基本放大电路简洁

1、(2-1)第第2章章 基本放大电路基本放大电路(2-2) 放大的概念放大的概念在电子技术中，利用在电子技术中，利用晶体三极管晶体三极管组成放大电组成放大电路，其目的是将微弱的路，其目的是将微弱的电信号电信号 进行放大，推动进行放大，推动负载正常工作。例如，扩音机电路的示意图如下：负载正常工作。例如，扩音机电路的示意图如下：微弱微弱放放大大器器话筒话筒声音信号声音信号电信号电信号主要讨论常用的基本放大电路的结构、工作原理主要讨论常用的基本放大电路的结构、工作原理、分析方法及其应用。、分析方法及其应用。2.1 2.1 共射极放大电路共射极放大电路(2-3)2.1.1共射极放大电路的组成与工作原理共

2、射极放大电路的组成与工作原理组成放大电路的基本条件是组成放大电路的基本条件是 能放大能放大 2 2 不失真不失真iDDuBECPNN二极管的正二极管的正向特性向特性死区死区如果输入信号小于死区电压时，二极管如果输入信号小于死区电压时，二极管不通，这样，被放大的信号就失真了。不通，这样，被放大的信号就失真了。(2-4)基本放大条件：基本放大条件：能放大能放大 、不失真、不失真iDDuBEC死区死区iutiuCEt输入信号小于死区电压时，输入信号小于死区电压时，发射结（二极管）不通，放发射结（二极管）不通，放大信号失真了。大信号失真了。如何解决如何解决这个问题这个问题？(2-5)iDDuBEC死区

3、死区iuCEt输入信号小于死区电压时，输入信号小于死区电压时，发射结（二极管）不通，放发射结（二极管）不通，放大信号失真了。大信号失真了。1 1 将信号减小？将信号减小？不行不行！2 让三极管先导通，将小信号再叠加上让三极管先导通，将小信号再叠加上? ?QV7 . 0行！行！三极管三极管工作在工作在线性区线性区iut(2-6)iDDu死区死区iutQV7 . 0基本放大条件：基本放大条件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBEUBEU两个电源能两个电源能否串连？否串连？BibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCi如何将电流信号转如何将电流信号转换为电压信号？换为电压信号？BC

4、iiCEiutBECiut(2-7)CEiut基本放大条件：基本放大条件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCi如何将电流如何将电流信号转换为信号转换为电压信号？电压信号？BCiiiutCR串电阻串电阻tCEuo？(2-8)CEiut基本放大条件：基本放大条件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCiBCiiCRtCEuoiut输出电压波形失真了输出电压波形失真了解决解决？解决解决？(2-9)CEiut基本放大条件：基本放大条件： 能放大能放大 、不失真、不

5、失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCiBCiiCR解决解决？解决解决？tCEuoiut加隔直电容？加隔直电容？tCEuoC0ut0u1C2(2-10)基本基本交流交流电压电压放大放大电路电路CCEBRBEBECBEUBibeBEuUCiCR0u1C2iutBRBEBECBEUBiCi1CCECR0u2BEuSRSeiuEiCRCC2CECEuLR(2-11)各元件的作用各元件的作用1. 1. 晶体管晶体管T是放大元件，是放大元件，i iC C= = i iB B；也；也是控制元件，控制是控制元件，控制EC C所提供的能量。所提供的能量。RBECEBRC

6、C1C2Tuiuo(2-12)RBECEBRCC1C2Tuiuo2. 2. 直流电源直流电源EC C集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。（几伏十几伏）（几伏十几伏）(2-13)RBECEBRCC1C2Tuiuo3 3 集电极电阻集电极电阻RC将变化的电流转变为变将变化的电流转变为变化的电压。化的电压。( (几千欧十几千欧十几千欧。几千欧。(2-14)4.4.基极电源基极电源EB和基极电阻和基极电阻RBRBECEBRCC1C2Tuiuo使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。EB一般为几伏一般为几伏, R

