清华模电课件第4讲基本共射放大电路的工作原理

第二章基本单元电路,第一节放大的概念及放大电路的性能指标第二节放大电路的组成及工作原理第三节工作点稳定电路的分析方法第四节放大电路的三种组态及其性能比较第五节场效应管基本放大电路第六节差动放大电路第七节电流源电路,本章教学主要内容,第一节放大的概念及放大电路的性能指标,一、什么是放大,1、概念：将微弱的电信号通过放大电路(也称放大器)放大到具有足够大的功率去推动负载，这就是放大。,2、放大的本质：能量的控制和转换；即在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。,注意：只有在不失真的情况下放大才有意义。,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,任何放大电路均可看成为二端口网络。,二、放大电路的性能指标（衡量放大电路性能的优劣）,其中都是有效值,1、放大倍数（直接衡量放大电路放大能力的重要指标）,电压放大倍数：输出电压与输入电压之比，即,电流放大倍数：输出电流与输入电流之比，即,越大，表明放大电路所得到的输入电压越接近信号源电压；即信号源内阻上的电压越小，信号电压损失越小。,2、输入电阻,输入电阻是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻，定义为输入电压有效值和输入电流有效值之比，即,输出电阻越小，负载电阻变化时，输出电压的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。,输出电阻就是负载开路时从放大电路输出端看进去的交流等效内阻。,定义,3、输出电阻,4、通频带（衡量放大电路对不同频率信号的放大能力）,图为某放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系曲线，称为幅频特性曲线，图中为中频放大倍数的数值。,下限频率,上限频率,在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为下限截止频率,在信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将减小，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为上限截止频率,下限频率,上限频率,与之间形成的频带称为放大电路的通频带,下限频率,上限频率,通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。,5、非线性失真系数,6、最大不失真输出电压,当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。,7、最大输出功率与效率,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。设基波幅值为、谐波幅值则,在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率。此时，输出电压达到最大不失真输出电压。,直流电源能量的利用率称为效率，设电源消耗的功率为则效率等于最大输出功率与之比，即,(2)输入回路应使交流信号电压能加到管子上，使产生交流电流,第二节放大电路的组成及工作原理,一、组成原则,(1)电源极性必须使放大管处于放大状态，即e结正偏，c结反偏。,(3)输出回路应使输出电流尽可能多地流到负载上，减少其他分流；,(4)为了保证放大电路不失真地放大信号，必须在没有外加信号时使放大管有一个合适的静态工作点，称之为合理的设置静态工作点。,VBB、Rb：使UBEUon，且有合适的IB。,VCC：使UCEUon，同时作为负载的能源。,Rc：将iC转换成uCE(uo)。,动态信号作用时：,二、基本共射放大电路,C1C2：隔直耦合电容,习惯画法,单电源供电,一、静态工作点稳定的必要性,静态工作点不但决定了电路是否会产生失真，而且还影响着电压放大倍数、输入电阻等动态参数。,晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,第三节工作点稳定电路的分析方法,在引起Q点不稳定的诸多因素中，温度对晶体管参数的影响是最为主要的。,晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,实际上，电源电压的波动、元件的老化以及温度变化所引起晶体管参数的变化，都会造成静态工作点的不稳定，从而使动态参数不稳定，有时电路甚至无法正常工作。,晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,所谓稳定Q点，是指在环境温度变化时静态集电极电流和管压降基本不变，即Q点在晶体管输出特性坐标平面中的位置基本不变。,1、固定分压式工作点稳定电路的形式,Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路,Rb1Rb2为固定分压偏置电阻,Re为射极电阻,二、典型的静态工作点稳定电路,电路中，B点的电流方程为,为了稳定Q点，通常情况下，参数的选取应满足,因此，因而B点电位,公式表明基极电位几乎决定于与对的分压，而与环境温度无关，即当温度变化时，基本不变。,2、Q点稳定原理,由此可见，电路稳定Q点的原因是,(1)的直流负反馈作用；,(2)在的情况下，在温度变化时基本不变,T()IC(IE)UEUBE（UB基本不变）IBIC,1、基本概念,组成原则电容断开，其它保留,(1)静态：不加输入信号（）时,电路所处的状态。,静态工作点Q，,(2)直流通路：直流电流通过的路径,(3)动态：有外加输入信号（）时,电路所处的状态。,(4)交流通路：交流电流通过的路径,组成原则电容短路，直流电源对地短接，其它保留,三、工作点稳定电路的分析方法,2、分析方法,公式法-静态工作点Q，,图解法-静态工作点Q，波形分析，,h参数微变等效电路法-等,3、放大电路的直流通路和交流通路,直流通路电容断开,(1)直流通路,交流通路电容短路,直流电源对地短接,(2)交流通路,4、公式法求静态工作点,发射极电流,由于，管压降,基极电流,