﹣﹣
放
大
Ro
Ri 电
﹢
路
﹣
﹢ RL
﹣
互阻增益
Ar
Uo Ii

图2.3.4 基本共 （2）输出电路方程：uCE=VCC-iCRc
图2.3.5 用图解法求解静态工作点和电压放大倍数
二、电压放大倍数的分析 当加入输入信号△uI时，输入回路方程为 uBE=VBB+ △uI-iBRb
Q点高，同样的△uI产生的△iB越大，因而Au大。 Rc变化时，影响负载线的斜率，从而影响Au的大小。
图2.1.1 扩音机示意图
2.1.2
放大电路的性能指标
图2.1.2 放大电路 的示意图
一、放大倍数
二、输入电阻
三、输出电阻
根据图2.1.2有
输入电阻和输出电阻是影响多级放大电路 连接的重要参数。
图2.1.3
两个放大电路的连接
四、 通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率 信号的放大能力。
图2.1.4 fbw=fH-fL
2、输入电阻Ri 3、输出电阻Ro 分析输出电阻，也可令其信号源电压 ，但 保留其内阻Rs。然后在输出端加一正弦波测试信 号Uo，必然产生动态电流Io， 为恒压源，其内 阻为0，且 =0时， =0， =0，所以
2.4
放大电路工作点的稳定
2.4.1 静态工作点稳定的必要性
图2.4.1
2.4.2 典型的静态工作点稳定电路 一、电路组成和Q点稳定原理
图2.4.2 静态工作点稳定电路 (a) 直接耦合 (b) 阻容耦合 (c) 直流通路
B点的电流方程为 I2=I1+IBQ 一般选择 I1» IBQ 所以, I2I1 B点电位为
五、非线性失真系数
六、最大不失真输出电压
当输入电压再增大就会使输出波形 产生非线性失真时的输出电压。此时的 非线性失真系数要被定义，如10%。
七、最大输出功率与效率

10
2．三极管的主要参数
（1）直流参数 反映三极管在直流状态下的特性。
直流电流放大系数hFE 用于表征管子IC与IB的分配比例。
漏电电流。ICBO大的三极管工作的稳定性较差。
集—基反向饱和电流ICBO 它是指三极管发射极开路时，流过集电结的反向
ICBO测量电路
ICEO测量电路
加上一定电压时的集电极电流。ICEO是ICBO的(1+β)倍，所以它受温度影响不可忽视。
性。 A——PNP锗材料，B——NPN锗材料， C——PNP硅材料，D——NPN硅材料。
三极管型号的读识 3 A G 54 A
规格号
第三部分是用拼音字母表示管子的类型。
X——低频小功率管，G ——高频小功率管， D——低频大功率管，A ——高频大功率管。
三极管 NP锗材料 高频小功率 序号
第四部分用数字表示器件的序号。 第五部分用拼音字母表示规格号。
饱和区 当VCE小于VBE时，三极管的发
四、三极管器件手册的使用
三极管的类型非常多，从晶体管手册可以查找到三极管的型号，主要用途、主 要参数和器件外形等，这些技术资料是正确使用三极管的依据。
1．三极管型号
国产三极管的型号由五部分组成。
第一部分是数字“3”，表示三极管。 第二部分是用拼音字母表示管子的材料和极
一、放大电路静态工作点不稳定的原因
（1）温度影响 （2）电源电压波动 （3）元件参数改变
二、分压式偏置放大电路 1．电路组成
Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻。电源电压经Rb1、Rb2串联分压后为三极 管提供基极电压VBQ。Re起到稳定静态电流的作用，Ce是Re的交流信号旁路电容。
分压式偏置放大电路
放大电路的电压和电流波形

