【正文】 or IUA???? （ 25） 第 2章 基本放大電路 5） 功率放大倍數(shù) Ap iop PPA ? （ 26） 這些增益反映了放大電路在輸入信號(hào)控制下 ， 將直流電源能量轉(zhuǎn)換為交流輸出能量的能力 。 第 2章 基本放大電路 圖 27 放大電路的等效表示方法 第 2章 基本放大電路 1. 放大倍數(shù) （ 或增益 ） 為衡量放大電路的放大能力 ， 規(guī)定不失真時(shí)的輸出量與輸入量的比值叫做放大電路的放大倍數(shù) ， 又叫做增益一般無(wú)量綱增益稱為放大倍數(shù) ， 有量綱的或泛指時(shí)稱為增益 。 由于放大電路可以看成是一個(gè)有源四端雙口網(wǎng)絡(luò) ， 為討論放大電路的性能指標(biāo) ， 故將放大電路的等效網(wǎng)絡(luò)重畫(huà)于圖 27中 ， 并按雙口網(wǎng)絡(luò)的一般約定畫(huà)出了電流的方向和電壓的極性 ， 同時(shí)假定輸入信號(hào)為正弦波 ， 圖中的電流和電壓均采用向量表示 。 第 2章 基本放大電路 圖 25 共發(fā)射極放大電路中各點(diǎn)的波形 第 2章 基本放大電路 圖 26 共發(fā)射極放大電路的習(xí)慣畫(huà)法 第 2章 基本放大電路 放大電路的主要性能指標(biāo) 放大電路的性能指標(biāo)可以衡量一個(gè)放大器性能的好壞和特點(diǎn) 。 由于電容的隔直作用 ， 僅在 C1和 C2之間的部分存在著直流電壓 UBE、 直流電流 IB、 直流電流 IC和直流管壓降UCE。 第 2章 基本放大電路 2． 基本放大電路的工作原理與電路中各點(diǎn)的波形 我們已經(jīng)了解了電路中各元器件的作用 ， 那么 ， 這些元器件之間是如何協(xié)同工作的呢 ？ 一般把電路分成兩個(gè)狀態(tài)來(lái)分析： 未加交流輸入信號(hào)時(shí)和加入交流輸入信號(hào)以后 。 因?yàn)殡娙輰?duì)直流電信號(hào)相當(dāng)于開(kāi)路 ， 隔直的作用是為了使兩級(jí)以上的放大電路相互連接時(shí) ， 其直流狀態(tài)互相獨(dú)立 、 互不干擾 ， 以防止某個(gè)三極管的直流狀態(tài)受其它級(jí)的影響 ， 甚至從放大區(qū)偏離造成失真 。 在 UBB＝ IBRb＋ UBE這個(gè)輸入回路方程中 ， 只要發(fā)射結(jié)正偏 ， 就可由 Rb的大小決定基極電流 IB的大小 。 由于這個(gè)電路的 UBB和 Rb是兩個(gè)固定的參數(shù) ， 因此它們決定的 IB是個(gè)固定的數(shù)值 ， 所以圖 24也叫做固定偏置放大電路 。 在這個(gè)電路中 ， 直流 IB的大小約為 （ 對(duì)于直流量 ， 電容相當(dāng)于開(kāi)路 ） bBEBBB RUUI ??（ 21） 第 2章 基本放大電路 Rb的阻值根據(jù)所需基極電流的大小來(lái)確定 。 Rb稱之為基極偏置電阻 ， 用來(lái)調(diào)節(jié)輸入回路直流基極電流的大小 。 一般來(lái)說(shuō) ， 集電極電壓源 UCC都在幾伏到幾十伏左右 ， 完全可以保證集電結(jié)的反偏 。 第 2章 基本放大電路 為了使以上兩個(gè)原則得以保證 ， 首先 ， 直流電壓源 UBB的存在 ， 使 NPN管發(fā)射結(jié)正偏 。 第二 ， 輸入信號(hào)能有效地從輸入端加到三極管的輸入電極上 ， 輸出信號(hào)經(jīng)放大后能有效地從輸出端取出 。 單管共射極基本放大電路的核心元件是一個(gè) NPN型的晶體三極管 ， 但不管是什么連接方式也不管三極管是什么管型 ， 要想能夠進(jìn)行不失真的放大 ， 就必須遵循這樣的基本原則： 第 2章 基本放大電路 圖 24 單級(jí)共發(fā)射極放大電路 第 2章 基本放大電路 第一 ， 晶體三極管應(yīng)該工作在放大狀態(tài) ， 即保證晶體三極管的發(fā)射結(jié)正偏 ， 集電結(jié)反偏 。 圖 23給出了這三種組態(tài)的基本原理和常見(jiàn)的實(shí)際電路形式。 根據(jù)公共端的不同， 以單極型晶體三極管為例， 三極管 BJT組成的基本單級(jí)放大電路有三種連接方式： 共發(fā)射極放大電路（ CE， Common Emitter）、 共集電極放大電路（ CC， Common Collector）和共基極放大電路 (CB， Common Base)相應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路的三種連接方式為： 共源極放大電路（ CS， Common Source）、 共漏極大電路 (CD， Common Drain)和共柵極放大電路（ CG， Common Gate）， 將在本章 。 