第4讲放大电路(第三周)

1、4.1 4.1 放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标4.2 4.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法4.4 4.4 放大电路静态工作点的稳定问题放大电路静态工作点的稳定问题4.5 4.5 共集电极放大电路和共基极放大电路共集电极放大电路和共基极放大电路4.6 4.6 派生电路（组合电路）派生电路（组合电路）4.7 4.7 场效应管放大电路场效应管放大电路第第4 4讲讲 放大电路基础放大电路基础4.1 4.1 放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念一、放大的概念

2、二、放大电路的性能指标二、放大电路的性能指标三、放大电路的模型三、放大电路的模型一、放大的概念u放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的前提判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。二、二、放大电路的性能指标2. 2. 放大倍数（增益）放大倍数（增益）1. 1. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻3. 3. 通频带通频带1. 1. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。LooLoooo) 1

3、(RUURUUUR空载时输出电压有效值带负载RL时的输出电压有效值iiiIUR 输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻2. 2. 放大倍数（增益）：输出量与输入量之比放大倍数（增益）：输出量与输入量之比 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。转换为输出信号能量的能力。输入：电流、电压；输入：电流、电压； 输出：电流、电压；输出：电流、电压；根据实际情况，放大电路分为根据实际情况，放大电路分为四种：四种：电压放大、电流放大、互阻放大、互导放大电压放大、电流放大、互阻放大、互导放大ioUUAAuuuioII

4、AAiiiioIUAuiioUIAiu（1）电压放大模型）电压放大模型输入和输出均是电压输入和输出均是电压LoLiOoRRRAV vv2 2、要想减小负载的影响，希望、要想减小负载的影响，希望？LoRR 理想情况理想情况0o R有有sisiivvRRR 1 1、要想减小输入信号衰减，希望、要想减小输入信号衰减，希望？siRR 理想情况理想情况 iRioUUAAuuu电压放大倍数是最常被研究和测试的参数（2）电流放大模型）电流放大模型输入和输出均是电流输入和输出均是电流2 2、要想减小负载的影响，希望、要想减小负载的影响，希望？1 1、要想减小衰减，希望、要想减小衰减，希望？LooioRRRiA

5、iis isssiRRRii 有有理想情况理想情况LoRR oR理想情况理想情况siRR 0i RioIIAAiii输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端E. 隔离放大电路模型隔离放大电路模型C. 互阻放大模型（自学）互阻放大模型（自学）ioIUAuiD. 互导放大模型（自学）互导放大模型（自学）ioUIAiu3. 3. 通频带通频带由于电容、电感及放大管由于电容、电感及放大管PNPN结的电容效应，使放大电路在结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力衡量放大电

6、路对不同频率信号的适应能力下限频率上限频率LHbwfff4. 4. 非线性失真非线性失真 由元器件非线性特性引起的失真由元器件非线性特性引起的失真非线性失真系数非线性失真系数: :%100o122o VVkk VO1是输出电压信号基波是输出电压信号基波分量的有效值，分量的有效值，Vok是高次谐是高次谐波分量的有效值，波分量的有效值，k k为正整数。为正整数。4.2 4.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理一、一、 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成二、放大电路的直流通路和交流通路二、放大电路的直流通路和交流通路三、设置静态工作点的必要性三、设置静态工作点的

7、必要性一、一、 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成VBB、Rb：使UBE Uon，且有合适的IB。VCC：使UCEUBE，同时作为负载的能源。Rc：将iC转换成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，为简化分析，将它们分开作用。将它们分开作用。一、一、 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成求解步骤：求解步骤：1、绘制直流通路，求、绘制直流通路，求静态工作点静态工作点；2 2、绘制交流通路，求、绘制交流通路，求动态输出动态输出；3 3、叠加静态输出和动态输出；、

8、叠加静态输出和动态输出；1. 静态静态 输入信号输入信号vi0时，放大电路的工作状态称为静态或直流时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。工作状态。 二、放大电路的直流通路和交流通路二、放大电路的直流通路和交流通路直流通路静态工作状态对应的电路为直流通路静态工作状态对应的电路为直流通路 输入电压输入电压ui为零时，为零时，晶体管各极的电流、晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为间的电压、管压降称为静态工作点静态工作点Q，记作，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。bBEQBBBQRVVI BQCEOBQCQIIII VCEQ=VCCICQRc 简化图2. 动态

9、动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动态工作情况。后，电路将处在动态工作情况。交流通路动态工作状态对应的电路为交流通路动态工作状态对应的电路为交流通路此时，此时，BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。作相应的变化。 动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反交流通路直流通路vsRsvsRs绘制下列电路图的直流通路和交流通路绘制下列电路图的直流通路和交流通路找不同找不同vsRsvsRs找不同找不同直流通路交流通路直流通路：直流通路： U Us s=0=0，保留，保留R Rs s； 电容开路；电容开路； 电感相当于短路

10、；电感相当于短路；交流通路：交流通路： 大容量电容相当于短路大容量电容相当于短路 直流电源相当于短路（内阻为直流电源相当于短路（内阻为0 0）本节小结本节小结放大电路分析求解步骤：放大电路分析求解步骤：1、绘制直流通路，求、绘制直流通路，求静态工作点静态工作点；2 2、绘制交流通路，求、绘制交流通路，求动态输出动态输出；3 3、叠加静态输出和动态输出；、叠加静态输出和动态输出；4.3 4.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法一、图解法一、图解法二、小信号模型分析法二、小信号模型分析法方法原理适用范围一、图解法分析步骤：分析步骤：1 1、实测三极管输入、输出特性曲线；、实测三极管输入、输出特

