第二章 放大電路分析基礎

1、第二章放大電路分析基礎本章介紹三極管的三種基本組態(tài)放大電路的分析方法，為分析其他復雜電路打下基礎。本章內(nèi)容：2.1、放大電路工作原理2.2、放大電路的直流工作狀態(tài)2.3、放大電路的動態(tài)分析2.4、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定及其偏置電路2.5、多級放大電路本章要點：1、放大電路直流狀態(tài)的解析法和圖解法2、放大電路交流狀態(tài)的圖解法和微變等效電路法3、三種基本組態(tài)放大電路的分析方法4、 多級放大電路的耦合方式及其分析方法電子課件二：放大電路分析基礎課時授課教案一授課計劃批準人：批準日期：課序： 4授課日期： 授課班次：課題： 第二章 第2.1節(jié)： 放大電路工作原理目的要求：1、掌握基本放大電路的組成原則2、掌

2、握放大電路的直流通路和交流通路3、理解放大電路的工作原理重 點：放大電路的工作原理難 點：放大電路的交流通路教學方法手 段：結合電子課件講解教 具：電子課件、計算機、投影屏幕復習提問：1、三極管的類型及外部工作條件？2、三級管的特性曲線有何規(guī)律？課堂討論：1、如何畫放大電路的直流通路和交流通路？2、放大電路中三極管各極電流和極間電壓如何變化？布置作業(yè)：課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)復習提問新課講解課堂討論每課小結布置作業(yè)時間分配（分鐘）8751052二、授課內(nèi)容引 言放大電路的任務是不失真地把微小信號放大到所需要的程度。本節(jié)首先分析放大電路的組成原則及工作原理。2.1、放大電路工作原理一、電路組成基本

3、共發(fā)射極放大電路如圖2一1所示。V放大三級管VCC主電源、能源VBB發(fā)射結偏置電源RC直流負載電阻，用來確定直流工作點RB發(fā)射結偏置電阻RL負載電阻RS、us信號源的電壓和內(nèi)阻C1、C2耦合電容二、工作條件1、三極管應處于放大狀態(tài)。即發(fā)射結正偏，集電結反偏。2、能夠輸入和輸出信號。3、不失真地放大信號。為了方便起見通常把VCC及VBB合并為一個直流電源，如圖2一2所示。一、直流通路當交流輸入信號為零時，電路中只有直流電流和電壓，叫直流通路，又叫直流狀態(tài)。此時，可把耦合電容視為開路。如圖2一3（a）所示直流狀態(tài)又叫靜態(tài)。分析直流電路，叫直流分析，也叫靜態(tài)分析。目的在于分析直流工作點，即求解：IB

4、Q、UBEQ、ICQ、UCEQ。二、交流通路當只考慮交流輸入信號時的通路，叫交流通路，又叫交流狀態(tài)。此時，耦合電容及直流電源VCC均視為短路。如圖2一3（b）所示。交流狀態(tài)，又叫動態(tài)。分析交流電路，又叫動態(tài)分析。目的在于分析交流放大陪數(shù)，輸入電阻和和輸出電阻。一、靜態(tài)分析當交流輸入信號為零時，只有直流電源VCC產(chǎn)生固定的直流電流IBQ、ICQ、IEQ和直流電壓UBEQ、UCEQ。二、動態(tài)分析當交流信號輸入時，在三極管各極電流和極間電壓中產(chǎn)生交流分量ib、ic、ube、uce。由直流電源VCC和交流輸入信號ui共同作用的結果，產(chǎn)生如下電流和電壓： (RL開路時)經(jīng)耦合電容濾去直流分量后，只輸出交

5、流分量uo，電流及電壓波形如圖2一9所示。小 結1、三極管基本放大電路由三極管、耦合電容、電阻、直流電源、信號源及負載組成。2、放大電路正常工作的條件是：三極管處于放大狀態(tài)，能夠輸入和輸出信號，且不失真地放大信號。3、放大電路有靜態(tài)和動態(tài)兩種工作狀態(tài)。進行靜態(tài)分析時，耦合電容應開路；進行動態(tài)分析時，耦合電容和直流電源應短路。4、在放大電路中三極管的各極電流和極間電壓既含有直流分量，又含有交流分量，經(jīng)電容隔去直流后，只輸出交流信號。課時授課教案一授課計劃批準人： 批準日期：課 序： 4 授課日期： 授課班次：課 題： 第二章 第2.2節(jié)： 放大電路的直流工作狀態(tài)目的要求：1、掌握放大電路直流工作