i
R f 1
v R3
R2I f
R2 R1
vs
R'
+
vo
I3=I4+If
VR3 V0 VR3 VR3
R3
R2
R4
Avvfo vv-soR2R-3R2RRR312RR44RR12RRR42.3 基本线性运算放大器
2.3.2 反相放大电路
vR3
2. T型反馈网络
例.1)求Av表达式
第2章 运算放大器
上 讲回 顾 • 电子系统与信号 • 模拟信号与数字信号 • 电压信号与电流信号 • 输出电压与输出电流 • 等效电路 • 电路指标
1
第2章 运算放大器
2.1 集成电路运算放大器 2.2 理想运算放大器 2.3 基本线性放大电路 2.4 同相输入和反相输入放大电路的其它应用 2.5 SPICE仿真例题
vP
-
v+-NN
vI
-
_
＋VCC
ri _Av0vI+ r0
-VCC
+
v0
2.2.2 理想运放的开环传输特性
当vP＞vN时，V0=+V0m 当vP＜vP时，V0=-V0m
v0
+V0m
vI＝vP-vN
-V0m
8
2.2理想集成运算放大器
2.2.3 结论
1.开环理想运放的动态范围近似为零;
2.集成运放工作在线性区的必要条件: 接成负反馈
)vs
Avf
v o
vs
1 Rf R1
若Rf=0，R1=∞
v o
vs
12
2.3 基本线性运算放大器
2.3.1 同相放大电路

放大
截止
饱和
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例: 三极管组成电路如图所示，试判断这些电第路2章能不基本能放对大电路
输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。
解： 解此类题要注意以下问题：
(1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工 作点。对NPN型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的正极接集电极C，负 极接“地”；对PNP型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的负极接集电极 C，正极接“地”。
Ri
Vi Ii
问题: 输入电阻 Ri=∞, Ii＝？,Vi=?
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3. 输出电阻Ro
第2章 基本放大电路
输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路
带负载的能力差，反之则强。Ro的定义:
.
Ro
=
Vo
.
RL ,
Io
VS 0
问题: 什么是戴维南等效电阻？
从输出端加电
源Vo求Ro
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4. 直流通道和交流通道
对直流信号（只有+VCC）
+VCC
RB
RC
C1
开路
C2
T
开路
第2章 基本放大电路
直流通道
RB
RC
+VCC
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对交流信号(输入信号ui)
RB C1
vi 短路
+VCC
RC
置零! C2
T 短路
vi
第2章 基本放大电路
交流通路
vo
12

BW=fH fL
BW越宽，说明电路对信号频 率变化的适应能力越强
L M Ma
8
放大电路的通频带由输入信号的频带来确
定,为了不失真地放大信号,要求放大电路
的通频带应大于信号的频带.如果放大电路
的通频带小于信号的频带,由于信号低频段
或高频段的放大倍数下降过多,放大后的信
号不能重现原来的形状,也就是输出信号产
ii + u-s
Rs
+
iO +
uo
uot
RL RL Ro
Ro
(uot uo
1)RL
Ri u-ot
放大 电路
Ro
RL
Ro越小,uo受RL的影响就越小. uo 若Ro 0, uo uot, 恒压输出.
- 所以Ro表示放大电路带负载
能力的大小.
L M Ma
5
输出电阻求法: 负载RL断路,去除电路中的独立源,保留其内阻,保留受控 源,在输出端外加一电压u,得出对应的电流i,则:
Uo
3KW
L M Ma
14
各元件的作用:
1、晶体三极管：具有电流放大作用，工作在放大
区时iC=βiB。 2、 UCC ， Rb ,Rc：构成了直流偏置电路，为电路提
供合适的静态工作点，使三极管工作在放大区。
•
3、输入信号源U：i 为电路提供交流输入信号，一般 是将非电量变为电量的换能器。 如各种传感器，将 声音变换为电信号的话筒，将图像变换为电信号的 摄像管等。
频率的关系, 称为相频特性;
幅频特性与相频特性总称为放大电路的频率特
性或频率响应.
L M Ma
7
•一 般 情 况 下 , 地 中 频 段 的 放 大倍数不变,用Aum表示,在低 频段和高频段的放大倍数都

射极输出器的特点：电压放大倍数=1， 输入阻抗高，输出阻抗小。
射极输出器的应用 1、放在多级放大器的输入端，提高整个放 大器的输入电阻。
2、放在多级放大器的输出端，减小整个放 大器的输出电阻。
3、放在两级之间，起缓冲作用。
信号源处获得输入电压信号的能力比较强。
5.输出电阻
•
Us
置0 Rs
•
Ii
•
RB
Ui
•
Ib rbe
RE
保留
•
Ic
•
Ib
ro
用加压求流法求输出电阻：
r ro≈ be
1
一般ro为几十欧～几百 欧，比较小.
特点：射极输出器的输 出电阻很低。
第一讲：共集电极放大电路
四、共集电极放大电路的应用
1、高输入电阻的输入级 作放大电路输入级，提高输入电阻，减小信号源内阻的电压损 耗。
IRb
rbe
•
Ib
•
Ui Rb
ri=
Ui Ib
Re
RL
•
= rbe+(1+ )RL
Uo ri= Ui =Rb//[rbe+(1+ )RL
ri
ri
Ii
ri (共集)>> ri(共射)。射极输出器的输入电阻高。
由于射极电阻的存在， 射极跟随器的输入电阻要比共
射极基本放大电路的输入电阻大得多， 因此射极跟随器从
第二讲：共基极放大电路 一、共基电极放大电路电路结构 二、共基极放大电路静态分析 三、共基极放大电路动态性能分析 四、共基极放大电路的特点 五、三极管三种基本放大电路的性能比较
第二讲：共基极放大电路
一、共基电极放大电路电路结构

