【正文】 第三章 放大電路基礎(chǔ) 第三章 放大電路基礎(chǔ) 放大電路的基本知識 三種基本組態(tài)放大電路 差分放大電路 互補(bǔ)對稱功率放大電路 多級放大電路 第三章 放大電路基礎(chǔ) 基本放大電路一般是指由一個三極管與相應(yīng)元件組成的三種基本組態(tài)放大電路。 ，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強(qiáng)。 ，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負(fù)載。 放大電路的基本知識 第三章 放大電路基礎(chǔ) 放大電路的組成 放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖見圖 3－ 1。 圖 3－ 1 放大結(jié)構(gòu)示意圖 第三章 放大電路基礎(chǔ) 放大電路的主要性能指標(biāo) 一、 放大倍數(shù) 輸出信號的電壓和電流幅度得到了放大 ， 所以輸出功率也會有所放大 。 對放大電路而言有 電壓放大倍數(shù) 、 電流放大倍數(shù) 和 功率放大倍數(shù) ,通常它們都是按正弦量定義的 。放大倍數(shù)定義式中各有關(guān)量如圖 3－ 2所示 。 圖 3－ 2 放大倍數(shù)的定義 第三章 放大電路基礎(chǔ) 功率放大倍數(shù) 定義為 () iiooio // IVIVPPA p ??????電壓放大倍數(shù) 定義為 () io / VVA v ??? ?電流放大倍數(shù) 定義為 () io / IIA i ??? ?第三章 放大電路基礎(chǔ) 二、 輸入電阻 Ri 輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù) ，Ri大放大電路從信號源吸取的電流小 ， 反之則大 。 Ri的定義見圖 3－ 3和式 () () iii IVR???圖 3－ 3 輸入電阻的定義 第三章 放大電路基礎(chǔ) 三、 輸出電阻 Ro 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力， Ro大表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。 Ro的定義見式 ()。 () 0,.o.oo SL= ??? VRIVR ?第三章 放大電路基礎(chǔ) 四、 通頻帶 00HL )()( AAfAfA ??? () 相應(yīng)的頻率 fL稱為下限頻率， fH稱為上限頻率 。 圖 3－ 4 通頻帶的定義 放大電路的增益 A(f) 是頻率的函數(shù) 。 在低頻段和高頻段放大倍數(shù)都要下降 。 當(dāng) A(f)下降到中頻電壓放大倍數(shù) A0的 1/ 時 ， 即 2第三章 放大電路基礎(chǔ) 三種基本組態(tài)放大電路 共發(fā)射極放大電路 一、 電路的組成 ＋＋－＋RcRbRLUCCiBiCiEC1C2uiVUC C : 直 流 電 源 ,①向 RL提 供 能 量 ,②給 V 提 供 適 當(dāng) 的偏置V : 三 極 管 , 根 據(jù) 輸 入 信 號 的變 化 規(guī) 律 , 控 制 直 流 電 源 所給 出 的 電 流 , 使在 RL上 獲 得較 大 的 電 壓 或 功 率Rc : 集 電 極 電 阻 , 將 集 電 極 電流 轉(zhuǎn) 換 成 集 電 極 電 壓 ， 并 影 響放 大 器 的 電 壓 放 大 倍 數(shù)Rb : 基 極 偏 置 電阻 , 為 三 極 管 基極 提 供 合 適 的 正向 偏 流C C2 : 耦 合 電 容 ( 電 解 電 容 ),①有 效 地 構(gòu) 成 交 流 信 號 的 通 路 。 ②避 免信 號 源 與 放 大 器 之 間 直 流 電 位 的 互 相影響＋－uo 圖 3－ 5 基本共 (發(fā) )射 (極 )放大電路 第三章 放大電路基礎(chǔ) 電路中各元件的作用如下 : （ 1） 集電極電源 UCC: 其作用是為整個電路提供能源 , 保證三極管的 發(fā)射結(jié)正向偏置 , 集電結(jié)反向偏置 。 （ 2） 基極偏置電阻 Rb: 其作用是為基極提供合適的偏置電流 。 （ 3） 集電極電阻 Rc: 其作用是將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變 （ 4） 耦合電容 C C2: 其作用是隔直流 、 通交流 。 （ 5） 符號 “ ⊥ ” 為接地符號 , 是電路中的零參考電位 。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 基本知識： (1) 靜態(tài)和動態(tài) 靜態(tài) —— 時，放大電路的工作狀態(tài)， 也稱 直流工作狀態(tài) 。 0i ?v 放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道 。 動態(tài) —— 時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱 交流工作狀態(tài) 。 0i ?v第三章 放大電路基礎(chǔ) 直流通道 交流通道 直流電源和耦合電容對交流相當(dāng)于短路 即能通過直流的通道。從 C、 B、 E 向外看，有直流負(fù)載電阻， Rc 、 Rb 。 能通過交流的電路通道。如從 C、 B、 E向外看，有等效的交流負(fù)載電阻， Rc//RL和偏置電阻 Rb 。 若直流電源內(nèi)阻為零，交流電流流過直 流電源時，沒有壓降。設(shè) C C2 足夠大，對 信號而言，其上的交流壓降近似為零。在交 流通道中，可將直流電源和耦合電容短路。 (2) 直流通道和交流通道 (a)直流通道 (b)交流通道 圖 3－ 6 基本放大電路的直流通道和交流通道 第三章 放大電路基礎(chǔ) (3) 放大原理 輸入信號通過耦合電容加在三極管的發(fā)射結(jié)于是有下列過程： o2ccc)b(cbbe1i vCvRiiiivCv β ??? ???????? ??三極管放大作用 變化的 通過 轉(zhuǎn)變?yōu)? 變化的輸出 ci cR第三章 放大電路基礎(chǔ) 二、直流分析 ?直流分析即靜態(tài)（ ui=0）分析。 ? 所謂靜態(tài) ,是指輸入信號為零時放大電路的工作狀態(tài)。 ? 靜態(tài)分析的目的是通過直流通路分析放大電路中三極管的工作狀態(tài)。 ? 靜態(tài)分析有 計算法 和 圖解分析法 兩種。 （ 1）靜態(tài)工作狀態(tài)的計算分析法 （ 2）靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 第三章 放大電路基礎(chǔ) （ 1）靜態(tài)工作狀態(tài)的計算分析法 cCCCCEBCbBECCBRIVVIβIRVVI????? IB、 IC和 VCE這些量代表的工作狀態(tài)稱為 靜態(tài)工作點 ， 用 Q表示。在測試基本放大電路時，往往測量三個電極對地的電位VB、 VE和 VC即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài) 。 根據(jù)直流通道可對放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計算 第三章 放大電路基礎(chǔ) （ 2）靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 圖 3－ 7 放大電路靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析 放大電路的靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析如圖 3－ 7所示。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 1. 由直流負(fù)載列出方程 VCE=VCC－ ICRc 2. 在輸出特性曲線上確定 兩個特殊點 ,即可 畫出直流負(fù)載線。 直流負(fù)載線的確定方法 ： VCC 、 VCC /Rc 3. 在輸入回路列方程式 VBE =VCC－ IBRb 4. 在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩 線的交點即是 Q。 5. 得到 Q點的參數(shù) IBQ、 ICQ和 VCEQ。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 三、 所謂動態(tài) ,是指放大電路輸入信號不為零時的工作狀態(tài) 。 當(dāng)放大電路加入交流信號 ui時 ,電路中各電極的電壓 、電流都是由直流量和交流量疊加而成的 。 放大電路的 動態(tài)圖解分析法 （ 1）交流負(fù)載線 交流負(fù)載線確定方法： 的 Q點做一條直線 ， 其斜 率為 1/R39。L ? ?。 圖 3－ 8 放大電路的動態(tài) 工作狀態(tài)的圖解分析 第三章 放大電路基礎(chǔ) B. R39。L= RL∥ Rc， 是交流負(fù)載電阻。 C. 交流負(fù)載線是有交流輸入信號時 Q點的運(yùn) 動軌跡。 D. 交流負(fù)載線與直流負(fù)載線相交 Q點。 圖 3－ 9 放大電路的動態(tài)圖解分析 通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. vi?? vBE?? iB?? iC?? vCE?? |vo| ? 2. vo與 vi相位相反； 3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 4. 可以確定最大不失真輸出幅度。 (2)交流工作狀態(tài)的圖解分析 第三章 放大電路基礎(chǔ) 波形的失真 飽和失真 截止失真 由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管 的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于 NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。 由于放大電路的工作點達(dá)到了三極管 的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于 NPN管， 輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。 (3) 最大不失真輸出幅度 注意：對于 PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與 NPN管正好相反。 第三章 放大電路基礎(chǔ) 放大電路的動態(tài) 計算分析法 （ 1）三極管的 微變等效電路 ＋－ube＋－ucecbeibicib＋－ubeuce＋－cbeic?? ib( a )( d )?? ib＋－ceuceicib＋－ubebrberbee( b ) ( c )圖 3－ 10三極管的微變等效電路 第三章 放大電路基礎(chǔ) 三極管集 (電 )(發(fā) ) 當(dāng)三極管工作于放大區(qū)時 ,ic的大小只受 ib控制 ,而與 uCE無關(guān) ,即實現(xiàn)了三極管的受控恒流特性 ,ic=βib。 所以 ,當(dāng)輸入回路的 ib給定時 ,三極管輸出回路的集電極與發(fā)射極之間 ,可用一個大小為 βib的理想受控電流源來等效 ,如圖 3－ 10(c)所示 。 iuiurbbeBBEbe u CE ????? 常數(shù) 根據(jù)三極管輸入回路結(jié)構(gòu)分析 ,rbe的數(shù)值可以用下 列公式計算 : )()(26)1(mVmVIrr EQbbbe ???? ?第三章 放大電路基礎(chǔ) （ 2） 放大電路的微變等效電路 把交流通路中的三極管 ,用微變等效電路代換 ,則可得到放大電路的微變等效電路 ,如圖 3－ 11所示 。 總結(jié)畫放大電路微變等效電路的方法和步驟： (1） 畫出放大電路的交流通路 。 (2） 用三極管的微變等效電路代替交流通路中的三極管 ,畫出放大電路的微變等效電路 ,如圖 3－ 11(a)所示 。 rbeRb＋－uiuoriro?? ibRcRL＋－ibicb c( a )第三章 放大電路基礎(chǔ) rbeRb＋－uiuoriro?? ibRcRL＋－＋－rsusibiccb( b )圖 3－ 11 (a)不考慮信號源內(nèi)阻的等效電路； (b)考慮信號源內(nèi)阻時的等效電路 第三章 放大電路基礎(chǔ) （ 3） 共射放大電路基本動態(tài)參數(shù)的估算 1） （ a）求有載電壓放大倍數(shù) Au。 ?????? RiRiu LbLco ?riuRRRbebiLCL??? //rRriRiAbeLbebLbu?????? ??式中“ ”表示輸入信號與輸出信號相位反相。 (b）求空載電壓放大倍數(shù) Au′。即不