《电路》课件-第 8 章 基本放大电路

第8章基本放大电路8.1概述8.2单管共射放大电路8.3射极输出器8.4多级放大电路8.5负反馈电路8.6功率放大电路1本章要点21.单管共射放大电路。2.射极输出（共集电极）放大电路。3.多级放大电路。4.负反馈放大电路。5.功率放大电路。21.放大电路的组成及工作原理。2.放大电路静态工作点的估算及微变等效电路动态分析方法。3.放大电路反馈极性、类型的判断。4.功率放大电路的特点、分类及主要技术指标的计算本章重点难点38.1概述放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示。如图所示。uiuoAu返回41.放大电路的组成原则（1）保证三极管工作在放大区。（2）电路中应保证输入信号能够从放大电路的输入端加到三极管上，经过放大电路后能从输出端输出。（3）元件参数的选择要合适，尽量使信号能不失真地放大，并能满足性能指标。52电路中各元件的作用（1）三极管。是放大电路核心器件。（2）直流电源（+VCC）。既为放大电路的输出提供能量，又保证发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置，使三极管工作在放大区。（3）集电极负载（RC）。是将集电极电流的变化转化为输出电压的变化，以使放大电路实现电压的放大。（4）基极偏置电阻（Rb）。它和电源一起为基极提供大小合适的基极电流，保证不失真地放大。（5）耦合电容。“隔离直流，传送交流”，即使交流信号顺利通过，而无直流联系。63符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量78.2单管共射放大电路三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理返回88.2.1静态分析

放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuO输入输出？参考点RB+VCCEBRCC1C2T9作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+VCCEBRCC1C2T10集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+VCCEBRCC1C2T11集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+VCCEBRCC1C2T12耦合电容：电解电容，有极性。大小为10

F~50

F作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。RB+VCCEBRCC1C2T13可以省去电路改进：采用单电源供电。RB+VCCEBRCC1C2T14单电源供电电路+VCCRCC1C2TRB15ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、静态工作点RB+VCCRCC1C2T16IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ

)(IBQ,UBEQ)RB+VCCRCC1C2T17(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。iBuBEQIBQUBEQiCuCEQUCEQICQ18iBuBEQiCuCEuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化，ibtibtictuit19总结：实现放大的条件1.晶体管：工作状态必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.静态工作点：正确设置使整个波形处于放大区。3.输入回路：将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路：将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。20如何判断一个电路是否能实现放大？3.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。

如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。1.信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：21二、放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法22总结：直流通道和交流通道

放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。23例：对直流信号（只有+VCC）开路开路RB+VCCRCC1C2T直流通道RB+VCCRC24对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+VCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路25一、直流负载线ICUCEUCE~IC满足什么关系？1.三极管的输出特性。2.UCE=VCC–ICRC

。ICUCEVCCQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+VCCRC26静态分析一、估算法（1）根据直流通道估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+VCC直流通道RBRC27（2）根据直流通道估算IC、UCEICUCE直流通道RBRC+VCC28二、图解法先估算IB

，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB

对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。iCuCEQVCC29例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4k

，RB=300k，

=37.5。解：请注意：电路中IB

和IC

的数量级。30【例8-1】电路、三极管的输出特性如图所示，已知三极管

＝100，静态时UBEQ＝0.7V。

利用估算法和图解法求静态工作点。

31（1）估算法求静态工作点

空载时，先画出直流通路，由直流通路可知：

已知

＝100，

求出ICQ＝2mA，得32（2）图解法首先在输出特性曲线上作出直流负载线。由直流通路列出输出回路的直流负载线方程为：uCE＝VCC－iCRC＝12－3000iC

。令iC＝0，则uCE＝12V，得M（12，0），又令uCE＝0，则iC＝4mA,得N（0，4）。连接MN两点，便得到直流负载线，与iB＝IB＝20μA这一条曲线的交点即为Q点。33直流通路与直流负载线从曲线上可查得：IBQ＝20μA，ICQ＝2mA，UCEQ＝6V。34各点波形RB+VCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB8.2.2单管共射放大电路的动态分析35一、

输出信号波形分析36uCE的变化沿一条直线uce相位如何？uce与ui反相！iCuCEictucet37二、图解法的应用-----失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。38iCuCEuo可输出的最大不失真信号选择静态工作点ib39iCuCEuo（1）Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib40iCuCE（2）

Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形411三极管的微变等效电路1.输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

uBE

iB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：三、微变等效电路法422.输出回路iCuCE(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义

iC

uCE43ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。

（一）三极管的微变等效电路rbe

ibib

rcerbe

ibibbce等效cbe44（二）放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe

ibibiiicuoRBRCRL453、电压放大倍数的计算特点：负载电阻RL越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL输入电压输出电压电压放大倍数464、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此，一般总是希望得到较大的的输入电阻。475、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。48所以：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC0049（3）微变等效电路分析步骤：①首先确定放大电路的静态工作点Q

。②求出Q

处的微变等效电路的参数β和rbe。③画出放大电路的微变等效电路，可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。④列出电路方程求解各主要性能指标。50【例8-2】如图中，已知Vcc=6V，Rb=150kΩ，β=50，RC=RL=2kΩ，求：（1）放大器的静态工作点Q；（2）计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻；51解（1）静态工作点Q的数值为52（2）画微变等效电路图53四.共射放大电路特点具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输出电压与输入电压相位相反，输入电阻和输出电阻又比较适中。一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方，均可以采用。共射极放大电路可用于作低频电压放大的输入级、中间级和输出级。548.2.3静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于固定偏置电路而言，静态工作点由UBE、

和ICEO

决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBE

ICEOQ55一、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC56二、温度对

值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。57小结：TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。58分压式偏置电路：RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE

交流旁路电容59二、动态分析+VCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路60二、动态分析rbeRCRLR'B微变等效电路电压放大倍数输入电阻输出电阻618.3射极输出器RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道返回62一、静态分析IBIE折算RB+VCCRE直流通道63二、动态分析RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道64RBRERLuiuo交流通道rbeRERLRB微变等效电路651.电压放大倍数rbeRERLRB电压放大倍数661.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。结论：672.输入电阻输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。rbeRERLRB输入等效电路683.输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置069一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。70【例8-3】已知已知Rb=200kΩ，Rs=2kΩ，Re=3kΩ，VCC=15V,晶体管的

=80，rbe=1kΩ。（1）求出Q点；（2）分别求出RL＝∞和RL＝3kΩ时电路的

和Ri；（3）求出Ro。71解：（1）求解Q点：

IBQIEQ+UCEQ-72（2）求解输入电阻和电压放大倍数：

RL＝∞时RL＝3kΩ时

73比较：空载时,Au=0.996

RL=3k

时,Au=0.992可见：射极输出器带负载能力强。（3）求解输出电阻：74射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。75耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。

8.4多级放大电路耦合：即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级Q点设置2.动态:传送信号。第一级放大电路输入

输出第二级放大电路第n级放大电路……第n-1

级放大电路功放级要求：波形不失真，减少压降损失。

返回768.4.1多级放大电路的耦合方式

1．阻容耦合：通过电阻、电容将前级输出接至下一级的输入端的连接方式。2．直接耦合：将前级的输出端直接通过电阻或导线连接至下一级的输入端的连接方式。3．变压器耦合：通过变压器，把初级的交流信号传送到次级。而直流电压和电流不能通过变压器传送。变压器耦合主要用于功率放大电路。77设:

1=

2=50,rbe1=2.9k

,rbe2=1.7k

1典型电路前级后级+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET278关键:考虑级间影响。1.静态:

Q点同单级。2.动态性能:方法:ri2=RL1ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET22性能分析79考虑级间影响2ri

,

ro

:概念同单级1rirori2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET280微变等效电路:ri2+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1811.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)R'L1]其中:R

L1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe1=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.7

1.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)

82k

2.ro

=RC2=10k

RE1R2R3RC2RLRSR1823.电压放大倍数:其中：RE1R2R3RC2RLRSR183RE1R2R3RC2RLRSR184多级阻容耦合放大器的特点：(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5)总输入电阻ri即为第一级的输入电阻ri1。(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。85多级阻容耦合放大器的特点：射极输出器：

接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。868.5负反馈放大电路将放大电路输出信号的部分或全部，通过一定的电路送回到输入回路，这种过程称为反馈。

反馈在电子技术中应用非常广泛。返回878.5.1反馈的分类1.正反馈与负反馈根据反馈极性的不同，可将反馈分为正反馈和负反馈。反馈作用结果将产生净输入信号。反馈信号使放大器净输入信号增加的，称为正反馈；

