第八章基本放大电路

1、第八章 基本放大电路8.1 共发射极放大电路教学目标 】描述共发射极单管放大电路结构， 解释其工作原理。 知道静态工作点及波形失真的概念。 知道电压放大倍数、输入和输出电阻概念。教学重点 】1静态工作点的选择与波形失真。2静态工作点的稳定。3电压放大倍数的计算。教学难点 】1放大电路动态工作情况。2饱和失真和截止失真。教学方法】讲授法（主要是启发式讲解） 、多媒体课件教学课时】4 课时教学过程 】一、复习】1晶体管的放大作用。2晶体管的放大、饱和与截止状态。二、引入新课】晶体管的放大作用只有在构成放大电路以后才有实际意义。 共射放大电路只是其中较常用、较简单的一种，只有全面掌握本节内容，才能更

2、好地学习电子技术。三、讲授新课】8.1.1 共发射极单管放大电路的结构1基本的共发射极单管放大电路，如图10.1 所示。图10.1基本的共发射极放大电路VT是NPN型晶体管，起电流放大作用。Ucc是放大电路的直流电源，一方面保证晶体管工作在放大状态；另一方面为输出信号 提供能量。Rb是基极偏置电阻，与 Ucc配合决定了放大电路基极电流Ib的大小。Rc是集电极负载电阻，将晶体管集电极电流的变化量转换为电压的变化量，从而实现 电压放大。C1、C2是耦合电容，起“隔直通交”的作用。2 .共射放大电路：发射极是输入、输出回路的公共端。信号源、基极、发射极形成输 入回路；负载、集电极、发射极形成输出回路

3、。8.1.2共发射极单管放大电路的工作原理1.静态工作情况(1) 静态：输入交流信号为零时，电路中各处存在直流电压和直流电流的工作状态。(2) 静态工作点：静态时晶体管的Ib、Ic、UcE值。10.2所示。(3) 直流通路：直流信号在电路中流通的路径可画出的电路，如图图UcEUccRcIc(4)电路的静态工作点:IbU CC U beRbIbIc通常Ucc>> Ube，则UccRbIb例10.1在图10.1中，已知 Ucc50，试求放大电路的静态工作点解12 V , RbIb、Ic和 UcE值。300 kRc4 kIbU cc12300mA0.04 mA40UcEIc = IbUc

4、c2 .动态工作情况(500.04 ) mA2 mARcIc = (124) V4V（1 ）输入交流信号不为零时的工作状态。（2）动态工作波形。输入信号 Ui（3）波形分析：信号Ui经过耦合电容 C1加在晶体管基极和发射极之间, =UbE + Ui ）的波形（图中波形），UBE电压的变化引起基极电流（图中波形），只要晶体管处在放大状态，ic）受iB的控制（因化，UcE （ UCE = Ucc直通交的功能）后得到种电路具有反相作用。Uimsin t（V）,波形如图10.3 (b)所示。得至y UBE ( U BEIb + ib)的变化ic=iB） , urc （ urc = URC）（图中波形）

5、则随 Uo （图中波形）波形。iB （ iB =（icIcic）的波形（图中波形Rc ic）（图中波形）随ic的功能变化而变 ic变化而作相反的变化，经过 C2 （具有隔 Uo和Ui比较发现，二者相位相反，说明这Ic»ut叱Eit1叭图10.3放大电路加入交流信号前、后的波形8.1.3静态工作点的选择与波形失真1.静态工作点选择不当，容易引起失真。10.4所示。(1) 工作点设置太低时，出现截止失真，如图10.5所示。(2) 工作点设置太高时，出现饱和失真，如图图10.4工作点设置太低时的工作情况图10.5工作点设置太高时的工作情况2 .静态工作点设置恰当，随输入信号变化，输出信号正

