第9章基本放大电路

1、第 9 章 基本放大电路,9.1 放大电路的工作原理,9.2 放大电路的静态分析,9.3 放大电路的动态分析,9.8 功率放大电路,9.5 场效晶体管基本放大电路,9.6 多级放大电路,9.7 差分放大电路,9.4 双极型晶体管基本放大电路,分析与思考,教学基本要求,练习题,返回主页,教 学 基 本 要 求,1. 了解放大电路的工作原理、理解放大电路的静态分析和动态分析的内容和方法； 2. 了解共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路的电路组成和主要特点，掌握静态分析和动态分析的计算； 3. 了解场效晶体管基本放大电路的电路组成和工作原理； 4. 了解多级放大的概念，掌握其静态和动态分析的计算

2、； 5. 了解差分放大电路的电路组成、工作原理和输入、输出方式；了解静态和动态分析的计算； 6. 了解互补对称功率放大电路的工作原理。,返 回,9.1 放大电路的工作原理,放大器的作用：把微弱的电信号（电压、电流和功率）放大到所需的量级。,（一）电路,下一节,上一页,下一页,返 回,共发射极基本电路,各元件的作用,晶体管T-放大元件, iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区 。,基极电源EB与基极电阻RB-使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。,下一节,上一页,下一页,返 回,集电极电源EC -为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻RC-将电流放大转变

3、为电压放大。,耦合电容C1 、C2 -隔离输入、输出与放大电路的直流联系，使交流信号顺利输入、输出。,信号源,负载,共发射极基本电路,各元件的作用,下一节,上一页,下一页,返 回,单电源供电电路,共发射极基本电路,直流量：大写字母，大写下标，如 IB,交流量：小写字母，小写下标，如 ib,混合量：小写字母，大写下标，如 iB,下一节,上一页,下一页,返 回,iB = IB + ib,(二)信号放大过程,静态：未加输入信号时放大器的工作状态。 动态：加上输入信号时放大器的工作状态。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uC

4、E = UCE+ uo,分析与思考,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,9.2 放大电路的静态分析,(一)静态工作点的确定 (1)图解法,静态工作点：在晶体三极管输入、输出特性上所对应的工作点 Q (IB、IC、UCE )。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,直流负载线（UCEUCCICRC),相交 Q,(2)估算法,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,当UBE UCC时，,UCE = UCC IC RC,(二)静态工作点的影响,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,截止失真原因：,静态工作点太低,消除截止失真方法：,减小RB，使IB增大

5、,饱和失真原因：,静态工作点太高,消除饱和失真方法：,增大RB，使IB减小,9.3 放大电路的动态分析,(一)放大电路的主要性能指标,(1) 电压放大倍数 Au：,绝对值：,分贝值：,对于正弦交流信号：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,(2)输入电阻 ri：,对于正弦交流信号：,当信号源有内阻时：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,信号源,负载,放大电路,ri 越大，信号源的输出电压越大、越稳定,信号源的负载,(3) 输出电阻 ro ：,对于正弦交流信号 ：,放大器输出端开路电压：,（受控电压源）,当输出端接有负载时：,放大器的电压放大倍数：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一

6、节,输出电阻越小，输出电压越稳定，放大电路带负载能力越强,负载的信号源,(4) 放大电路的频率特性,幅频特性,相频特性, 放大器只有工作在通频带范围内才能避免产生频率失真。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,C1、C2及晶体管结电容使uo因不同频率而大小、相位均不同,(二)放大电路的微变等效电路,(1)晶体管交流小信号模型,基本思路： （a）放大的信号为小信号； （b）保证工作在特性曲线的线性段； （c）把晶体管等效成线性电路模型。,注：IC 的单位为 mA ， 26 的单位为 mV 。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,(2)放大电路的微变等效电路,基本思路： （a）找出放大电路

7、的交流通道（UCC、C1、C2均短路）； （b）用晶体管的小信号模型取代晶体管。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,9.4 双极型晶体管基本放大电路,(1)电路组成,因接有RE，可固定 IC， 从而稳定放大器的静态工作点。,温度IC IE IERE UBEUB-URE IB,接有旁路电容CE，避免了电压放大倍数的降低。,因 I1 I2 IB 通常取： I2（510 ）IB 故B 点电位基本被固定。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,共射放大电路,(一)共射放大电路,(2)静态分析,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,共射放大电路的直流通路,(3)动态分析,下一节,上一页,下一页

