秋《低频电子线路》7基本放大电路-课件

上节课内容4.4.2晶体管的伏安特性曲线及参数4.4.3晶体管近似伏安特性和简化直流模型4.4.4直流偏置下晶体管工作状态分析7/25/20231<低频电子线路》本节课内容5.1基本放大器的组成原理及直流偏置电路5.1.1基本放大器的组成原理5.1.2直流偏置电路5.1.3直流通路和交流通路1.4放大器模型及放大器主要性能指标7/25/20232<低频电子线路》5.1.1基本放大器的组成原则基本放大器的三种组态CECCCB放大器的基本组成有源器件(晶体管)附属元件(直流电源，偏置电阻，耦合电容，集电极电阻）信号源（包括信号源内阻），负载电阻。7/25/20233<低频电子线路》简单共射放大电路（图）

+++UCCRBRCRLUO+－RSuSC1C2Ui+－7/25/20234<低频电子线路》放大电路的结构要保证两个基本方面的工作直流交流7/25/20235<低频电子线路》CE放大电路的构成和元件解释VT晶体管RB偏置电阻RC集电极电阻RL负载电阻C1、C2输入和输出电阻UCC电源电压US、RS信号源和内阻Ui输入信号U0输出信号7/25/20236<低频电子线路》晶体管放大器组成原则直流通路：管子工作在放大状态（Q点设置合适）。输入端接输入信号，US加到放大器输入回路（管子eb结）。交流通路：保证信号通路合理并通畅。输出端接负载电阻，输出信号U0取自输出回路。7/25/20237<低频电子线路》5.1.2直流偏置电路偏置电路指外电路，围绕晶体管周围提供直流工作状态的电路与元件。一般是由电阻和电容以及电感等无源元件所构成。直流偏置电路的目的是设置正确的直流工作点（Q点）。7/25/20238<低频电子线路》对偏置电路的要求电路结构要简单。保证直流工作点稳定。对信号的传输损耗要尽可能小。7/25/20239<低频电子线路》常见偏置电路类型常见偏置电路包括固定偏流电路电流负反馈偏置电路分压式偏置电路7/25/202310<低频电子线路》固定偏流电路特点:电路简单，但稳定性较差。7/25/202311<低频电子线路》电流负反馈偏置电路特点：有负反馈作用，可以实现电压自动调节。

负反馈调节过程ICQ↑IEQ↑UEQ(=IEQ×RE)↑ICQ↓IBQ↓UBEQ(=UBQ-UEQ)↓7/25/202312<低频电子线路》电流负反馈偏置电路分析

(5.1.2a)(5.1.2b)(5.1.2c)7/25/202313<低频电子线路》分压式偏置电路特点：有负反馈作用，UB电位固定，稳定性好。

图5.1.4分压式偏置电路(a)电路；(b)用戴维南定理等效后的电路7/25/202314<低频电子线路》使用戴维南定理计算在该电路的基极端用戴维南定理等效，可得如图(5.1.4b)的等效电路。图中，RB=RB1‖RB2，UBB≈UCCRB2/(RB1+RB2)。工作点计算:7/25/202315<低频电子线路》近似估算法如果RB1、RB2取值不大，在近似估算工作点时，则ICQ可按下式直接求出：其中(5.1.4a)(5.1.4b)7/25/202316<低频电子线路》两种方法比较戴维南定理方法是较为精确计算。工程估算方法是近似计算。7/25/202317<低频电子线路》近似条件为确保UB固定，应满足流过RB1的电流I1﹥﹥IBQ，通常选取：并兼顾RE和UCEQ，取(5.1.3a)(5.1.3b)7/25/202318<低频电子线路》5.1.3直流通路和交流通路放大器有两个内容:直流量交流量故而存在两种分析方法:直流(静态)分析交流(动态)分析7/25/202319<低频电子线路》两种状态上述表明放大器将存在两种状态

静态

（由直流电源引起）

动态

（由信号源引起）

故应存在“两种通路”

7/25/202320<低频电子线路》直流条件通过电源和偏置保证这是放大器的外部条件（静态）7/25/202321<低频电子线路》交流条件通过信号和传输回路保证

这是放大器的工作目的。7/25/202322<低频电子线路》核心元件晶体管（BJT）是有源器件（放大作用）。晶体管是“放大器的心脏”。7/25/202323<低频电子线路》两种状态的区别“直流是条件”“交流是目的”7/25/202324<低频电子线路》两种通路直流通路（直流等效电路）直流分析交流通路（交流等效电路）交流分析交直流共存直流成分和交流成分同时存在7/25/202325<低频电子线路》如何确定直流通路？要将原放大电路中的元件进行一些处理：电容开路电感短路保留直流电源可画出（得到）直流等效电路。7/25/202326<低频电子线路》放大器的直流通路（图）

RCRB+UCC7/25/202327<低频电子线路》如何确定交流通路？确定电阻的规则保留电阻确定电容和电感的规则：要根据信号频率和电抗大小考虑。将大电容、小电感短路（电抗小）将小电容、大电感开路（电抗大）将电抗不可忽略的电容和电感保留注意：在中频段范围采用电容短路和电感开路的应用方法7/25/202328<低频电子线路》如何确定交流通路？直流电源的考虑规则：直流电压源短路直流电流源开路两者均保留内阻保留输入端的信号源可画出（得到）交流等效电路7/25/202329<低频电子线路》放大器的交流通路（图）