7、B一般一般为几十千欧以上。为几十千欧以上。(2-15)5 5 耦合电容耦合电容RBECEBRCC1C2Tuiuo隔直流，通交流。隔直流，通交流。一般为几微法到几一般为几微法到几十微法。十微法。(2-16)改进电路改进电路RBECEBRCC1C2Tuiuo可以省去可以省去RB(2-17)电源的简化法电源的简化法RBECEBRCC1C2TuiuoRBCCU忽略电源内阻忽略电源内阻，CCCEU(2-18)2.1.3 2.1.3 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电微变等效电路法路法图解法图解法计算机仿真计算机仿

8、真(2-19)静态静态: :不加输入信号不加输入信号( (放大信号放大信号) ) 分析的问题分析的问题: :合理确定静态值合理确定静态值( (静态工作点静态工作点) )分析的方法分析的方法: :估算法和图解法估算法和图解法静态值静态值: :CECB,UII。一、一、估算法估算法RB+UCCRCC1C2开路开路开路开路RB+UCCRC直流通道直流通道(2-20)（1）根据直流通道估算根据直流通道估算IB BRB+UCCRCIBUBEBCCBEBRUIUBCC7 . 0RU BCCRURB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。静态分析静态分析1 1、估算法：、估算法：(2-21)

9、（2）根据直流通道估算根据直流通道估算UCECE、IC CRB+UCCRCICUCECEOBCIIICCCCCERIUUCI(2-22)2 2、图解法：、图解法：先估算先估算IB B，然后在输出特性曲线上作出直，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与流负载线，与IB B对应的输出特性曲线与直流对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是负载线的交点就是Q Q点。点。ICUCEBBECCBRUUIQCURCCUCCCCCCCERIUU0CEU0CICICEU(2-23)例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。解：解：AmARUIBCCB4004. 030012mAIIBC5 . 10

10、4. 05 .37V645 . 112CCCCCERIUU请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。(2-24)例：用图解法求静态工作点。例：用图解法求静态工作点。123O/VCEU/mACIA60A4020AA80391260BI5 . 1Q1Q2QCCUCCCRUAmARUIBCCB4004. 030012mA5 . 1CIV6CEU作直流负载线，得作直流负载线，得静态工作点静态工作点Q。(2-25)2.1.4 2.1.4 放大电路的动态分析放大电路的动态分析一一、微变等效电路法微变等效电路法1. 三极管的

11、三极管的微变等效电路微变等效电路首先考察输入回路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线特性在小范围内近似线性性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管相号而言，三极管相当于电阻当于电阻r rbebe。(2-26)对于小功率三极管：对于小功率三极管：)()(26)1 ()(200mAImVrEberbe的数量级从几百欧到几千欧。的数量级从几百欧到几千欧。(2-27)考察输出回路考察输出回路iCuCE)(bBcCCiIiIibBiI所以：所以：bcii输出端相当于一个受输出端相当于一个受 i ib b控

12、制的电流源。控制的电流源。近似平行近似平行输出端还要并联一个大输出端还要并联一个大电阻电阻r rcece。(2-28)iCuCE iC uCEcceceiurr rcece的含义的含义r rcece的阻值很大的阻值很大(2-29)ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。三极管的三极管的微变等效电路微变等效电路(2-30)等效等效弄清楚等效的概念：弄清楚等效的概念：1 1、对谁等效。、对谁等效。2 2、怎么等效。、怎么等效。ebcbec(2-31)2 2、放大电路的微变等效电路、放大电路的微变等效电路(1) 放大电路的放大电路的交流通路交

13、流通路交流通路交流通路: 只考虑交流信号的分电路只考虑交流信号的分电路画交流通路的原则画交流通路的原则: :电容短路电容短路, ,直流电源短路。直流电源短路。短短路路短短路路置零置零BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe(2-32)短短路路短短路路BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSeRBRCRLuiuoSRSeLRiibici交流通路交流通路(2-33)将交流通路中的三极管用微变等效电路代替将交流通路中的三极管用微变等效电路代替ibiiRBRCRLuiuoSRSeiibiciuoicRCSRSeuiRBRL ibrbe放大电放大电路的微路的

