电工电子技术基础课件：基本放大电路

电工电子技术基础

基本放大电路

教学目标基本放大电路1.掌握放大电路组成及其作用，理解晶体管结构和工作原理，掌握其伏安特性曲线及主要参数。2.掌握基本放大电路的静态和动态分析及参数计算。3.理解温度变化对静态工作点影响，掌握稳定静态工作点原理及作用。4.掌握共集电极电路的基本特点和工作原理。5.理解功率放大电路的原理及应用。电工电子技术基础基本放大电路本章目录第一节放大电路的组成及其性能指标第二节放大电路的分析第四节静态工作点的稳定第六节功率放大电路第三节图解分析第五节共集电极放大电路电工电子技术基础基本放大电路电工电子技术基础下一页上一页章目录黑发不知勤学早，白首方恨读书迟。——颜真卿思政引例

思政引例电工电子技术基础下一页上一页章目录

第二次世界大战之前，电子管占据电子技术领域的统治地位，发明者德福雷斯特惊喜地认为“发现了一个看不见的空中帝国”。1947年12月23日，美国贝尔电话实验室的巴丁博士、布莱顿博士和肖克莱博士发现晶体管电流放大作用，3位杰出科学家因此获得1956年诺贝尔物理学奖。在教室里上课，坐在后排同学们能够清楚地听到教师课堂授课的声音，扩音器是如何放大声音的？收音机是如何将接收到微弱电台信号放大的？专业知识里面蕴藏着一些做人的道理。俗话说：上帝是公平的，它给了你美貌，可能没有给你智慧，给了你智慧，可能没有给你健全的体魄，给了你健康的身体，可能没有给你美貌。一个人总会有一些优点，也存在不足，注意善于扬长避短，发挥自己作用。基本放大电路7.1放大电路的组成及其性能指标一、放大电路的作用与组成

放大的基本要求是使得放大后输出信号的幅度是输入信号幅度的倍数，而输出信号的变化规律还保持和输入信号一样。基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标下一页上一页章目录电工电子技术基础负载电阻RL代表放大结果所提供给的对象（如扬声器）。信号源表示信号来源(如话筒)，它由电压源uS和内阻RS表示；放大电路由核心放大器件（如晶体管）和电阻电容等组成；

直流电源表示给放大电路提供工作条件的电源，它和电阻元件配合使放大器件工作在合适的工作状态；下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标放大电路时必须遵循原则：（1）必须有为放大管及其他元器件提供能量的直流电源，且静态工作点合适，保证晶体管工作在放大区，场效应晶体管工作在恒流区。即三极管必须工作在放大区，发射结正偏，集电结反偏。（2）动态信号能够作用于放大管的输入回路。即输入信号应加到PN结上。（3）负载上能够获得放大了的动态信号，且对实用放大电路要求共地、无断路或短路。即输出信号应加到负载上。电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标指出图示电路能否放大？若不能请改正？电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础二、放大电路的主要性能指标放大器的主要指标电压放大倍数放大增益放大电路输出电压和输入电压之比。

由于实际放大倍数往往很大，所以还常用电压增益来表示放大倍数，单位为分贝。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础输入电阻输出电阻对信号源而言，放大电路输入端的一个等效电阻。从放大电路输出端看，放大电路等效电压源的内阻。下一页上一页节首页章目录根据输出回路，有基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础

除了上述指标外，放大电路的性能指标还有通频带、工作稳定性、非线性失真、最大输出功率等。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的组成及其性能指标电工电子技术基础7.2放大电路的分析

分析放大电路的目的：根据电路结构分析计算其性能指标,并确定器件的参数要求。

以工程估算和图解法为主的静态分析和以晶体管微变等效电路为主的动态分析是分析放大电路的常用方法。这些方法对基本放大电路及各种实际应用电路均有普遍意义。基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录电工电子技术基础共发射极基本放大电路一、共射基本放大电路放大电路除了必须有放大器件外，还要达到两个要求:1.放大器件工作在放大状态;2.信号能顺利进入放大器并在放大后能顺利送到负载。耦合电容耦合电容电源正极隔直通交参考点偏置电阻集电极电阻下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础静态和动态静态指无输入信号时放大电路的工作状态，又称为直流工作状态。动态指仅考虑动态变化的输入/输出信号的关系时放大电路的工作状态，也称交流工作状态。

放大电路建立了正确的静态，就能保证其工作在放大状态。在分析放大电路时正确地区分静态和动态，可以使得分析过程更为简明。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础直流通路和交流通路直流通路将放大电路的交流电压信号短路，耦合电容开路所得到的电路。

在直流通路中分析计算流过晶体管的电流和晶体管两端的电压，这两个量值决定了晶体管输出特性电压和电流坐标平面上的一个点，常常称为静态工作点(Q点)。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础交流通路指仅考虑交流信号作用的电路。

