1、 基本放大電路基本放大電路1 放大電路的組成及技術指標放大電路的組成及技術指標2 放大電路的分析方法放大電路的分析方法3 放大電路的穩定偏置放大電路的穩定偏置4 各種基本組態放大電路的分析與比較各種基本組態放大電路的分析與比較5 放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應一. 放大的基本概念 基本放大電路基本放大電路由一個三極管與相應元件由一個三極管與相應元件組成的組成的基本組態基本組態放大電路。放大電路。 1.1.放大電路用于放大微弱信號，輸出電壓或電流放大電路用于放大微弱信號，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。在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。 2. 2.輸

2、出信號的能量實際上是由直流電源提供的，輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供只是經過三極管的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。給負載。共發射極、共集電極、共基極、共源極、共漏極共發射極、共集電極、共基極、共源極、共漏極 放大對象：放大對象：主要放大主要放大微弱微弱、變化變化的信號（交流的信號（交流小信號），使小信號），使U UO O或或I IO O、P PO O得到放大！得到放大！ 放大實質放大實質：能量的轉換：能量的轉換直流能轉為直流能轉為交流能交流能 三極管三極管換能器換能器放大器的組成原則：放大器的組成原則： 直流偏置電路直流偏置電路（

3、即直流通路）要保證器件工作（即直流通路）要保證器件工作 在放大模式。在放大模式。 交流通路交流通路要保證信號能正常傳輸，即有輸入信要保證信號能正常傳輸，即有輸入信 號號vi時，應有時，應有vo輸出。輸出。 判斷一個電路是否具有放大作用，關鍵就是看它判斷一個電路是否具有放大作用，關鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。不合理，則該電路就不具有放大作用。 元件參數的選擇元件參數的選擇要保證信號能不失真地放大。要保證信號能不失真地放大。 即電路需提供合適的即電路需提供合適的Q點及足夠的放大倍數。點及足夠的放

4、大倍數。二. 放大電路的組成及工作原理(1) (1) 共發射極組態基本放大電路的組成共發射極組態基本放大電路的組成(2) (2) 靜態和動態靜態和動態(3) (3) 直流通路和交流通路直流通路和交流通路(4) (4) 放大原理放大原理 三三 極極 管管VT 負載電阻負載電阻RC 、RL 偏置電路偏置電路VCC 、RB 耦合電容耦合電容C1 、C2(1) 共發射極組態基本放大電路的組成起放大作用起放大作用將變化的電流轉換為電壓輸出將變化的電流轉換為電壓輸出提供直流偏置提供直流偏置隔直（流）通交（流）隔直（流）通交（流） (2) 靜態和動態 放大電路建立正確的靜態，是保證動態工作放大電路建立正確的

5、靜態，是保證動態工作的前提。分析放大電路必須要正確地區分靜態和的前提。分析放大電路必須要正確地區分靜態和動態，正確地區分直流路和交流通路動態，正確地區分直流路和交流通路。 動態是目的動態是目的, ,靜態是保證靜態是保證( (不失真不失真!)!) 時，放大電路的工作狀態，時，放大電路的工作狀態，也稱也稱直流工作狀態直流工作狀態0iu 時，放大電路的工作狀態，時，放大電路的工作狀態，也稱也稱交流工作狀態交流工作狀態0iu靜態靜態動態動態 直流通路直流通路直流量傳遞的途徑 （耦合電容開路）（耦合電容開路） 交流通路交流通路交流量傳遞的途徑 （直流電源和耦合電容短路）（直流電源和耦合電容短路）(3)

6、直流通路和交流通路(4) 放大原理o2ccc)b(cbbe1iuCuRiiiiuCu三極管放大作用 變化的 通過 轉變為變化的輸出cicR三三. . 放大電路的主要技術指標放大電路的主要技術指標n(1)放大倍數n(2)輸入電阻Rin(3)輸出電阻Ron(4)通頻帶BW(1) 放大倍數 放大：輸出信號的電壓和電流幅度得到放大，所以輸出功率也會有所放大 放大倍數有：電壓放大倍數、電流放大倍電壓放大倍數、電流放大倍數數和功率放大倍數功率放大倍數,通常它們都是按正弦量定義的。放大倍數定義電壓放大倍數電壓放大倍數iouUUA電流放大倍數電流放大倍數ioiIIA源電壓放大倍數源電壓放大倍數sousUUA源

