模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行第二章

1、第二章是放大电路的基本原理，2.1放大概念，2.2单管共射放大电路，2.3放大电路的主要技术指标，2.4放大电路的基本分析方法，2.5工作点的稳定性问题，2.6放大电路的三种基本配置，2.7场效应管放大电路，2.8多级放大电路，2.1放大概念和实质：实现能量控制。在放大电路中提供能量源，该能量源由具有较少能量的输入信号控制，使得它输出更多能量，然后推动负载。小能量对大能量的控制作用叫做放大。放大对象是变化的量。元件：双极晶体管和场效应晶体管。嘿。2.2放大器电路的主要技术规格，图2.2.1放大器电路技术规格测试示意图，1。放大系数。2。最大输出幅度，即放大器电路可以提供给负载的最大输出电压(或

2、最大输出电流)，而输出波形没有明显失真，可以用峰峰值或有效值(Uom，Iom)来表示。3。非线性失真系数D，4。输入电阻Ri，总谐波与基波分量的比值，即从放大器电路输入端看的等效电阻。输出电阻Ro是从放大电路的输出端看到的等效电阻。分别测量空载和输出端负载RL的输入端弦电压和输出电压。输出电阻越小，负载能力越强。6。通带，7。最大输出功率和效率，最大输出功率无明显失真。符号为Pom。效率光伏：DC电源消耗的功率，fL fH，fL:下限频率fH:上限频率，图2.2.2，2.3单管共发射极放大电路，2.3.1单管共发射极放大电路的组成，图2.3.1单管共发射极放大电路的原理电路，vt: npn三极

3、管，VCC:为输出信号提供能量；当集成电路通过Rc时，电流的变化被转换成集电极电压的变化，并传送到电路的输出端；VBB，Rb:为发射极结提供正向偏置电压和静态基极电流。2.3.2单管共射放大器电路的工作原理，1。放大效果：图2.3.1单管共射放大电路的原理电路，2。组成放大电路的原理：(1)外部DC电源的极性必须使发射极结正向偏置，集电极结反向偏置。有：(2)输入电路的连接应能使输入电压u传输到三极管的基极电路，这样基极电流将产生相应的变化IB。(3)输出回路的连接应能使可变集成电路转换成可变UCE并传输到放大电路的输出端。3.主电路的缺点：(1)双电源；(2) uI和uO不共享。4。单管共发

4、射极放大器电路，图2.3.2单管共发射极放大器电路，C1和C2:阻塞电容或耦合电容；是负载电阻。该电路也称为阻容耦合单管共射放大器电路。嘿。图2.4.1(b)，2.4放大电路的基本分析方法，两种基本分析方法，图解法，略有变化的等效电路法，2.4.1 DC路径和交流路径，图2.3.2(b)，图2.4.1 (a)。2.2硅管UBEQ=(0.6 0.8) V锗管UBEQ=(0.1 0.2) v，ICQ IBQ，UCEQ=VCCICQ RC，示例 VCC=12 V，Rc=3 k，Rb=280 k，NPN硅管，图2.4.3(a)，解决方案：让ubeq=0.7 v，ickibq=(500.04) ma=2

5、 ma，uceq=VCCicqrc=(12-23)v=6v，2.4.3图解法，在三极管的输入和输出端，1。图表的基本方法，(1)图表的静态分析，(1)输入回路IBQ和UBEQ用估算法计算。用图解法确定输出电路的静态值。方法：根据uCE=VCC-iCRc公式，确定两个特殊点。输出电路和输出特性。图2.4.3，由静态工作点q确定的ICQ和UCEQ是静态值。在图2.4.3(a)所示的单管共源共栅电路和特性曲线中，已知Rb=280k，RC=3k，集电极DC电源VCC=12 V。静态工作点用图解法确定。，解决方案：首先估计IBQ，做DC负载线，确定Q点，根据UCEQ=VCCICQRC，IC=0，UCE=

6、12V；uCE=0，iC=4毫安。嘿。0，iB=0 A，20 A，40 A，60 A，80 A，1，3，4，2，2，4，6，8，10，12，M，IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V，uCE /V，由Q点确定的静态值为：iC /mA，图2.4.3(b)。(2)图形分析趋势，1。交流路径的输出电路，如图2.4.4所示，输出路径的外部电路为Rc和RL并联。2。交流负载线，其斜率为：3。动态工作条件的图形分析，图2.4.5(a)输入电路的工作条件，图2.4.5(b)输出电路的工作条件，4。电压放大，图2.4。输入和输出特性曲线如右图所示，RL=3 k，uce=(4.57.5)v=-3v

7、，ube=(0.720.68)v=0.04v，解决方案：要确定交流负载线，取IB=(6020)a=40a，然后，输入和输出特性曲线上的单管共射放大图2.4.6单管共射放大电路的电压和电流波形。2.图解法的应用。(1)用图解法分析非线性失真。1.低静态工作点会导致iB、ICc和uCE的波形失真。ib、ui。结论：iB波形失真，截止失真。、uo=uce、IB=0，q、t、o、它会导致波形失真-Ic和uce的饱和失真。(2)用图解法估算最大输出幅度，当输出波形无明显失真时输出最大电压。即由输出特性a和b定义的范围。q尽可能设置在线段AB的中点。那么AQ=QB，CD=DE，(3)用图解法分析电路参数对