USRSRBRCRLUO+－7/25/202330<低频电子线路》共射放大器的交、直流通路图共射放大器的交、直流通路(a)直流通路；(b)交流通路7/25/202331<低频电子线路》电路中各种物理量符号表示静态值交流（瞬时值）交流有效值总瞬时值7/25/202332<低频电子线路》静态值

主字母大写，脚标大写。如7/25/202333<低频电子线路》交流（瞬时值）主字母小写，脚标小写。如

7/25/202334<低频电子线路》交流有效值主字母大写，脚标小写。如

7/25/202335<低频电子线路》总瞬时值总瞬时值=直流分量±交流分量

符号标识采用主字母小写，脚标大写。如7/25/202336<低频电子线路》总瞬时值与直流分量、交流分量之间的关系（图）

UBEtttubeuBE7/25/202337<低频电子线路》1.4放大器模型及放大器主要性能指标放大器模型可以代表放大器的基本特征和主要性能。放大器的性能指标表示放大器的性能参数好坏。放大器的模型和性能指标是分析和设计放大器的重要依据。7/25/202338<低频电子线路》1.4.1放大器的二端口网络模型线性放大器UiU0＋－

－＋IiI0RLUSRS7/25/202339<低频电子线路》放大器模块的输入和输出

输入(input)端(Ui)

-----接信号源US（加入信号）

输出(output)端(Uo)

------接负载RL（取出信号）

7/25/202340<低频电子线路》1.4.2放大器主要性能指标放大增益输入阻抗输出阻抗频率响应和带宽非线性失真线性失真7/25/202341<低频电子线路》（1）放大器的增益（放大倍数）放大倍数又称为放大增益。定义为：放大器输出量和输入量的比值。根据放大器输出量和输入量内容的不同，放大倍数定义有四种类型：电压增益电流增益互导增益互阻增益7/25/202342<低频电子线路》图放大器二端口网络模型(a)电压放大器；(b)电流放大器；(c)互导放大器；(d)互阻放大器7/25/202343<低频电子线路》电压增益(VoltageGain)

电压增益Au=UO/Ui

源电压增益(SourceVoltageGain)

Aus=UO/Us

=(UO/Ui)(Ui/Us)

=

Au×Ri/(Ri

+Rs)7/25/202344<低频电子线路》电流增益(Currentgain)

电流增益

Ai=io/ii

源电流增益

Ais=io/is

=(io/ii)(ii/is)=

Ai

×RS/(RS+Ri)7/25/202345<低频电子线路》电压源和电流源转换电压源与电流源模型中，令两个电路的开路输出电压相等。∵Auo·Ui=－Ais·ii·RO

=－Ais·(Ui/Ri)·RO∴

Auo=(－RO/Ri)·Ais7/25/202346<低频电子线路》功率增益(Powergain)

AP=Au

·Ai

=(UO/Ui)(iO/ii)7/25/202347<低频电子线路》增益的分贝表示增益在工程上常用“分贝”表示

AP（dB)=20lgAP

Au（dB)=20lgAu

Ai（dB)=20lgAi

7/25/202348<低频电子线路》（2）输入阻抗

----输入阻抗Ri是从放大器输入端看进去的等效电阻。

对于信号源来说放大器相当于信号源的负载。输入阻抗Ri表征放大器从信号源获取信号的能力。对于放大器接电压信号源，要求Ri大效果好。对于放大器接电流信号源，要求Ri小效果好。7/25/202349<低频电子线路》输入阻抗定义：Ri=Ui/Ii

Ui=Us[Ri/(Ri

+Rs)]

7/25/202350<低频电子线路》（3）输出阻抗输出阻抗Ro是从放大器输出端看进去的电阻放大器输出量相当于负载的信号源（输出阻抗是信号源内阻）。输出阻抗Ro是表征放大器带负载能力的参数电压输出时要求输出阻抗Ro小效果好。电流输出时要求输出阻抗Ro大效果好。7/25/202351<低频电子线路》输出阻抗定义：Ro=Uo/Io︱Us=0或Is=0∵Uo=RL/(RL+RO)·Au0·

Ui

=RL/(RL+RO)·UO’

∴

RO=(UO’/Uo

－1)RL

7/25/202352<低频电子线路》（4）频率响应和带宽后面专门章节（第七章）讲解7/25/202353<低频电子线路》（5）非线性失真(Nonlineardistortion)由于放大管输入、输出特性的非线性，因而放大器输出波形不可避免地会产生或大或小的非线性失真。具体表现为，当输入某一频率的正弦信号时，其输出信号波形中除基波成分之外，还会产生和包含有一定数量的谐波成分。定义放大器非线性失真系数THD为

7/25/202354<低频电子线路》思考问题–

非线性器件如何取得线性传输特性？–

非线性传输特性与非线性失真产生的原因？7/25/202355<低频电子线路》（6）线性失真线性失真是指由于频率特性所造成的失真，又叫频率失真。由于放大电路中的电抗元件受信号频率变化而造成的失真情况。7/25/202356<低频电子线路》放大器的频率特性通频带和频率响应(Frequencyresponse)

fL下限截止频率(Low3-dBcutofffrequency)fH上限截止频率(High3-dBcuto