7、電流放大倍數源電流放大倍數soisIIA功率放大倍數功率放大倍數iopPPA (2) 輸入電阻 Ri 輸入電阻：輸入電阻：表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數，Ri越大放大電路從信號源吸取的電流越小iiiIUR(3) 輸出電阻Ro 輸出電阻：輸出電阻：表明放大電路帶負載的能力，Ro越大表明放大電路帶負載的能力越差0,.oSL=URIUR也通過放大電路的負載特性曲線求也通過放大電路的負載特性曲線求Ro實驗法實驗法Ro =Uo / Io=( UoUo)/ Io =( UoUo) RL / Uo =( Uo/ Uo) 1 RLooLIURU、為，測得時，帶開路時的輸出為 注意：放大倍數、輸入電阻、

8、輸出電阻通常都注意：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數，只有在放大電路處于放是在正弦信號下的交流參數，只有在放大電路處于放大狀態且輸出不失真的條件下才有意義。大狀態且輸出不失真的條件下才有意義。(4) 通頻帶BW00HL7.02)()(AAfAfAfL稱為下限截止頻率，稱為下限截止頻率，fH稱為上限截止頻率稱為上限截止頻率。 放大電路的增益放大電路的增益A(f) 是頻率的函數。在低是頻率的函數。在低頻段和高頻段放大倍數都要下降。當頻段和高頻段放大倍數都要下降。當A(f)下降下降到中頻電壓放大倍數到中頻電壓放大倍數A0的的 1/ 時時，即，即2LHffBW放大電路的分析方

9、法放大電路的分析方法1 放大電路的靜態分析2 放大電路的動態分析一一. . 放大電路的靜態分析放大電路的靜態分析分析對象：靜態工作點 (IBQ、ICQ和和UCEQ) Q（Quiescent)分析方法： 一、計算法 二、圖解分析法分析路徑：直流通路直流通路設置靜態工作點的電路稱放大器的偏置電路。設置靜態工作點的電路稱放大器的偏置電路。q 對偏置電路的要求對偏置電路的要求 提供合適的提供合適的Q點，保證器件工作在放大模式。點，保證器件工作在放大模式。例如：偏置電路須保證三極管例如：偏置電路須保證三極管E結正偏、結正偏、C結反偏。結反偏。 當環境溫度等因素變化時，能穩定電路的當環境溫度等因素變化時，

10、能穩定電路的Q點點。例如：溫度升高，三極管參數例如：溫度升高，三極管參數 、ICBO 、VBE(on) 而這些參數的變化將直接引起而這些參數的變化將直接引起Q點發生變化。點發生變化。當當Q點過高或過低時，輸出波形有可能產生飽和或點過高或過低時，輸出波形有可能產生飽和或截止失真。截止失真。 一、計算法一、計算法直流通路畫法：C斷開BBEQCCBQRUVICBI ICCQCCCEQRIVUIBQ、ICQ和和UCEQ這些這些量代表的工作狀態稱量代表的工作狀態稱為為靜態工作點靜態工作點，用用Q表表示。示。二、圖解法二、圖解法CCBEBbCBCECCCcVUIRI IUVI R直流負載線直流負載線BEB

11、CECBCE( ,)( ,)uf iuif iu1. 由直流負載列出方程由直流負載列出方程 uCE=VCCiCRc2. 在輸出特性曲線上確定在輸出特性曲線上確定兩個特殊點兩個特殊點,即可即可 畫出直流負載線。畫出直流負載線。 直流負載線的確定方法直流負載線的確定方法：VCC 、 VCC /Rc3. 在輸入回路列方程式在輸入回路列方程式uBE =VCCiBRb4. 在輸入特性曲線上，作出輸入負載線，兩在輸入特性曲線上，作出輸入負載線，兩 線的交點即是線的交點即是Q。5. 得到得到Q點的參數點的參數IBQ、ICQ和和UCEQ。 二二. . 放大電路的動態分析放大電路的動態分析分析對象：分析方法：

12、一、圖解分析法 二、微變等效電路法分析路徑：交流通路交流通路uAiRoR交流通路畫法：直流電源和C 對交流相當于短路uo uce RLic（RLR LRC）交流負載線交流負載線斜率：1/ RL特點：過Q點UABRLICQ 交流負載線的橫截距為 ，由橫截距和 Q 點就可方便地畫出交流負載線。 由圖還可求出放大器的最大不失真輸出電壓。所謂不失真，是指 uo 的正、負半周完全對稱，由圖可見，uo 的正半周最大值為 ，uo 的負半周最大值為 。因此放大器的最大不失真輸出電壓為 LCQCEQRIULCQRICESCEQUUminmaxCESCEQLCQoUURIu，而當 時，放大器有最大不失真輸出電壓，

