模拟电路放大电路基础PDF

ic(βib)
icRC C2 υo
2.2.1 放大电路的静态分析
静态分析有计算法和图解分析法两种。
（1）静态工作状态的计算分析法 （2）静态工作状态的图解分析法
①静态工作状态的计算分析法
根据直流通道可对放大电路的静态进行计算
IB
=
V CC − V BE R
b
IC = β IB
V =V − I R
第二章 放大电路基础
2.1 放大电路的基本概念
2.1.1 放大的概念 2.1.2 放大电路的主要技术指标 2.1.3 基本放大电路的工作原理
2.2 基本放大电路的分析方法
2.2.1 放大电路的静态分析 2.2.2 放大电路的动态图解分析 2.2.3 三极管的低频小信号模型 2.2.4 共射组态基本放大电路微变等效
频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降
到中频电压放大倍数A0的 1/ 2 时，即
A( f ) = A( f ) = A0 ≈ 0.7 A
L
H
2
0
(02.0 6)
图 02.05 通频带的定义 相应的频率fL称为下限频率，fH称为上限频率。
fbw=fH-fL
通频带定义为上限频率与下限频率之差。 通频带越宽，表明放大电路对信号频率的适应能 力越强。
– 偏置电路VCC 、Rb——
– 耦合电容C1 、C2—— 输入耦合电容C1输出耦合电容C2
保作用是通交流隔直流。
当输入信号υi=0时，电 路工作在直流状态，也称静态。
三极管各参量用VBE 、IB 、 VCE 、IC表示。
当输入信号υi不等于零 时，电路工作在交直流状态， 此时三极管的瞬时各参量： 以上各量都由两部分组成，
改变Rb，输入回路静态工作点Q沿特性曲线上下 移动输出回路的静态工作点Q沿直流负载线上下移动。
2、交直流状态分析
（1）输入信号υi使VBEQ改变 ΔVBE，从而使IBQ改变ΔIB，则
此时瞬时工作点Q1
υBE=VBEQ+ΔVBE
iBE/μA
iB = IBQ+ΔIB
VCC/Rb
斜率 -1/Rb Q1
• （１） h参数
• （２）主要参数 • （３）模型的建立
• （４）h参数微变等效电路简化模型
(1) 三极管h参数模型
三极管的输入和输出特性曲线如下：
vBE = f (iB , vCE )
dvBE =
dvBE di B
vCE
di B +
dv BE dvCE
i
B
dv CE
iC = f (iB , vCE )
若ΔVBE为正，则Q1上移，如图 ΔIB
所示： 因为
iC = β iB IC = β IB ΔIC=β ΔIB
IB Q 0
Q ΔVBE
VBEQ VCC
(2)输出回路 ΔIC=β ΔIB
交流通路中可写
+
ΔVCE= -ΔICRL’
（1）
υi
(RL’=Rc∥RL)
输出回路的瞬时工作点Q1 -
T ΔIC + + ΔIB
• (1)放大倍数z • (2)输入电阻Ri • (3)输出电阻Ro • (4)通频带
(1) 放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。定 义为输出变化量（信号）的幅值与输入变化量幅值 （信号）之比。常用的有电压放大倍数、电流放大 倍数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义 的。放大倍数定义式中各有关量如图02.02所示。
VCC 、 VCC
4. 在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可
画出输出回路的直流负载线。 5. 得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。
例2.1：测量三极管三个电极对地电位如图 02.09所示，试判断三极管的工作状态。
放大
图 02.09 三极管工作状态判断
截止
饱和
例2.2：用数字电压表测得VB =4.5 V 、VE = 3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态。
瞬时 iC=0
υCE=VCEQ+ ICQRL’
= VCEQ+ (- ΔICRL’)
电路处于工作点QN(小于VCC= VCEQ+ ICQRL） ，如特
性曲线所示。连接Q和QN即为交流负载线。
（1）交流负载线
交流负载线确定方法： 1. 作静态工作点Q
2.作QN（VCEQ+ ICQRL’，0）
3.连接静态Q，QN即为交
%
V1
(5) 输出功率和功率三角形
放大电路向电阻性负载提供的输出功率
Po
= Vom 2
×
I om 2
=
1 2
Vom
I
om
在输出特性曲线上，
正好是三角形ΔABQ的面
，这一三角形称为功率三
角形。
