城市轨道交通电工电子技术 课件 5.3放大电路

模块5模拟电路基础5.3放大电路

放大电路是利用晶体管的控制作用，实现能量的控制和转换，即在输入小信号的作用下，将电源的能量转换为负载的能量，使输出端负载获得能量较大的信号的一种装置。

放大电路由输入信号、放大电路、直流电源、输出信号组成。对放大电路的基本要求：一是信号不失真，二是要放大。5.3.1放大电路的基本知识1)放大倍数——输出量Xo（Uo或Io）与输入量Xi（Ui或Ii）之比。

直接衡量放大电路放大能力的重要指标(1)电压放大倍数：放大器输出电压与输入电压的比值，用AU表示，(2)电压增益是放大电路对输入信号的放大能力，用GU表示，单位是分贝（dB）。2)输入电阻和输出电阻(1)输入电阻Ri——从放大器的输入端看进去的交流等效电阻

输入电阻Ri以大为好，Ri越大，放大电路受信号源的影响越小，信号源输出的电信号几乎全部送入电路进行放大，减少了信号的损耗。(2)输出电阻Ro——从放大器输出端看进去的交流等效电阻

输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，负载电阻RL变化时Uo的变化越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。(3)通频带通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。通频带指上限频率与下限频率之间的范围，用fBW表示，即5.3.2共射极放大电路1)共射极放大电路的组成(1)三极管V可以将微小的基极电流转换成较大的集电极电流，具有电流放大作用，它是放大器的核心。(2)基极偏置电阻RB的作用是向三极管提供正向偏置电流，并向发射极提供正向偏置电压。(3)集电极电阻RC的作用是将三极管的电流放大作用变换成电压放大作用。(4)直流电源UCC有两个作用，一是为电路提供能源；二是为电路提供工作电压。(5)输出耦合电容C1,C2的作用一是隔直流；二是通交流。2)工作原理(1)工作过程当ui=0时，在接通直流电源UCC后，由于基极偏流电阻RB的作用，晶体管基极就有正向偏流IB流过，参数选择正确，晶体管工作在放大区，那么集电极电流，集电极电流在集电极电阻RC上形成的压降为UC=ICRC，此时由于电容的隔直流作用，输出uo=0。当ui≠0时，在接通直流电源UCC后，信号电压ui经过耦合电容C1，与UBE相串连作用于晶体管发射结上，发射结导通，产生基极电流iB，由于晶体管的电流放大作用，集电极电流iC将随基极电流iB变化，iC通过RC转化为uo输出。(2)静态工作点的设置

放大电路输入端未加入交流信号（即ui=0）时工作状态称为静态。当UCC、RC、RB确定后，IB、IC、IE、UBE、UCE便确定，对应在三极管的输入和输出特性曲线上一点Q,Q点便称为静态工作点，Q点在输入、输出特性曲线上对应得上述四个量分别用IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ表示。(2)静态工作点的设置

设置静态工作点的目的是使放大器能不失真放大交流信号。

若不设置静态合适工作点，输出信号有可能由三极管的非线性特性产生失真，称为非线性失真。非线性失真有截止失真、饱和失真。①截止失真——Q点设置过低，信号进入截止区，输出波形正半周失真。解决办法:减少偏置电阻RB的值，使IBQ增大，Q点适当向上移而脱离截止区；增大RC，使UCEQ减小，Q点适当向左移而脱离截止区。②饱和失真——Q点设置过高，信号进入饱和区，输出波形负半周失真。解决办法:增大偏置电阻RB的值，使IBQ减小，Q点适当向下移而脱离饱和区；减少偏置电阻RC的值，使UCEQ减大，Q点适当向右移而脱离饱和区。(3)放大电路静态工作点的估算直流通路指直流信号流通的路径，解决静态工作点问题。画法：把电路中的交流信号源置零，保留内阻，电容视为开路，电感视为短路。(3)放大电路静态工作点的估算②交流通路指只允许交流信号流通的路径，反映交流信号传输问题。画法：把电容视为短路，直流电源相当于短路（内阻为0），电感视为开路(3)放大电路静态工作点的估算③静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ根据直流通路求得：(4)电压放大倍数的估算空载：负载：3)分压式偏置放大电路

共发射极的基本放大电路中，结构简单，但电路本身不能自动调节静态工作点故称为固定偏置放大电路。当外部因素（温度变化、电源电压波动和更换管子等）改变后，静态工作点也随之变化。当静态工作点变动到不合适的位置时，将引起放大信号的失真。

分压式偏置放大电路本身具有稳定静态工作点的电路，也就是说当外界条件发生变化时，而静态工作点还能基本稳定。（1）分压式偏置放大电路的结构①偏置电阻RB1、RB2：电源UCC经RB1、RB2分压后得到基极电压UBQ，提供基极偏流IBQ；②发射极电阻RE：起到稳定静态电流IEQ③旁路电容CE：并联在RE两端，容量较大，对交流信号相当于短路，对交流信号的放大能力不因RE的接入而降低，从而免除了RE对动态参数的影响。（2）稳定静态工作点的原理由分压式偏置放大电路的直流通路可得：设温度升高时，其静态工作点稳定过程表示为：5.3.3负反馈放大电路

把电压或电流从放大器的输出端返送到输入端的过程叫做反馈。1)反馈放大电路组成反馈放大电路是由基本放大电路和反馈电路两部分组成5.3.3负反馈放大电路

把电压或电流从放大器的输出端返送到输入端的过程叫做反馈。1)反馈放大电路组成反馈放大电路是由基本放大电路和反馈电路两部分组成2)反馈的分类(1)正反馈和负反馈a)正反馈

b)负反馈正、负反馈的判别用瞬时极性法判断（以共发射极放大电路为例）(2)电压反馈和电流反馈电压反馈的反馈信号取自输出电压信号，电流反馈的反馈信号取自输出电流信号。

电压、电流反馈判断方法是将输出端短接（以共发射极放大电路为例）(3)串联反馈和并联反馈串联反馈的反馈信号与输入信号串联，并联反馈的反馈信号与输入信号并联

串联、并联反馈判断方法是将输入端短接（以共发射极放大电路为例）3)应用实例4)负反馈放大器的四种基本类型5)负反馈对放大电路的影响(1)降低了放大倍数，但提高放大倍数的稳定性。电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。(2)减小非线性失真。引入负反馈并不能彻底消除非线性失真。如果输入信号本身就有失真，引入负反馈也无法改善，因为负反馈所能改善的只是放大器所引起的非线性失真。(3)改变输入、输出电阻。串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。(4)展宽频带。(5)减小内部的噪声。5.3.4功率放大电路

电子设备一般由在多级放大电路构成，其前置级和中间级的主要任务是把微弱的信号电压放大，输出功率并不很大。但是多级放大电路输出级就必须能输出足够大的功率才能驱动负载正常工作。如：控制电动机的转动，驱动扬声器使之发声等。这种以向负载提供足够大功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。1)概述(1)功率放