13、這就要求 Q 點近似位于交流負載線的中心。 LCQRICESCEQUU一、圖解法ui uBE iB iC uCE |-uo| 1 1、交直流迭加、交直流迭加2 2、uo與與ui相位相反相位相反3 3、非線性失真：、非線性失真： 飽和失真、截止失真飽和失真、截止失真結論：結論：4 4、最大不失真輸出幅度、最大不失真輸出幅度(a) 飽和失真0uCEiCQICQiCt0tQQuCEUCEQ0(b) 截止失真0uCEiCQICQiCt0tQQUCEQ0uCE波形的失真飽和失真截止失真放大電路工作到三極管的飽和區而引起放大電路工作到三極管的飽和區而引起的非線性失真。的非線性失真。對于對于NPN管，輸出電

14、壓表現為底部失真管，輸出電壓表現為底部失真放大電路工作到三極管的截止區而引起放大電路工作到三極管的截止區而引起的非線性失真。的非線性失真。對于對于NPN管，輸出電壓表現為頂部失真管，輸出電壓表現為頂部失真* 最大不失真輸出幅度 注意：對于PNP管，由于是負電源供電，失真的表現形式，與NPN管正好相反。放大電路的最大不失真輸出幅度放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要：放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要： 1.工作點工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區的要設置在輸出特性曲線放大區的中間部位；中間部位； 2.要有合適的交流負載線要有合適的交流負載線。 q 圖解法圖解法 確定靜態工作點確定靜態

15、工作點( (方法同前方法同前) )。 畫交流負載線畫交流負載線。 畫波形畫波形，分析性能分析性能。過過Q點點、作、作斜率為斜率為- -1/R L的直線即交流負載線的直線即交流負載線。其中其中 R L= RC / RL分析步驟分析步驟: 圖解法直觀、實用，容易看出圖解法直觀、實用，容易看出Q點設置是否合適，波點設置是否合適，波形是否產生失真，但不適合分析含有電抗元件的復雜形是否產生失真，但不適合分析含有電抗元件的復雜電路。同時在輸入信號過小時作圖精確度降低。電路。同時在輸入信號過小時作圖精確度降低。例例 輸入正弦信號時，畫各極電壓與電流的波形。輸入正弦信號時，畫各極電壓與電流的波形。 tvBE0

16、QvBEiB0iCvCE0Q tiBIBQiC tICQ tvCE0- -1/R LVCEQibvi+ - -iBVBBiCVCCRBRC+- -vBE+ - -vCE+ - -+ - -RLC1C2QiC tICQ tvCE0VCEQibQ點在中點，動態范圍最大，輸出波形不易失真。點在中點，動態范圍最大，輸出波形不易失真。Q點波動對輸出波形的影響：點波動對輸出波形的影響：Q點升高，不失真動態范圍減小，輸出易飽和失真。點升高，不失真動態范圍減小，輸出易飽和失真。Q點降低，不失真動態范圍減小，輸出易截止失真。點降低，不失真動態范圍減小，輸出易截止失真。QibibiCvCE0QQ點位置與波形失真：

17、點位置與波形失真：Q點過點過低低，vO負負半周易半周易截止截止失真失真。 PNP管管 Q點過點過高高，vO正正半周易半周易飽和飽和失真失真。 Q點過點過低低，vO正正半周易半周易截止截止失真失真。 NPN管管 Q點過點過高高，vO負負半周易半周易飽和飽和失真失真。 由于由于PNP管電壓極性與管電壓極性與NPN管相反，故橫軸管相反，故橫軸vCE可改為可改為- -vCE。 消除飽和失真消除飽和失真降低降低Q點點: :增大增大RB ，減小減小IBQ減小減小RC : : 負載線變徒負載線變徒, , 輸出動態范圍增加。輸出動態范圍增加。消除截止失真消除截止失真 升高升高Q點點: : 減小減小RB ，增大

18、增大IBQn失真波形分析思路：失真波形分析思路：n 1， 由NPN管構成共射組態電路，輸出信號波形出現頂部失真。表明三極管集電極電壓到達可能的最大值，即電源電壓VCC。此時集電極電阻RC中沒有電流流過，表明三極管工作在截止狀態。所以頂部失真為截止失真。n 由三極管輸出特性曲線可知，出現截止失真表明電路工作點設置過低，即ICQ較小引起。消除截止失真可提高工作點電流 ICQ，電路上可減小基極偏置電阻RB，IBQ=(VCC-UBEQ)/RB 增大， ICQ=IBQ+ICEQ也增大，可清除截止失真。n失真波形分析思路：失真波形分析思路：n 2， 如輸出波形表明集電極電位已降到可能的最低電位，即飽和壓降