6、點的解析法及圖解法2、掌握電路參數(shù)對直流工作點的影響規(guī)律 重 點：直流工作點的解析法難 點：電路參數(shù)對直流工作點的影響教學方法手 段：結合電子課件講解教 具：電子課件、計算機、投影屏幕復習提問：1、如何畫放大電路的直流通路和交流通路？2、三極管放大電路的工作原理 ？課堂討論：1、如何用圖解法確定直流工作點？ 2、電路參數(shù)如何影響直流工作點？布置作業(yè)：課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)復習提問新課講解課堂討論每課小結布置作業(yè)時間分配（分鐘）二、授課內(nèi)容2.2放大電路的直流工作狀態(tài)引言分析放大電路的直流狀態(tài)，其目的不僅在于使三極管處于放大狀態(tài)，而且應把直流工作點確定在最佳狀態(tài)，以保證最大限度且不失真地放大信號

7、。放大電路如圖22（b）所示。根據(jù)如圖23（a）所示的放大電路的直流通路，首先取：UBEQ0.7V（硅三極管）UBEQ0.3V（鍺三極管）1、用輸入特性曲線確定直流工作點 方程的圖象如圖中曲線所示，方程為直線方程，其圖象如AB直線所示。二圖象的交點Q即為直流工作點，其對應坐標分別為UBEQ、IBQ。如圖24（d）所示。2、用輸出特性曲線確定直流工作點 方程和的圖象的交點Q即為直流工作點，其對應坐標分別為UCEQ、ICQ、IBQ。直流工作點應確定在直流負載線的中點附近，或者說確定在放大區(qū)的中央。如圖2一5所示。這樣可最大限度且不失真地放大信號。一、Rb對Q的影響因RC、VCC不變，直流負載線不變

8、。故當Rb增大時，則Q點沿直流負載線向下移動，輸入信號幅度逐漸增大時，首先產(chǎn)生載止失真。反之，當Rb減小時，Q點向上移動。如圖2一6（a）所示。二、RC對Q的影響因VCC、Rb不變，IBQ不變。故當RC增大時，減小，Q點向左移動；反之，Q點向右移動，如圖2一6（b）所示。三、VCC對Q的影響因Rb、RC不變。故當VCC減小時，IBQ減小，同時直流負載線向左平移，Q點向左下方向移動；反之，Q向右上方移動。如圖2一6（c）所示。為了克服電路參數(shù)對直流工作點的影響，直流電源VCC應當采用穩(wěn)壓電源。RC及Rb應采用十分穩(wěn)定的電阻。小結1、可用解析法和圖解法確定放大電路的直流工作點，前者簡便，較精確；后

9、者麻煩，不很精確，但直觀。2、用解析法確定直流工作點時，首先依三極管的材料選取UBEQ的值。再依具體直流電路計算出IBQ、ICQ、IEQ、UCEQ。3、用圖解法確定直流工作點時，步驟如下：（1）首先用圖解法或計算法確定UBEQ 、IBQ。（2）在輸出特性曲線中畫出直流負載線。（3）直流負載線與IBQ對應的那條輸出特性曲線的交點Q即為直流工作點。（4）最后確定Q點所對應的坐標UCEQ、ICQ。作 業(yè)教 材P56習題二：1、2、3、4、5、6、課時授課教案一 授課計劃批 準 人： 批準日期：課 序： 5 授課日期： 授課班次：課 題： 第二章 第2.3節(jié) 放大電路的動態(tài)分析目的要求：1. 熟練掌握

