《电子电路分析与应用》课件任务3声光停电报警器的制作

27一月20262了解放大电路的主要性能参数3了解共射极放大电路的组成4理解共射极放大电路的放大原理1了解放大的基本概念2.1放大电路的基本知识27一月20262.1扩音器示意图2.1放大电路的基本知识声音通过话筒转换为微弱的电信号放大电路将微弱的电信号放大放大后的电信号通过扬声器转换为声音放大电路的核心元件是晶体三极管。放大的前提是不失真。信号放大的能量来源是电源。2.1.1放大的基本概念27一月20262.1.2放大电路的主要性能指标1.放大倍数或增益电压放大倍数Au电流放大倍数Ai功率放大倍数Ap

工程上经常用以10为底的对数来表示电压放大倍数和电流放大倍数的大小，27一月20262.最大输出幅度放大器能供给的最大输出电压(最大输出电流)的大小,用Uomax和Iomax表示.3.非线性失真由于晶体管输入,输出特性在动态范围内不可能保持完全的线性,输出波形不可避免的发生线性失真.27一月20264.输入电阻从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大电路的输入电阻，定义为输入电阻越大，放大电路从信号源索取的电流就越小，对信号源的影响就越小。27一月20265.输出电阻输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻输出电阻越小，放大电路带负载的能力就越强。27一月2026设这时放大倍数为,当放大倍数下降为时,所对应频率分别为上限频率fH和下限频率fL,两频率之间的频率范围,称为放大器的通频带.6.通频带放大器对不同频率的交流信号有着不同的放大倍数,一般说来,频率太高或太低放大倍数都要下降,只有对某一频率段放大倍数才较高且基本保持不变27一月20267.最大输出功率和效率放大器最大输出功率是指它能向负载提供的最大交流功率,用Pomax表示.放大器的效率规定为放大器输出的最大功率与所消耗的直流电的总功率PE之比,用表示:=Pomax/PE2.1.3三极管放大电路的三种组态

三极管在放大电路中一般有三种连接方式，又称为三种组态，分别称为共射、共集和共基方式，如图所示

27一月2026注意：集电极一般不作输入端，基极一般不作输出端。27一月202627一月20262.2共射极基本放大电路2.2.1放大电路的组成27一月2026三极管VT：具有电流放大作用,是放大器的核心。基极电阻Rb：给三极管基极提供合适的偏置电流，并使发射结获得正常的正向偏置电压。集电极电阻Rc：将集电极电流的变化转变成电压的变化，实现电压放大功能。耦合电容C1和C2,具有隔直通交作用,传递交流信号又使放大器不受信号源和输出负载的影响。耦合电容C1和C2：起隔离直流，传递交流的作用。电源UCC：使发射结正偏、发射结反偏，并给放大器提供能量。27一月20261.电路中电流、电压的符号规定

2.2.2放大电路的工作原理27一月2026放大电路中既有直流信号又有交流信号，直流信号为三极管处于放大状态建立条件，交流信号是需要放大的信号。名称总电流或总电压直流量（静态值）交流量基本关系式瞬时值有效值基极电流集电极电流基—射电压集—射电压27一月202627一月202627一月2026总结：1.交流信号是搭在直流上进行传输和放大的，如果没有直流分量电路就不能正常工作。2.放大电路具有电压的放大作用.3.输出电压与输入电压相位相反。27一月20262.2.3晶体管的直流通路和静态工作点

晶体管是放大电路的核心，要使晶体管正常发挥作用，还需要具备一定的外部条件即合适的静态工作点。1.静态工作点的意义

当ui

=0时，放大电路中没有交流成分，称为静态,或称为直流工作状态。静态工作点可以用晶体管的电流,电压一组数值来表示,分别是基极电流IBQ，集电极电流ICQ及集射极电压UCEQ。它们在三极管特性曲线上所确定的一个点,称为静态工作点，习惯上常用Q表示,又称为Q点.27一月202627一月2026IBQ太小,交流信号ui的负半波的全部或部分会使发射结进入“死区”,电路处于截止状态,失去对负半波的正常放大作用;IBQ过大当输入信号正半周到来时,电路会进入饱和区,同样不能正常放大.可见IBQ的值对放大电路工作好坏起着重要作用,此外还有ICQ和UCEQ,Q点是由三者共同决定.理想的Q点应处在放大区,当到来时,随成线性变化,在变化内,输出特性曲线间隔均匀,不能脱离安全工作区27一月2026（2）共发射极基本放大电路分析

