电工电子学第5章

1、中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.281第五章第五章 基本放大电路基本放大电路放大电路的基本概念及其性能指标放大电路的基本概念及其性能指标共射极放大电路共射极放大电路射极输出器射极输出器共源极放大电路共源极放大电路功率放大电路功率放大电路多级放大电路多级放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.282学习要求：学习要求：中国石油大学电工电

2、子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名322.3.285.1 放大电路的基本概念及其性能指标放大电路的基本概念及其性能指标一、一、 放大电路的基本概念放大电路的基本概念放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUsUiIoI信号源信号源负载负载u放大的对象：输入信号（电压或电流）放大的对象：输入信号（电压或电流）u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大放大的基本要求：不失真放大Ui和和Ii分别为输入电压、电流，分别为输入电压、

3、电流，Uo和和Io分别为输分别为输出电压、电流，出电压、电流，RL为负载电阻。为负载电阻。 . . . .中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.284二、二、 放大电路的性能指标放大电路的性能指标1. 1. 放大倍数放大倍数电压增益（电压放大倍数）：电压增益（电压放大倍数）：, UUAiou 电流增益：电流增益： , IIAioi 功率增益：功率增益：iuiioPAAIUIUAo 表征放大电路对微弱信号的放大能力，是输出信号表征放大电路对微弱信号的放大能力，是输出信号（

4、Uo、Io、Po）比输入信号增大的倍数，又称增益。）比输入信号增大的倍数，又称增益。 放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUsUiIoI分贝表示：分贝表示：,Alg20uilg20A源电压放大倍数：源电压放大倍数：, UUAsous 5.1放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2852.输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻iiiIUr ri反映了放大电路对信号源的衰减程度。反映了放大电路对信号源的衰减程度。ri越

5、大，越大，放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号信号Ui 越接近信号源电压越接近信号源电压Us。 1）输入电阻）输入电阻SSiiiURrrU 和和 的关系为：的关系为：iUSU 当当 和和RS一定时，输入电阻一定时，输入电阻r i越大，越大， Ui就越大，就越大，对信号源的衰减作用越小。对信号源的衰减作用越小。 SU放大电路放大电路RL+ Rs+ iUoUsUiIoIri中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.286R

6、LRssUiUoUoIiI+rirooU +放大电路放大电路ooLLoUrRRU 由等效电路可见由等效电路可见 输出电阻输出电阻ro的大小，反映了放大电路带负载能的大小，反映了放大电路带负载能力的强弱。力的强弱。ro越小，越小，负载电阻负载电阻RL的变化对输出电压的变化对输出电压的影响越小，的影响越小，带负载能力越强。带负载能力越强。 LooLooooR)1UU(RUUUr 5.1放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.

7、3.287 LsR0UTToIUrro的求取方法的求取方法 外施电源法外施电源法 在信号源短路在信号源短路( (保留信号源内阻保留信号源内阻R Rs s) )，负载开路，负载开路条件下，在放大电路的输出端加一测试电压，相应条件下，在放大电路的输出端加一测试电压，相应的产生测试电流。的产生测试电流。 放大电路放大电路RS0US TUTI+roLoooR)1UU(r 当信号源内阻当信号源内阻R Rs s未知时：未知时：中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2883.3.通频

8、带通频带衡量放大电路对不同频率信号的适应能力衡量放大电路对不同频率信号的适应能力LHbwfff Lf下下限限频频率率Hf上限频率上限频率4.4.最大不失真输出电压最大不失真输出电压U Uomom5.5.最大输出功率最大输出功率P Pomom和效率和效率5.1放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名922.3.285.2 5.2 共发射极放大电路共发射极放大电路共射极放大电路的组成及放大原理共射极放大电路的组成及放大原理静态分析

9、静态分析动态分析动态分析分压偏置的共射极放大电路分压偏置的共射极放大电路三极管及其放大电路三极管及其放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2810共射极共射极共基极共基极共集电极共集电极5.2共发射极放大电路共发射极放大电路B输入输入，C输出输出E输入输入，C输出输出B输入输入，E输出输出中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2811一一

