信号放大电路基础

《现代电子线路》Ⅲ第二部分第6讲信号放大电路基础（1）1晶体管做放大器要解决两个问题电流的单向和双向

输出波形发生畸变（失真）复习2VBEIBIBQVBEQQvbeib建立工作点～使晶体管工作在放大区。

工作点～晶体管工作所需的直流电压和电流。Q1（VBEQ,IBQ）；Q2（VCEQ,ICQ）3

提供工作点的电路～偏置电路。

常见偏置形式～固定偏置、分压式偏置。静态工作点的建立固定偏置直流通路电容开路电感短路4非线性和线性问题

限制输入信号的动态范围（小信号）～线性化。

在具备合适的工作点和小信号条件下，晶体管可视为一个线性器件！VBEIBIBQVBEQQMNibvbe5CEibicβibieBCEicBECEib三极管微变等效电路（E为公共端）：CBreieicαieibECBicreEBCBie三极管微变等效电路（B为公共端）：6一、放大器的基本概念信号放大电路(放大器)的主要功能是无失真地放大信号。

能放大微弱信号的电路叫放大器。这里的“信号”是指随时间变化的连续电流或电压。两个要求：1)输出信号不失真，线性放大。

2)输出功率大于输入功率，电压或者电流幅度增大。放大器PoPi7级数：单级和多级；按器件：晶体管（共射、共基、共集）场效应管（共源、共栅、共漏）信号幅度：小信号（电压）、大信号（功率）放大器信号频率：低频、高频放大器信号带宽：窄带、宽带放大器导通时间：甲(A)类、乙(B)类、甲乙(AB)类和丙(C)类等二、放大器的分类89

性能指标都是对交流而言的，但与静态工作点有关。放大器模型如下图：VS(s)ZL(s)信号源负载放大器Vi(s)Vo(s)Avt(s)Vi(s)ZS(s)Zi(s)ZO(s)三、放大器的主要技术指标和关注的问题

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◆描述放大器对信号源所呈现的负载效应；

◆

如信号源为小内阻电压源，则输入电阻越大越好；如信号源为大内阻电流源，则输入电阻越小越好。输入电阻：Zi

:放大器输入电压和输入电流之比。1、输入电阻和输出电阻

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Zo:输入端电压源短路(保留其内阻)、输出端负载开路，由放大器输出端向放大器看进去的等效电阻。

◆

描述放大器与负载之间的关系,反映放大器带负载能力；

◆

如输出稳定电流，则输出电阻越大越好；如输出稳定电压，则输出电阻越小越好。输出电阻：12常用增益的定义

电压增益Av:Av(S)=Vo(S)/Vi(S)电流增益Ai

:Ai(S)=Io(S)/Ii(S)互导增益Ay:Ay(S)=Io(S)/Vi(S)互阻增益Az:Az(S)=Vo(S)/Ii(S)VS(s)ZL(s)信号源负载放大器Vi(s)Vo(s)Avt(s)Vi(s)ZS(s)Zi(s)ZO(s)2、放大倍数（增益）13源增益的定义

电压源增益Av:Av(S)=Vo(S)/Vs(S)电流源增益Ai

:Ai(S)=Io(S)/Is(S)互导源增益Ay:Ay(S)=Io(S)/Vs(S)互阻源增益Az:Az(S)=Vo(S)/Is(S)增益和源增益的关系14失真：输出波形与输入波形相比产生了畸变(即输出与输入信号波形不一样了)。

失真种类：非线性失真、线性失真。

⑴非线性失真(谐波失真)

产生原因：器件的非线性。例如：三极管的饱和失真、截止失真。

特征:输出信号产生了新的频率分量。3、失真

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非线性失真系数越大，失真越严重。放大器非线性失真U1:基波有效值;Un:n次谐波有效值。

非线性失真的大小常用非线性失真系数表示。当输入为单一频率正弦波时,定义:16

⑵线性失真(频率失真)和通频带

原因：放大器中存在电抗性元件引起。

放大器幅度失真相位失真f2f2ff特征：输出端不产生新的频率成分。种类：幅度失真、相位失真。17通频带：放大器幅频特性中增益

对应的一段频率范围,Aum为放大器的中频段增益。

带宽：通频带的宽度，因为，

带宽常以BW0.7表示由于电抗元件和晶体管结电容的存在，对不同频率的信号放大倍数不一样；放大器一般放大某一频段的信号。如不失真，放大器对这一频段的信号一视同仁18

只要保证被放大信号的带宽BWs在放大器的通频带BW0.7之内，就认为放大器不会产生频率失真。BW0.7=fH-fL通频带宽也称3dB带宽或半功率带宽。BW0.7=fH19四、晶体管3种基本组态放大器注意：组态是针对交流信号而言的。共发CE共基CB共集CC基极不能作输出、集电极不能作输入用！2021

直流(静态)分析就是在没有交流输入信号作用时，估算晶体管的工作点。

交流(动态)分析就是确定在交流输入信号作用下，管子在工作点处的电压电流关系,进而计算放大器的各项性能指标。

直流分析：直流通路

交流分析：交流通路只有直流通路和交流通路都正确才能正常放大

1、直流通路和交流通路

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直流通路：直流电流流经的通路即偏置电路，将放大电路中电容开路、电感短路，直流电源保留后电路。

得到直流通路和交流通路的方法23

交流通路：交流电流流经的通路。将放大电路中直流电压源短路、电流源开路，大电容和小电感短路，小电容和大电感开路，并保留电抗不能忽略的电感和电容后得到的电路。

24无交流通路无直流通路25工作点太高，则产生“饱和失真”

当放大器带负载，则最大可能的输出幅值和动态范围在交流负载线上确定。2、静态工作点对信号放大的影响

26工作点太低，则产生“截止失真”

放大器合适工作点位置大致应在交流负载线中间静态工作点的设置应当保证不出现截止失真和饱和失真27消除截止失真：减小输入信号幅度，提高静态工作点电流。消除饱和失真：减小输入信号幅度，降低静态工作点电流。

283、基本组态放大器的技术指标分析

技术指标：输入电阻、输出电阻、增益和通频带等分析方法：常用小信号等效电路法或图解法。

分析步骤：先进行直流分析，确定三极管的静态工作点Q,即直流电压和电流（IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ)；再进行动态（交流）分析，即性能指标分析。工程估算法小信号等效电路法29VSRSRBRCRLRB=RB1//RB2+-voCE30▲

输入电阻RB较大时，▲

输出电阻31▲

电压增益因，32▲

电流增益33RE引入，使输入电阻增加，电压增益降低，且近似等于两个外部电阻的比值，而与晶体管参数β无关

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CE电路小结输入电阻：Ri≈rπ输出电阻：电压增益：输入电压与输出电压反相，主要用作放大。电流增益：35分立元件晶体管放大器分析方法画直流通路，求静态工作点计算晶体管小信号等效电路参数画交流通路将晶体管用小信号等效电路代替，得到放大器小信号等效电路求放大器性能指标利用求其他增益、源增益36例2：

计算输入电阻、输出电阻、电压增益和电流增益的值。

解：

3738小结4、小信号等效电路分析法可估算放大