由于电容C1、C2足够大时容抗很小，可以忽略容抗将耦合电容视为短接；交流电流流过直流电源时没有压降，也可将其短接处理。交流信号转化过程如下下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础二、静态分析工程上，常常用估算法来简化计算，有时Q点可以省略。计算直流通路中流过晶体管的电流和晶体管两端的电压，确定晶体管的工作状态。静态分析下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录电工电子技术基础

[例题]

放大电路中UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,RL=125kΩ，晶体管的β=50。用近似估算法求它的静态工作点。[解]

画出放大电路的直流通路下一页上一页节首页章目录基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录[例题]求图示电路静态工作点

电工电子技术基础（1）晶体管的微变等效电路模型

在很小的动态范围内，晶体管电压和电流的交流量间基本是线性关系,可以用线性电路元件模型来等效。晶体管的低频小信号模型，又称为微变等效电路模型。下一页上一页节首页章目录三、动态分析晶体管输入端的动态电阻基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录电工电子技术基础(2)输出回路基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录（2）微变等效法微变等效电路基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础根据输入回路有根据输出回路有电压放大倍数下一页上一页节首页章目录输入电阻输出电阻基本放大电路——放大电路的分析电工电子技术基础基本放大电路——放大电路的分析下一页上一页章目录特别提示为保证电路不失真地放大信号，电路处在静态时，必须设置合适的静态工作点。静态工作点合适是指不仅静态时，静态工作点要处在晶体管的放大区，而且要使交流信号在整个变化过程中，都能使晶体管处在放大区。画直流通路图时，在将电容开路、电感和交流信号源短路后，一定要保持电路的原有结构不变。画交流通路图时，在将电容和直流电源短路后，也一定要保持电路的原有结构不变。画交流通路图时，只有交流信号源的频率在中频段或高频段时，才可将较大容量电容视为短路。电工电子技术基础基本放大电路——图解分析下一页上一页章目录7.3图解分析1.输入回路信号波形一、输入输出信号的图解分析

分析放大电路最大不失真输出信号幅度、静态工作点对信号失真的影响、以及如何消除失真时，用图解法分析更直观、方便。电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录2.输出回路信号波形基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录从输入输出信号的波形可以看出：（1）当时，晶体管的电压、电流都是直流量（静态工作点）。（2）交流信号的传输路径是

当时，在原来静态值、和的基础上叠加了一个交流量，同时含有直流分量和交流分量。（3）要实现到的不失真的放大，就要通过选择合适的静态工作点和选择小信号来得到满足。（4）共发射极放大电路具有反相放大作用。节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录二、非线性失真分析失真

因静态工作点不合适或者输入信号太大，使放大电路动态工作范围超出三极管特性曲线的线性范围而产生的失真。指输出信号与输入信号相比，波形发生了畸变。非线性失真截止失真饱和失真节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录截止失真输入回路波形输出回路波形原因：静态工作点位置太低靠近截止区

消除截止失真的方法：减小基极偏置电阻节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录饱和失真输入回路波形输出回路波形原因：静态工作点位置太高靠近饱和区

消除截止失真的方法：增大基极偏置电阻节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础下一页上一页章目录放大电路要不失真地放大信号，必须②输入信号的幅值不能太大，以避免放大电路的动态工作范围超出特性曲线的线性范围。①要有一个合适的静态工作点，位置大致应选在交流负载线的中间位置附近；图解法主要用来分析大信号输出的功率放大电路。节首页基本放大电路——图解分析电工电子技术基础

前述放大电路的性能与β等管子的参数有关，而晶体管参数又与温度有关，所以电路的静态工作状态就会随温度的改变而改变。电路工作后电子器件都有一定的功率消耗，这些消耗会变成热量散发而改变环境温度，这样必然会引起放大电路工作的不稳定。基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录7.4静态工作点的稳定电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础基本放大电路——静态工作点的稳定下一页上一页章目录电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录1.静态工作点稳定电路基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础通过选择电阻RB1和RB2，使得电流I1比IB大很多，而忽略IB，这样就有2.静态分析下一页上一页章目录节首页基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础3.电路的动态分析电压放大倍数微变等效法输入电阻输出电阻下一页上一页章目录节首页基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础[例题]电路中,已知UCC=12V,RB1=30kΩ,RB2=15kΩ,RE=3.3kΩ,晶体管的β=40，求放大电路的静态工作点，电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。下一页上一页章目录节首页基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础[解]

(1)静态分析(求静态工作点)下一页上一页章目录节首页基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础(2)动态分析(性能指标)输入电阻输出电阻电压放大倍数下一页上一页章目录节首页基本放大电路——静态工作点的稳定电工电子技术基础7.5共集电极放大电路

