1、1一、放大電路的組成一、放大電路的組成二、放大電路的性能指標二、放大電路的性能指標模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管三、放大電路的基本分析方法三、放大電路的基本分析方法21共射放大電路的組成原則共射放大電路的組成原則 2.2.1 電路組成和工作原理電路組成和工作原理 必須使晶體管處于放大狀態。必須使晶體管處于放大狀態。 輸入回路應使輸入信號能產生交變電流。輸入回路應使輸入信號能產生交變電流。 輸出回路應使動態電流能夠作用于負載電阻。輸出回路應使動態電流能夠作用于負載電阻。 保證放大電路能不失真地放大信號。保證放大電路能不失真地放大信號。3 一般概念一般概念2.2.1 電路組成

2、和工作原理電路組成和工作原理 2共射放大電路各元件的作用共射放大電路各元件的作用 43基本工作原理基本工作原理 直流量用大寫字母表示直流量用大寫字母表示 交流量用小寫字母表示交流量用小寫字母表示 交直流共存量用小寫字母加大寫字母作交直流共存量用小寫字母加大寫字母作腳標表示腳標表示 動畫演示動畫演示5一、放大電路的組成及各元件的作用一、放大電路的組成及各元件的作用 把微弱的電信號轉換成較強電信號的電路稱為放大電路，簡稱放大器。把微弱的電信號轉換成較強電信號的電路稱為放大電路，簡稱放大器。 直流電源直流電源信信號號源源放大放大電路電路負負載載 放大電路必須對電信號有功率放大作用，即：放大電路的輸出

3、功率應比輸入信號的放大電路必須對電信號有功率放大作用，即：放大電路的輸出功率應比輸入信號的功率大。功率大。 （一）（一） 放大電路的組成放大電路的組成模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管6(二二) 放大電路的組成原則放大電路的組成原則1. 應有為放大器提供能源的直流電源。電源的極性應滿足使管子工作于放大區的條件。應有為放大器提供能源的直流電源。電源的極性應滿足使管子工作于放大區的條件。 2. 讓輸入信號電壓讓輸入信號電壓ui在基極產生電流在基極產生電流ib以控制集電極電流以控制集電極電流ic，且在輸入端應能最大限度地獲，且在輸入端應能最大限度地獲取信號。取信號。 3. 在輸出端

4、應能方便地把放大的信號以盡可能小的損耗輸送到負載。在輸出端應能方便地把放大的信號以盡可能小的損耗輸送到負載。 4. 為對信號進行不失真地放大，偏置電路應保證放大電路靜態工作點合適而穩定。為對信號進行不失真地放大，偏置電路應保證放大電路靜態工作點合適而穩定。模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管7（三）（三） 基本放大電路中各元件的作用基本放大電路中各元件的作用VCC提供偏置電壓提供偏置電壓提供能量提供能量RB基極偏置電阻基極偏置電阻RC集電極負載電阻集電極負載電阻C1隔離放大電路與信號源直流通路隔離放大電路與信號源直流通路C2隔離放大電路與負載直流通路隔離放大電路與負載直流通路R

5、L放大電路的負載電阻放大電路的負載電阻模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管8其組成元件的作用如下: （1）三極管(NPN型硅管)V 。 起電流放大作用，用IB控制IC，使ICIB。（2）電源UBB和 Ucc。使三極管發射結正偏，集電結反偏，三極管處在放大狀態，同時也是放大電路的能量來源，提供IB和IC。 （3）基極電阻R b。 又稱偏流電阻，用來調節基極直流電流IB，使三極管能工作在特性曲線的線性部分。（4）集電極負載電阻RC 。將受基極電流IB控制而發生變化的集電極電流IC轉換成變化的電壓UCE（ICRC），這個變化的電壓UCE就是輸出電壓U0，假設RC0，則UCEUcc，當