10、放大電路的微變等效電路法。 2. 牢固掌握三種基本組態(tài)放大電路的分析方法。 3. 了解三極管放大電路產(chǎn)生非線性失真的原因及克服方法。重 點： 放大電路的的微變等效電路法。難 點： 共集電極放大電路的動態(tài)分析教學方法手 段： 結合電子課件講解教 具： 電子課件、計算機、投影屏幕復習提問：1. 如何確定放大電路的直流工作點？ 2. 電路參數(shù)如何影響直流工作點？課堂討論：1. 在什么條件下才能應用微變等效電路法？ 2. 三極管三種基本組態(tài)放大電路的特點？布置作業(yè)：課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)復習提問新課講解課堂討論每課小結布置作業(yè)時間分配（分鐘）875 10 5 2二 授課內(nèi)容2.3 放大電路的動態(tài)分析引

11、言當交流信號輸入放大電路時，三極管各極電流和極間電壓均發(fā)生變化，不僅有直流電源產(chǎn)生的直流分量，還有交流輸入信號產(chǎn)生的交流分量。2.3.1 圖解分析動態(tài)電路一、 交流負載線對交流信號而言，在通帶內(nèi)，耦合電容1和C2可視為短路，電源VCC也視為短路。交流負載電阻為： 交流負載線的斜率為： 交流負載線必定要經(jīng)過直流工作點。首先任意作一條斜率為的輔助線，如圖中的虛線所示。然后過點作一條平行于輔助線的直線，該直線即為交流負載線?；蛘呷?，過點和點作一條直線即為交流負載線。二、 電流和電壓波形 波形如圖所示。2.3.2 放大電路的非線性失真一、 產(chǎn)生非線性失真的原因 三極管特性曲線的非線性引起的失真，如圖2

12、-10所示。 直流工作點不適當引起的失真，如圖-11所示。 交流輸入信號的幅值過大會引起雙向失真。最大不失真輸出電壓的振幅為：二、 克服非線性失真的措施 從三極管輸入特性曲線看，工作點應避開其彎曲部分，而確定在特性曲線線性度較好的地方。 從輸出特性曲線看，直流工作點應確定在直流負載線或交流負載線的中點，不可偏高和偏低。 輸入信號的幅值必須適當。2.3.3 微變等效電路法一、 條件當放大電路輸入微變信號時，三極管各極電流和極間電壓只在直流工作點附近很小的范圍內(nèi)變化。只要直流工作點選得適當，在微小信號作用下，三極管的輸入特性曲線和輸出特性曲線可視為一小段直線，這樣就可以把非線性的三極管用一個線性電

13、流控制電流源的模型來代替。進而建立整個放大電路的微變等效電路，然后按線性電路進行分析。二、 三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路如圖2- 15所示。從基極和發(fā)射極看，可視為一個電阻;從集電極和發(fā)射極看，可視為一個電流控制電流源。（低頻小功率管）左右（高頻小功率管）一、共發(fā)射極放大電路電路如圖2-18(a)所示。 靜態(tài)分析 動態(tài)分析微變等效電路如圖2-18(b)所示。（） 電壓放大倍數(shù)（） 輸入電阻（） 輸出電阻利用外加電源法求解使（） 源電壓放大倍數(shù) 結論：（） 輸入電壓與輸出電壓反相位/（） 電壓放大倍數(shù)大。（） 輸入電阻較小。（） 輸出電阻較大二、共集電極放大電路電路如圖2-19(a)

14、所示。1. 靜態(tài)分析 2. 動態(tài)分析微變等效電路如圖2-19(b)所示。（1）電壓放大倍數(shù) 當 （2）輸入電阻 （3）輸出電阻 利用外加電源法求解，如圖2-20所示。 結論：（） 輸出電壓與輸入電壓同相位。（） 電壓放大倍數(shù)小于一而近似等于一。（） 輸入電阻很大。（） 輸出電阻很小。三、 共基極放大電路電路如圖2-21(a)所示1. 靜態(tài)分析 2. 動態(tài)分析微變等效電路如圖2-21(b)所示。 （1）電壓放大倍數(shù) （2）輸出電阻 （3）輸入電阻 結論：（） 輸出電壓與輸入電壓同相位。（） 電壓放大倍數(shù)大。（） 輸入電阻很?。ǎ?輸出電阻大小結1. 在小信號作用下，可用微變等效電路法分析放大電路