10、. 共射极放大电路的组成及放大原理共射极放大电路的组成及放大原理起放大作用起放大作用保证保证ui加到发加到发射结，且射结，且UCC不影响不影响us保证只将信号保证只将信号输送到负载输送到负载将将iC转换为转换为uo保证保证T处于放大处于放大状态，并提供状态，并提供电路能量电路能量 放大电路应由放大器件、直流电源和偏置放大电路应由放大器件、直流电源和偏置电路、输入电路和输出电路几部分组成。电路、输入电路和输出电路几部分组成。 提供基极电流提供基极电流C C1 1、C C2 2耦合电耦合电容，容，“隔直隔直通交通交”中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页

11、上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2812UBEIBICUCE无输入信号无输入信号( (u ui i = 0)= 0)时时: : uo = 0，uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO5.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2813UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo =

12、 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2814uitOuotO 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上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附加了小的交流信号(交直流共存交直流共存）。）

13、。5.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2815直流量：直流量：字母大写，下标大写。字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。交流量：交流量：字母小写，下标小写。字母小写，下标小写。ib，ic，uce。瞬时量：瞬时量：字母小写，下标大写。字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上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附加了小的交流信号(交直流共存交直流共存）。）。+集电极

14、电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2816二、二、 静态分析静态分析 当输入信号当输入信号us=0时，电路中各电压、电流均为时，电路中各电压、电流均为直流，故称静态。管子在静态时的电压、电流（直流，故称静态。管子在静态时的电压、电流（IB、IC、UCE、）称静态值，在特性曲线上确定一点、）称静态值，在特性曲线上确定一点静态工作点静态工作点Q。静态分析：确定放

15、大电路中的静态静态分析：确定放大电路中的静态工作点工作点Q。1. 用估算法确定静态工作点用估算法确定静态工作点QC开路开路直直流流通通路路5.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2817BCII bCCbBECCBRVRUVI CCCCCEIRVU 输入回路估算输入回路估算IB输出回路估算输出回路估算IC，UCE由直流通路由直流通路当当UBE IB且且足够大时，足够大时，可有：可有：三极管及其放大电路三极管及其放大电路中国石油大学电工

16、电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28393. 动态分析动态分析小信号等效电路如图。小信号等效电路如图。三极管及其放大电路三极管及其放大电路交流通路交流通路+ui+uoRb2RcRLbecRb1Re5.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2840性能指标计算性能指标计算可得电压增益：可得电压增益：ebeLCiou1/RrR

17、RUUA）（）（ 输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：coRr eEbbeiIRIrU bEbbe)1(IRIr bEbe )1(IRr )/ (LCcoRRIU )/ ( LCbRRI 放大倍数减小放大倍数减小beLCu)/(rRRA ir R1r/R/R r/R/Rrebeb2b1ib2b1i）（ 中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28414. 电路改进措施电路改进措施uo+VCC+ui+Rb1RcRLC1C2Rb2Re+CeCCb2b1b2BVRRRV e

18、BEBERUVI CcEeCCCEIRIRVU EceCCIRRV ）（直流通路如图直流通路如图+VCCRb1RcRb2ReBICIBIEUCE+EC（1）静态工作点）静态工作点5.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2842（2）动态分析）动态分析小信号等效电路小信号等效电路+ui+uoRb2RcRLbecRb1crbebeRc+RLRb2+iUbIcIbI oURb1交流通路交流通路uo+VCC+ui+Rb1RcRLC1C2Rb2

19、Re+Ce中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2843放大电路的性能指标放大电路的性能指标电压放大倍数电压放大倍数Au由输入回路：由输入回路：bbeiIrU )R/R(IULcco iouUUA beLcr)R/R( 由输出回路：由输出回路：)R/R(I Lcb crbebeRc+RLRb2+iUbIcIbI oURb15.2共发射极放大电路共发射极放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电

20、子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2844输入电阻输入电阻ri输出电阻输出电阻roiiiIUr CoRr 000bcbi IIIU 时，时，crbebeRc+RLRb2+iUbIcIbI oURb1iIricrbebeRcRb2bIcIbI Rb1robeb2b1r/R/R 中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2845三、三、 射极输出器射极输出器EeBEBbCCIRUIRV 1. 静态分析静态分析BE1II ）（ EeCCCEIRVU 信号由基极输

21、入，由发信号由基极输入，由发射极输出。射极输出。ebBECCB1RRUVI）（ 三极管及其放大电路三极管及其放大电路5.3射极输出器射极输出器中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28462. 动态分析动态分析Lbo1RIU ）（ Lbbebi1RIrIU ）（ LbeLiou11RrRUUA ）（）（ 1）电压增益：）电压增益：beL1rR ）（ 1u A画出小信号等效电路画出小信号等效电路故又称电压跟随器。故又称电压跟随器。LeL/RRR 三极管及其放大电路三极管及