19、UCES，所以此時失真為飽和失真。n 飽和失真是由于三極管靜態工作點設置偏高引起，可增大RB使IBQ減小，從而使ICQ變小，來消除飽和失真。n 3， 注意：PNP管輸出波形失真性質與NPN恰好相反。自己分析！n 下圖中示出了放大電路及其輸入、輸出波形，若要使0波形不失真，則（ ）nA：RC增大 B：RB增大 C：VCC減小 D：i增大n n n n n n n n n n n B二、微變等效電路法（1）模型的建立（2）共射電路的動態分析三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路 三極管各極電壓和電流的變化關系，在較大范圍內是非線性的。如果三極管工作在小信號情況下，信號只是在靜態工作點附近小范圍變

20、化，三極管特性可看成是近似線性的，可用一個線性電路來代替，這個線性電路就稱為三極管的微變等效電路。 微：Q附近小范圍內 變：變化量 晶體管微變等效電路晶體管微變等效電路 1.輸入端等效輸入端等效 IBUCEIBOQIBUBEUBE(a)ICICICQOUCEIBUCEICIB(b)UCEBBEbeIUr低頻小功率晶體管的輸入電阻常用下式計算： 式中，IE為射極靜態電流。 (1)26()200()beEmVrImnpn結方程：n 對于三極管，26(1)(1)26TuuUmVssdiieiedumVrdiI2626(1)26(1)b eb ebBEbebbb ebbEdumVmVrdiIImVrr

21、rrI 2. 輸出端等效輸出端等效 互相平行、間隔均勻，且與u軸線平行。當u為常數時，從輸出端c、e極看，三極管就成了一個受控電流源， BCIIIBUCEIBOQIBUBEUBE(a)ICICICQOUCEIBUCEICIB(b)UCEUBEUCEbcerbeIBICIBrce(b)VUBEebIBICUCE(a)c 晶體三極管及微變等效（a）晶體三極管;（b）晶體三極管的微變等效（2 2） 共射電路的動態分析共射電路的動態分析n 微變等效電路的畫法微變等效電路的畫法n 交流計算交流計算l三極管用簡化模型代替 微變等效電路的畫法l畫出交流通路畫 交流計算3)輸出電阻2)輸入電阻bebeBrrR

22、IURii.i/1)電壓放大倍數iouUUA.SL.oo.,U0o=CRURRIrbe=200+(1+)26 mV/ IEbebLbrIRILCLbeLRRRrR4)源電壓放大倍數siiuSiioSousrRRAUUUUUUA.例例：圖示電路，已知V12CCU，300BRk，3CRk，3LRk，3sRk，50，試求：（1）RL接入和斷開兩種情況下電路的電壓放大倍數uA；（2）輸入電阻 Ri和輸出電阻 Ro；（3）輸出端開路時的源電壓放大倍數susUUAo。Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RC+UCCVRB+UCEQ+UBEQ ICQIBQRsus+uiRL+uo+UCCRC

23、C1C2VRB+（1）RL接入時的電壓放大倍數uA為：78963. 0333350beLrRAuRL斷開時的電壓放大倍數uA為：156963. 0350beCrRAu（2）輸入電阻 Ri為：96. 0963. 0/300/beBrRRik輸出電阻 Ro為：3Co RR k（3）39)156(131oouisiisisusARRRUUUUUUARsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+例例 已知已知ICQ=1mA, =100 , vi =20sin t(mV), 試畫試畫出圖示電路的交流通路及交流等效電路出圖示電路的交流通路及交流等效電路, 并計算并計算vo。virb e ibibicRB+ - -RCRLvo+ - -viibicRBRC+ - -RL+ - -vok63. 226)1 (CQebIrvi+ - -iBVBBiCVCCRBRC+ - -+ - -RLC1C25k )/(LCcoRRivLiRrvebLbRiV)(sin52. 1tn1，放大器的輸入電阻反映放大器 向信號源索取電流的大小 ，而輸出電阻反映出放大器的 帶負載 能力。n2，只有電路既放大電流又放大電壓，才稱其有放大作用；（ ）討論一討論一畫圖示電路的直流通路和交流通路畫圖示電路的直流通路和交流通路。討論二討論二1、在什么參