第 2章 基本放大電路 圖 21 放大器的框圖 第 2章 基本放大電路 基本單級(jí)放大電路的連接形式 我們知道 ， 無(wú)論是單極型的晶體三極管還是雙極型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管都具有三個(gè)電極 ， 而放大電路應(yīng)該是一個(gè)有源四端雙口網(wǎng)絡(luò) ， 具有一個(gè)輸入回路和一個(gè)輸出回路 ， 如圖 22所示 。 它將微弱的無(wú)線電信號(hào)逐級(jí)放大 ， 最后經(jīng)功率放大級(jí)輸出推動(dòng)喇叭 ， 還原出聲音信號(hào) 。 第 2章 基本放大電路 這些微弱的電信號(hào)經(jīng)過(guò)幾級(jí)放大電路 ， 被放大到需要的數(shù)值 ， 最后送到功率放大電路中進(jìn)行功率放大以推動(dòng)喇叭 、 繼電器 、 電動(dòng)機(jī) 、 顯示儀表等執(zhí)行元件工作 。 我們經(jīng)常需要將微弱的電信號(hào)加以放大 ， 去推動(dòng)后續(xù)的電路 。第 2章 基本放大電路 第 2章 基本放大電路 概述 三極管共射極單級(jí)放大電路 共集電極放大電路 共基極放大電路 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路 習(xí)題 第 2章 基本放大電路 概 述 放大的意義與放大器框圖 由晶體管構(gòu)成的基本放大電路， 主要作用是利用晶體管的電流或電壓控制作用， 將微弱的電壓或電流不失真地放大到需要的數(shù)值。 第 2章 基本放大電路 在電子系統(tǒng)中 ， “ 放大 ” 起著十分重要的作用 。 這個(gè)微弱的電信號(hào)可能來(lái)自于前級(jí)放大器的輸出 ， 也可能來(lái)自于可以將溫度 、 濕度 、 光照等非電量轉(zhuǎn)變成電量的各類傳感器的輸出 ， 也可能來(lái)自于我們比較熟悉的由收音機(jī)的天線接收到的廣播電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)等 。 簡(jiǎn)單地說(shuō) ， 一個(gè)我們非常熟悉的收音機(jī)電路就是一個(gè)以 “ 放大 ” 為核心的小型電子系統(tǒng) 。 一個(gè)放大電路系統(tǒng)可以表示成圖 21所示的框圖 。 第 2章 基本放大電路 圖 22 放大器的輸入和輸出端口 第 2章 基本放大電路 以晶體管的一個(gè)電極作為輸入端①， 一個(gè)電極作為輸出端③， 則第三個(gè)電極必須同時(shí)作為②端和④端， 即輸入和輸出端口的公共端。 也叫做基本放大電路的三種組態(tài)。 第 2章 基本放大電路 圖 23 三極管基本放大電路的三種連接形式 第 2章 基本放大電路 基本放大電路中常見(jiàn)元器件的作用 1． 基本放大電路中元器件的作用 以圖 24的單管共射極基本放大電路為例 ， 先來(lái)了解基本放大電路中各元器件的作用 。 這一點(diǎn)主要由直流電壓源來(lái)保證 。 這一點(diǎn)主要由放大電路的交流輸入回路和輸出回路來(lái)保證 。 我們假設(shè)三極管的發(fā)射極為 0電位 ， 則硅三極管的基極電位約為 V左右 ， 只要三極管的集電極電位高于 V， 即可保證三極管集電結(jié)的反偏 。 第 2章 基本放大電路 我們?cè)賮?lái)討論電路中電阻的作用 。 如果沒(méi)有基極偏置電阻 ， 發(fā)射結(jié)將因電流過(guò)大而損壞 。 為保證晶體三極管工作在放大區(qū) ， IB的數(shù)值多為幾十微安左右 ， 因此 Rb約在幾十到幾百千歐姆的范圍 。 Rc叫做集電極負(fù)載電阻 ， 它的作用與 Rb類似但又有所不同 。 第 2章 基本放大電路 電容 C1和 C2叫做耦合電容或隔直電容 ， 在電路中的作用是 “ 隔斷直流 ， 通過(guò)交流 ” ， 簡(jiǎn)稱 “ 隔直通交 ” 。 所謂 “ 通交 ” 是為了保證前述基本原則的第二條： 使交流輸入信號(hào)順利的進(jìn)入三極管的輸入電極 ， 經(jīng)放大后再?gòu)妮敵鲭姌O順利取出 。 首先 ， 在未加交流輸入信號(hào)之前 ， 電路中只有兩個(gè)使三極管發(fā)射結(jié)正偏 ， 集電結(jié)反偏的直流電壓源 。 在合適的參數(shù)下 ， 三極管將工作在放大狀態(tài)下 ， 等待交流輸入信號(hào)的到來(lái) 。 性能指標(biāo)主要包括放大倍數(shù) （ 或增益 ） 、 輸入電阻 、 輸出電阻 、 通頻帶等 。 這樣 ， 我們就可以由這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的端口特性來(lái)描述放大電路的性能指標(biāo) 。 