1）静态和动态静态——

时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态——

时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。27一月20262）静态工作情况分析a)直流通路直流通路：是指静态（ui=0）时，电路中只有直流量流过的通路。画直流通路有两个要点：①电容视为开路②电感视为短路图2.11共射电路的直流通路图2.10共射极放大电路27一月2026

b)静态工作点的估算分析法

IBQ、ICQ和UCEQ这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。27一月2026c)

静态工作点的图解分析法先用公式求出IBQ◆◆根据公式作直流负载线在输出特性曲线上，直流负载线线与IBQ对应的输出特性线的交点即是Q。◆◆从Q点分别向横坐标、纵坐标做垂线，即可得到ICQ、UCEQ27一月20262.3共发射极电路的动态分析（a）交流通路

它是指动态（ui≠0）时，电路中交流分量流过的通路。画交流通路时有两个要点：①耦合电容视为短路。②直流电压源（内阻很小，忽略不计）视为短路。图2.15共射极电路的交流通路27一月2026b)动态分析用微变等效电路分析法分析共射放大电路①放大电路的微变等效电路图2.23图2.10所示共射放大电路的微变等效电路图2.23图2.10所示共射放大电路的微变等效电路27一月2026②动态参数的估算电压放大倍数Au不带负载RL时带负载RL时27一月2026②动态参数的估算输入电阻ri输出电阻ro27一月2026例：放大电路结构与参数如图所示，已知三极管的β＝45，试估算:1)静态工作点;2)Au、Ri、Ro;3)如果接RL=6.8K

的负载，求Au解：1）27一月202627一月2026解：2)3）结论：带负载后放大电路的电压放大倍数将下降。例：放大电路结构与参数如图所示，已知三极管的β＝45，试求:1)静态工作点;2)Au、Ri、Ro;3)如果接RL=6.8k

的负载，求Au+-静态分析Re具有稳定静态工作点的作用。直流通路2.3共集电极放大电路分析27一月2026动态分析交流通路微变等效电路27一月2026射极输出器电压的放大倍数接近于1，输出电压略小于输入电压，相位相同，通常又称电压跟随器。（2）输入电阻Ri27一月2026其中射极输出器的输入电阻较大，是共发射极放大电路的输入电阻的几十倍到几百倍。它对信号源或前一级放大电路的放大倍数影响较小。（3）输出电阻Ro输出端开路US短路27一月2026射极输出器的输出电阻很小，一般为几十欧，所以带负载能力强。uo27一月2026射极输出器特点与用途特点比较稳定的工作点具有电压跟随性，电压放大倍数接近于1。较高的输入电阻较低的输出电阻用途用作高输入电阻的输入级用作低输出电阻的输出级用作中间隔离级27一月202627一月2026例2.2，如图所示，

，

试估算：（1）静态工作点；（2）电压的放大倍数，输入电阻，输出电阻。解：（1）静态工作点：27一月2026例2.2，如图所示，

，

试估算：（1）静态工作点；（2）电压的放大倍数，输入电阻，输出电阻。解:(2)总结共集电极放大电路的分析（1）静态分析27一月2026Re具有稳定静态工作点的作用。+-总结

