【正文】 第二章 放大電路的基本原理 放大的概念 單管共發(fā)射極放大電路 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo) 放大電路的基本分析方法 工作點(diǎn)的穩(wěn)定問題 放大電路的三種基本組態(tài) 場效應(yīng)管放大電路 多級(jí)放大電路 放大的概念 本質(zhì)： 實(shí)現(xiàn)能量的控制 。 在放大電路中提供一個(gè)能源 ， 由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源 ， 使之輸出較大的能量 ， 然后推動(dòng)負(fù)載 。 小能量對(duì)大能量的控制作用稱為 放大作用 。 放大的對(duì)象是 變化量 。 核心元件： 雙極型三極管和場效應(yīng)管 。 放大元件 iC=?iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。 射 極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用 ++b2biuC+Rb1RuToL+CcRVCCBBV 單管共發(fā)射極放大電路 各元件作用： 使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o IB和 UBE。 基極電源與基極電阻 ++b2biuC+Rb1RuToL+CcRVCCBBV集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。 集電極電阻 RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸? 耦合電容： 電解電容，有極性， 大小為 10?F~50?F 作用： 隔直通交 隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。 + + ++b2biuC+Rb1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用： 單管共發(fā)射極放大電路的工作原理 一、放大作用： 圖 單管共射放大電路的原理電路 ????????? )Δ(Δ Δ)Δ(ΔΔΔΔCCCEOBCBBEΙRiuuiiiuu ?實(shí)現(xiàn)了放大作用。 ΔΔ ΙO uu ?圖 單管共射放大電路的原理電路 二、組成放大電路的原則：（判斷電路能否放大的依據(jù)） 1. 外加直流電源的極性必須使發(fā)射結(jié)正偏 ， 集電結(jié)反偏 。 則有： BC ΔΔ ii ?? 2. 輸入回路的接法應(yīng)使輸入電壓 ? u? 能夠傳送到三極管的基極回路 ， 使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化量 ? iB。 3. 輸出回路的接法應(yīng)使變化量 ? iC 能夠轉(zhuǎn)化為變化量 ? uCE， 并傳送到放大電路的輸出端 。 三、原理電路的缺點(diǎn)： 1. 雙電源供電； 2. uI、 uO 不共地。 四、單管共射放大電路 C1 、 C2 ： 為隔直電容或耦合電容； RL： 為負(fù)載電阻。 該電路也稱 阻容耦合 單管共射放大電路。 基本放大電路的習(xí)慣畫法 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo) 圖 放大電路技術(shù)指標(biāo)測試示意圖 一、放大倍數(shù) )(電壓放大倍數(shù) uA? ioUUAu ??? ?)( iA? 電流放大倍數(shù)ioIIAi ??? ?二、最大輸出幅度 在輸出波形沒有明顯失真情況下放大電路能夠提供給負(fù)載的最大輸出電壓 (或最大輸出電流 )可用峰 峰值表示 ， 或有效值表示 (Uom 、 Iom)。 三、非線性失真系數(shù) D 四、輸入電阻 Ri 所有諧波總量與基波成分之比 ， 即 12322UUUD???? 從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻 。 iii IUR???輸入電阻 Ri——從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻 Ri=ui / ii 一般來說， Ri越大越好。 （ 1） Ri越大， ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。 （ 2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大， ui就越接近 uS。 + ++ ++ioiii++信號(hào)源S放大電路 oSLu R負(fù)載RuuR iR i五、輸出電阻 Ro 從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻 。 ????LS 0oooRUIUR??? 輸入端正弦電壓 ， 分別測量空載和輸出端接負(fù)載 RL 的輸出電壓 、 。 oU??iU?oU?Looo )1( RUUR ?????輸出電阻愈小 ， 帶載能力愈強(qiáng) 。 LoLoo RRRUU??? ??+ ++ +S+o負(fù)載LS+信號(hào)源uoi iiRR放大電路+iu uRiR iouoRR oAum 六、通頻帶 BW m21uA七、最大輸出功率與效率 輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率 。 用符號(hào) Pom表示 。 VomPP??? ：效率 PV：直流電源消耗的功率 fL fH fL：下限頻率 fH：上限頻率 圖 圖 (b) 放大電路的基本分析方法 基本分析方法兩種 圖解法 微變等效電路法 直流通路與交流通路 圖 (b) 圖 (a) 開路 將交流電壓源短路，將電容開路。 直流通路的畫法： 開路 u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC.iVc對(duì)交流信號(hào) (輸入信號(hào) ui) 交流通路的畫法： u+T+b2VuRc.ob1RLC+b1CCCRi ① 將直流電壓源短路接地， ② 將電容短路。 