6、、负半周都能达到最大值而不 出现失真，这个工作点是放大电路的最佳工作点。8.1.4静态工作点的稳定1.分压式放大电路是工作点稳定的放大电路，如图10.6所示。2 .条件：Rb1、Rb2和Ucc取值合适，使晶体管基极电位VbU CCRB1RB2Rb2。V EVbUbe ）也近似不变。集电极电流IcVeRe，就近似恒定不变。3 .工作原理：自动调节:IcfiU be ( Vb Ve)Jt IeJt Ic J电容Ce称为旁路电容，若不加电容 Ce,交流信号流过发射极电阻Re时，同样会产生电压降，导致交流输出信号减少。8.1.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻1.电压放大倍数 AuAu =兰Ui对图1

7、0.6分压式放大电路有UoRLicrbe ibR Lib, Ui式中RlRcRl； rbe为晶体管基极和发射极间的动态电阻左右)；“”号表示输出、输入信号反相。UoUiRcAu放大电路输出端未接负载时RlAuRJbR.rbe i bbeRc,电压放大倍数为Rc(通常为1 kRl ( Rl数将下降，也即输出电压将减小。3 .输入电阻Ri和输出电阻因RcRcRoRiRbRi尽可能大一些，以减少前级的负担。RoRo要小，例 10.2大电路的Au、beRl),所以放大电路接上负载后,电压放大倍r ber beRcRo越小，放大电路带负载的能力越强。在图10.1电路中，已知rbe1 k ，其他参数与例1

8、0.1一致。试求放Ri、Ro。解电压放大倍数AURlbe其中RlRcRlRcRl4100AuR-be50 21若放大电路未带负载，则有输入电阻输出电阻AuRiRbRoRcberbeRc50 4rbe200【四、小结】1.电压放大倍数AuR.be输入电阻Rbrbe ；输出电阻RoRc。2 .放大电路的两种工作状态分别为静态和动态。(1 )静态：当Ui0时，放大电路的工作状态。必须设置静态工作点。静态工作点必须设置合理。静态工作点必须稳定。放大的过程是:(2)动态：动态是指放大电路加入 Ui之后的工作状态。Ui T UBE ( = UbE + Ube)T iB ( = |b+ ib)T iC (=

9、|c+ ic)T UCE (=UcE + Uce )Uo【五、习题】思考与练习：8-1 ; 8-2【课题】8.2 静态工作点稳定电路【教学目标】掌握分压式偏置电路的结构与其静态工作点稳定的原理。【教学重点】分压式偏置电路的结构与其静态工作点稳定的原理教学难点 】分压式偏置电路的结构与其静态工作点稳定的原理教学方法】讲授法（主要是启发式讲解） 、多媒体课件教学课时】4 课时教学过程 】一、复习】放大电路的组成及各元件的作用。 。二、引入新课】面讨论的放大电路是基本共射放大电路， 基本共射放大电路也称固定偏置式共射放大放大电路的静态工作点不电路。这种电路的缺点是静态工作点随温度的变化而变得不稳定。

10、稳定是造成放大信号失真的主要原因之一，必须设法克服它。三、讲授新课】8.2.1 分压式偏置电路的结构及工作原理1电路结构分压式偏置电路如图所示。尺1 :上偏流电阻，R32 :下偏流电阻,Re :发射极电阻，Ce :发射极旁路电容。基极电压Vbq由Rbi和Rb2分压后得到，VbqVccRb2Rb1Rb2由此，Vbq的大小与三极管的参数无关。2 .工作原理温度变化时，三极管的参数 电路稳定工作点的过程可表示为:T（温度）（或）I CBO、Vceq将发生变化，导致工作点偏移。分压式偏置1 CQ1 EQVEQVBEQ1 BQ1 CQ其中Ce的作用是提供交流信号的通道,减少信号的损耗，使放大器的交流信号