共集电极放大电路的分析（2）动态分析27一月202627一月2026射极输出器的特点：1.有比较稳定的静态工作点2.具有电压跟随性，电压放大倍数接近于1。3.较高的输入电阻4.较低的输出电阻射极输出器的应用：1.用作高输入电阻的输入级2.用作低输出电阻的输出级3.用作中间隔离级2.5多级放大电路采用多级放大电路可有效地提高放大电路的各种性能，如提高电路的电压增益、电流增益、输入电阻、带负载能力等。27一月2026输入级：多级放大电路的第一级（前置级）一般要求有尽可能高的输入电阻和低的静态工作电流（以减小输入级的噪声）中间级：主要提高电压放大倍数。27一月2026输出级：输出一定的信号幅度，以一定的功率驱动负载。2.5.1多级放大电路的耦合方式优点：前后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工作点都相互独立，互不影响，便于分析、设计和应用。缺点：不能传递直流信号和变化缓慢的信号，频率低的信号在通过耦合电容加到下一级时会有较大衰减，即低频特性差。此外为了尽量减少对交流信号的损耗，耦合电容一般取值较大，不利于电路的集成化。27一月2026（1）阻容耦合优点：既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢的信号；所用元件少，电路简单，便于集成，所以集成电路中多采用这种耦合方式。缺点：前后级直流通路相通，各级静态工作点互相牵制、互相影响。另外还存在零点漂移现象。因此，在设计时必须解决级间电平配置和工作点漂移两个问题，以保证各级有合适的、稳定的静态工作点。多级放大电路的耦合方式27一月2026（2）直接耦合零点漂移：当输入信号为零时，输出信号不为零而出现缓慢的不规则变化的现象。27一月2026产生零点漂移的原因：（1）温度的变化（主要原因）（2）电源电压的波动（3）元件参数的变化由于温度的变化，放大元件的参数（β、ICEO)受温度影响而发生变化使Q点不稳定，而直接耦合方式使工作点的变化得以逐级传递和、放大。所以零点漂移也称温漂。27一月2026零点漂移对放大电路的影响：使输出端既有放大的真信号，由于零点漂移产生的漂移信号，放大电路的级数越多、放大倍数越大，零点漂移越严重，甚至造成放大电路无法正常工作，其中第一级漂移的影响最严重。减小零点漂移的措施：1.用非线性元件进行温度补偿2.在电路中引入直流负反馈（Re)3.采用特性相同的三极管，使他们的温漂相互抵消（差分放大电路）优点：各级直流通路相互独立；此外变压器还能实现阻抗、电压、电流变换。缺点：体积大，频率特性比较差，且不易集成化，故其应用范围较窄，如低频功率放大和中频调谐放大等。多级放大电路的耦合方式27一月2026（3）变压器耦合2.5.2多级放大电路的分析方法基本分析思路（1）多级放大电路的输入电阻即为从第一级看进去的输入电阻。（2）多级放大电路的输出电阻即为从最后一级看进去的输出电阻。（3）电压放大倍数……27一月2026关于“增益”多级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积，放大倍数往往很高，为了表示和计算的方便，常采用对数表示，称为增益。增益的单位常用“分贝”(dB)。功率增益电压增益电流增益增益采用分贝表示可以将多级放大电路放大倍数的相乘关系转化为对数的相加关系，且数值不致过于巨大，读数和计算方便。27一月2026例：有一个三级放大器，设。

