《电路分析基础》-第4章 放大电路基础

4.1放大电路的基本知识4.1.1放大电路的组成1.电路组成方框图放大电路组成框图如图4-1所示。由于电路的输入端口和输出端口有四个头，而三极管只有三个电极，必然有一个电极共用，因而就有共发射极(简称共射极)、共基极、共集电极三种组态的放大电路。其中，共发射极放大电路基极为输入极，集电极为输出极，发射极为公共电极;共集电极放大电路基极为输入极，发射极为输出极，集电极为公共电极;共基极放大电路发射极为输入极，集电极为输出极，基极为公共电极，如图4-2所示。下一页4.1放大电路的基本知识4.1.2基本放大电路必须遵循的原则(1)直流电压源能够保证晶体三极管的发射结正偏，集电结反偏，适当选取Rb、Rc和UCC的值，使晶体三极管工作在放大状态。

(2)输入信号能有效地从输入端加到三极管的输入电极上，输出信号经放大后能有效地从输出端取出。下一页上一页4.1放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标对于放大电路的放大性能有两个方面的要求：一是放大倍数要尽可能大；二是输出信号要尽可能不失真。量放大电路性能的重要指标有放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro，如图4-3放大电路四端网络表示图。1)放大倍数下一页上一页4.1放大电路的基本知识4.1.3放大电路的主要性能指标2)输入电阻Ri3)输出电阻Ro4)通频带与频率失真图4-4是共发射极放大电路的频率特性。5)最大输出功率和效率上一页返回4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.1最基本的共射极放大电路1.电路的组成三极管基本放大电路可由信号源Us、晶体三极管V、输出负载RL及电源偏置电路(UBB、Rb、UCC、Rc)组成，图4-5为最基本的三极管共射极放大电路。2.静态分析静态分析时，首先画出直流电路图(图4-6)，然后分析各个值。3.动态分析动态分析主要是求解电压反大倍数、输入电阻、输出电阻。其交流通路和微变等效电路如图4-7所示。下一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路1.共发射极放大电路的组成如图4-9所示。2.直流分析开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如图4-10所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。3.主要性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型，如图4-11所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.2共射极(分压)放大电路没有旁路电容CE时:(如图4-12)1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路1.共集电极电路组成共集电极放大电路如图4-13(a)所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号。从它的交流通路图4-13(b)可看出，输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。2.共集电极电路的直流分析由图4-13(b)的直流通路可得下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路3.主要性能指标分析1)电压放大倍数电压放大倍数可由图4-13(d)所示的微变等效电路得出。2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.3共集电极放大电路4.共集电极放大电路的应用1)共集电极电路作输入级由于共集电极放大电路的输入电阻比共射极基本放大电路的输入电阻大很多，因此可以把共集电极放大电路与内阻较大的信号源相匹配，用来获得较多的信号源电压。2)共集电极电路作输出级共集电极电路的输出电阻较小，一般只有几十欧，用共集电极电路作为输出级可以有效地提高放大器的带负载能力。3)共集电极电路作缓冲级在多级放大器中，共集电极电路也经常作为中间级用来隔离前、后级电路之间的影响，这就叫缓冲级。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.4共基极放大电路共基极放大电路(简称共基放大电路)如图4-14(a)所示，直流通路采用的是分压偏置式，交流信号经C1从发射极输入，从集电极经C2输出，C1、C2为藕合电容，Cb为基极旁路电容，使基极交流接地，故称为共基极放大器。微变等效电路如图4-14(b)所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.4共基极放大电路利用三极管的三种接法可以组成三种基本放大电路。下面是它们的主要特点及应用。

