第二章放大电路的基本原理和分析方法

O
Q 图 2.4.5(b)
IB
uCE /V
3. 动态工作情况图解分析
iB
60 40
20 0
iB / µ A
Q
iB
uBE/V t
0 0
0.68 0.7 0.72
uBE
uBE/V
图 2.4.5(a)输入回路工作情况
t
UBE
iC / mA iC / mA
4
交流负载线 80 60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
o
R U o L U o Ro RL
输出电阻愈小，带载能力愈强。
o U Ro ( 1) RL Uo
六、通频带
Aum fL：下限频率
1 2
Aum
BW fL fH
fH：上限频率
图 2.3.2
七、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。 ：效率 Pom PV：直流电源消耗的功率 P
三、原理电路的缺点：
1. 双电源供电； 2. uI、uO 不共地。
四、单管共射放大电路
图 2.2.2
单管共射放大电路
C1 、C2 ：为隔直电容或耦合电容； RL：为负载电阻。 该电路也称阻容耦合单管共射放大电路。
2.3 放大电路的主要技术指标
一、放大倍数
) 电压放大倍数 ( A u
) 电流放大倍数 ( A i2.1Fra bibliotek放大的概念
本质：实现能量的控制。 在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入 信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动 负载。 小能量对大能量的控制作用称为放大作用。
放大的对象是变化量。
元件：双极型三极管和场效应管。
2.2
单管共发射极放大电路
2.2.1 单管共发射极放大电路的组成
VT：NPN 型三极管，为放大元件； VCC：为输出信号提供能量； RC：当 iC 通过 Rc，将 电流的变化转化为集电极 电压的变化，传送到电路 的输出端； VBB 、Rb：为发射结提 供正向偏置电压，提供静 图 2.2.1 单管共射放大电路 态基极电流(静态基流)。 的原理电路
IB
O
Q2
Q1
uCE
IB
图 2.4.9 (c)
图 2.4.9 (d)
uCE
增大 Rc ，直流负载 线斜率改变，则 Q 点向 饱和区移近。
增大 ， I C Q 增大， UCEQ 减小，则 Q 点移近饱 和区。
图解法小结
1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性 失真的关系； 2. 方便估算最大输出幅值的数值； 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响；
知识点概述
• • • • • • • • • • • 1、掌握放大的基本概念 2、掌握放大电路主要技术指标的含义。 3、掌握放大电路静态与动态，直流通路与交流通路的概念 4、掌握用简化的h参数等效电路分析放大电路的Au、Ri、Ro的方 法，以及rbe的估算公式。 5、掌握两种单管共射放大电路的工作原理，静态工作点Q以及Au、 Ri、Ro的估算方法。 6、掌握放大电路三种基本组态的工作原理和特点。 7、理解用图解法分析放大电路的静态和动态工作情况。 8、理解温度变化对三极管参数的影响。 9、理解直接耦合放大电路的零点、漂移现象。 10、了解多级放大电路的阻容耦合和变压器耦合的特点。 11、了解多级放大电路的电压放大倍数和输入电阻、输出电阻的 估算方法。
ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA 图 2.4.3(a) UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V
2.4.3 图解法
在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方 法求解放大电路的工作情况。
一、图解法的过程
(一)图解分析静态
2.2.2 单管共发射极放大电路的 工作原理
一、放大作用：
Δ uΙ Δ uB E Δ iB Δ iC ( Δ iB ) Δ uO Δ uCE ( Δ iC RC )
ΔuO ΔuΙ 实现了放大作用。
图 2.2.1
单管共射放大电路 的原理电路
二、组成放大电路的原则：
iC iC / mA
ICQ
Q
ib(不失真) NPN 管 uo波形
IB = 0 O
t O
O
UCEQ
uCE/V
uCE/V
t
uo = uce
(二)用图解法估算最大输出幅度 输出波形没有 明显失真时能够输 出最大电压 。即输 出特性的 A 、 B 所 限定的范围。
iC / mA A
交流负载线
Q
U om
CD DE 2 2
3. 三极管的简化参数等效电路
iC iB
c
+
iB
iC
b
+
uBE

c
+
b
+ uBE

uCE
rbe
iB uCE


e
图 2.4.11
e 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 误差很小。
IB
图 2.4.9(a)
图 2.4.9(b)
uCE
Rb 增大， Q 点下移； Rb 减小， Q 点上移；
升高 VCC，直流负载线平 行右移，动态工作范围增大， 但管子的动态功耗也增大。
3. 改变 Rc，保持 Rb， VCC ， 不变；
iC
4. 改变 ，保持 Rb，Rc ， VCC 不变；
iC
Q1 Q2 O
IBQ
O
iB / µ A
iB / µ A
ib t O
O
Q
uBE/V uBE/V
t
ui
iC 、 uCE (uo )波形失真
iC / mA iC
NPN 管截止失真时 的输出 uo 波形。
ICQ
O
Q
t
O O
UCEQ
uCE/V uCE/V
t
uo = uce
2. Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
1. 先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。
2. 用图解法确定输出回路静态值 方法：根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点
当 iC 0 时，uCE VCC 当 uCE VCC 0 时，iC Rc
输出回路
iC 0，uCE VCC uCE VCC 0，iC RC
1. 外加直流电源的 极 性必须 使 发 射 结正 偏 ， 集电结反偏。则有：
Δ i C Δ i B
2. 输入回路的接法应使输入电压 u 能够传送到三 极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量 iB。 3. 输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化 量 uCE，并传送到放大电路的输出端。
4. 有利于对静态工作点 Q 的检测等。
2.4.4 微变等效电路法
晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静 态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的 特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就
可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个
线性电路。
研究的对象仅仅是变化量
微变等效条件 信号的变化范围很小
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
图 2.4.3(a)
iC /mA
4 3
80 µ A
60 µ A
静态工作点 40 µ A 20 µ A M iB = 0 µ A
2 1 0
Q
2
4
6
8
10
12
uCE /V
图 2.4.3(b)
o U u A i U
o I i A i I
图 2.3.1
放大电路技术指标测试示意图
二、最大输出幅度
在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供 给负载的最大输出电压(或最大输出电流 )可用峰-峰值表 示，或有效值表示(Uom 、Iom)。
三、非线性失真系数 D
所有谐波总量与基波成分之比，即
输出特性
图 2.4.2
直流负载线
Q
由静态工作点 Q 确定的 ICQ、 UCEQ 为静态值。
【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k，Rc = 3 k ，集电极直流电源 VCC = 12 V， 试用图解法确定静态工作点。 解：首先估算 IBQ
Rb 12 0.7 ( )mA 40 μA 280 做直流负载线，确定 Q 点 IBQ VCC U B EQ
B
O
iB = 0
C
D
E
uCE/V
Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE
iC
(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响 2. 改变 VCC，保持 Rb， 1. 改变 Rb，保持 Rc ， 不变； VCC ，Rc ， 不变；
iC
Q3 Q1 O
IB
Q2
uCE
Q2
Q1 O
2 2 U2 U3 D U1 四、输入电阻 Ri 从放大电路输入端看进去的等 效电阻。
U Ri i Ii
五、输出电阻 Ro
从放大电路输出端看进去的等效电阻。
测量 Ro：
o U Ro Io
0 U S RL
，分别测量空载和输出端接负载 输入端正弦电压 U i o 。 RL 的输出电压 U 、U