6、Ic變化時UCE無法變化，因而就沒有交流電壓傳送給負載RL。 9(5) 耦合電容C1、C2 。起“隔直通交”的作用，它把信號源與放大電路之間，放大電路與負載之間的直流隔開，在圖2.1所示電路中，使C1左邊，C2右邊只有交流而無直流，中間部分為交直流共存。耦合電容一般多采用電解電容器。在使用時，應注意它的極性與加在它兩端的工作電壓極性相一致，正極接高電位，負極接低電位。 10二、二、 放大電路的性能指標放大電路的性能指標電壓增益電壓增益 Au (dB) = 20lg |Au|1. 放大倍數放大倍數電壓放大倍數電壓放大倍數 Au = Uo/Ui電流放大倍數電流放大倍數 Ai = Io/ Ii功率放

7、大倍數功率放大倍數 AP = Po/ Pi電流增益電流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai|功率增益功率增益 AP (dB) = 10lg AP.Io.Ii.11 22 放大放大電路電路RSRL+Ui.+Uo.Us.+_.模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管112.輸入電阻輸入電阻1 +usRS+uiiiRiiSisiRRRuu Ri 越大，越大， ui 與與 us 越接近越接近iiiIUR測量：測量：Ri信信號號發發生生器器放放大大電電路路RPRiUi.Us.+_Ii.調節調節RP使：使：Ui=0.5Us則有：則有：Ri=Rp模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導

8、體三極管123.輸出電阻輸出電阻放大電路的輸出相當于負載的信號源，該信放大電路的輸出相當于負載的信號源，該信號源的內阻稱為電路的輸出電阻。號源的內阻稱為電路的輸出電阻。計算：計算： 0LsoRUIURI22 11 UsRS+U放大放大電路電路= 0Ro測量：測量：LoL/ooRRRUULo/oo) 1(RUURUo/ 負載開路時的輸出電壓；負載開路時的輸出電壓；Uo 帶負載時的輸出電壓，帶負載時的輸出電壓，Ro 越小，越小，Uo/ 和和 Uo 越接近越接近。22 11 +usRS+ui+uoRLRo+uo/Ri模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管13圖解法圖解法 用微變等效電路

9、法分析計算電路動態參數，分析放大電路的交流性能指標用微變等效電路法分析計算電路動態參數，分析放大電路的交流性能指標 。主要計算。主要計算放大電路的放大電路的Au、Ri、Ro等等 。三、放大電路的分析方法三、放大電路的分析方法放大電路分析放大電路分析靜態分析靜態分析動態分析動態分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法靜態分析：靜態分析：動態分析：動態分析： 主要是計算放大電路的靜態工作點，并判斷放大器件是否工作在放大狀態主要是計算放大電路的靜態工作點，并判斷放大器件是否工作在放大狀態 。14放大電路的兩種工作狀態放大電路的兩種工作狀態靜態靜態 當輸入信號為零時電路的工作狀態當輸入

10、信號為零時電路的工作狀態靜態時放大電路中只有直流分量。靜態時放大電路中只有直流分量。動態動態 有輸入信號時電路的工作狀態有輸入信號時電路的工作狀態 動態時電路中的信號為交、直流混合信號。動態時電路中的信號為交、直流混合信號。15例例2-1 估算如圖所示放大電路的靜態工作點。估算如圖所示放大電路的靜態工作點。 解解:2.2.1 電路組成和工作原理電路組成和工作原理 ，。 50VUCC12kRB280 kRC3AmARUUIBBECCBQ40040. 02807 . 012mAIIBQCQ204. 050VRIUUCCQCCCEQ6321216說明：電量的符號表示規則說明：電量的符號表示規則A A