(1)共射电路具有较高的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻适中。所以，在一般对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方，常被采用。例如，低频电压放大电路的输入级、中间级或输出级。(2)共基电路的特点是:输入电阻在三种基本放大电路中最大;输出电阻则最小;电压放大倍数最小，小于1且约等于1，具有电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。(3)共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路差不多，频率特性好。常用于宽频带放大器。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路1.电路组成场效应管输入电阻很高，不需要提供栅极电流，只需要建立合适的静态偏压UGS，常用的偏置电路有自偏压和分压式两种。2.静态分析1)自偏压电路图4-15所示的自给偏压电路和三极管的射极偏置电路相似，一般是在源极接入电阻Rs而构成的。2)分压式偏置电路在图4-16所示的分压式偏置电路中，RC1和RC2为分压电阻。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路3.交流分析1)场效应管的微变等效模型场效应管是一个三端的电压控制器件，将其输入和输出端口看成一个双口网络后，则和半导体三极管相似，可以得出相应的微变等效电路，如图4-17所示。2)微变等效电路分析法共源极放大电路从管子的栅极输入信号，漏极取出信号，以源极为输入和输出回路的公共端。共源极放大电路和微变等效电路如图4-18(a)所示。下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.5共源极场效应管放大电路(1)电压放大倍数。(2)输入电阻。(3)输出电阻。Ro=Rd下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.6共漏极放大电路——源极输出器共漏极电路的典型电路形式如图4-19(a)所示。由图4-19(b)的微变等效电路可求出电路的主要性能指标。1)电压放大倍数2)输入电阻3)输出电阻下一页上一页4.2晶体管三种基本组态放大电路4.2.7共栅极放大电路三种场效应管放大电路的主要性能比较列于表4-1中。最后指出，场效应管除了工作于饱和区作线性放大使用以外，如果使管子工作在可变电阻区，那么还可以把场效应管看作是受栅源电压uGS控制的压控可变电阻。当uGS改变时，管子可变电阻区输出特性的斜率随之改变，使场效应管漏源之间呈现出相应的可变电阻。上一页返回4.3多级放大电路多级放大电路由输入级、中间级及输出级组成，如图4-20所示。4.3.1级间藕合方式多级放大电路是将各单级放大电路连接起来，这种级间连接方式称为藕合。1.阻容机合1)阻容藕合的组成电路阻容藕合是利用电容器作为藕合元件将前级和后级连接起来。这个电容器称为藕合电容，如图4-21所示。2)阻容藕合的优点前级和后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工件点相互独立，互不影响，便于分析和没计电路。下一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式3)阻容藕合的缺点信号在通过藕合电容加到下一级时会大幅衰减，对直流信号很难传输。在集成电路里制造大电容很困难，不利于集成化。所以，阻容藕合只适用于分立元件组成的电路。2.变压器藕合电路1)变压器藕合的组成电路变压器藕合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种藕合方式称为变压器藕合，如图4-22所示。2)变压器藕合的优点由于变压器不能传输直流信号，且有隔直作用，因此各级静态工作点相互独立，互不影响。变压器在传输信号的同时还能够进行阻抗、电压、电流变换。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式3)变压器藕合的缺点其体积大、笨重，不能实现集成化应用。3.直接藕合1)直接藕合的组成电路直接藕合是将前级放大电路和后级放大电路直接相连的藕合方式，这种藕合方式称为直接藕合，如图4-23所示。2)直接藕合的优点所用元件少，体积小，低频特性好，便于集成化。3)直接藕合的缺点由于失去隔离作用，使前级和后级的直流通路相通，静态电位相互牵制，使得各级静态工作点相互影响。另外还存在着零点漂移现象。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.1级间藕合方式4)零点漂移现象由于温度变化等原因，放大电路在输入信号为零时输出信号不为零的现象称为零点漂移。产生零点漂移的主要原因是由于温度变化而引起的。因而，零点漂移的大小主要由温度所决定。下一页上一页4.3多级放大电路4.3.2藕合对信号传输的影响1.信号源和输入级之间的关系信号源接放大电路的输入级，输入级的输入电阻就是它的负载，因此可归结为信号源与负载的关系。如图4-24所示，放大电路的输入电压和输入电流计算如下:下一页上一页4.3多级放大电路4.3.2藕合对信号传输的影响2.各级间关系中间级级间的相互关系可归结为:前级的输出信号为后级的信号源，其输出电阻为信号源内阻，后级的输入电阻为前级的负载电阻。如图4-23所示，第二级的输入电阻为第一级的负载，第三级的输入电阻为第二级的负载，依次类推。1)多级放大电路电压放大倍数2)多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻。3)多级放大电路的输出电阻多级放大电路的输出电阻就是最后一级的输出电阻。上一页返回小结(1)本章讨沦由三极管构成的各种基本单元放大电路，以明确放大电路的基本知识、基本分析方法和基本调整测试技能。重点是电路的组成、基本性能的估算。

(2)三种组态电路中，主要介绍典型共发射极放大电路工作点的设置方法及静态工作点的估算、微变等效电路及性能指标的估算，要求应熟练掌握。

(3)由基本单元电路可以组成多级放大电路，级间常采用阻电容藕合、变压器藕合和直接藕合方式。返回图4-1放大电路组成框图返回图4-2基本的放大电路返回图4-3放大电路四端网络表示返回图4-4射极放大电路的频率特性返回图4-5二极管基本共射极放大电路返回图4-6直流电路图返回图4-7基本放大电路的交流通路及微变等效电路返回图4-9共发射极放大电路返回图4-10共发射极放大电路的直流通路返回图4-11典型共射放大电路的交流小信号等效电路返回图4-12发射极旁路电容开路的交流小信号等效电路返回图4-13共集电极放大电路返回图4-14共基极放大电路