8
ro 越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响越小。 故ro是表明放大电路带负载能力的指标。
4、通频带BW
放大电路只适合放大某一频段的信号。由于 电路中电抗元件和管子结电容的影响当信号频率 太高或太低时，放大倍数都要下降。
Au Aum 0.707Aum BW0.7
下限频率
上限频率
0 fL
fH
f
通频带BW
c
ib
31
c + uce − e
I B
U CE
ib
U CE
集电极和发射极之间可等效为 一个受ib控制的电流源
三极管及其放大电路
三极管的小信号等效模型
ic ib b + ube e − ib ic
c
+ uce − e
b
+ ube rbe − e
ib
+ uce − e
c
32
2.4.1 BJT的H参数小信号模型 1、H参数模型 接成共发射极组态的BJT可看成 一双口网络，端口特性表示为 uBE= f1（iB，uCE） iC= f2（iB，uCE）
36
3、 rbe的确定
rbe rbb rbe rbb 1 ）re （
re归算到基极回路的电阻
rbb′为基区体电阻，对于低频小 功率管， rbb′约200Ω； re为 发射结结电阻，可由PN结方程导出：
UT 26 mV） （ re I EQ I EQ mA） （
11
2.2 单管共发射极放大电路
共发射极放大电路的组成
共发射极放大电路的工作原理
12
单管共发射极放大电路组成
保证us加到发射结，且 VBB不影响us 放大作用

Ri Rb∥ rberbe Ro Rc
输入电 阻中不 应含有
Rs!
PPT学习交流
输出电 阻中不 应含有
RL!
30
讨论一
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？ 3. 设计放大电路时，应根据什么选择VCC？
Au
(Rc∥RL)11Ri Rbrbe1k1
Rbrbe
RoRc 3k
PPT学习交流
33
讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析
8， 0rbe1k
IBQ
VCC
UBEQ Rb
VCC Rb
20μA
ICQ IBQ 1.6mA
UCEQ VCC ICQRc 7.2V
Au (Rcr∥ beRL)120
39
Re 的作用
T(℃)↑→IC↑→UE ↑→UBE↓（UB基本不变）→ IB ↓→ IC↓
关于反馈的一些概念：
将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措
施称为反馈。
直流通路中的反馈称为直流反馈。
反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称
为正反馈。
IC通过Re转换为ΔUE影响UBE
温度升高IC增大，反馈的结果使之减小
VBB越大，
UBEQ取不同的 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ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。
PPT学习交流
17
阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路
直流通路
I BQ
＝
V CC

极电压，经电容滤波只输出交流信号。
18
§2.3 放大电路的分析方法
估算法
放大 电路 分析
静态分析
图解法
动态分析
微变等效电 路法
图解法
计算机仿真
19
2.3.1 直流通道和交流通道
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直 流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直 流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为 它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可 以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。
C1
RC C2 电压。
T
RB
+EC
EB
C1
RC
C2
T 使发射结正
基极电源与基 极电阻（防止 信号被EB短路）
RB EB
偏，并提供 适当的静态 工作点。
12
耦合电容
RC C1
RB EB
+EC C2
T
电路改进：采用单电源供电
隔离输入输出与电 路直流的联系，同 时能使信号顺利输 入输出。
RB
C1
+mV ) IE (mA )
rbe的量级从几百欧到几千欧。
31
2. 输出回路 iC近似平行
iC IC ic (I B ib ) IB ib
所以：ic ib
iC
(1)
输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。
uCE (2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出
常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。 电路见下页。
45
分压式偏置电路：
一、静态分析
+EC
+EC
RB1
RC
C1
ui RB2