11、A大寫表示電量與時間無關大寫表示電量與時間無關( (直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值) )；A小寫表示電量隨時間變化小寫表示電量隨時間變化( (瞬時值瞬時值) )。大寫表示直流量或總電量大寫表示直流量或總電量( (總最大值，總瞬時值總最大值，總瞬時值) )；小寫表示交流分量。小寫表示交流分量。總瞬時值總瞬時值直流量直流量交流瞬時值交流瞬時值beU交流有效值交流有效值直流量往往在下標中加注直流量往往在下標中加注 QA 主要符號；主要符號； A 下標符號。下標符號。tuOBEuBEUbeubeUuBE = UBE + ube(一一) 靜態工作點設置及放大原理靜態工作點設置及放大原理如：如：

12、IBQ、ICQ、UCEQ等等模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管17 當輸入交流信號為零時，稱放大電路處于靜態。當輸入交流信號為零時，稱放大電路處于靜態。 +VCC為三極管提供發射結正偏壓為三極管提供發射結正偏壓UBE、基極電流、基極電流IB、集電極電流、集電極電流IC、集電極與發射極間、集電極與發射極間電壓電壓UCE等直流量，它們決定了放大器的直流工作狀態。這些量在輸入輸出特性曲線上表示等直流量，它們決定了放大器的直流工作狀態。這些量在輸入輸出特性曲線上表示成一個點，因而叫做靜態工作點，用成一個點，因而叫做靜態工作點，用Q表示。即靜態工作點表示為表示。即靜態工作點表示為UBE

13、Q、IBQ、 ICQ、UCEQ。 （二）設置靜態工作點的必要性（二）設置靜態工作點的必要性 為使放大器能對輸入信號進行不失真地放大，必須設置合適的靜態工作點。為使放大器能對輸入信號進行不失真地放大，必須設置合適的靜態工作點。 2.放大原理放大原理 由于三極管具有較強的電流放大作用，可使由于三極管具有較強的電流放大作用，可使iB（IBQ+ib）控制）控制iC（ iB =ICQ+ic）作更大）作更大的變化。只要電路參數選擇合適，輸出電壓的變化。只要電路參數選擇合適，輸出電壓uo比輸入電壓比輸入電壓ui要大得多，從而實現電壓放大作要大得多，從而實現電壓放大作用。用。模塊二測量分析半導體三極管模塊二測

14、量分析半導體三極管18+VCCRCC2RL+RB+ uo C1+ui V(三三) 直流通路與交流通路直流通路與交流通路1.直流通路畫法：直流通路畫法：電容開路；電感短路；信號源保留內阻，且電壓源視為短路，電流源應視為開路。電容開路；電感短路；信號源保留內阻，且電壓源視為短路，電流源應視為開路。共射放大電路共射放大電路直流通路直流通路交流通路交流通路2.交流通路畫法：交流通路畫法：電容視為短路；無內阻電源視為短路。電容視為短路；無內阻電源視為短路。+VCCRCC2RLRB+ uo C1+ui V+VCCRCC2RL+RB+ uo C1+ui V+VCCRCRBVRCRLRB+ uo +ui V模

15、塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管19(四四)圖解法圖解法輸入直流負載線方程：輸入直流負載線方程：uCE = VCC iC RCuBE = VBB iBRB輸出直流負載線方程：輸出直流負載線方程：輸入回路圖解輸入回路圖解QuBE/ViB/ A靜態工作點靜態工作點VCC(VCC-UBEQ)/RBUBEQIBQ0.730輸出回路圖解輸出回路圖解uCE/ViC/mAVCCVCC/RCOQ33UCEQICQOiB = 30 A+VCCRCRBVIBQICQUBEQ_+UCEQ+_6V1K176K硅管硅管=100=1001、直流分析、直流分析模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體

16、三極管20uBE/ViB/ AO0.7 V30QuiOt tuBE/VO tiBIBQ( (交流負載線交流負載線) )uCE/ViC/mA41O23iB=10 A20304050505Q6直流負載線直流負載線Q Q 6O tiCICQUCEQOt tuCE/VUcemibicuceL1R 2、交流分析、交流分析(動態分析動態分析)/LcoceRiuu/LC/LRRR ceCEQCEuUucCQCEiIiCQCEQCE/LC)(1IUuRiibRCRLRB+ uo +ui ViCiCE模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管21當當 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IB

