1、第2章 基本放大电路,2.1 基本放大电路的组成,2.2 放大电路的分析,2.4 多级放大电路,2.6 射极输出器,2.3 放大电路的微变等效电路分析法,2.5 放大电路中的负反馈,2.7 功率放大电路,本章要求：,1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法。 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念，了解互补功率放大电路的工作原理。,第2章 基本放大电路,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转
2、化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求 ：1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2. 尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。,本章主要讨论电压放大电路。,2.1 基本放大电路的组成,一、共发射极基本放大电路组成,共发射极基本电路,2.1 基本放大电路的组成,二、基本放大电路各元件作用,三极管T-放大元件, iC= iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使三极管工作在放大区 。,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。,共发射极基本电路,2.1 基本放大电路的组成,集电极电源EC -为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电
3、极电阻RC-将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容C1 、C2 -隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。,信号源,负载,共发射极基本电路,二、基本放大电路各元件作用,2.1 基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,2.2 放大电路的分析,放大电路的工作状态：,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,分析任务：,静态分析：确定放大电路的静态值。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,放大电路中的电压、电流符号，见课本
4、P28表2-2-1,2.2 放大电路的分析,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。,设置Q点的目的：(1) 使放大电路的放大信号不失真；(2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,共射极放大电路交、直流通路,结论：,无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(IB、UBE) 和(IC、UCE)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。,直流通路和交流通路,电容对交、直流的作用不同。
5、在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,短路
6、,短路,对地短路,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,任务：确定无信号输入（ui = 0）时，三极管的直流电流、电压IB、IC、UCE ，即静态工作点Q。,方法：估算法、图解法,估算法，分析步骤： （1）画出直流通路去掉电容电路 （2）输入端直流回路，计算IB （3）电流放大原理IC= IB ，计算IC （4）输出端直流回路，计算UCE,对象：各极电压电流的直流分量。,所用电路：放大电路的直流通路。,一、静态分析：,1. 直流通路估算 IB,根据电流放大作用,2. 直流通路估算UCE、IC,当UBE UCC时，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,由KVL
7、: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC,输入回路：直流电源UCC 、基极电阻RB 、三极管的基极-发射极,输出回路：直流电源UCC 、集电极负载电阻RC 、 三极管的集电极-发射极,例1：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。,解：,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。,由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,二、动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入
8、电阻ri、输出电阻ro,分析对象：各极电压和电流的交流分量。,分析方法：微变等效电路法，图解法。,目的：找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计打基础。,所用电路：放大电路的交流通路。,UBE,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo,共射放大电路动态工作情况,结论：,(1) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分
9、量,动态分析,静态分析,结论：,(2) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。,(3) 输出电压与输入电压在相位上相差180，即共发射极电路具有反相作用。,三、分压式偏置电路,合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。,固定偏置放大电路：优点：简单、容易调整 缺点：温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素，会引起静态工作点的变动，严重时将导致放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。,分压式配置放大电路：能够自动稳定静态工作点 实际应用中，广泛使用分压式配置放大电路，提供稳定的静态工作点,1. 稳定Q点的原理,基极电位基本恒定，不随温度变化。,V
10、B,VB,集电极电流基本恒定，不随温度变化。,1. 稳定Q点的原理,从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。 但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。 而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时一般选取： I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,参数的选择,VE,VB,Q点稳定的过程,VE,VB,VB 固定,RE：温度补偿电阻对直流：RE越大,稳定Q点效果越好；对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。,2. 静态工作点
11、的计算,VB,步骤与方法： 直流通路 估算法,例1：在图示放大电路中，已知UCC=18V, RC= 3k, RE= 1.5k， RB1= 33k， RB2= 12k，晶体管=60， UBE=0.6V, 试求:静态工作点 IB、IC 及 UCE；,例2: 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20kRL= 6k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求:静态工作点 IB、IC 及 UCE；,解:,直流通路,2.3 微变等效电路法,微变等效电路：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线
12、性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。,当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。,1. 晶体管的微变等效电路,UBE,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧。,2.3.1 微变等效电路法,(1) 输入回路,Q,输入特性,晶体管的 输入电阻,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ub
13、e和 ib之间的关系。,(2) 输出回路,rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽略不计。,晶体管的输出电阻,输出特性,输出特性在线性工作区是 一组近似等距的平行直线。,晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。,一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,O,ib,晶体三极管,微变等效电路,1. 晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,交流通路中： 晶体管 晶体管微变等效电路,交流通路
14、,微变等效电路,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,微变等效电路,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时，,因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,例1：,3.电压放大倍数的计算,例2：,由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。,4.放大电路输入电阻的计算,
15、放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义：,输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,例1：,5. 放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈
16、小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。,共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高; 2. 输入电阻低; 3. 输出电阻高.,求ro的步骤： 1) 断开负载RL,3) 外加电压,4) 求,外加,2) 令 或,在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20kRL= 6k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) 输入电阻ri、ro及 Au。,例:,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 由微变等效电路求Au、 r
17、i 、 ro。,微变等效电路,2.4 多级放大电路,耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,输出,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,1. 阻容耦合,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接,1. 静态分析,由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,2. 动态分析,微变等效电路,第一级,
18、第二级,例2:,如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。,解:,(1) 两级放大电路的静态值可分别计算。,第一级是射极输出器:,第二级是分压式偏置电路,解:,第二级是分压式偏置电路,解:,(2) 计算 r i和 r 0,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。,微变等效电路,(2
19、) 计算 r i和 r 0,(2) 计算 r i和 r 0,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第一级放大电路为射极输出器,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,2.6 射极输出器,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。,求Q点：,2.6.1 静态分析,直流通路,2.6.2 动态分析,1. 电压放大倍数,电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,微变等效电路,2. 输入电阻,射极输出器的输入电阻高，对前级有利。ri 与负载有关,3
20、. 输出电阻,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,共集电极放大电路(射极输出器)的特点：,1. 电压放大倍数小于1，约等于1; 2. 输入电阻高； 3. 输出电阻低； 4. 输出与输入同相。,射极输出器的应用,主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。,1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。,2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,应用举例镍
21、镉电池恒流充电电路,原理: 三极管工作 于恒流状态， 基极电位恒 为6V；调整 转换开关 使充电电流 限制在50mA 和100mA;,性能: 正常充电时间 7小时左右;充 电电流为恒定 值；充电电流 大小由电池额定容量确定。,LED发光二极 管承受正向电 压导通发光, 发光强度与通 过的电流大小 有关。LED与R5串联后，接于R4 两端，R4两端电压的大小，反映充电电流的大小，LED发光的亮、暗指示S的位置, R5是LED的限流电阻,使通过LED的电流限制在一定数值。,例1:,.,在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100，试求: (1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) Au、ri 和 ro 。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。,微变等效电路,