8、,返 回,上一节,Au较大,ri 较小,Ro较大,若去掉电容CE：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,ri 提高,ro不变,分压式偏置电路,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,例 电路如图所示，求：(1) 放大器的静态工作点；(2) 画出放大器的微变等效电路 (有CE、无CE )；(3) 放大器的电压放大倍数 Au (有CE、无CE)；(4) 放大器的输入、输出 电阻（有CE、无CE）；（5）若测得输出波形为 判断放大器出现的是何种失真，如何消除失真？（6）若输入信号为 ，输出正常波形，则UO多大？,解（1）,下一节,上一页,下一页,返 回,

9、上一节,=50，硅管,（2）,有CE：,无CE：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,（3）,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,无CE：,有CE：,（4）有CE：,无CE：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,若要消除失真必须改变RB1与RB2的比例，适当抬高放大器的静态工作点，如：适当调节RB1使其变小，则抬高了IB。,（5）因为共射极单级放大器的 uo 与 ui 反相，据 uo 的波形 可以判断出 ui的波形为 因此可以判断出由于放大 器的静态工作点太低，在 ui 的前半个周期当 ui UBE 时，三 极管发生了截止，使 uo 失真，因此该失真为截止失真。,下一节,上一页,下

10、一页,返 回,上一节,（6）,（二）共集放大电路,(1) 电路组成,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。,(2) 静态分析,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,(3) 动态分析,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,Au较小,ri 较大,Ro较小,（三）共基放大电路,(1) 静态分析,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,共基放大电路及直流通路,(2) 动态分析,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,共基放大电路的交流通路及微变等效电路,Au较大,ri 较小,Ro较大,9

11、.5 场效晶体管基本放大电路,（一）增强型 MOS 管共源放大电路,(1)静态,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,分压偏置共源放大电路,(2) 动态,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,分压偏置共源放大电路,（二）耗尽型 MOS 管共源放大电路,可采用分压偏置放大电路,也可采用自给栅偏压放大电路。,电路特点: (a) UGS(off) 0 (b) 当加有 UDD IS ISRS = UGS 自给栅偏压。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,自给偏置共源放大电路,9.6 多级放大电路,（一）多级放大电路,直接耦合,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,阻容耦合,（三）动态,(1)

12、电压放大倍数：,注：,(2)输入电阻：,(3)输出电阻：,阻容耦合多级放大器只能放大交流信号 直接耦合多级放大器可放大交、直流信号，但存在着“零点漂移”。尤其第一级的“零漂”可被逐级放大，致使放大器无法区分信号电压和漂移电压而不能正常放大。,注：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,（二）静态,阻容耦合式：由于耦合电容的隔直作用，各级有各自独立 的静态工作点，可分别按前述方法求解。 直接耦合式：由于前后级直接相连，故前后级的工作点相 互制约，必须配合妥当，不能独立求解各级 静态工作点。,一两极放大电路，已知晶体管的 1 = 40， 2 = 50，rbe1 = 1.7 k， rbe2= 1.

13、1 k，RB1 = 56 k，RE1 = 5.6 k，RB2= 20 k，RB3 = 10 k，RC = 3 k，RE2 = 1.5 k。 求该放大电路的总电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。,例,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,解：,第一级放大电路为共集放大电路，因此电压放大倍数：,第二级放大电路为共射放大电路：,总电压放大倍数：,第二级的输入电阻：,第一级总负载电阻：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,放大电路的输入电阻：,放大电路的输入电阻：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,9.10 差分放大电路,(一) 工作原理,(1)静态, 抑制零漂原理： (a) 靠电路的对称性

14、； (b) 靠RE 的负反馈作用。,(c) 为了增大抑制零漂的效果可用恒流源代替 RE （恒流源的直流电阻 R 小，交流电阻 r 大）。,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,(2) 动态,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,实用差分放大电路,(a）共模电压放大倍数：,+UCC,(b）差模电压放大倍数：,ie1 = ie2,(c)输入输出电阻：,RE 上无交流信号压降对交流信号相当于短路,差模放大倍数：,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,(二) 输入输出方式,下一节,上一页,下一页,返 回,上一节,9.8 功率放大电路, 功率放大器：,(a)具有尽可能大的输出功率。 (b)工作效率要高。,（一）放大器的工作状态,上一页,下一页,返 回,上一节,（二）乙类放大互补对称电路,(2) 工作原理 静态：IB = 0，IC = 0，uo = 0 动态： ui 的正半周 NPN 管放大， PNP 管截止，RL 中通过