11、放大能VcEQVCC1 CQRc1 EQReVccI CQ ( RcRe )力不因Re而降低。8.2.2静态工作点的计算分压式偏置电路，先计算Icq，再算1 BQ最后算VCEQ。1 CQ 1 EQVeqReVbqV beqReVbqRe1 BQ1 CQ例3-3在图所示的两个放大电路中，已知三极管他参数所图所示。=50 ，VBEQ = 0.7 V，电路其（1 ）试求两个电路的静态工作点;（2 ）若两个三极管的=100，则各自的工作点怎样变化?+ 12 VMOsm：()(b>解 （1 ）先计算两个电路的静态工作点。图（a）为固定偏置电路V CC V BEQ1 BQ Rb12 V 0.7 V5

12、60 k0.02 mA1 CQ1 BQ50 0.02 mA1 mAVCEQVCC1 CQ Rc12 V1 mA 5k 7 V图（b）为分压式偏置电路，有VbqRb2Rb1Rb212V20 k 3.4 V 20 k 50 kVBQVbeq 3.4 V 0.7 V 2.7 V1 CQ1 EQVeq2.7 V1 mARe 2.7 kQVcEQIcq (Rc12 V -1 mA (5 k 2.7 k )4.3 V（2）两个三极管=100 时I CQI bq 100 0.02 mA2 mAVCEQVCCIcqRc 12V2 mA5k可见，增大,导致Icq增大,使Vceq降低。在图（b）中，增大一倍，VC

13、EQ不变，1 BQ减小-半。2 V8.2.3电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算例3-4 在图中，已知三极管50 , Vbeq =0.7 V，电路其他参数所图所示。试计算：（1）静态工作点；（2）电压放大倍数 A、输入电阻i和输出电压r。解（1 ）计算静态工作点VbqVccRb2Rb1Rb21220V 4V10VeqVBQVBEQ4 V0.7V3.3V1 CQ 1 EQVeq31.65 mA2 k1 BQ1 CQ0.033 mAVCEQ VCCIcqRRe)12 V 0.65 (2) V5.4 V（2）计算Av、i、r。rbe300(1)26 mV1 EQ30051兰也1.1k1.65 mA

14、R'lRcrTRlRl1.33kRl竺空60.5ibeRb1 Rb2 rbe0.94 kro& = 2 k【四、小结】1 .分压式偏置电路的结构及工作原理。2 .静态工作点的计算。3 .电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算。五、习题】思考与练习： 8-3 ； 8-4课题】8.3 射极输出器教学目标 】知道射极输出器的特性及应用。教学重点 】1射极输出器特点。2射极输出器的应用。教学难点 】射极输出器的输入电阻、输出电阻分析。教学方法】讲授法（主要是启发式讲解） 、多媒体课件教学课时】2 课时教学过程 】一、复习】1放大电路输入电阻和输出电阻概念。2放大电路电压放大倍数的计算。

15、二、引入新课】射极输出器作为另一种结构 （共集电极放大器） 的放大电路， 有着许多一般放大电路所 没有的特性。例如输入电阻大、输出电阻小、不倒相等。三、讲授新课】射极输出器：信号由晶体管发射极输出。8.3.1电压放大倍数、输入电阻和输出电阻1 .电压放大倍数 AuriUi式中RlAu通常 Rbe <<电压放大倍数是2 .输入电阻RbUbeRe(1RiUoUoUiUeUbeRl ieRl(1rbeib (1Uo)RLibRl,所以Au并为正值，可见输出电压Rb(1 +)RLibrbeib + (1+) RLib卩)Rl ibrbe(1)Rl""(1)RlUo随着输

16、入电压Ui变化而变化。rbe)RlRb由于Rb 和(1)Rl)Rl值都较大，所以射极输出器的输入电阻Ri很高。3 .输出电阻RoUo射极输出器的Ui，当Ui保持不变时，Uo就近似不变，可见负载电阻对输出电压影响很小。说明射极输出器带负载能力很强。只有放大电路输出电阻很小时，其带负载能 力才强。可判断射极输出器的输出电阻很低。8.3.2 射极输出器的应用1用作输入级。禾U用它输入电阻很高的特点，可减小对信号源的衰减，有利于信号的 传输。2 .用作输出极。射极输出器接入负载或负载变化时，输出电压变化很小，使输出电压 更加稳定。3 用作中间隔离级。禾U用它输入电阻高可提高前级的电压放大倍数；禾U用它

