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第2章 放大电路的基本原理

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第2章 基本共射放大电路的工作原理

第2章 基本共射放大电路的工作原理

3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。
4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也
是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江
参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1．初读文章，结合工具书梳理文章字词。2．朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例
上限频率
4) 非线性失真系数D
5)最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 6）最大输出功率Pom和效率
测试上述指标参数，要在放大电路上输 入什么样的信号？
二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有 合适的IB。 VCC：使UCE≥Uon，同时作为负 载的能源。 Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。
RL
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时的输出电 压有效值

2模拟部分第2章放大电路的基本原理和分析方法-放大

2模拟部分第2章放大电路的基本原理和分析方法-放大
第2章 放大电路的基本原理 和分析方法
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
BJT
基本共射极放大电路 放大电路的分析方法 放大电路静态工作点的稳定问题 共集电极放大电路和共基极放大电路
2.2 基本共射极放大电路
2.2.0 放大电路概述
2.2.1 基本共射极放大电路的组成 2.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
–
2.2.0 放大电路概述
ii
由于
RS
io
Ri
Ro
+
ui
+
uo
−
RL
RL uo = Au0ui RL Ro
us −
+
−
Au 0ui
+
−
Ri
直流电源
即 Ro越小，输出电压越稳定，电路带载能力越强。
2.2.0 放大电路概述
(4) 全谐波失真度D
D=
2 U n n =2
U1
即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比。
RL
uo

使集电极有合适的电流IC
RC
转换集电极电流信号为电压信号, 实现电压放大
2.2.1 基本共射极放大电路的组成
（1）电路的简化 只用一个电源，减 少电源数。考虑经 济实用。 （2）电路的简化画法
RB
VCC
RC
ui


C1

T
C2

RL
uo

不画电源符号， 只写出电源正极 对地的电位。

（一）图解法在放大电路静态分析中的应用 1．输入回路 列写输入回路方程 VCC=IBRB+UBE
VCC
RB
IB

第2章基本放大电路

第2章基本放大电路

2020/8/15
韩良
7
模拟电子技术基础
3. 输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻
ii
+
RS
+
+
uS -
ui
-
+
信号源 Ri
放大电路 Ro
Ri uo
io
+
+
uo
RL
-
+
Ro 负载
输出电阻的定义：
Ro
=
uo io
RL ,
us 0
输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放 大电路带负载的能力越强，反之则差。
静态时，U BEQ U Rb1
2. 信号源与放大电路不“共地”
动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。
共地，且要使信号
搭载在静态之上
2020/8/15
韩良
15
模拟电子技术基础
两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
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”。
2020/8/15
韩良
11
模拟电子技术基础
2.2.2设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零 时有合适的直流电流和极间电压？
输出电压必然失真！
设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
2020/8/15
韩良
12
模拟电子技术基础
2.2.3基本共射放大电路的波形分析
2020/8/15

放大电路基本原理和分析方法

放大电路基本原理和分析方法
b) 空载时，交流 负载线与直流负 载线重合
RL // RC)
交流负载线
iB=100μA
80
60
Q
40 20
0
0
直流负载线
VCC
UCE/V
Δui
ΔuBE
ΔiB
ΔiC
ΔiCRC
iC
ΔuCE
ΔuO
各点波形：
+ VCC
Cb 2
+
R b1 Cb 1
+
Rc
iB
+
+
ui
_
uEB
_
uCE
uo
_
_
uo比ui幅度放大且相位相反
(2) 交流放大工作情况 iB ib Q ui uBE
0
(mA)
iC/mA
iB=100μA 80
ic
60
40 20 0
ib
UCE/V
uce
假设在静态工作点的基 础上输入一微小的正弦信 号ui。
结论：
a) 放大电路中的信号是交直 流共存，可表示成：
ui
t uBE UBEQ
iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t uo t t
一般来说，Ri 越大越好。
五、输出电阻
ii
+
io
+
RS uS 信号源
放大电路 Ri
+
+
ui +
Ro uo
+
uo +
RL
Ri
Ro
负载
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
RO UO U S 0, RL IO
输出电阻表明放大电路带负载的能力。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反 之则差。