22、其放大电路中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2847ri=Rb/rbe+（1+）RL3）输出电阻：）输出电阻：ebsbeo/1/RRRrr 1sbeRr2）输入电阻：）输入电阻：射极输出器的主要特点：射极输出器的主要特点： 电压放大倍数接近电压放大倍数接近 1； 输入电阻高；输入电阻高； 输出电阻低。输出电阻低。常被用作多级放大电路的输入级或输出级。常被用作多级放大电路的输入级或输出级。riro三极管及其放大电路三极管及其放大电路5.3射极输出器射极输出器中国石油大

23、学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28481. 模拟电子技术设备的四大部分如图：模拟电子技术设备的四大部分如图：电压电压放大器放大器功率功率放大器放大器负载负载（换能器）（换能器）把电能转换把电能转换为其他形式为其他形式的能量的能量 功放以输出功率为直接目的。功放以输出功率为直接目的。为了获得大的输出为了获得大的输出功率，必须使功率，必须使 输出信号电压大；输出信号电流大；放输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配大电路的输出电阻与负载匹配。高效率地向负载

24、高效率地向负载提供失真不大的提供失真不大的额定功率，以驱额定功率，以驱动执行机构动执行机构把微弱的信号把微弱的信号电压放大，是电压放大，是小信号放大器小信号放大器信号源信号源一、一、 功率放大器的用途和特点功率放大器的用途和特点中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28492. 功放电路的特殊问题功放电路的特殊问题1）输出功率）输出功率2）效率）效率 为获得大的功率输出，要求功放管的电压电为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在流都有

25、足够大的输出幅度，因此管子通常在极限极限状态下工作。主要技术指标：状态下工作。主要技术指标：最大输出功率最大输出功率Pom。 功率放大器的输出功率是由直流电源能量转功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其换得到的。其转换能力称集电极效率转换能力称集电极效率，即，即voPP 电源供给的直流功率电源供给的直流功率集电极输出功率集电极输出功率 TovPPP PT：耗散在管子集电极：耗散在管子集电极上的功率，称管耗上的功率，称管耗中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.

26、28503）非线性失真）非线性失真4）功放管的散热问题）功放管的散热问题5）分析方法）分析方法 由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需实际中需在获得最大功率的同时，尽可能把非线性在获得最大功率的同时，尽可能把非线性失真限制在允许的范围内失真限制在允许的范围内。 功放管在极限运用时，功放管在极限运用时，uCE最大值最大值 接近接近U（BR）CEO，iC最大值最大值 接近接近ICM，Po接近接近PCM，且有相当，且有相当大功率消耗大功率消耗在集电结在集电结上，要

27、考虑功放管的散热和保护问题。上，要考虑功放管的散热和保护问题。 在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用图解分析法图解分析法。中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2851voPP TovPPP PT 管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。越小，效率就越高。 在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为：的不同可分为：甲

28、类放大甲类放大乙类放大乙类放大甲乙类放大甲乙类放大中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2852甲类：甲类：Q点设在放大区中点设在放大区中部，整个信号周期内部，整个信号周期内iC0甲乙类：管子在静态时微导甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上通，信号半周期以上iC0。乙类：乙类：Q点设在截止区边点设在截止区边缘，信号半周期内缘，信号半周期内iC0。 最低，最低， 50%。失真最小。失真最小。 最高，最高， 可接近可接近78.5%。失真最大。失真最大。 略低于乙类。略

29、低于乙类。中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.2853乙类互补推挽放大电路乙类互补推挽放大电路甲乙类互补推挽放大电路甲乙类互补推挽放大电路单电源互补推挽放大电路单电源互补推挽放大电路采用复合管的功率输出级采用复合管的功率输出级 乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。构上采取措施。中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名22.3.28541）电路结构）电路结构 T1为为NPN管，与负载管，与负载RL组成正向跟随组成正向跟随ui的射极的射极输出器；输出器； T2为为PNP管，与负载管，与负载RL组成反向跟随组成反向跟随ui的射极输的射极输出器。出器。中国石油大学电工电子教学中心中国石油大学电工电子教学中心下一页下一页返回返回上一页上一页目录目录电工电子学电工电子学 chapter 4 随机点名随机点名2