试求：（1）总电压放大倍数？（2）若用分贝表示，各级增益和总增益是多少？27一月2026解:（1）（2）27一月20262.6基本差分放大器主要要求：

1.掌握差分放大器的作用2.掌握差分放大器的工作原理及特点3.了解差分放大器的几种实际应用电路27一月20262.6基本差分放大器1.单电源差分放大器组成及抑制零漂的原理（1）当，即放大电路处于静态时：虚线两边的电路完全对称，且两个三级管参数完全相同。虽然每只管子的零漂并未减少，但两管各自的零漂电压因而零漂被抑制掉。27一月20262.动态时：（1）uI1与uI2大小相等、极性相同，这样的输入信号称为共模输入信号用uIC表示。此时放大电路为共模输入状态。共模输入状态共模电压放大倍数：27一月2026(2)在放大器两输入端输入大小相等、方向相反的信号，即uI1=–uI2，这样的输入信号称为差模输入信号，当用uID表示。此时放大电路为差模输入状态，有uI1=uID/2，uI2=−uID/2。差模输入状态而电路对称有27一月2026无负载时：有负载RL时两管集电极输出一正一负、大小相同，则RL中间点为交流接地。27一月2026放大器的输入回路经过两个管子的发射结和RS，故输入电阻为放大器的输出端经过两个Rc，故输出电阻为差分电路对共模信号无放大、对差模信号有放大。说明只有输入有差别输出才有变动，即放大差模分量、抑制共模分量。3.共模抑制比表明差分放大器放大差模信号、抑制共模信号的能力，定义为共模抑制比越大放大差模信号的能力越强，抑制共模信号的能力也越强，理想状况下KCMR趋于∞，一般为40~60dB。（3）当两个输入电压的大小和相对极性是任意的，既非共模，又非差模，这样的输入信号称为一般输入信号。一般输入信号可以分解为一对共模输入信号、一对差模输入信号：27一月2026则：例2.6.1:已知求解：27一月2026例2.6.2，如图所示电路中，已知试求：(1)(2)解：(1)（2）27一月2026-UEE3.双电源供电的差分放大电路动态分析与单电源差分放大电路的分析方法、参数的计算公式与单电源的差分放大电路一样。静态时：RE具有稳定静态工作点抑制零漂的作用。27一月2026-UEE4.具有恒流源的差分放大电路由于恒流源具有很大的动态电阻（即内阻很大），能大大提高共模抑制比27一月202627一月202627一月202627一月202627一月202627一月20262.7功率放大器主要要求：

1.掌握功率放大器的分类2.了解功率放大器的工作原理3.了解功率放大器的基本参数及应用27一月2026功率放大器简称功放，是一种向负载提供功率的放大器。一般多级放大器总要带动一定的负载，如扬声器、电动机、仪表指针等，这都需要输出一定的功率，因而一般多级放大器最后一级都要设置为功率放大器。差分放大器功率放大器，提供较强输出功率（电流）以驱动负载多级放大器OUT3.7.1功率放大器27一月2026功率放大器的基本特点1.输出功率足够大放大器实质都是将电源的直流功率转化为负载输出的交变功率，转换效率是其重要性能指标，效率高、损耗小才是理想的功放。功放的工作于大信号输入状态，无法使用小信号的微变等效方法。消耗的那部分功率以热能形式散发。2.效率尽可能高3.非线性失真尽可能小4.散热须良好5.分析应用图解法，微变等效电路法不适用放大电路的三种类型（1）甲类

工作点设置在放大区的中间,这种电路的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态,输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种状态）,缺点是三极管有较大的静态电流ICQ,因而管耗PT大,电路能量转换效率低。可以证明，甲类放大电路即使在理想情况下，效率最高也只能达到50%。而实际效率一般不超过40%。图3.1放大电路工作状态27一月2026（2）甲乙类甲乙类放大电路的工作点较低，靠近截止区，。静态时三极管处于微导通状态,电流较小，因而管耗也较小，能量转换的效率较高。存在的问题是，有部分信号波形进入截止区，不能被放大，产生非线性失真。放大电路的三种类型图3.2放大电路工作状态27一月2026（3）乙类放大电路的三种类型

乙类放大器的工作点设置在截止区，三极管的静态电流ICQ=0。这类功率放大器管耗更小，能量转换效率也更高，它的缺点是只能对半个周期的输入信号进行放大，存在严重的非线性失真。图3.3放大电路工作状态27一月20261、采用OCL乙类互补对称功率放大电路如何解决效率与失真之间的矛盾？互补对称结构的电路原理：电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，VT1和VT2轮流导电，交替工作，使流过负载R

L的电流为一完整的正弦信号。由于两个不同极性的管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路图3.4OCL乙类互补对称功率放大电路27一月2026图3·5电压和电流波形图27一月2026图3.6OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析27一月2026在输入电压较小时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。由于这种失真出现在通过零值处，故称为交越失真。交越失真波形如图3.7所示。图2.7互补对称功率放大电路的交越失真27一月20261、采用OCL乙类互补对称功率放大电路如何解决效率与失