基本放大电路

1、第二章基本放大电路 问题一、在电子线路的分析计算中，哪些因素可以忽略，哪些因素不能忽略？ 问题二、在放大电路中，交流信号源为什么要标岀正、负（+、-）? 问题三、在下图的共射电路中，Cb1和Cb2的作用是什么？它们两端电压的极性和大小如何确定? 问题四、如果用 PNP型三极管组成的共射电路，直流电源和耦合电容的极性应当如何考虑？直流负载线的方程 式有何变化？ 问题五、工作点是一个什么概念？除了直流静态工作点之外，有没有交流动态工作点？ 问题六、什么是管子的静态功耗？如果交流输入信号幅值较大，如何减小这一功耗？ 问题七、放大电路负载最大的情况究竟是R8还是RL=0 ?为什么经常说 RL愈小，电路

2、负载愈大？ 问题八、交流电阻和直流电阻区别何在？线性电阻元件有没有这两种电阻？为什么rbe不能用于静态计算? 问题九、在的放大电路中，如果RL（空载），调节 使电路在一定的时产生最大不失真输岀电压，问应为多 大?怎样才能调到最佳位置？ 问题十、在采用NPN型管组成放大电路时，如何判断输岀波形的失真是由于饱和还是截止？如果彩PNP型 管，判断的结果又如何？ 问题十一、对于图（a）的放大电路如果要用图解法求最大不失真输岀电压幅值，应该怎样进行? 问题十二、一般认为放大电路的输入电阻 Ri愈大愈好，但在某些情况下则要求Ri小些。这些是什么情况? 问题十三、“共射放大电路的交流输入量和输岀量反相”，这

3、种说法确切吗？ 问题十四、在用微变等效电路求放大电路的输岀电阻时，对受控电流源应该如何处理？ 问题十五、共射放大电路的电压增益 。选择电流放大系数B大的管子是否可以提高放大电路的 电压增益? 问题十六、增强型的 MOSFET是否可以采用自给偏压的方式建立静态工作点? 答案如下： 一、在电子线路的分析计算中，哪些因素可以忽略，哪些因素不能忽略? 答：在电子线路的分析计算中，经常根据工程观点，采用近似的计算方法。这是为了简化复杂的实际问题，突 岀主要矛盾，使分析计算得以比较顺利地进行。在这里，过分追求严密，既无必要，也不可能。但是，近似计算又 7_ CC -比 EQ 二 7 必须是合理的，必须满足

4、工程上对计算精度的要求。例如，在固定偏置的放大电路中，偏置电流 心 如Vcc=12V,VBEQ=0.7V,则相对于 Vcc,在计算时完全可以略去VBEQ，而认为气 这样做，计算误差小 于10%，满足工程要求。但是，如果是两个数值较大而又比较接近的电流之差： .=斤申氏 _鱼=（口-0 7）皿一巴皿 0.70136mA-0.7mA = 0.0013 耳 R l6A1此时第一个除式中的 Vbeq就不能忽略， 而且两个除式的计算都要比较精确，要有较多的有效数字位数，否则会得岀不合理的结果。又如，在求两个电阻并 联后的总电阻时，如果一个电阻比另一个大10倍以上，则可认为总电阻近似等于较小的电阻，这样的

5、近似计算误 差也不大于10%。再如，在求放大电路的输岀电阻时，管子的rec往往是和一个比它小得多的电阻（例如RC）并 联。这时，因为rceRc，在并联时rce就可略去，而认为输岀电阻 RO- Rd。但是，在晶体管恒流源中，如果略 去管子的rce，则恒流源的输岀电阻Rotx。在这里，rce是和一个无限大的电阻并联，当然就不能略去。一个电 阻是否可忽略，要看它和其它电阻相比所起作用的大小。 二、在放大电路中，交流信号源为什么要标岀正、负（+、-）? 答：前面说过，放大电路的特点之一是交、直流共存。直流电压和电流的方向（极性）是固定的，而交流电压 和电流的方向（极性）是随时间变化的。为了分析的方便，

6、对交流电压和电流要标岀假定的正方向，即参考方向。 对交流电压，参考方向是以放大电路的输入和输岀回路的共同端（丄）作为负（一）端，其它各点为正（+）端。 对交流电流，参考方向则是ic、ib以流入电极为正，ie以流岀电极为正。对于微变等效电路中的受控源，受控量的 参考方向取决于控制量的参考方向。例如，对双极型三极管，当ib的参考方向为从 b极到e极时，ic的参考方向必 为从c极到e极。对场效应管，当id的参考方向为 G （ + ）S（）时，的参考方向为流入D极。参考方向是电 路分析的重要工具，必须正确理解和掌握。 Cb1和Cb2的作用是什么？它们两端电压的极性和大小如何确定? 答：弄清这个问题有助

