第二章 放大电路的基本原理

结论：iB 波形失真
iB / µA
Q tO
O
t
ui
uBE/V uBE/V
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
tO
O
t
Q UCEQ
uo = uce
uCE/V uCE/V
2.
iC
Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
iC / mA
Q 尽量设在线段 AB 的中点。则 AQ = QB，CD = DE
(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响
1. 改变 Rb，保持
VCC ，Rc ， 不变；
iC
2. 改变 VCC，保持 Rb，
Rc ， 不变；
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
uCE
图 2.4.9(a)
Rb 增大， Q 点下移； Rb 减小， Q 点上移；
4. 列出电路方程并求解。
二、 微变等效电路法的应用
例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放
大倍数和输入、输出电阻。
1. 计算电压放大倍 Au 数
+VCC
Rb Rc +C2
第二章 放大电路的基 本原理
2.1 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
2.3 放大电路的主要技术指标
一、放大倍数
电压放大倍 (Au数 )
A u
U U
o i
电压放大倍 (Ai数 )
A i IIoi
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)。
C1+ + U i
Rc +C2
VT RL
+VCC
+
U O
b I b
+
I c c
U i Rb
rbe Ib
Rc
e
+
RLU o
图 2.4.12 单管共射放大电路的等效电路
所 A u UU以 A oiu而 U U o i U irb IR bL e rbe
U o I cR L I b
(R L R c/R /L )
2.4 放大电路的基本分析方法
基本分析方法两种 图解法 微变等效电路法
2.4.1 直流通路与交流通路
图 2.2.2(b)
图 2.4.1(a)
图 2.4.1(b)
2.4.2 静态工作点的近似计算
IBQVCCRU b BEQ
硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
Q
iC 2
0
t0
图 2.4.5(b) 0
输出回路工作 情况分析
t
Q
IB = 4 0 µA
4.5 6 7.5 9
uCE
20 直流负载线 0
12 uCE/V
uCE/V
UCEQ
4. 电压放大倍数
Au
ΔuO ΔuI
ΔuCE ΔuBE
【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输
出特性曲线如右图，RL = 3 k 。
一、放大作用：
Δu Ι Δu B EΔiB ΔiC (ΔiB)
Δu O Δu C(E ΔiC R C )
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：
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：
ΔiCΔiB
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。
U
o
、U
。
o
Uo
U o RL Ro RL
Ro (U Uoo 1)RL
输出电阻愈小，带载能力愈强。
六、通频带
Aum 1 2 Aum
BW
fL：下限频率 fH：上限频率
图 2.3.2
fL
fH
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。
Pom PV
：效率
PV：直流电源消耗的功率
一、图解法的过程
(一)图解分析静态 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，uCEVCC 当 uCE0 时，iC VRCcC
输出回路 输出特性
iC 0，uCE VCC
解： 求 RL 确定交流负载线
R L R C /R /L 1 .5 k
取 iB = (60 – 20) A = 40A
则输入、输出特性曲线上有
uBE = (0.72 – 0.68) V = 0.04 V uCE = (4.5 – 7.5) V = 3 V
图 2.4.3(a) AuΔ Δu uC BE E0.0347 5
三、非线性失真系数 D
所有谐波总量与基波成分之比，即
D U22 U32 U1
四、输入电阻 Ri
从放大电路输入端看进去的等
效电阻。
Ri
U I
i i
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：
输入端正弦电压
Ro U i
UIoo
U S 0 RL
，分别测量空载和输出端接负载
RL
的输出电压
rbedduiB BErbb
(1) 26
IEQ
低频、小功率管 rbb 约为 300 。
讨论
电流放大倍数与电压放大倍数之间关系
因：
A u
RL
rbe
r 300 (1 ) 26
be
I EQ
1. 当 IEQ 一定时， 愈大则 rbe 也愈大，选用 值
较大的三极管其 Au 并不能按比例地提高；
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
态基极电流(静态基流)。
图 2.2.1 单管共射放大电路 的原理电路
2.2.2 单管共发射极放大电路的 工作原理
CUB Rb
EQ
120.7
(
)mA40μA
280
做直流负载线，确定 Q 点
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc
iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
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
iC / mA
交流负载线斜率为：
R 1L ，其 R L 中 R C//R L
( 12 0 .7 ) mA 280
40 A
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。
2. 输出电路
假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC 与 uCE
无关)，数量关系上， iC 比 iB 大 倍；
从三极管输出端看，
可以用 iB 恒流源代
iC
替三极管；
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
+
uCE
iB b
+
uBE rbe
iC c
+
iB uCE
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
误差很小。
4. 电压放大倍数 Au；输入电阻 Ri、输出电阻 RO
Rb
uCE
0，iC
VCC RC
图 2.4.2
Q 直流负载线
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