第二章 放大电路分析基础

1、第二章放大电路分析基础本章介绍三极管的三种基本组态放大电路的分析方法，为分析其他复杂电路打下基础。本章内容：2.1、放大电路工作原理2.2、放大电路的直流工作状态2.3、放大电路的动态分析2.4、静态工作点的稳定及其偏置电路2.5、多级放大电路本章要点：1、放大电路直流状态的解析法和图解法2、放大电路交流状态的图解法和微变等效电路法3、三种基本组态放大电路的分析方法4、 多级放大电路的耦合方式及其分析方法电子课件二：放大电路分析基础课时授课教案一授课计划批准人：批准日期：课序： 4授课日期： 授课班次：课题： 第二章 第2.1节： 放大电路工作原理目的要求：1、掌握基本放大电路的组成原则2、掌

2、握放大电路的直流通路和交流通路3、理解放大电路的工作原理重 点：放大电路的工作原理难 点：放大电路的交流通路教学方法手 段：结合电子课件讲解教 具：电子课件、计算机、投影屏幕复习提问：1、三极管的类型及外部工作条件？2、三级管的特性曲线有何规律？课堂讨论：1、如何画放大电路的直流通路和交流通路？2、放大电路中三极管各极电流和极间电压如何变化？布置作业：课时分配：课堂教学环节复习提问新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（分钟）8751052二、授课内容引 言放大电路的任务是不失真地把微小信号放大到所需要的程度。本节首先分析放大电路的组成原则及工作原理。2.1、放大电路工作原理一、电路组成基本

3、共发射极放大电路如图2一1所示。V放大三级管VCC主电源、能源VBB发射结偏置电源RC直流负载电阻，用来确定直流工作点RB发射结偏置电阻RL负载电阻RS、us信号源的电压和内阻C1、C2耦合电容二、工作条件1、三极管应处于放大状态。即发射结正偏，集电结反偏。2、能够输入和输出信号。3、不失真地放大信号。为了方便起见通常把VCC及VBB合并为一个直流电源，如图2一2所示。一、直流通路当交流输入信号为零时，电路中只有直流电流和电压，叫直流通路，又叫直流状态。此时，可把耦合电容视为开路。如图2一3（a）所示直流状态又叫静态。分析直流电路，叫直流分析，也叫静态分析。目的在于分析直流工作点，即求解：IB

4、Q、UBEQ、ICQ、UCEQ。二、交流通路当只考虑交流输入信号时的通路，叫交流通路，又叫交流状态。此时，耦合电容及直流电源VCC均视为短路。如图2一3（b）所示。交流状态，又叫动态。分析交流电路，又叫动态分析。目的在于分析交流放大陪数，输入电阻和和输出电阻。一、静态分析当交流输入信号为零时，只有直流电源VCC产生固定的直流电流IBQ、ICQ、IEQ和直流电压UBEQ、UCEQ。二、动态分析当交流信号输入时，在三极管各极电流和极间电压中产生交流分量ib、ic、ube、uce。由直流电源VCC和交流输入信号ui共同作用的结果，产生如下电流和电压： (RL开路时)经耦合电容滤去直流分量后，只输出交

5、流分量uo，电流及电压波形如图2一9所示。小 结1、三极管基本放大电路由三极管、耦合电容、电阻、直流电源、信号源及负载组成。2、放大电路正常工作的条件是：三极管处于放大状态，能够输入和输出信号，且不失真地放大信号。3、放大电路有静态和动态两种工作状态。进行静态分析时，耦合电容应开路；进行动态分析时，耦合电容和直流电源应短路。4、在放大电路中三极管的各极电流和极间电压既含有直流分量，又含有交流分量，经电容隔去直流后，只输出交流信号。课时授课教案一授课计划批准人： 批准日期：课 序： 4 授课日期： 授课班次：课 题： 第二章 第2.2节： 放大电路的直流工作状态目的要求：1、掌握放大电路直流工作