放大电路的基本原理

放大电路的基本原理

放大电路的基本原理
放大电路的基本原理是利用电子元件的特性，将输入信号放大到更高的幅度。

常见的放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。

共射放大电路是最常见的一种放大电路，它由晶体管、电阻和电源组成。

在共射放大电路中，输入信号通过电容联结的耦合电容进入基极，经过晶体管的放大作用后，输出信号通过负载电阻形成。

共基放大电路和共射放大电路类似，但是输入信号是通过基极注入的，经过晶体管的放大作用后，输出信号通过电容联结的耦合电容输出。

共集放大电路又称为电压跟随器，其输入信号通过电阻和电容形成的偏置网络输入到基极，经过晶体管的放大作用后，将信号输出到负载电阻上。

共集放大电路具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点。

放大电路的基本原理是利用晶体管的放大作用实现信号的放大。

当输入信号通过晶体管时，晶体管内部的电流和电压发生变化，从而使得输出信号的幅度增大。

此外，放大电路中的电阻和电容组成的偏置网络可以对晶体管进行偏置，使其工作在合适的工作点上，从而保证放大电路的稳定性和线性度。

通过合理的设计和匹配，可以实现不同的放大倍数和频率响应。

综上所述，放大电路利用晶体管的放大作用，通过合适的电阻、
电容组成的偏置网络对晶体管进行偏置，实现输入信号的放大。

不同的放大电路具有不同的特点和适用范围，可以根据实际需求选择合适的放大电路。

第二章(简好用新)-基本放大电路..

第二章(简好用新)-基本放大电路..

五、实用共发射极放大电路
1．温度对工作点的影响
温度升高
UBE减小 ICBO增大
β增大
注：旁路电容的作用。接人发射极电阻 RE，一方面发射极电流的直流分量IE 通过它能起到自动稳定静态工作点的作 用；另一方面发射极电流的交流分量ie 也会产生交流压降，使uBE减小，这样 就会降低电压放大倍数，因此增加了旁 路电容，使交流信号从电容上流过。
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us
–

E B
V
us+-
Rs
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
交流通路
二、共集电极放大电路分析 1.静态工作点的计算
VCC IBQRB U BEQ IEQRE
I BQ

VCC U BE
RB (1 )RE
ICQ I BQ I EQ
动态分析步骤：
1.先画出交流通路， 有时为了便于分析， 还要把电路变形为我 们便于分析的方式。
2.根据交流通路画微 变等效电路
E B
V
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us
–

Ii B
Ib
Ic
画微变等效电路时需注意的 问题：
1.交流通路变化成微变等效
RC
C2
＋－
uCE

放大电路的基本原理和分析方法ppt课件


IBQ
直流负载线
O
UBEQ UCC UBE
O
UCEQ UCC UCE
【例】 图 示 单 管 共 射 放 大 电 路 及 特 性 曲 线 中 ， 已 知
Rb=280k，Rc=3k ，集电极直流电源VCC=12V，试用图 解法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IBQ
VCCUB Rb
E
Q
IB
(1 20.7)m A 4 0μA
饱和失真 Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真。
iC
iC / mA
Q
ib(不失真)
ICQ
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
底部失真
IB = 0
uCE/V uCE/V
✓估算最大输出幅度
iC/mA
A
交流负载线
Q
OC
D
B iB=0
E uCE/V
Uom
minCD， DE 2 2
Q尽量设在线段AB的中点
uBE
iB
反相放大
iC
uCE
UBEQ ib
IBQ
ic ICQ
uce UCEQ
放大电路的组成原则
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。
对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽 可能少、负载上无直流分量。
VCC
4
出
回
路 IC Q
工
iC 2
作
情 况 分
0
t0
Au
ΔuO ΔuI
ΔuCE ΔuBE
0
析 = 4.5-7.5 =-75

模电第二章 基本放大电路

温 T ( C 度 ) I C T ( C I C ) E I C O
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点

放大电路的基本原理


2. 当 值一定时，IEQ 愈大则 rbe 愈小，可以得到较
大的 Au ，这种方法比较有效。
(三) 等效电路法的步骤(归纳)
1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路 的静态工作点 Q 。
2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数 和
rbe 。 3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三
极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交 流通路。
误差很小。
4. 电压放大倍数 Au；输入电阻 Ri、输出电阻 RO
Rb C1+ + Ui
Rc +C2
VT RL
+VCC
+
UO
b Ib
+
Ic c
+
Ui Rb
rbe Ib
Rc RLUo
e
图 2.4.12 单管共射放大电路的等效电路
Au 所以
Uo Ui
Au
而
Uo Ui
Ui Ibrbe
RL
rbe
该恒流源为受控源；
Q
iB
iB
为 iB 对 iC 的控制。
O
uCE
图 2.4.10(b)
3. 三极管的简化参数等效电路
iB b
+
uBE
iC c
+
iB b
+
iC c
+
uCE
uBE rbe
iB uCE
rce
e
e
图 2.4.11 三极管的简化 h 参数等效电路
注意：这里忽略了 uCE 对 iC与输出特性的影响，在 大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说
1. 静态工作点