17、Q iC = ICQ uCE = UCEQ 當當 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = Ucem sin t uo = uceiB = IBQ + Ibmsin tiC = ICQ + Icmsin tuCE = UCEQ Ucem sin t = UCEQ +Ucem sin (180 t)uBE/ViB/ A0.7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流負載線交流負載線) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6直流負載線直流負載線Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcem

18、ibicuceOOOOOOiouu 模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管22基本共發射極基本共發射極電路的波形：電路的波形：IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ+VCCRCC2RL+RB+ uo C1+ui V模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管23放大電路的非線性失真問題放大電路的非線性失真問題因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。圍，從而引起非線性失真。（1 ）“Q”過低引起截止失真過低引

19、起截止失真Q點過低時，輸出信號出現頂部失真稱為截止失真。點過低時，輸出信號出現頂部失真稱為截止失真。不發生截止失真的條件：不發生截止失真的條件：IBQ Ibm 。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流負載線交流負載線模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管24（2）“Q”過高引起飽和失真過高引起飽和失真ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽和電流Q點過高時，輸出信號出現底部失真點過高時，輸出信號出現底部失真稱為飽和失真。稱為飽和失真。uCEiCt OOiCO tuCEQV CC不接負載時，交、直流負載線不接負載時，交、直流負

20、載線重合，重合，V CC= VCC合理設置靜態工作點可以避免放大電路合理設置靜態工作點可以避免放大電路產生非線性失真。產生非線性失真。注意：信號過大時，可能即發生飽和失真，注意：信號過大時，可能即發生飽和失真，又產生截止失真。消除的方法：減小信號幅又產生截止失真。消除的方法：減小信號幅度。度。第二章半導體三極管及放大電路基礎第二章半導體三極管及放大電路基礎25選擇工作點選擇工作點Q的原則：的原則：當當 ui 較小時，為減少功耗和噪聲，較小時，為減少功耗和噪聲，“Q” 可設得低一些；可設得低一些；為提高電壓放大倍數，為提高電壓放大倍數，“Q”可以設得高一些；可以設得高一些；為獲得最大輸出，為獲得

21、最大輸出，“Q” 可設在交流負載線中點。可設在交流負載線中點。特別提醒：無論特別提醒：無論Q點設在何處，都要確保信號不失真。點設在何處，都要確保信號不失真。模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管26(五五)微變等效微變等效電路法電路法( (小信號等效分析法小信號等效分析法) )1、晶體三極管電路小信號等效電路分析法、晶體三極管電路小信號等效電路分析法三極管電路三極管電路可當成雙口可當成雙口網絡來分析網絡來分析晶體三極管晶體三極管 H ( (Hybrid) )參數微變等效電路模型參數微變等效電路模型C CE bbebe uIUr從輸入端口看進去，相當于電阻從輸入端口看進去，相當于電

22、阻 rbemAmV26)1(300EQBQbb IIUrT 從輸出端口看進去為一個受從輸出端口看進去為一個受 ib 控制的電流源控制的電流源 ic = ib ， 電流放大系數電流放大系數+uce+ube ibicCBErbe Eibic I b+ube +uce BCrbb 三極管基區體電阻三極管基區體電阻模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管272 2、 晶體三極管交流分析晶體三極管交流分析步驟：步驟： 分析直流電路，求出分析直流電路，求出“Q”，計算，計算 rbe。 畫電路的交流通路畫電路的交流通路 。 在交流通路上把三極管畫成在交流通路上把三極管畫成 H 參數模型。參數模型。 分析計算疊加在分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量。點上的各極交流量。模塊二測量分析半導體三極管模塊二測量分析半導體三極管28【例例】 共射電路中，共射電路中， =8 0，UBEQ=0.7V，