6、点的解析法及图解法2、掌握电路参数对直流工作点的影响规律 重 点：直流工作点的解析法难 点：电路参数对直流工作点的影响教学方法手 段：结合电子课件讲解教 具：电子课件、计算机、投影屏幕复习提问：1、如何画放大电路的直流通路和交流通路？2、三极管放大电路的工作原理 ？课堂讨论：1、如何用图解法确定直流工作点？ 2、电路参数如何影响直流工作点？布置作业：课时分配：课堂教学环节复习提问新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（分钟）二、授课内容2.2放大电路的直流工作状态引言分析放大电路的直流状态，其目的不仅在于使三极管处于放大状态，而且应把直流工作点确定在最佳状态，以保证最大限度且不失真地放大信号

7、。放大电路如图22（b）所示。根据如图23（a）所示的放大电路的直流通路，首先取：UBEQ0.7V（硅三极管）UBEQ0.3V（锗三极管）1、用输入特性曲线确定直流工作点 方程的图象如图中曲线所示，方程为直线方程，其图象如AB直线所示。二图象的交点Q即为直流工作点，其对应坐标分别为UBEQ、IBQ。如图24（d）所示。2、用输出特性曲线确定直流工作点 方程和的图象的交点Q即为直流工作点，其对应坐标分别为UCEQ、ICQ、IBQ。直流工作点应确定在直流负载线的中点附近，或者说确定在放大区的中央。如图2一5所示。这样可最大限度且不失真地放大信号。一、Rb对Q的影响因RC、VCC不变，直流负载线不变

8、。故当Rb增大时，则Q点沿直流负载线向下移动，输入信号幅度逐渐增大时，首先产生载止失真。反之，当Rb减小时，Q点向上移动。如图2一6（a）所示。二、RC对Q的影响因VCC、Rb不变，IBQ不变。故当RC增大时，减小，Q点向左移动；反之，Q点向右移动，如图2一6（b）所示。三、VCC对Q的影响因Rb、RC不变。故当VCC减小时，IBQ减小，同时直流负载线向左平移，Q点向左下方向移动；反之，Q向右上方移动。如图2一6（c）所示。为了克服电路参数对直流工作点的影响，直流电源VCC应当采用稳压电源。RC及Rb应采用十分稳定的电阻。小结1、可用解析法和图解法确定放大电路的直流工作点，前者简便，较精确；后

9、者麻烦，不很精确，但直观。2、用解析法确定直流工作点时，首先依三极管的材料选取UBEQ的值。再依具体直流电路计算出IBQ、ICQ、IEQ、UCEQ。3、用图解法确定直流工作点时，步骤如下：（1）首先用图解法或计算法确定UBEQ 、IBQ。（2）在输出特性曲线中画出直流负载线。（3）直流负载线与IBQ对应的那条输出特性曲线的交点Q即为直流工作点。（4）最后确定Q点所对应的坐标UCEQ、ICQ。作 业教 材P56习题二：1、2、3、4、5、6、课时授课教案一 授课计划批 准 人： 批准日期：课 序： 5 授课日期： 授课班次：课 题： 第二章 第2.3节 放大电路的动态分析目的要求：1. 熟练掌握

10、放大电路的微变等效电路法。 2. 牢固掌握三种基本组态放大电路的分析方法。 3. 了解三极管放大电路产生非线性失真的原因及克服方法。重 点： 放大电路的的微变等效电路法。难 点： 共集电极放大电路的动态分析教学方法手 段： 结合电子课件讲解教 具： 电子课件、计算机、投影屏幕复习提问：1. 如何确定放大电路的直流工作点？ 2. 电路参数如何影响直流工作点？课堂讨论：1. 在什么条件下才能应用微变等效电路法？ 2. 三极管三种基本组态放大电路的特点？布置作业：课时分配：课堂教学环节复习提问新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（分钟）875 10 5 2二 授课内容2.3 放大电路的动态分析引