基本放大电路


+UCC
C2 对地短路 + iC + C1 iB + 短路 u T CE + + + uBE – RL u RS o – ui 短路 + – iE es – –
RS es
+
ui RB
+
RC
RL
– –
+ uO –
例2：计算图示电路的静态工作点。
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
Rb VBB
RL VCC
uo -
使发射结正偏，并提 供适当的IB。
集电极电阻RC，将 变化的电流转变为 变化的电压。
Cb1
+
Cb2 T
+
+
ui +
Rb VBB
Rc RL VCC
uo -
集电极电源，并保 证集电结反偏。
耦合电容： 大小为10F~50F
作用：隔直通交 隔 断输入、输出与放大电路的 直流通路，同时能使交流信 号顺利输入输出。
由KVL:
IC β I B
所以
UCC = IC RC+ UCE
UCE = UCC – IC RC
2.2基本放大电路的特性分析
例1：计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。
+UCC RB IB RC IC
U 12 CC 解： IB mA 0.04 mA RB 300
2.2基本放大电路的特性分析
3.动态分析
动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电 阻ro等。 分析方法： 微变等效电路法（小信号分析法）。 所用电路： 交流通路。
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1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。
2. 加压求流法。
I U
U Ro I
(2-8)
方法二：测量。 步骤： 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。
Ro
Us' ~ Uo Us' ~
Ro
RL
Uo'
3. 计算。
Uo Ro ( 1) RL Uo
(2-9)
四、通频带
(2-2)
§2.1放大的概念和放大电路的性能指标
§2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。 电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端 网络表示，如图：
ui
Au
uo
本质：能量控制
概念：有源器件（能够实现能量控制的器件）
(2-3)
§2.1.2 放大电路的性能指标
共射放大器 三极管放 大电路有 三种形式 共基放大器 共集放大器
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
(2-14)
§ 2.2.1 基本共射放大电路的组成
放大元件iC= iB， 工作在放大区， 要保证集电结反 偏，发射结正偏。
输入 输出
参考点
(2-15)
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
ib
交流通路
RL uo
ui Rb
rbe
Rc
(2-51)
三、电压放大倍数的计算
Ii
Ui
Rb
Ib
rbe
Ic
I b
请注意电路中IBQ 和ICQ 的数量级。
(2-36)
图解法
+VCC
1、直流负载线 UCEQ~ICQ满足什么关系？ 1. 三极管的输出特性。 2. UCEQ=VCC–ICQRc 。
Rb
Rc
ICQ UCEQ
iC
与输出 特性的 交点就 是Q点
Q
直流 负载线
IBQ uCE VCC
(2-37)
直流通道
2、交流负载线
电子技术 模拟电路部分
第二章
基本放大电路
版权所有：冒晓莉 电子与信息工程学院 电子科学与技术系
参考书：童诗白《模拟电子技术基础》
(2-1)
第二章 基本放大电路
§2.1 放大的概念和放大电路的性能指标
§2.2 基本共射放大电路的工作原理
§2.3 放大电路的分析方法
§2.4 放大电路静态工作点的稳定
§2.5 晶体管单管放大电路的 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
(2-31)
例：对直流信号（只有+VCC）
+VCC Rb C1 T Rc C2 Rb 开路 直流通道 +VCC
Rc
开路
(2-32)
对交流信号(输入信号ui)
+VCC Rb Rc T
置零
C2
C1
交流通路
uo
短路
ui
短路
Rb
Rc RL
(2-33)
§ 2.3.2 图解法
一、静态工作点的分析 估算法
（1）根据直流通道估算IBQ +VCC Rb
U opp 2 2U om
(2-12)
七、最大输出功率与效率
最大输出功率 Pom定义为当在输出信号基本不 失真的情况下，负载上所能获得的最大功率。 输出信号的功率比输入信号的功率都大，这 来自于直流电源提供的能量。我们把直流电源的 利用率称为效率。
Pom P V
(2-13)
§ 2.2 基本共射放大电路的工作原理
(2-41)
uce
三、利用图解法分析非线性失真
在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输 入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输 出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非 线性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流 负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截 止区或饱和区，造成非线性失真。