8、静态工作点的影响，(1)改变Rb，保持VCC和Rc不变；Rb增加，Rb减少，q点下移；q点上移；2。改变VCC，保持Rb和Rc不变；随着VCC的增加，DC负载线向右平行移动，动态工作范围增加，但管的动态功耗也增加。Q2，图2.4.9(a)，图2.4.9(b)。3。改变Rc并保持Rb和VCC不变；4。改变并保持经常预算、经常预算和VCC不变；随着Rc的增加和DC载重线斜率的变化，Q点向饱和区移动。Q2，增加，ICQ增加，UCEQ减少，然后Q点移近饱和区。图2.4.9 (c)，图2.4.9 (d)。图形摘要，1。它能形象地显示静态工作点位置与非线性失真之间的关系；2.估计最大输出幅度很方便；3.电

9、路参数对静态工作点的影响可以直观表达；4.这有利于静态工作点的检测.这样，由非线性元件晶体管组成的放大器电路可以等效为线性电路。研究对象只是变化，信号变化范围很小。1.H参数变化的简化等效电路；(1)三极管变化等效电路，晶体管输入特性曲线，RBE:晶体管输入电阻。在小信号条件下，rbe是一个常数。晶体管的输入电路可以等效地用rbe代替。1.输入电路，即q点附近的工作部分，被近似认为是一条直线，uBE可以被认为与IB成比例。图2.4.10 (a)。2。输出电路假设q点附近的特性曲线基本上是水平的(ic与uCE无关)，并且IC在数量上比IB大几倍；从三极管的输出端，可以用IB恒流源代替三极管；恒流

10、源是受控源；是iB对iC的控制。图2.4.10(b)。3。三极管简化参数等效电路。注意：这里忽略了uCE对集成电路和输出特性的影响。在大多数情况下，简化微变量等效电路的工程计算误差很小。，图2.4.11三极管的简化H参数等效电路，4。电压放大；输入电阻Ri，输出电阻RO，Ri=rbe /Rb，Ro=Rc，图2.4.12单管共射放大器电路的等效电路，(2)rbe的近似估算公式，基极区的rbb:体电阻。基极发射极之间的reb:结电阻。低频和低功率管的rbb约为300。UT:温度和电压等效。图2.4.13，电流放大倍数和电压放大倍数之间的关系，1。当IEQ常数不变时，rbe越大，数值越大，大数值三极

11、管的金不能成比例增加；2.当该值为常数时，IEQ越大，rbe越小，可以获得越大的金。这种方法更有效。(3)等效电路法的步骤(感应)1。首先，用图解法或近似估算法确定放大器电路的静态工作点Q。2.计算静态工作点微变化的等效电路参数和rbe。3.画出放大电路的微变量等效电路。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路径。4.列出电路方程并求解。其次，应用微变量等效电路法，例如：单管放大器电路带发射极电阻，计算电压放大系数和输入输出电阻。图2.4.14带有发射极电阻的放大器电路。根据微变化的等效电路列方程，引入微变化后发射极电阻减小。如果满足条件(1)，它与三极管和rbe的参数无关。2

12、.引入稀土后，放大电路的输入电阻增大。3。放大器电路的输出电阻，短路放大器电路的输入端，开路负载电阻RL，忽略内部电阻rce，图2.4.14(b)。re对输出电阻的影响。在公式中，图2.4.15计算了图2.4.14(a)中电路输出电阻的等效电路，该等效电路将代入公式，放大电路的输出电阻在上述公式中是正常的，因此可以简化为re=0，但考虑到rce的作用，显然，Re连接后，集电极与三极管公共端之间的等效电阻大大提高。2.5工作点的稳定性，2.5.1温度对静态工作点的影响，三极管是一个对温度非常敏感的元件。温度变化对管道参数的主要影响如下：1 .UBE变了。UBE的温度系数约为-2 mV/,也就是说

13、，UBE每升高1摄氏度，温度就会降低约2mV。2.改变。当温度升高1时，该值增加0.5% 1%，温度系数更加分散。3。ICBO变了。温度每升高10摄氏度，行预咨委会将大致翻倍，表明行预咨委会将随温度呈指数增长。温度升高会导致集成电路增加，Q值上升。波形容易失真。T=20，T=50，图2.5.1温度对q点和输出波形的影响，2.5.2静态工作点稳定电路，1。电路组成，分压偏置电路，因为UBQ不随温度变化，电流负反馈工作点稳定电路，T ICQ ieq ueq UBeq(=UBQueq)IBQ ICQ，解释：1。re越大，同一ieq产生的ueq越大，温度稳定性越好。然而，随着Re的增加，UEQ增加。为

14、了保持产量不变，VCC必须增加。2.当连接Re时，电压放大倍数将大大降低。大电容Ce并联在Re上，交流压降可以忽略，因此Au的影响很小。Ce称为旁路电容。3.为确保UBQ基本稳定，红外IBQ要求Rb1和Rb2较小，但这将增加电阻的功耗并降低电路的输入电阻。实际上，选择的是Rb1和Rb2值，并且IR=(5 10)IBQ和UBQ=(5 10)UBEQ。2.静态和动态分析，静态分析，可用(估计)，静态基础电流，动态分析。2.6放大器电路的三种基本配置，三种基本连接，共发射极配置，共集电极配置，共基极配置，2.6.1共集电极放大器电路，(b)等效电路。1。静态工作点，静态基极电流从基极电路获得，然后，(a)电路图图2.6.1公共集电极放大电路，2。电流放大系数，所以，3。电压放大系数，结论：电压放大系数总是小于1，但接近1，输出电压与输入电压同相，也称为射极跟随器。4.输入电阻较大。李、v .输出电阻大，输出电阻低，所以承载能力相对较强。R0，图2.6.2找到发射极输出的等效电路R0，图2.6.2公共基极放大器电路，图2.6.3公共基极放大器电路，(a)原理电路，VEE保证发射极结的正向偏置