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基本放大电路,第9章,电工与电子技术,1. 掌握基本放大电路的组成，工作原理和静态工作点的设置。 2 .了解用图解法确定放大电路的静态工作点方法。 3 .重点掌握放大电路的静态工作点计算及动态微变等效电路分析法。 4 .了解基本放大电路的动态图解分析法。 5 .理解稳定放大电路静态工作点的必要性，掌握分压式偏置电路。 6 .掌握射极输出器电路特点和分析计算方法。 7 .了解多级放大器的耦合方式和分析计算方法。,返 回,教学基本要求,9.1 放大电路的工作原理,放大器的作用: 把微弱的电信号（电压、电流和功率）放大到所需的量级。,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：,Av,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,+,+,1.双电源供电电路,一、基本放大电路的组成,9.1 放大电路的工作原理,共射极放大电路,作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作电流。,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,+,+,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容： 电解电容，有极性。 大小为10F100F,作用：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。,一、基本放大电路的组成,+UCC,RC,C1,C2,T,+,+,2.单电源供电电路,一、基本放大电路的组成,9.1 放大电路的工作原理,二、信号放大过程,静态：未加输入信号时放大器的工作状态。 动态：加上输入信号时放大器的工作状态。,9.1 放大电路的工作原理,三、放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析 （静态基极电流、集电极电流、集电极与射极之间的电位差）,动态分析 （电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）,估算法(近似计算法),图解法,微变等效电路法,图解法,9.1 放大电路的工作原理,文字符号规定： （1）静态直流分量： 大写字母+大写下标（ IB、IC、UCE） （2）动态交流分量的瞬时值： 小写字母+小写下标(ib、ic、uce) （3）动态时的实际电压和电流： 小写字母+大写下标(iB、iC、uCE),三、放大电路的分析方法-1,9.1 放大电路的工作原理,一、直流通路和交流通路,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。,但电容对交、直流的作用不同。,交流通路：只考虑交流信号的分电路。 直流通路：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路分析。,9 .2 放大电路的静态分析,1. 对直流信号（只有+UCC起作用）,一、直流通路和交流通路,2. 对交流信号(输入信号ui),RB,RC,RL,ui,uo,交流通路,一、直流通路和交流通路,由于电源的存在IB0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,二、静态工作点的确定,(IBQ,UBEQ),( ICQ,UCEQ ),1. 静态工作点,(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点Q，称为静态工作点。,1. 静态工作点,二、静态工作点的确定,2. 估算法（近似计算法）,（1）根据直流通路估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,二、静态工作点的确定,（2）根据直流通路估算UCE、IC,IC,UCE,+UCC,2. 估算法（近似计算法）,二、静态工作点的确定,IC,UCE,（1） 三极管的输出特性。,（2） UCE=UCCICRC 。,直流 负载线,与输出特性的交点就是Q点,IB,3. 图解法,二、静态工作点的确定,先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。,也可从输入特性曲线中求得。,3. 图解法,二、静态工作点的确定,例题1：在共发射极基本交流放大电路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k， RB = 300 k，晶体管的输出特性曲线如下图。(1) 作出直流负载线，(2) 求静态值。,例题,解：(1) 由 IC = 0 时， UCE = UCC = 12 V， UCE = 0 时，,可作出直流负载线,O,20 A,40 A,60 A,80 A,1,2,3,1.5,2,4,6,8,10,12,M,IC / mA,UCE /V,例题,解：,(2) 由,得出静态工作点 Q，静态值为,例题,O,20 A,40 A,60 A,80 A,1,2,3,1.5,2,4,6,8,10,12,M,IC / mA,UCE /V,(1)交流信号的传输情况：,三、静态工作点的影响,1. 