17、输出电阻 低可减小后级对前级的影响，使前、后级能够得到更好的配合。【四、小结】1.共集电极放大电路也称为射极输出器，其放大的信号从发射极输出。2 .该放大电路具有输入阻抗高、输出阻抗低、放大倍数近似为1的特点。3 应用于多级放大电路的输入级、中间级和输出级。【五、习题】思考与练习：8-5 ; 8-7课题 】8.4 多级放大电路教学目标 】知道多级放大电路的特点。教学重点 】多级放大电路耦合方式。教学难点 】多级放大电路耦合方式。教学方法】 讲授法(主要是启发式讲解) 、多媒体课件教学课时】2 课时教学过程 】一、复习】放大电路的输入电阻 Ri、输出电阻Ro的概念。二、引入新课】目前多级放大电路

18、多级放大电路是解决单个晶体管组成的放大电路放大量不足的问题。般在集成电路中制造。三、讲授新课】1.直接耦合，如图10.7 (a)所示。( 1)优点：既能放大交流信号，也能放大直流信号和变化缓慢的信号。( 2)零点漂移：输入为零时输出随外界条件变化而偏离静态值。2 .阻容耦合，如图10.7 ( b )所示。( 1 )优点：各级静态工作点彼此独立，互不影响。( 2)缺点：阻容耦合电路不能放大直流和变化缓慢的信号。3 .变压器耦合，如图10.7 (c)所示。( 1 )优点：各级静态工作点彼此独立，互不影响；可以阻抗变换。( 2)缺点：频率特性差，对低频和高频信号均不能有效地传送；另外还有体积大、成

19、本高、不适用于集成工艺。(a)直接耦合(b )阻容耦合(C)变压器耦合图10.7 三种耦合方式的原理图4 .总的电压放大倍数应是各级放大倍数的乘积，即AuAu1 Au2Aun在计算放大倍数时，注意应将后一级的输入电阻视为前一级的负载。1中输入-何出11111爭缭放大屯路图10.8多级放大电路的框图【四、小结】1.放大器是将微弱信号逐级放大的由单个放大电路连接起来的放大器。其耦合方式有 阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。2 .无论哪种耦合，总电压放大倍数为:Au = Au1Au2* "Aun【五、习题】思考与练习：8-12 ;【课题】8.5 负反馈放大电路【教学目标】知道反馈的极性判别。

20、了解负反馈的类型。知道负反馈对放大器性能的影响。【教学重点】1.负反馈放大电路的类型。2 .负反馈对放大器性能的影响。【教学难点】1 .负反馈放大电路的类型。2 负反馈对放大器性能的影响。【教学方法】讲授法（主要是启发式讲解）、多媒体课件【教学课时】4课时【教学过程】【一、复习】放大电路的饱和失真、截止失真产生的原因。【二、弓I入新课】负反馈作为放大电路来说是必不可少的。可以说放大电路若没有负反馈是无法正常工作 的。不过负反馈的情况比较复杂，在本节内容中只是简单介绍。【三、讲授新课】8.5.1 负反馈的概念1 .反馈：将放大电路输出信号的一部分或全部，通过一定的方式送回到放大电路输入 端，使放

21、大电路的输入量不仅受输入信号的控制，而且还受放大电路输出量的影响。2.反馈框图如图10.33所示。图 10.33反馈放大电路的一般方框图xo表示放大电路的输出信号，Xf表示反馈信号，x i表示比较环节，输入信号 Xi和反馈信号Xf在此相Xi表示来自信号源的输入信号， 表示放大电路的净输入信号，符号 叠加（比较），产生放大电路的净输入信号 Xi。3 .反馈的极性。（1）负反馈：引入反馈后，如果反馈信号减弱输入信号，使净输入信 号减小，导致输出信号减小； （2）正反馈：反馈信号增强输入信号，使净输入信号增大， 导致输出信号增大。*8.5.2反馈的极性判断1瞬时极性法。将反馈信号与放大电路输入端的连