7、于真正理解放大电路的工作原理和交、直流共存的特点，也是初学者容易产生疑问的地 方放大电路在静态（V=0）和动态（70工）时，各处的电压如上图所示。对Cb1 :在静态时，+Vcc通过Rb对它充电， 稳态时，它两端的电压必然等于VBEQ，而通过它的直流电流为零。电压极性是右正左负。所以，它的作用之一是“ 隔断直流“，不使它影响信号源。在动态时，如果电容量很大，而Vi幅值很小，Cb1两端的电压将保持不变。这样， Cb1两端的交流电压将为零，而全部Vi都加在管子的b-e结上，使 VCE=VCBQ+Vi所以，Cb1的另一个作用是“传 送交流“，使交流信号顺利通过。 对Cb2情况相似。在静态时，Vcc通过

8、Rc对它充电。稳态时，它两端的电压必然等VBEQ，极性是左正右负， 而通过它的直流电流为零，所以RL上的电压Vo=0。这是Cb2的隔直作用。在动态时，如果电容量很大，Cb2两端 的电压将保持不变，仍为VBEQ。这样，Cb2两端的交流电压将为零，而VCE=VCBQ + vce中的交流分量全部岀现 在 RL上，即vo=vce。这是Cb2的传送交流作用。 田、如果用PNP型三极管组成的共射电路，直流电源和耦合电容的极性应当如何考虑？直流负载线的方程式有 可变化？ 答：这里也有初学者容易产生混淆的问题。 在采用PNP型管时，首先电源的极性要反接，耦合电容（一般用电解电容器） 的极性也要反接。电路中 I

9、B、Ic和VCE的方向也要和NPN型管的相反。这样， 直流负载线的的方程式应为-VCE=VCC-|CRC。它的形式与采用NPN管时略有 不同。所以，建议放大电路中直流电压和电流的极性和方向以NPN管为准，对 pnp管则全部反号。这时，直流负载线的议程式仍为Vce=Vcc-IcRc，式中 VCE、VCC、IC都为负值。 五、工作点是一个什么概念？除了直流静态工作点之外，有没有交流动态工作点？ 答：工作点是放大电路分析中一个十分重要的概念，它指的是电路中二极管或晶体管的工作状态，经常用它 们极间的电压和流入电极的电流的大小来表示。例如，二极管的VD、|D，三极管的 VBE,ib,VCE,ic。管子

10、的工作 状态和工作点分两类。一类是不加交流输入信号，电路中只有直流量的工作状态和工作点，叫“静态和静态工作 点。另一类是加了交流输入信号后，电路中直流和交流量共存的工作状态和工作点。此时，电路和管子中的电压 和电流都随时间变动，所以叫“动态和动态工作点“。前面说过，在直流电源、元件参数和管子特性（有时还包括 负载电阻）确定之后，直流静态工作点只有一个。而在交流动态时，工作点随交流输入信号在时间上不断变化， 它的变化轨迹就是交流负载线。在某一交流输入信号下，管子的交流动态工作点在交流负载线上的变化范围就是 动态范围？/p 六、什么是管子的静态功耗？如果交流输入信号幅值较大，如何减小这一功耗？ 答

11、：管子的静态功耗 PVQ就是在静态时管子集电极上消耗的功率：PVQ = VCEQICQ。为了减少这一功耗，就 要尽量降低管子的静态工作点Q。但是，在交流输入信号幅度较大时，降低Q点会使放大电路输岀信号失真。此时， 可以采用新的电路组成方案来解决，如乙类推挽或互补对称电路（见第4部分功率放大器）。 七、放大电路负载最大的情况究竟是Rots还是RL=0 ?为什么经常说 RL愈小，电路负载愈大？ 答：电路负载的大小是指负载上输出功率的大小。在中频时，放大电路可以等效画成交流空载输出电压与输出 电阻的串联，如图所示，其中Vs是电路的空载输岀电压, RO是内阻，RL是负载电阻。不难求岀，负载上的输岀 功

12、率为 1 利用上式可求岀 Po为最大值 歼 =0 4& 0 Pomax时，负载电阻 RLo=Ro，而 这就是 说，从RL=0到RL= P LO，电路的输岀功率 P0随RL的增大而增大：从 RL=PLO到RL ts，P0则随Rl的增大 而减小，如图（b）所示。放大电路一般工作在 Rl Rlo = RO的情况，所以说负载电阻 Rl愈小，Po也就是电路负 载愈大。如果 RLts （空载）或 RL=0 （短路），则均有 Po=0，是负载最小的情况。 也不同（见图）。如果直流信号上还叠加着交流小信号，则非线性电阻元件对交流小信号的交流（动态）电阻就是 1 r = dZ 而 非线性的 % - +(1 +