11、言当交流信号输入放大电路时，三极管各极电流和极间电压均发生变化，不仅有直流电源产生的直流分量，还有交流输入信号产生的交流分量。2.3.1 图解分析动态电路一、 交流负载线对交流信号而言，在通带内，耦合电容1和C2可视为短路，电源VCC也视为短路。交流负载电阻为： 交流负载线的斜率为： 交流负载线必定要经过直流工作点。首先任意作一条斜率为的辅助线，如图中的虚线所示。然后过点作一条平行于辅助线的直线，该直线即为交流负载线。或者取，过点和点作一条直线即为交流负载线。二、 电流和电压波形 波形如图所示。2.3.2 放大电路的非线性失真一、 产生非线性失真的原因 三极管特性曲线的非线性引起的失真，如图2

12、-10所示。 直流工作点不适当引起的失真，如图-11所示。 交流输入信号的幅值过大会引起双向失真。最大不失真输出电压的振幅为：二、 克服非线性失真的措施 从三极管输入特性曲线看，工作点应避开其弯曲部分，而确定在特性曲线线性度较好的地方。 从输出特性曲线看，直流工作点应确定在直流负载线或交流负载线的中点，不可偏高和偏低。 输入信号的幅值必须适当。2.3.3 微变等效电路法一、 条件当放大电路输入微变信号时，三极管各极电流和极间电压只在直流工作点附近很小的范围内变化。只要直流工作点选得适当，在微小信号作用下，三极管的输入特性曲线和输出特性曲线可视为一小段直线，这样就可以把非线性的三极管用一个线性电

13、流控制电流源的模型来代替。进而建立整个放大电路的微变等效电路，然后按线性电路进行分析。二、 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路如图2- 15所示。从基极和发射极看，可视为一个电阻;从集电极和发射极看，可视为一个电流控制电流源。（低频小功率管）左右（高频小功率管）一、共发射极放大电路电路如图2-18(a)所示。 静态分析 动态分析微变等效电路如图2-18(b)所示。（） 电压放大倍数（） 输入电阻（） 输出电阻利用外加电源法求解使（） 源电压放大倍数 结论：（） 输入电压与输出电压反相位/（） 电压放大倍数大。（） 输入电阻较小。（） 输出电阻较大二、共集电极放大电路电路如图2-19(a)

14、所示。1. 静态分析 2. 动态分析微变等效电路如图2-19(b)所示。（1）电压放大倍数 当 （2）输入电阻 （3）输出电阻 利用外加电源法求解，如图2-20所示。 结论：（） 输出电压与输入电压同相位。（） 电压放大倍数小于一而近似等于一。（） 输入电阻很大。（） 输出电阻很小。三、 共基极放大电路电路如图2-21(a)所示1. 静态分析 2. 动态分析微变等效电路如图2-21(b)所示。 （1）电压放大倍数 （2）输出电阻 （3）输入电阻 结论：（） 输出电压与输入电压同相位。（） 电压放大倍数大。（） 输入电阻很小（） 输出电阻大小结1. 在小信号作用下，可用微变等效电路法分析放大电路

15、，其中三极管用线性电流控制电流源代替。2. 三极管特性曲线的非线性、直流工作点不适当、输入信号的幅值过大，都可能引起非线性失真。3. 三种基本组态放大电路各有各的特点，各有各的用途。4. 放大电路的动态性能指标有：放大倍数、输入电阻、输出电阻、通频带、输出功率、转换效率等。作业教材P58 习题二：6 7 8 9 10 11 课时授课教案一 授课计划批 准 人： 批准日期：课 序： 6 授课日期： 授课班次：课 题： 第二章 第2.4节 静态工作点的稳定及其偏置电路目的要求：1. 掌握放大电路的基本偏置方式及其特点。 2. 掌握稳定放大电路直流工作点的方法。重 点： 分压式偏置电路的特点难 点：