22、接断开，假想从放大电路的输入端 加入瞬时极性的输入信号（“ +”表示增加，“ ”表示减小）。推想各相关点电压瞬时极性 的变化，如果反馈信号与输入信号的极性相同为正反馈，否则为负反馈。所示电路的反馈极性。用Elq 9%T卜VT2 G e(C)图10.34用瞬时极性法判别反馈极性解(1)在图10.34 (a)所示电路中，先断开反馈支路，给反相输入端加“”瞬时信号，集成运放放大后输出端为“O”信号(倒相作用)，经反馈电阻Rf引回到同相输入端为“O”，与原反相输入端加的“”信号相反，使净输入信号削弱，为负反馈。”信号，运放输出端为“ ”信号相同，使净输入信号(2) 在图10.34 ( b )所示电路中

23、，若给同相输入端加“ 信号，经反馈引回同相输入端为“”，与原同相输入端加的“加强，为正反馈。8.5.3 直流负反馈直流负反馈可以稳定放大如果电路引入的反馈量仅是直流量，这种反馈称为直流反馈。电路的静态工作点。*8.5.4负反馈放大电路的组态1.电压反馈和电流反馈的区分(1) 若将放大电路的输出端短路，反馈信号消失为电压反馈；否则为电流反馈。如图 10.35 (a)、(b)所示。(2 )反馈信号直接取自输出端为电压反馈，否则为电流反馈。(3)电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小；电流负反馈能稳定输出电流，使 输出电阻增大。2 .串联反馈和并联反馈的区分10.35( C)、( d)(1)反馈信

24、号直接送到的输入端为并联反馈，否则为串联反馈。如图图10.36负反馈的四种基本类型所示。（2）串联负反馈能增大输入电阻，适宜和电压源相连；并联负反馈能减小输入电阻,适宜和电流源相连。-反懺电齬1（a）(b)瞎号反电路反处电Kf（C）负反馈的分类(d)3 .负反馈四种基本类型：电压串联负反馈，如图10.36(a)所示;电压并联负反馈，如图10.36(b)所示;电流串联负反馈，如图10.36(c)所示;电流并联负反馈，如图10.36(d)所示。图 10.35*8.5.5负反馈对放大器性能的影响1.降低放大倍数。反馈信号与输入信号比较，使净输入信号减小，而基本放大电路的 放大倍数不变，负反馈作用导致

25、输出信号减小。因此，具有负反馈的放大器的放大倍数比不加负反馈时要低。2 .提高放大倍数的稳定性。引入负反馈后，使输出信号的变化得到抑制，放大倍数趋 于不变，因此提高了放大倍数的稳定性。3 .减小非线性失真。弓I入负反馈后，反馈电路将输出失真的信号送回到输入电路，使净输入信号产生与输出失真相反的“预失真”信号，经放大，输出信号的失真得到一定程度的“补偿”。4 .改变放大电路的输入、输出电阻。电压负反馈减小输入电阻，电流负反馈增大输入 电阻；并联反馈减小输入电阻，串联反馈增大输入电阻。【四、小结】1 .负反馈的概念是将输出信号的一部分回送输入端，使净输入信号减少的控制环节。2 .反馈的极性。负反馈和正反馈。判别正、负反馈通常采用瞬时极性法。负反馈多用 于改善放大电路的性能。正反馈多用于振荡电路和数字电路。3 .负反馈能有效改善电路的性能。提高放大倍数的稳定性；减少非线性失真；改善输 出电阻等。4 .基本类型。电压串联负反馈，电流串联负反馈，电压并联负反馈，电流并联负反馈。【五、习题】思考与练习：8-1