不失真输出,(2)电压和电流都含有直流分量和交流分量，即,(3)输入信号电压ui和输出电压uo相位相反。,O,uBE/V,Q1,Q,Q2,60,40,20,O,O,60,40,20,0.68,0.7,0.72,UBE,t,t,iB / A,(ui ),uBE/V,iB / A,IB,(ib),（4）输入特性,三、静态工作点的影响,O,IB = 40 A,20,60,80,3,Q,1. 5,6,12,N,0,M,t,O,O,Q2,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,IC,3,9,3,6,9,t,Q1,iC / mA,uCE/V,uCE/V,iC / mA,(ic),UCE,uo = uce,（5）输出特性,要求放大电路输出信号尽可能不失真，所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号的波形。 引起失真最常见的原因是由于静态工作点不合适或者信号太大，使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围。这种通常称为非线性失真。,2. 非线性失真,三、静态工作点的影响,O,Q1,5,ib,O,t,t,O,uBE/V,iB / mA,uBE/V,iB / mA,(a) 工作点偏低引起 ib 失真,（1）工作点偏低引起截止失真,(ui ),三、静态工作点的影响,O,IB = 5 A,20,60,80,3,1. 5,6,12,t,O,O,Q,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,3,9,40,0,(b)工作点偏低引起 ic、uce (uo)失真,0.25,0.25,t,截止失真,iC / mA,uCE/V,uCE/V,iC / mA,(iC),uo = uce,O,20 A,40 A,80 A,1,2,3,IB = 0,Q,t,O,O,（2）静态工作点偏高引起饱和失真,IB = 60 A,t,iC / mA,uCE/V,uCE/V,iC / mA,uo = uce,ib(不失真）,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，信号就 将进入截止区 或饱和区，造 成非线性失真。,合适的静态工作点,可输出的最大不失真信号!,Q,三、静态工作点的影响,9 .3 放大电路的动态分析,动态分析 放大电路有输入信号时的工作状态称为动态，动态分析是在静态值确定后，分析信号的传输情况，确定放大电路的电压放大倍数 Au ，输入电阻 ri 和输入电阻 ro。,一、放大电路的主要性能指标,1. 电压放大倍数Au ：,绝对值：,对于正弦交流信号：,2. 输入电阻ri ：,当信号源有内阻时：,对于正弦交流信号：,一、放大电路的主要性能指标,ri 大 Ui 大 Uo 大； ri 大 Ii小 可减轻信号源的负担。,ri 越大越好， ri RS 。,可见：,2. 输入电阻ri ：,一、放大电路的主要性能指标,3. 输出电阻ro：,当输出端接有负载时：,放大器的电压放大倍数：,对于正弦交流信号：,一、放大电路的主要性能指标,3. 输出电阻ro：,当输出端接有负载时：,放大器的电压放大倍数：,若 ro 小，带载能力强；反之带载能力差。,可见：,ro 越小越好，ro RL。,一、放大电路的主要性能指标,4. 放大电路的频率特性,返 回,上一节,b 相频特性,a 幅频特性,一、放大电路的主要性能指标,解 (1),= 9 mV,UOC = | A0 | Ui,= 1009 10 -3 V,= 0.9 V = 900 mV,例题1：某放大电路的空载电压放大倍数 | A0 | = 100，输入电阻 ri = 9 k ，输出电阻 ro = 1 k， 试问: (1) 输入端接到 Us = 10 mV，Rs = 1 k 的信号源上，开路电压 UOC 应等于多少？ (2) 输出端再接上 RL= 9 k 的负载电阻时，负载上的电压 UoL 应等于多少？这时电压放大倍数 | Au | 是多少？,例题,(2),= 810 mV,= 0.81 V,= 90,例题,1. 晶体管的交流小信号电路模型, 输入端电压和电流的关系, 称为晶体管的输入电阻。,rbe =,二、放大电路的微变等效电路,晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电 阻 rbe代替。,1. 晶体管的交流小信号电路模型, 输入端电压和电流的关系,二、放大电路的微变等效电路,(2) 输出端电压和电流的关系,从输出端看，可以用一个 受控电流源代替。,1. 晶体管的交流小信号电路模型,二、放大电路的微变等效电路,1. 晶体管的交流小信号电路模型,二、放大电路的微变等效电路,基本思路 （1）放大的信号为小信号 （2）保证工作在特性曲线 的线性段 （3）把晶体管等效成线性 电路模型,其中,IC 的单位为mA, 交流通路,2. 放大电路的微变等效电路, 微变等效电路,作法: C 短路，UCC 短路。,二、放大电路的微变等效电路,= RB rbe, rbe,= RC,二、放大电路的微变等效电路,基本思路 （1）找出放大电路的交流通道 （2）用晶体管的小信号模型取代晶体管,二、放大电路的微变等效电路,例题2：求例题1放大电路的空载电压放大倍数、输入电阻 和输