根據(jù)輸入量和輸出量的不同 ， 可以有以下四種增益的定義方法 。 工程上經(jīng)常用以10為底的對(duì)數(shù)來(lái)表示電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)的大小 ， 單位是 B(貝爾 ， Bel)， 也常用它的十分之一單位分貝（ dB） 。 3． 輸入電阻 ri 從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻被稱為放大電路的輸入電阻 ， 定義為 11IUri ???（ 210） ssiii URrrU ????（ 211） 第 2章 基本放大電路 圖 28 放大電路的輸入電阻 第 2章 基本放大電路 4． 輸出電阻 ro 輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻 ， 定義為 ????LsRUTTo IUr0???（ 212） ooLLo UrRRU ??? ?? （ 213） 第 2章 基本放大電路 圖 29 放大電路的輸出電阻 第 2章 基本放大電路 圖 210 放大電路的輸出電阻與帶負(fù)載能力 第 2章 基本放大電路 5． 非線性失真 三極管的輸入 、 輸出特性曲線是非線性的 ， 即使在放大區(qū)也不是完全的線性 ， 因此 ， 輸出波形不可避免地要發(fā)生失真 。 具體表現(xiàn)為 ， 當(dāng)輸入某一頻率的正弦交流信號(hào)時(shí) ， 輸出波形中除了被放大的該頻率的基波輸出外 ， 還含有一定數(shù)量的諧波 。 小信號(hào)放大時(shí)非線性失真很小 ， 一般只有在大信號(hào)工作時(shí)要考慮非線性失真系數(shù) 。 由這種原因造成的波形失真 ， 稱為放大器的線性失真 ， 也叫頻率失真 。 線性失真時(shí)輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量 （ 各次諧波 ） ； 而非線性失真時(shí) ， 只是輸出信號(hào)中各種頻率分量的幅度和相移發(fā)生相對(duì)變化 ， 沒(méi)有產(chǎn)生新的頻率分量 。 所以 ， 放大電路的最大輸出功率 ， 就是在輸出信號(hào)不失真時(shí) ， 放大電路向負(fù)載提供的最大交流功率 ， 用 Pomax來(lái)表示 。 這時(shí) ， 電路中只有直流電源 ， 因此電路中各處的電流和電壓都是不變的直流量 ， 所以形象地稱之為靜態(tài) ， 也叫做直流工作狀態(tài) ， 對(duì)直流工作狀態(tài)的分析就是靜態(tài)分析 。 第 2章 基本放大電路 輸入回路中的 UBE和 IB在三極管的輸入特性曲線上表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn) Q（ UBE， IB） ， 如圖 211(a)所示； 輸出回路中的 UCE和 IC在三極管的輸出特性曲線上表現(xiàn)為點(diǎn) Q（ UCE， IC） ， 如圖 211(b)所示 。 要注意的是 ， 輸入特性曲線上的“ Q”和輸出特性曲線上的 “ Q”， 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)點(diǎn) 。 第 2章 基本放大電路 我們無(wú)法畫(huà)出四維坐標(biāo)系 ， 所以將三極管伏安特性曲線分成了兩個(gè)： 輸入特性和輸出特性曲線 ， 這個(gè)點(diǎn)分別出現(xiàn)在這兩個(gè)特性曲線中 ， 相應(yīng)的 ， 四個(gè)坐標(biāo)也分成了兩對(duì) ， 它們之間是靠 IC＝ βIB來(lái)聯(lián)系的 。 第 2章 基本放大電路 圖 211 三極管特性曲線上的靜態(tài)工作點(diǎn) （ a） 輸入特性曲線上的 Q點(diǎn) 。 因?yàn)槿龢O管的輸出特性分為放大區(qū) 、 飽和區(qū) 、 截止區(qū) ， 其中只有放大區(qū)才有放大作用 。 第 2章 基本放大電路 要得到三極管電路中的直流電流 、 電壓值 ， 只需考慮三極管電路的直流通路即可 。 因?yàn)轳詈想娙輰?duì)直流信號(hào)相當(dāng)于開(kāi)路 ， 將放大電路中的耦合電容開(kāi)路 ， 就得到對(duì)應(yīng)的直流通路 。 這個(gè)直流通路中的直流電壓和電流的數(shù)值就是靜態(tài)工作點(diǎn) 。 因?yàn)槿龢O管在放大區(qū)要求發(fā)射結(jié)正偏 ， 所以一般認(rèn)為發(fā)射結(jié)壓降 UBE已知： 硅管為 V， 鍺管為 V， 而不再加以計(jì)算 。 第 2章 基本放大電路