1、基本放大电路第二章本章导读在实际生活与实践中常常要用到放大电路，例如麦克风采集到的语音信号需要经过放大处理才能有效扩音。放大电路是用来放大电信号的一种装置，有共射极、共集电极、共基极三种基本形式。基本放大电路共射极放大电路2.1图解法2.2微变等效电路2.3放大电路的偏置电路2.4第二章共集电极放大电路和共基极放大电路2.5多极放大电路2.6场效应管放大电路2.7共射极放大电路2.12.1.1放大电路组成三极管基本放大电路由直流电源、信号源、负载、三极管、相应的偏置电路组成，如图所示。放大电路组成框图共射极放大电路2.12.1.1放大电路组成共射极放大电路如图所示。共射极放大电路共射极放大电路
2、2.12.1.2放大电路工作原理以共射极放大电路为例，分析放大电路的工作原理。见图。输入交流信号ui通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。共射极放大电路共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理以共射极放大电路为例，分析放大电路的工作原理。见图。输入交流信号ui通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信号ub与直流偏压UB叠加的 波形如图（a），基极电流 产生相应的变化，波形如图（b）所示。共射极放大电路各极电流电压变化波形电流ic经放大后获得对应的集电极电流，如图（c）所示。集射极电压uCE波形与输出电流ic变化情况相反，如图（d）所示。uCE经耦合电容C2隔离直流成分，输
3、出的只是放大信号的交流成分uo。共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理了解放大电路的性能指标有利于更好地的分析放大电路的性能。主要指标有以下几种:增益1增益，又称作放大倍数，用来衡量放大电路放大能力的参数。（1）电压增益 。它是用来衡量放大电路的电压放大能力的指标。它可定义为输出电压与输入电压之比，即 共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理（2）电流增益 。它是用来衡量放大电路的电流放大能力。它可定义为输出电流与输入电流之比。即越大表明放大能力越好。(3)功率增益。它定义为输出功率与输入功率之比。即 共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理输入电阻 R i2放大电路与信号
4、源相连时，就要从信号源索取电流。索取电流的大小表明了放大电路对信号源的影响，所以定义输入电阻来衡量放大电路对输入信号源的影响。当信号频率不高时，电抗效应不考虑，则 共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理输出电阻 R o3从输出端看进去的放大电路的等效电阻，称为输出电阻，输出电阻代表放大电路带负载的能力。Ro越小表明带负载能力越强。则共射极放大电路2.12.1.2放大电路工作原理通频带4通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。由于放大电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。如图所示为某放大电路的幅频特性曲线共射极放大电路图中，为下限截止频率，为
5、上限截止频率，这两处的放大倍数的数值等于0.707倍的。即0.707Aum。其中是该放大电路最大电压增益。通频带BW：就是上限频率与下限频率之间的中频段。即图解法2.2放大电路的分析主要分析放大电路的静态参数和动态参数，即分析电路的静态工作点和放大倍数、输入电阻、输出电阻等。常用的方法有两种：图解法和微变等效法。在分析时，我们常常需要将电路图进行处理以便分析，即分析静态工作点时绘制直流通路，分析动态时绘制交流通路和微变等效图。方法如下：1、对直流通路，电容视为开路，电感视为短路，其他不变。2、对交流通路，电容和电源视为短路。3、微变等效图，在交流通路的基础上，将晶体三极管等效变化后得到的图。在
6、三极管特性曲线上，用作图的方法来分析放大电路的工作情况，称为图解法。这种方法直观，物理意义清楚。图解法2.22.2.1静态分析静态工作点：所谓静态工作点，就是输入信号为0时，电路中三极管各级的静态电流和极间电压，下标用Q表示。对应的电流、电压分别为。图解法2.22.2.1静态分析直流负载线法例2-1 使用直流负载线法求解图（a）所示电路的静态工作点。解：将图（a）所示基本放大电路图画成如图（b）所示的直流电路图。分析电路可以得到下式：(a)共射极放大电路(b)直流通路（c）直流负载线图解法分析静态工作点图解法2.22.2.1静态分析直流负载线法直流负载线的作法：将 分别代入公式（2-7）中，即