rbe的求法：
结 电 阻 体 电 阻
ube ubb ube rbe ib ib ubb ube ib ie /(1 )
rbb 1 rbe
1 diE I S uBE / uT iE e rbe duBE UT UT
相当于PN结的结电阻
Au Aum 0.7Aum
放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率 通频带： f BW f H f L
上限截 fH 止频率
f
(2-10)
五、非线性失真系数
由于放大器件均具有非线性特性，它们的线 性放大范围是有一定的限度，当输入信号幅度超 过一定的值后，输出电压将会产生非线性失真。 输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比称为 非线性失真系数D。设U1、U2、U3分别为基波、 二次谐波、三次谐波的幅值，则：
(2-35)
【例2.1】用估算法计算静态工作点。
已知：VCC=12V，Rc=4k，Rb=300k， =37.5。 解：
I BQ
VCC 12 0.04 mA 40A Rb 300
ICQ I BQ I BQ 37.5 0.04 1.5 mA
UCEQ VCC ICQ RC 12 1.5 4 6 V
偏。
正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极 电压，经电容滤波只输出交流信号。
(2-29)
§2.3 放大电路的分析方法
估算法
静态分析
图解法 放大 电路 分析 微变等效电路法 动态分析
图解法 计算机仿真
(2-30)
t
ui
t
UBE
uCE怎么变化
UCE
假设uBE有一微小的变化
(2-25)
IC
ic t
uCE的变化沿一 条直线
UCE u 相位如何 ce
uce
VCC I C RC
uce与ui反相！
t
U ce
(2-26)
各点波形
iC
+VCC
Rc Rb C1 iB
ui iB
iC
t
C2
uCE u
uo
CE
ui t
(2-4)
一、电压放大倍数A Xo Xi 和Xo 分别是输入量和输出量， | A | 可以表示电压或者电流。 Xi Uo 电压放大倍数，表示电路的电压 | Auu | Ui 放大能力。
Io | Aii | Ii Uo | Aui | Ii Io | Aiu | Ui
电流放大倍数，表示电路的电流 放大能力。 互阻放大倍数，表示电流源向电 压源转换的放大倍数。
(2-46)
§ 2.3.3 等效电路法
一、三极管的h参数微变等效电路
1. 输入回路 iB iB 当信号很小时，将输入特性 在小范围内近似线性。
uBE ube rbe iB ib
对输入的小交流信号而言， 三极管相当于电阻rbe。
uBE uBE
rbe的量级从几百欧到几千欧。
(2-47)
(2-6)
三、输出电阻Ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源， 我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴 维南等效电路的内阻就是输出电阻。 反映了电路 带负载的能力： Ro越大，带负载能 力越强； Ro
US ~
Au
US' ~
Ro越小，带负载能 力越弱。
(2-7)
如何确定电路的输出电阻Ro ？
方法一：计算。 步骤：
rbe rbb
UT 1 I EQ
(2-48)
2. 输出回路
iC I C ic ( I B ib ) I B ib
所以： c i
iC近似平行
ib
iC (1) 输出端相当于一个受ib 控制
的电流源。 uCE (2) 考虑 u 对 i 的影响，输出 CE C 端还要并联一个大电阻rce。 uCE rce的含义：
t
uo
t
t
(2-27)
三、符号规定
UA uA ua Ua
全量（或 叫交直流 混合量）
大写字母、大写下标，表示直流量。 小写字母、大写下标，表示全量。 小写字母、小写下标，表示交流分量。
大写字母、小写下标，表示有效值。 uA ua 交流分量
UA直流分量
t
(2-28)
四、实现放大的条件
晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反
(2-42)
1. Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真 输入波形 uCE ib
uo 输出波形
(2-43)
2. Q点过高，信号进入饱和区 iC
ib
放大电路产生 饱和失真 输入波 形
uCE
输出波形
uo
(2-44)
选择静态工作点 iC ib
可输出的 最大不失 真信号
uCE uo
(2-45)
§ 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。 交流通道：只考虑交流信号的分电路。 直流通道：只考虑直流信号的分电路。 信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。
利用图解法分析参数对静态工作点的影响：
（1）静态工 作点有如下 变化，判断 哪些参数发 生变化，且 如何变化？
Q1 Q2
Q2 Q3 Q3 Q4