反馈信号使放大器净输入信号减小的，称为负反馈。88【8-4】试判断图电路中的反馈是正反馈还是负反馈

ube1=ui−uf，负反馈ib=if+ii

，正反馈892.电压反馈和电流反馈根据反馈信号在放大电路输出端采样方式不同，凡反馈信号取自输出电压信号的称为电压反馈；凡反馈信号取自输出电流信号的称为电流反馈。放大电路引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其效果是降低了电路的输出电阻；

电流负反馈将使输出电流保持稳定，因而提高了输出电阻。902.电压反馈和电流反馈

为了判断放大电路中引入电压反馈还是电流反馈，常采用输出短路法：一般可假设将输出端交流短路（输出电压等于零），看电路中此时是否还有反馈信号，如果存在反馈信号，则为电流反馈，如果反馈信号不再存在，则为电压反馈。91【例8-5】试判断反馈是电压反馈还是电流反馈。uo＝0时，反馈信号仍然存在，故电流反馈。923.串联反馈和并联反馈根据输入信号和反馈信号在放大电路输入回路中连接方式不同，可以分为串联反馈和并联反馈。若输入信号与反馈信号在输入端回路中串联连接，称为串联反馈；

若输入信号与反馈信号在输入端回路中并联连接，称为并联反馈。933.串联反馈和并联反馈判断串联反馈和并联反馈一般根据定义来判断。

如果在放大电路输入回路中，反馈信号与输入信号以电压的形式相加（反馈信号与输入信号串联），即为串联反馈；

如果反馈信号与输入信号以电流的形式相加（反馈信号与输入信号并联），即为并联反馈。948.5.2负反馈放大电路的基本组态四种基本组态：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈和电流并联负反馈。（a）电压串联负反馈（b）电流串联负反馈（c）电压并联负反馈（d）电流并联负反馈95图(a)串联电压负反馈,图(b)串联电流负反馈。【例8-6】电路如图所示，判断反馈类型和性质(a)(b)96【例8-5】电路如图所示，判断反馈类型和性质图(c)并联电压负反馈，图(d)为并联电流负反馈。(c)(d)978.5.3负反馈对放大电路性能的影响1．提高放大倍数的稳定性2．减小非线性失真和抑制干扰3．扩展放大电路的通频带4．改变输入电阻和输出电阻988.6功率放大电路1.功率放大器的特点（1）输出功率足够大（2）具有较高的功率转换效率（3）尽量减小非线性失真]（4）其他特点：由于功率放大器承受高电压、大电流，因而必须采用适当的措施对功放管进行散热，常采用安装散热片。返回998.6.2互补对称式功率放大器传统的功率放大器常常采用变压器耦合方式的互补对称电路，通常简称推挽放大电路，如图所示。1001．OCL功率放大器(1)电路组成与工作原理OCL乙类互补对称电路101（2）计算分析根据功率表达式P=U2/R（U为交流有效值）求解，故对于OCL互补对称功率放大电路的最大输出功率为

当输出功率最大时，OCL互补对称电路中直流电源VCC所消耗得功率为如果忽略三极管的饱和压降，可得OCL互补对成电路的效率为102（3）功率管的选择条件功率管的极限参数有PCM、ICM、U(BR)CEO，应满足下列条件：

①功率管集电极的最大允许功耗

②功率管的最大耐压③功率管的最大集电极电流103【例8-7】在电路中，已知VCC＝16V，RL＝4Ω，T1和T2管的饱和管压降UCES＝0.5V，输入电压足够大。试问：

（1）最大输出功率Pom和效率η各为多少？

（2）三极管的最大功耗PTmax为多少？

解(1)最大输出功率和效率（2）三极管的最大功耗104重要知识点放大电路：放大电路的核心器件是双极性三极管和场效应管，放大电路的主要指标为：放大倍数（增益）、输入电阻、输出电阻等。静态工作点Q：放大电路在不加输入信号时，三极管的各极电压和电流值。直流通路：在没加输入信号时，放大电路在直流电源作用下，直流电流流经的路径。交流通路：在加输入信号时，放大电路交流信号流经的路径。105重要知识点微变等效电路：当信号的变化范围很小时，可以