短路 短路 置零 交流通路 ++ +RuoTuRbRLic++TR b1 RCCVc直流通路 ——Ui=0時(shí)電路的工作狀態(tài) u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC.iVcui=0時(shí) 由于電源的存在，電路中存在一組直流量。 IC IE IB + UBE + UCE 靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算 由于 (IB,UBE) 和 ( IC,UCE )分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為 靜態(tài)工作點(diǎn) (直流工作點(diǎn)） 。 IB UBE Q IBQ UBEQ Q UCEQ ICQ IC UCE IB 為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？ 放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，是為了使三極管工作在線性放大區(qū)，以保證信號(hào)不失真。 靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算 b c e IBQ ICQ UCEQ 圖 (a) bB E QCCBQ RUVI ??硅管 UBEQ = ( ~ ) V 鍺管 UBEQ = ( ~ ) V ICQ ? ? IBQ UCEQ = VCC – ICQ RC Rb稱為 偏置電阻 ， IB稱為 偏置電流 。 【 例 】 圖示單管共射放大電路中， VCC = 12 V， Rc = 3 k?， Rb = 280 k?， NPN 硅管的 ? = 50， 試估算靜態(tài)工作點(diǎn) 。 圖 (a) 解： 設(shè) UBEQ = V A 40mA )280(bB E QCCBQ??????RUVIICQ ? ? IBQ = (50 ? ) mA = 2 mA UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 ? 2 ? 3)V = 6 V 圖解法 在三極管的輸入 、 輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況 。 一、圖解法的過程 (一 )圖解分析靜態(tài) 1. 先用估算的方法計(jì)算輸入回路 IBQ、 UBEQ。 2. 用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值 方法： 根據(jù) uCE = VCC ? iCRc 式確定兩個(gè)特殊點(diǎn) cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui????時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)直流負(fù)載線 輸出回路 輸出特性 CCCCCECCCEC0 0 RViuVui????，直流負(fù)載線 Q 圖 由靜態(tài)工作點(diǎn) Q 確定的 ICQ 、UCEQ 為靜態(tài)值 。 圖 (a) 【 例 】 圖示單管共射放大電路及特性曲線中 ， 已知 Rb = 280 k?， Rc = 3 k? ， 集電極直流電源 VCC = 12 V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 。 解： 首先估算 IBQ μA 40mA)280(bB E QCCBQ?????RUVI做直流負(fù)載線，確定 Q 點(diǎn) 根據(jù) UCEQ = VCC – ICQ Rc iC = 0， uCE = 12 V ； uCE = 0， iC = 4 mA . 0 iB = 0 181。A 20 181。A 40 181。A 60 181。A 80 181。A 1 3 4 2 2 4 6 8 10 12 M Q 靜態(tài)工作點(diǎn) IBQ = 40 181。A ， ICQ = 2 mA， UCEQ = 6 V. uCE /V 由 Q 點(diǎn)確定靜態(tài)值為： iC /mA 圖 (b) (二 ) 圖解分析動(dòng)態(tài) 1. 交流通路的輸出回路 圖 輸出通路的外電路是 Rc 和 RL 的并聯(lián) 。 2. 交流負(fù)載線 交流負(fù)載線 交流負(fù)載線斜率為： LCLL // 1 RRRR ???? ，其中O IB iC / mA uCE /V Q 靜態(tài)工作點(diǎn) 圖 (b) 交流負(fù)載線的作法： ① 斜 率為 1/R39。L 。 （ R39。L= RL∥ Rc ） ② 經(jīng)過 Q點(diǎn)。 輸出端接負(fù)載 RL： 不影響 Q 影響動(dòng)態(tài)！ 交流負(fù)載線的作法： iC iCE VCC CCCRVQ IB 交流負(fù)載線 直流負(fù)載線 ① 斜 率為 1/R39。L 。 （ R39。L= RL∥ Rc ） ② 經(jīng)過 Q點(diǎn)。 注意： （ 1）交流負(fù)載線是有交流 輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 （ 2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。 iB uBE Q ui ib ic 1. 交流放大原理（設(shè)輸出空載） 假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào) ui ib 靜態(tài)工作點(diǎn) 3. 用圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況 iC iCE uce 注意： uce與 ui反相！ 1b+b2CRcCVRCCb1ui iB iC uCE uo 各點(diǎn)波形 uo比 ui幅度放大且相位相反 2. 動(dòng)態(tài)工作情況圖解分析（有載） 圖 (a)輸入回路工作情況 ?uBE ?iB t Q 0 0 t 60 40 20 0 uBE/V iB / 181。A uBE/V iB UBE 交流負(fù)載線 直流負(fù)載線 ?uCE 9 12 t 0 ICQ iC / mA 0 IB = 4 0 181。A 20 60 80 4 Q 2 6 0 uCE/V iC / mA 0 t uCE/V UCEQ ?iC 圖 (b)