13、0)于 ，其中第二部分就是PN结的伏安特性在静态工作点处切线斜率的倒数折合到 。所以，非线性电阻无件的交流（动态）电阻 伏安特性在静态工作点处切线斜率的倒数，即 随工作点的不同而不同。从几何上说，非线性电阻元件的直流电阻元件的直流电阻由伏安特性在静态工作点处的 割线斜率决定，而交流电阻则由特性在静态工作点处的切线斜决定。晶体管的发射结是PN结，它的伏安特性是 ，也不能由静态的 基极回路后的值，是发射结的交流（动态）电阻，当然不能用来求静态电流 。否则，就是混淆了放大电路中直流量和交流量的区别，混淆了非线性元件 VBEQ和IBQ来求 直流（静态）电阻和交流（动态）电阻的区另V。 比、在的放大电路

14、中，如果RL fg （空载），调节Rb使电路在一定的 vi时产生最大不失真输岀电压，问Rb应为 多大？怎样才能调到最佳位置？ 答：在Rfg时，放大电路的直流负载线与交流负载线重合。为了产 生最大不失真输出电压，Q点应选在负载线中央。此时必有 即，宀所以，一 厂。在实际工作中，通过调 节Rb来调整Q点是比较简单可行因而也是经常使用的方法。在调节时，应 使输岀电压既无饱和失真（对npn型管是波形底部削平），又无载止失真 （对npn型管是波形顶部削平）。同时，在充分加大Vi时,输岀波形又同 时在预部和底部岀现失真。 十、在采用npn型管组成放大电路时，如何判断输岀波形的失真是由于饱和还是截止？如果彩

15、pnp型管，判 断的结果又如何？ 果是饱和失真，则判断结果上述相反。 答：这也是初学时容易混淆而又不易记住的问题。实际上，由于 采用npn管和pnp管时，电压的极性相反，所以判断的方法也将 相反。 在左图，画岀了两种管子工作在截止失真的情况。对于NPN管，因为 电压极性为正，截止失真发生的输岀波形正半周的顶部。对于pnp 管，因为电压极性为负，截止失真发生在输出波形负半周的底部。如 十一、对于图（a）的放大电路如果要用图解法求最大不失真输岀电压幅值，应该怎样进行？ 答：这里的主要问题在射极上有电阻Re和Re。在动态时，Re被短路，但Re还在。画交流负载线时应 该考虑它，而且用交流负载线上的动态

16、范围决定岀来的最大不失真电压幅值不是（Vcm）M，而是（Vcem）M，两者还 相差Re上的电压。 1.作直流负载线 抵二 一 A （竝+&+g），如图（b）上的虚线。用分析射极偏置电路的方法求岀 CQ= 2.71mA,用它和直流负载线的交点定岀Q点。 2 作交流负载线。这里有两种处理方法： 1 _ 1 （1） 过Q点作斜率为尺人 & % 的直线（如图（b）上的交流负载线。注意：对应于这条线，横坐 标表示的将是 Vo而不是VCE）。由此定岀（Vom）M=12.3-6.9=5.4 V。 D1 j D （2） 过Q点作斜率为的直线作为交流负载线，此时横坐标轴仍表示。但是，在计算（Vom）M 时，应从

17、由这条交流负载线确定的值减去ICQ*0.2 KQ =0.54V才是（Vom）M。 十二、一般认为放大电路的输入电阻Ri愈大愈好，但在某些情况下则要求Ri小些。这些是什么情况？ 答：一般情况下，放大电路的信号源是一个电压源，它的内阻ro很小。为 了使放大电路的输入电压Vi尽可能不失真地复现信号源电压Vs，希望放大电路 %二氏吃7 1 D -|- r 的输入电阻Ri尽可能大，使。在把放大电路用在测量 电压的仪器内时，这一点龙为重要。在阴极射线示波器内用放大电路驱动磁偏 转线圈时，也是这样。但是，当信号源是一个内阻Ro很大的电流源时，就要求放大电路的输入电阻Ri比信号源 内阻Rd小得多，使流入放大电

18、路输入端的电流Ii尽可能接近信号源电流 。 例如，光电管和硅光电池都以高内阻提供电流。为了把电流变换为低内阻电压源，就使用输入电阻小的放大电路。 另外，为了减小外界干扰对放大电路的影响时，也希望放大电路的输入电阻小。必须指岀：输入电阻的要领是对 静态工作点附近的变化信号来说的，属于交流动态电阻，不能用来计算放大电路的静态工作点。 十三、“共射放大电路的交流输入量和输岀量反相”，这种说法确切吗？ 答：这种说法不确切，因为它没有指明输入量和输岀量是什么。在放大电路的分析中，经常是讲电压增益。这 时，输出量和输入量都是电压。在这种情况下，共射放大电路从集电极输出的交流电压是和从基极输入的交流电压 反相的。如果讲座的是基极输入电压和射极输出电流（约等于集电极输出电流）的相位关系，则在共射放大电路中 两者是同相的。在本书的第6部分放大电路中的反馈中分析多级放大电路级间反馈的极性时，要分析从输入量到 引出反馈的那个输出量（电压或电流）的相位关系，此时就要特别注意这一点。 十四、在用微变等效电路求放