图 02.15 功率三角形
要想PO大，就要使功率三角形的面积大，
即必须使Vom 和Iom 都要大。
2.2.3 三极管的低频小信号模型
CE
CC
Cc
通常VBE可以取常量计算，硅管取0.7V计算。 IB、IC和VCE这些量代表的工作状态称为静态工作 点，用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量
三个电极对地的电位VB、VE和VC即可确定三极管
的静态工作状态。
②静态工作状态的图解分析法
放大电路的静态工作状态的图解分析如图 02.08所示。
动态—— v i ≠ 0 时，放大电路的工作状
态，也称交流工作状态。
放大电路建立正确的静态，是保证动态工作 的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和 动态，正确地区分直流通道和交流通道。
(3) 直流通道和交流通道
VCC
Rb
Rc
T
+
υi
Rb
-
T
+
υ Rc RL o
-
(a) 直流通路
(b) 交流通路
(3) 最大不失真输出幅度
①波形的失真
饱和失真 : 由于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输 出电压表现为底部失真。
截止失真: 由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输 出电压表现为顶部失真。
注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失 真的表现形式，与NPN管正好相反。
电路分析法 2.2.5 共集组态基本放大电路 2.2.6 共基组态基本放大电路 2.3 场效应管放大电路
2.1.1 放大的概念
1.电路中的放大主要是指微弱电信号的放 大：电压幅度、电流幅度或功率的放大。放大 任务由放大电路来完成，放大电路可以将输入 的微弱电信号的电压或电流的幅度进行放大， 从而放大信号的能量。示意图如下：
2.1.3 基本放大电路的工作原理
(1) 共发射极组态交流基本放大电路的 组成
(2) 静态和动态 (3) 直流通道和交流通道 (4) 放大原理
(1) 共发射极组态交流基本放大电路的组成
起放大作用。
基本组成如下：
将变化的集电极电流 转换为电压输出。
– 三 极 管T——
提供电源，并使三极管
– 负载电阻Rc 、RL—— 工作在放大区。
ΔVCE
ΔVBE
Rb
Rc
+ RL υo
-
-
iC=ICQ+ΔIC
则有结论：已知
υCE=VCEQ+ΔVCE
= VCEQ+ (- ΔICRL’)
由（1）式得出， ΔVCE与 ΔIC成线性关系。
ΔIB ΔIC ΔVCE υCE，iC
可求出Q1（ υCE， iC），并在输
出特性曲线上做出为一条直线， 此直线即为瞬时工作点移动的轨
直流通道 无输入信号即υi=0时形 成的电流通道 交流通道 只考虑交流信号（此时电 路中，固定不定的量均为零，电压源 开路，电流源短路）所形成的电流通 道。
(4) 放大原理
输入信号通过耦
合电容加在三极管的
发射结于是有下列过
程：
三极管放大作用
变化的 iC 通过RC 转变为 变化的输出
C1
υi
υbe
ib
i
B
dv CE
diC =
diC di B
v
CE
di
B
+
diC dv CE
iB
dv CE
Δv BE = h11
Δi B + h12
Δv CE
Δi C =
h21
Δi + B
h22 Δv CE
三极管的低频小信号模型如图02.16所示。
h参数的物理含义见图02.17和图02.18。
h图参0数3.1都7 是h11小和h信12的号意参义数，即微变图参0数3.1或8 h交21和流h参22的数意。义 h参数与工作点有关，在放大区基本不变。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。
图02.10 例2.2电路图
2.2.2 放大电路的图解分析
1、静态分析 直流通路 输入回路：IBRb+VBE=VCC IB=f(VBE)
此直线与输入特性曲线的交点即为静态Q(IBQ , VBEQ) 输出回路: ICRc+VCE=VCC
IC=f(VCE)|IB=IBQ 此直线与输出特性曲线的交点即为静态Q(ICQ , VCEQ)
流负载线。
4. 交流负载线过Q点，斜率为
QN
-1/RL’的直线。
图 02.11 放大电路的动态 工作状态的图解分析
(2)交流工作状态的图解分析
通过图解分析，可得如下结论： 1. vi↑→ vBE↑→ iB↑→ iC↑→ vCE↓→ |-vo| ↑ 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。