7、可以在三极管特性曲线上两个特殊点 M 和 N 点。计算方法如下：(a)共射极放大电路(b)直流通路（c）直流负载线图解法分析静态工作点图解法2.22.2.1静态分析确定静态工作点2通过确定基极电流 值，找到MN与三极管特性曲线相交点Q，从而确定静态工作点。计算方法如下：(a)共射极放大电路(b)直流通路（c）直流负载线图解法分析静态工作点将参数带入上式中计算可得到 ，从而确定Q点如图2-6（c）所示。Q点确定了，就可以从图中求出对应的 。即图解法2.22.2.2动态分析通过绘制交流负载线作动态分析。方法如下：绘图法分析动态参数以图（a）为例，将其绘制为交流通路图如图（b）所示。绘制交流通路图(
8、a)共射极放大电路(b)交流通路图解法2.22.2.2动态分析绘制交流负载线2图解法2.22.2.2动态分析绘制交流负载线2图解法2.22.2.2动态分析绘制交流负载线2交流负载线图解法2.22.2.2动态分析图解分析放大倍数3交流负载线如图所示。如果知道 的变化范围，从图中可得出工作点的变化范围Q1Q2和输出电压的动态范围，则输出信号在该范围内以Q点为中心按照正弦规律变化。所以输出电压的幅值；若输入信号的幅值为，则放大器的电压放大倍数为BI31BBII12CECEomUUU21CECEUUimomUUuA图解法2.22.2.3用图解法分析波形的非线性失真静态工作点对放大电路的影响。放大电路的
9、静态工作点设置不合适，将导致放大输出的波形产生失真。静态工作点对放大电路的影响微变等效电路2.32.3.1三极管微变等效电路三极管各极电压和电流的变化关系，在较大的范围内是非线性的。如果三极管工作在小信号下，其特性可以近似地看作是线性的。因此可以使用一个线性电路来代替三极管。三极管的微变等效变化如图所示。晶体三极管及微变等效图（a）三极管 （b）三极管微变等效图将三极管的b、e端等效为电阻 ，将c、e端等效为恒流源，电流大小是 ，方向与 同向，c、e端等效为电阻。berbicicer微变等效电路2.32.3.2放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路是在交流通路的基础上，将三极管作微变等效
10、变化得来的。首先绘制放大电路（a）的交流通路，如图（b）所示，再将三极管按照微变等效的方法做变化就得到了放大电路的微变等效图，由于 远远大于，因此在放大电路微变等效图中将其省去，如图（c）所示。cerCR共射极放大电路微变等效电路2.32.3.3用微变等效电路法分析电路用微变等效电路求动态参数。根据放大电路的微变等效图分析可以得到各项性能指标的求法如下：（1）电压放大倍数其中，常取值为300。bbr微变等效电路2.32.3.3用微变等效电路法分析电路（2）输入电阻放大器对信号源来说是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载，也是从放大器输入端看进去的输入电阻Ri。输入电阻定义为放
11、大器输入端的输入电压与输入电流之比，即（3）输出电阻放大器对负载来说，是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻。即从输出端向内看到的电阻值：or微变等效电路2.32.3.3用微变等效电路法分析电路例2-2 在上图共射极放大电路（a）中，设 =12V，=200 k ，静态电流 =2.1 mA，晶体管 =35。当输出端负载电阻 时，求基极静态电流、电压放大倍数、输出电阻。解ccVbREI放大电路的偏置电路2.42.4.1固定偏置电路固定偏置电路如图所示。由直流通路可见，偏置电流 是通过偏置电阻 由电源 提供，当 U 时，只要 和 为定值，就是一个常数，故把这种电路称为固定偏置电路。因此，当环境温
12、度升高时，虽然 为常数，但 和 的增大会导致 的增大。可见，该电路的温度稳定性较差。只能用在环境温度变化不大，要求不高的场合。bRBQIccVBEQEQIEQICEQICQIccVccVbRBCCBBEQCCBQRVRUVI固定偏置电路放大电路的偏置电路2.42.4.2分压偏置电路分压式偏置电路如图所示。由于此时 ，基本恒定，不受温度影响，当环境温度上升时，引起 增大，导致 增大，使增大。由于，减小，于是基极偏流 减小，使集电极电流 的增大受到限制，从而达到稳定静态工作点的目的。稳定工作点的过程简述如下：。分压式电路主要用在交流耦合的分立元件放大电路中，它能提高静态工作点的热稳定性。分压式偏置
13、电路CCbbbBQVRRRU122CQIEQIeEQEQRIUEQBQBEQUUUBEQUBQICQI共集电极电路和共基极电路2.52.5.1共集电极放大电路共集电极放大电路如图（a）所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号，因此共集电极电路又称为射极输出器、电压跟随器。此电路的优点是输入电阻很高、输出电阻很低，多用于输入极、输出极或缓冲极。它的交流通路图如图(c)所示，可以看出输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。共集电极放大电路（1）静态分析。由图（b）所示的直流通路图，可以得到：共集电极电路和共基极电路2.52.5.1共集电极放大电路共集电极放大电路如图（a）所示，它是从基极输入