14、微变等效变等效电路电路(2-34)3 3、电压放大倍数的计算、电压放大倍数的计算：bebirIULboRIUbeLiurRUUA0LCLRRR/负载电阻越小，负载电阻越小，放大倍数越小。放大倍数越小。iIbIcIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U(2-35)4、输入电阻的计算：输入电阻的计算：输入电阻是动态电阻。输入电阻是动态电阻。（1）输入电阻的概念输入电阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效SRSeir对于信号源来说，放大电路是电源的负载，这对于信号源来说，放大电路是电源的负载，这个负载的大小就可以用一个等效电阻来表示个负载的大小就可以用一个等

15、效电阻来表示,这个这个等效电阻就叫放大电路的输入电阻等效电阻就叫放大电路的输入电阻 。ir(2-36)（2）输入电阻的计算输入电阻的计算iiiIUriIbIrbeRCRBSRRLiUSEbI0USRSeiriUiIirBRri/beberrir大好，还大好，还是小好？是小好？思考：思考：(2-37)5、输出电阻的计算：输出电阻的计算：输出电阻是动态电阻。输出电阻是动态电阻。（1）输出电阻的概念输出电阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效放大电路对于负载来说，是负载的电压源，电放大电路对于负载来说，是负载的电压源，电压源的内阻压源的内阻,就叫放大电路的输

16、出电阻就叫放大电路的输出电阻 。0rSer0LR(2-38)iIbIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U0rC0Rr （2）输出电阻的计算输出电阻的计算10,0, 0ScbIIE2实验（或计算）法实验（或计算）法(2-39)2实验（或计算）法实验（或计算）法r00E0oULRr00EoLU负载开路负载开路接负载接负载00EUoL0L0LRrREUo两式联立，得两式联立，得LoL0o0)1(RUUr思考：思考：0r大好，还是小好？大好，还是小好？(2-40)1 交流负载线交流负载线RBRCRLuiuoicuceLRuicec1其中其中：CRRRLL/二二、图解法图解法(2-41)i iC C

17、和和 u uCECE是全量，与交流量是全量，与交流量i ic c和和u ucece有如下关系有如下关系CciiCEceuu所以：所以：LCECRui1这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：LR1的直线的直线。这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。(2-42)交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB过过Q点作一条直线点作一条直线, ,斜率为斜率为:LR1 交流负载线交流负载线(2-43)2 2 图解分析图解分析（1）交流信号得传输情况：交流信号得传输情况：)()(0cecbbeiuuiiuuIBUBEQICUCEui

18、ibibicu0怎么变化怎么变化(2-44)ICUCEicu0沿交流负载线变化沿交流负载线变化u0与与ui反相！反相！u0相位如何相位如何u0(2-45)(2) 各点波形各点波形RB+ECRCC1C2uiiBiCuCuo(2-46)3 3 失真分析失真分析：为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成造成非线性失真非线性失真。(2-47)iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib(2-

19、48)iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形(2-49)iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形(2-50)2.1.5 静态工作点的稳定静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由工作点由UBE、 和和ICEO决定，这三个参数

20、随温决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。这一方面。TUBE ICEOQ(2-51)温度对温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI(2-52)温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是：总的效果是：温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。(2-53)总之：总之：TIC固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此，需要点是不稳定的。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、改进偏置电路，当温

21、度升高、 IC增加时，能够自增加时，能够自动减少动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳点基本稳定。定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。路见下页。(2-54)RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo偏置电路偏置电路I1I2IBB2II 2B1RC21RBEII 2B2BRIU C2B1B2BERRR EEBEBBERIUUUU EBEBEBECRURUUII (2-55)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBCRUI 可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。似乎似乎I