11、性曲线；2 2、绘制直流通路、绘制直流通路, ,列写输入回路方程和输出回路方程；列写输入回路方程和输出回路方程；根据根据输入特性曲线输入特性曲线和和输入回路负载线输入回路负载线求静态工作点求静态工作点Q Q（ I IBQBQ、 U UBEQBEQ）；）；根据根据输出特性曲线输出特性曲线和和输出回路负载线输出回路负载线求静态工作点求静态工作点Q Q（ I ICQCQ、 U UCEQCEQ ）；）；3 3、绘制交流通路，将信号的动态变化绘制在步骤、绘制交流通路，将信号的动态变化绘制在步骤2 2一、图解法步骤步骤1 1、实测三极管输入、输出特性曲线；、实测三极管输入、输出特性曲线；一、图解法bBBB

12、BERiVucCCCCERiVu2 2、绘制直流通路、绘制直流通路, ,列写输入回路方程和输出回路方程；列写输入回路方程和输出回路方程；一、图解法bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ输出回路负载线根据根据输入特性曲线输入特性曲线和和输入回路负载线输入回路负载线求静态工作求静态工作点点Q Q（ I IBQBQ、 U UBEQBEQ）；）；根据根据输出特性曲线输出特性曲线和和输出回路负载线输出回路负载线求静态工作求静态工作点点Q Q（ I ICQCQ、 U UCEQCEQ ）斜率不变3 3、绘制交流通路，将信号、绘制交流通路，将信号的动态变化

13、绘制在输入、输的动态变化绘制在输入、输出特性曲线上出特性曲线上bBsBBBERiV vvtsinsmsV vcCCCCERiV v（3）共射极放大电路中的电压、电流波形）共射极放大电路中的电压、电流波形共射极放大电路特点：同频率，反向3.设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性t tuCEUCEQVCCO饱和失真底部失真t tuCEUCEQVCCO截止失真顶部失真 要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！思考思考

14、减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？ 截止失真截止失真Q点偏低产生的失真点偏低产生的失真 饱和失真饱和失真Q点偏高产生的失真点偏高产生的失真饱和失真是输出回路产生失真。饱和失真是输出回路产生失真。消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小减小Rc，减小减小，减小减小VBB，增大增大VCC。不是好办法！Q QRb或或VBB Rc或VCC4. 图解分析法的适用范围图解分析法的适用范围幅度较大而工作频率不太高的情况幅度较大而工作频率不太高的情况优点：优点： 直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和直观、形象。有助于建立和理解交、直流共存，静态和动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参

15、数、合理设置动态等重要概念；有助于理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态静态工作点的重要性。能全面地分析放大电路的静态、动态工作情况。工作情况。缺点：缺点： 不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来不能分析工作频率较高时的电路工作状态，也不能用来分析放大电路的分析放大电路的输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻等动态性能指标。等动态性能指标。建立小信号模型的意义建立小信号模型的意义建立小信号模型的思路建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管管小范围内小范围内的特性曲线近似地

16、用直线来代替，从而可以的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。处理。 由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。二、小信号模型分析法二、小信号模型分析法 1.直流模型：适于Q点的分析利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIV

17、UIIRUVICC2.交流模型（ h参数等效模型） 在交流通路中可将三极管看成在交流通路中可将三极管看成为一个二端口网络，输入回路、为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，低频小信号模型ce22b21cce12b11be UhIhIUhIhU在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子画模型）电阻无量纲无量纲电导h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12Iu

18、uhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间的动态电阻内反馈系数电流放大系数c-e间的电导分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？3. 3. 模型的简化模型的简化BJT在共射连接时，其在共射连接时，其H参数的数量级一般为参数的数量级一般为 S101010101052433oefereieehhhhh模型中的参数如何确定？基区体电阻发射结电阻发射区体电阻数值小可忽略利用PN结的电流方程可求得beTbebbbebbbEQEQ (1)26(mV)200(1)(mA)UUrrrrIII查阅手册由IEQ算出在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！4.放大电路的动态分

19、析放大电路的动态分析（1）利用直流通路求）利用直流通路求Q点点（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路放大电路的交流等效电路（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路)()/()()/()()/(bebLcbebbLcbbebbLcciorRRRrRiRRirRiRRiA vvvbebbbebbbiiiirRirRiiiR )( vv LsR,0ttovviR令令0i v0b i0b iRo = Rc 所以所以外加测试电压求输出电阻（2）画小信号等效电路）画小信号等效电路H参数小信号等效电路参数小信号等效电路end5.

20、小信号模型分析法的适用范围小信号模型分析法的适用范围 放大电路的输入信号幅度较小，放大电路的输入信号幅度较小，BJTBJT工作在其工作在其V VT T特性特性曲线的线性范围（即放大区）内。曲线的线性范围（即放大区）内。H H参数的值是在静态工作参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。值的大小及稳定性密切相关。优点优点： 分析放大电路的动态性能指标分析放大电路的动态性能指标(Av 、Ri和和Ro等等)非常方便，非常方便，且适用于频率较高时的分析。且适用于频率较高时的分析。缺点缺点： 在在BJT