常用放大电路的分析步骤和分析方法与共射放大电路相同，也按照静态分析和动态分析进行。

在电子技术中十分关注信号的走向，在分析、设计、调试和检修工作中，常常会按照信号的走向进行分析。

信号从晶体管的基极进入放大器，从集电极输出,发射极是输入和输出信号共同的参考点。共发射极放大电路基本放大电路——共集电极放大电路下一页上一页章目录电工电子技术基础射极输出器是从基极输入，发射极输出。接法上是一个共集电极电路，称为共集电极放大电路。交流通路中集电极接地，动态电压放大倍数小于1并接近1，且输出与输入电压同相，有电流放大和功率放大作用。C1RS+ui

RERB+UCCC2RL+es

+uo

++iB+uBE

iE+uCE

T射极输出器基本放大电路——共集电极放大电路上一页章目录下一页电工电子技术基础

射极输出器（共集电极电路）

集电极是输入和输出电路的共同端点直流通路交流通路基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础静态值RERB+UCCIB+UBE

+UCE

TICIE直流通路一、静态分析基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础C1RS+ui

RERB+UCCC2RL+es

+uo

++iB+uBE

iE+uCE

T交流通路二、动态分析RB基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础rbe

EBRERLRBRS+

+

+

CRS+ui

RERBRL+es

+uo

iB+uBE

iE+uCE

T基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础1．电压放大倍数rbe

EBRERLRBRS+

+

+

C基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础2．输入电阻rbe

EBRERLRBRS+

+

+

C基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础3．输出电阻rbe

EBRERBRS+

C右图将信号源短路，保留内阻RS

，RS

与

RB

并联后等效电阻为R

S

。输出端将RL

取去，外加一交流电压

，产生电流。基本放大电路——共集电极放大电路上一页下一页电工电子技术基础如

=40，rbe=0.8k，RS=50，RB=120k

射极输出器特点：电压放大倍数接近

1；输入电阻高；输出电阻低。因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强。常被用作多级放大电路的输入级或输出级。基本放大电路——共集电极放大电路电工电子技术基础总结：下一页上一页节首页章目录基本放大电路——共集电极放大电路电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——共集电极放大电路应用：电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——共集电极放大电路电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——共集电极放大电路电工电子技术基础下一页上一页节首页章目录基本放大电路——共集电极放大电路电工电子技术基础一、功率放大电路的特点7.6功率放大电路1.功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路，一般处于放大电路的最后一级。功率放大电路除了要输出尽可能大的电压幅值外，输出电流也大，这就要求输出电阻小，输出管工作在发射极输出形式。2.由于管子工作在更大的电压范围，要考虑其极限参数等。3.功率放大主要考虑的指标是最大输出功率和效率，在输出尽可能大的功率的同时，电路自身的消耗要低;还有失真问题。基本放大电路——功率放大电路下一页上一页章目录（1）基本要求电工电子技术基础大截止区放区饱和区

功率放大电路是大信号放大，管子工作在更大的电压范围，要考虑其极限参数等，还要考虑到信号的失真问题。我们把静态工作点过高，过低和合适（即过Q1、Q3、Q2的红、蓝、黑三线）的三种工作状态分别称为甲类、甲乙类和乙类放大。下一页上一页节首页章目录（2）工作状态基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础

功率放大电路的输出功率、效率和失真情况是互相联系、互相影响的。甲类工作状态下，信号不失真，但静态功耗大，效率不高。

乙类工作状态下，效率较高，但对正弦波信号仅半波工作，另外半波在截止区，又有失真问题。甲乙类功率放大电路是综合考虑了这些问题而形成的。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础二、互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路1.电路组成

输出端无耦合电容而直接接负载，故电路又称为OCL（OutputCapacitorless）互补对称功率放大电路。由于两管都工作于乙类状态，减小了晶体管的损耗，提高了效率。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础互补输出波形2.工作原理互补对称功率放大电路

两管一个正半周、一个负半周轮流导通，在负载上合成得到一个完整的波形。以正弦信号为例下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础交越失真克服交越失真电路

严格说，输入信号很小达不到晶体管的导通电压时，晶体管进入截止区不导通。因此在正、负半周交替中会出现一段非线性失真，称为交越失真。为了克服交越失真，可以给晶体管静态加点偏置，使之工作在甲乙类而不进入截止区。交越失真下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础

负载上获得的功率为其上的电压与电流有效值的乘积，也可以用电压平方除以负载电阻来求。当求出最大输出电压幅度Uom后，可以估算最大不失真输出功率。对用双电源供电的互补功率放大来说，Uom的最大值可接近电源电压UCC。3.电路性能指标估算最大不失真输出功率Pomax

常用的功率放大电路除了采用双电源的OCL电路外，还有可采用单电源的OTL（OutputTrasformerless）电路。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术基础OTL功率放大电路[例题]电路已调整R1和R3电阻使发射极静态为UCC/2，已知UCC＝12V，RL＝8Ω，试估算该电路最大输出功率，并选择晶体管的参数U（BR）CEO和PCM。下一页上一页节首页章目录基本放大电路——功率放大电路电工电子技术