22、2越大越好，但越大越好，但是是RB1、RB2太小，将增太小，将增加损耗，降低输入电加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十阻。因此一般取几十K。(2-56)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBTUBEIBICUEIC本电路稳压本电路稳压的过程实际的过程实际是由于加了是由于加了RE形成了形成了负负反馈反馈过程过程(2-57)RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBCE将将RE短路，短路，RE对交流不起作用，对交流不起作用，放大倍数不受影响。放大倍数不受影响。如果去掉如果去掉CE，放，放大倍数怎样？大倍数怎样？(2-58)rbeRCRLiU iI bI

23、cI oU bI BR RE去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路EbeiRI)1(rIUbb LRIUbo EbeLuR)1(rRA 将将RE折算折算到基极到基极(2-59)去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路R)1(r/RrEbeBi CoRr rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE(2-60)2.2 共集电极（射极输出器）放大电路共集电极（射极输出器）放大电路RB+UCCRCC1C2RERLuiuo(2-61)静态分析：静态分析：RB+UCCREIBIEEBBECCBRRUUI)1 (BEI )1(I EECCCERIUU折算折算(2-62)动态分析：

24、动态分析：LeoRIU LELR/RR LbRI1 ）（LebebiRIrIU LbbebRI)1(rI LbbebLbuRI)1(rIRI)1(A LbeLR)1(rR1 ）（1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRERL(2-63)1、,R)1(rLbe 所以所以，1Au 但是，输出电流但是，输出电流Ie增加了。增加了。2、输入输出同相，输出电压跟随输入电输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称压，故称电压跟随器电压跟随器。讨论讨论(2-64)2、输入电阻、输入电阻R)1(r/RrLbeBi 输入电阻高，输入电阻高，对前级有利。对前级有利。rbeiU

25、iI bI cI oU bI BRRERL(2-65)3、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeiU iI bI cI sU bI BRRERsro置置0(2-66)ebbIIII EsbesbeRURrURrU BssR/RR U IrbeiU iI bI bI BRRERseI (2-67) IUroEsbeR1Rr11 1Rr/RsbeE U IrbeiU iI bI bI BRRERseI (2-68)一般一般sbeERrR1 ）（所以所以 1Rrrsbeo射极输出器的输出电阻很小，带负载能射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。力强。(2-69)讨论

26、讨论1、将射极输出器放在电路的首级，可以提、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的末级，可以降、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。低输出电阻，提高带负载能。3、将射极输出器放在电路的两级之间，可、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的以起到电路的匹配作用匹配作用。(2-70) 2.4 多级阻容耦合放大电路多级阻容耦合放大电路(2-71)第一级第一级第二级第二级第第n-1级级第第n级级输入输入输出输出功放级功放级耦合耦合耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容直接耦合；阻容耦合耦合；变压器耦合。；变压器耦合。(2-72)设

27、设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9K , rbe2 = 1.7K 典型电路典型电路 。、求：求： rrAoi +UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US前级前级后级后级(2-73)对耦合电路要求：对耦合电路要求：要求要求动态动态: 传送信号传送信号减少压降损失减少压降损失 耦合电路：耦合电路：静态：静态：保证保证各级各级Q点点设置设置波形不失真波形不失真(2-74)阻容耦合电路的频率特性阻容耦合电路的频率特性fA耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成(2-75)关键关键

28、:考虑考虑级间影响级间影响1. 静态静态: Q点同单级点同单级2. 动态动态性能性能:方法方法:ri2 = RL1ri2Uo1Ui2性能分析性能分析+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US2i1oUU (2-76)考虑考虑级间影响级间影响2ri , ro :概念概念同单级同单级1riro2121011uuioiooioiouAAUUUUUUUUUUAri2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET

29、2US(2-77)解解: 1. 微变等效电路微变等效电路:RE1R2R3RC2RLRSR1sU iU 1ber2ber1bi1bi 2bi1bi 2bi oU ir2irorri2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US(2-78)2.动态参数：动态参数：1ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1 其中其中 RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1=RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7K ri =1000K/(2.9+511.7)K 82K2ro