16、 稳定直流工作点的原理教学方法手 段： 结合电子课件讲解教 具： 电子课件、计算机、投影屏幕复习提问： 1. 微变等效电路法的要领和条件？ 2. 三种基本组态放大电路的特点？课堂讨论： 1.影响放大电路直流工作点的因素？ 2. 如何稳定放大电路的直流工作点？布置作业：课时分配：课堂教学环节复习提问新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（分钟）875 10 5 2二 授课内容2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路引言本节介绍三极管放大电路的偏置电路及稳定直流工作点的方法。一、固定偏置式如图2-18(a)所示 ，为偏置电阻。结论：优点：元件少、电路简单。缺点：三极管参数的变化将影响直流工作点；直流

17、工作点不能稳定。二、分压偏置式如图2-23所示，为偏置电阻。条件：若 则 近似串联 结论：优点： 与三极管的参数无关，与温度无关，其值恒定；同时起直流电流串联负反馈的作用，故直流工作点比较稳定。缺点：使用元件较多，且必须满足一定条件。一、影响直流工作点的因素1. 电路参数的影响 电路参数、Vcc影响直流工作点的规律前节已经分析过，只要采用稳定的、Vcc，即可克服这些参数对直流工点的影响。2. 温度的影响 第一章已讲过，温度升高时，增大，降低，增大，直流工作点升高；温度降低时，直流工作点降低，影响放大电路的正常工作。二、 稳定直流工作点的方法1、保持工作环境温度稳定。2、在放大电路的发射极（或源

18、极）中串联电阻形成直流电流串联负反馈，可稳定直流工作点。如图2-23中的所示。为了不降低交流电压放大倍数，在两端并联大容量的旁路电容。在通带内，对交流信号来说，短路，被旁路，不影响交流电压放大倍数。稳定直流工作点的过程如下： 小结1. 放大电路有固定偏置式和分压偏置式两种偏置电路，各有优点和缺点，但后者优于前者，故后者用得比较普遍。2. 温度是影响放大电路直流工作点的重要因素，通常采用直流负反馈的方法来稳定直流工作点。 课时授课教案一 授课计划批 准 人： 批准日期：课 序： 6 授课日期： 授课班次：课 题： 第二章 第2.5节 多级放大电路目的要求：1. 掌握多级放大电路的耦合方式及其特点

19、。 2. 掌握多级放大电路的分析方法。重 点： 多级放大电路的分析方法难 点： 后级对前级的影响 教学方法手 段： 结合电子课件讲解教 具： 电子课件、计算机、投影屏幕复习提问： 1. 三种基本组态放大电路的特点？ 2.何种放大电路带负载的能力强？课堂讨论： 1.多级放大电路的级数对放大倍数和通频带有何影响？ 2. 直接耦合式多级放大电路存在那两个主要问题？布置作业：课时分配：课堂教学环节复习提问新课讲解课堂讨论每课小结布置作业时间分配（分钟）875 10 5 2二 授课内容2.5 多级放大电路引言当单级放大电路的放大倍数达不到实际要求时，常把若干个基本放大电路连接起来组成多级放大电路。一、 阻容耦合式阻容耦合式多级放大电路如图2-30所示。C1-把信号源与放大电路耦合起来。C2-把两级放大电路耦合起来。C3-把负载与放大电路耦合起来。优点：1. 各级放大电路的直流工作点彼此独立，互不影响，便于计算和调试。 2. 电路比较简单，体积较小。缺点：1. 只能放大交流信号，不能放大直流及缓变信号。 2. 因为耦合电容的容量较大，故不易集成化。二、直接耦合式直接耦合式多级放大电路如图2-32所示。优点：1. 元件少，体积小，易集成化。 2. 既可放大交流信号，也可放大直流和缓变信号。缺