14、信号，从发射极输出信号，因此共集电极电路又称为射极输出器、电压跟随器。此电路的优点是输入电阻很高、输出电阻很低，多用于输入极、输出极或缓冲极。它的交流通路图如图(c)所示，可以看出输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。共集电极放大电路（2）动态分析。根据图（d）所示，可以得到共集电极电路和共基极电路2.52.5.2共基极放大电路常见的共基极放大电路如图（a）图所示，其信号是从发射极输入，集电极是信号输出端，基极是信号公共端。（1）静态分析。共基极放大电路的直流通路如图（b）所示。如果忽略基极电流对分压电阻 的分流作用，则基极静态工作点为：共基极放大电路21,bbRR共集电极电路和共基极电
15、路2.52.5.2共基极放大电路（2）动态分析。共基极放大电路交流通路图如图（c），微变等效电路如图（d）所示，分析动态参数如下：共基极放大电路由以上分析可以看出共基极放大电路电压放大倍数约为1，输入与输出同相；输入电阻比共射极放大电路小，输出电阻相同。共基极放大电路的频率响应好，在要求频率特性高的场合多采用共基极放大电路。多极放大电路2.6在实际应用中为了得到足够的增益或考虑到输入电阻和输出电阻的特殊要求，放大电路常常是由多个放大电路组成的，成为多级放大器。多级放大器是由输入级、中间级、输出级组成的。如图所示。多级放大电路组成框图多极放大电路2.6利用电容作为耦合和隔离直流信号元件的电路，如
16、图所示。阻容耦合两极放大电路2.6.1级间耦合方式阻容耦合1多极放大电路2.6将变压器前级输出端与后级输入端相连接的耦合方式，如图所示。变压器耦合两极放大电路2.6.1级间耦合方式变压器耦合2多极放大电路2.6将前后级直接连接在一起的耦合方式。如图所示。直接耦合两级放大电路2.6.1级间耦合方式直接耦合3多极放大电路2.6在多级放大电路中，如果各级放大电路的增益是 ，则多级放大电路的总增益为各级放大电路增益的乘积。即2.6.2多级放大器的性能指标多级放大电路的放大倍数1,.,21unuuAAA多级放大电路的输入电阻就是第一级放大电路的输入电阻，多级放大电路的输出电阻就是最后一级放大电路的输出电
17、阻。多极放大电路2.6图(a)、(b)为两级参数完全相同的单级放大器的幅频特性曲线，组成两级放大器后放大倍数相乘，其幅频特性曲线如图(c)，两级放大器比单级放大器的通频带变窄。放大器级数越多，通频带就越窄。2.6.2多级放大器的性能指标多级放大器的频率特性2单级与多级放大电路频率响应比较场效应管放大电路2.7场效应管与三极管一样，可以组成放大电路，由于场效应管只有工作在恒流区才具有放大作用，因此场效应管放大电路同样需要有直流偏置，以保证场效应管正常工作。根据场效应管放大电路公共端的不同，可以分为共源极、共漏极、共栅极三种放大电路。下面以共源极放大电路为例进行介绍。场效应管放大电路2.7场效管是
18、电压控制元件，静态时需要有合适的栅极电压。场效管有不同的种类，偏置电路应根据不同的管子选自不同的电路形式和电压极性。一般常用的偏置电路有分压偏置电路和自偏压电路。2.7.1偏置电路场效应管放大电路2.72.7.1偏置电路分压偏置电路1分压偏置电路场效应管放大电路2.72.7.1偏置电路自偏压电路2自偏压电路场效应管放大电路2.72.7.2电路分析静态分析1场效应管放大电路静态分析方法与三极管放大电路分析方法相似，可以使用图解法或是公式法。下面以共源极分压偏置电路为例进行分析。做直流分析时，将电容作开路处理，由于Rg3上没有电流，所以场效应管放大电路2.72.7.2电路分析动态分析2 场效应管放
19、大电路在动态分析时仍采用小信号模型进行分析。（1）场效应管小信号模型。场效应管小信号模型场效应管放大电路2.72.7.2电路分析动态分析2（2）动态参数分析。将上图中的电路作等效变化，如下图所示。由图可知场效应管放大电路等效电路dgsmORUgu该电路的动态参数是基本放大电路第二章本 章 小 结1.放大的本质是能量控制作用，即使用能量较小的输入信号控制另一个能源，从而使得负载上获得较大的能量（输出信号）。2.为了实现放大作用常采用有放大作用的器件如:三极管、场效应管等组成的放大电路。这些具有放大作用的器件构成了放大电路的核心。3.对放大电路的分析常采用两种基本方法：图解法和等效电路法。图解法简单直观，等效电路法适合分析复杂电路。4.放大电路中存在电抗元件，其中包括电容、电感，这些元件对直流信号和不同频率的交流信号呈现的阻抗是不同的，从而放大电路对不同频率的交流信号器放大作用是不同的。基本放大电路第二章本 章 小 结5.多级放大电路常见的耦合方式有：阻容耦合，直接耦合，变压器耦合三种。6.为提高信号的传输效率，多级放大要考虑级间的合理配合，同时还要考虑传输信号的类型，例如传输电压信号，则希望低输出电阻与高输入电阻配合。