15、，其中三極管用線性電流控制電流源代替。2. 三極管特性曲線的非線性、直流工作點不適當、輸入信號的幅值過大，都可能引起非線性失真。3. 三種基本組態(tài)放大電路各有各的特點，各有各的用途。4. 放大電路的動態(tài)性能指標有：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、輸出功率、轉換效率等。作業(yè)教材P58 習題二：6 7 8 9 10 11 課時授課教案一 授課計劃批 準 人： 批準日期：課 序： 6 授課日期： 授課班次：課 題： 第二章 第2.4節(jié) 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定及其偏置電路目的要求：1. 掌握放大電路的基本偏置方式及其特點。 2. 掌握穩(wěn)定放大電路直流工作點的方法。重 點： 分壓式偏置電路的特點難 點：

16、 穩(wěn)定直流工作點的原理教學方法手 段： 結合電子課件講解教 具： 電子課件、計算機、投影屏幕復習提問： 1. 微變等效電路法的要領和條件？ 2. 三種基本組態(tài)放大電路的特點？課堂討論： 1.影響放大電路直流工作點的因素？ 2. 如何穩(wěn)定放大電路的直流工作點？布置作業(yè)：課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)復習提問新課講解課堂討論每課小結布置作業(yè)時間分配（分鐘）875 10 5 2二 授課內(nèi)容2.4 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定及其偏置電路引言本節(jié)介紹三極管放大電路的偏置電路及穩(wěn)定直流工作點的方法。一、固定偏置式如圖2-18(a)所示 ，為偏置電阻。結論：優(yōu)點：元件少、電路簡單。缺點：三極管參數(shù)的變化將影響直流工作點；直流

17、工作點不能穩(wěn)定。二、分壓偏置式如圖2-23所示，為偏置電阻。條件：若 則 近似串聯(lián) 結論：優(yōu)點： 與三極管的參數(shù)無關，與溫度無關，其值恒定；同時起直流電流串聯(lián)負反饋的作用，故直流工作點比較穩(wěn)定。缺點：使用元件較多，且必須滿足一定條件。一、影響直流工作點的因素1. 電路參數(shù)的影響 電路參數(shù)、Vcc影響直流工作點的規(guī)律前節(jié)已經(jīng)分析過，只要采用穩(wěn)定的、Vcc，即可克服這些參數(shù)對直流工點的影響。2. 溫度的影響 第一章已講過，溫度升高時，增大，降低，增大，直流工作點升高；溫度降低時，直流工作點降低，影響放大電路的正常工作。二、 穩(wěn)定直流工作點的方法1、保持工作環(huán)境溫度穩(wěn)定。2、在放大電路的發(fā)射極（或源

18、極）中串聯(lián)電阻形成直流電流串聯(lián)負反饋，可穩(wěn)定直流工作點。如圖2-23中的所示。為了不降低交流電壓放大倍數(shù)，在兩端并聯(lián)大容量的旁路電容。在通帶內(nèi)，對交流信號來說，短路，被旁路，不影響交流電壓放大倍數(shù)。穩(wěn)定直流工作點的過程如下： 小結1. 放大電路有固定偏置式和分壓偏置式兩種偏置電路，各有優(yōu)點和缺點，但后者優(yōu)于前者，故后者用得比較普遍。2. 溫度是影響放大電路直流工作點的重要因素，通常采用直流負反饋的方法來穩(wěn)定直流工作點。 課時授課教案一 授課計劃批 準 人： 批準日期：課 序： 6 授課日期： 授課班次：課 題： 第二章 第2.5節(jié) 多級放大電路目的要求：1. 掌握多級放大電路的耦合方式及其特點

19、。 2. 掌握多級放大電路的分析方法。重 點： 多級放大電路的分析方法難 點： 后級對前級的影響 教學方法手 段： 結合電子課件講解教 具： 電子課件、計算機、投影屏幕復習提問： 1. 三種基本組態(tài)放大電路的特點？ 2.何種放大電路帶負載的能力強？課堂討論： 1.多級放大電路的級數(shù)對放大倍數(shù)和通頻帶有何影響？ 2. 直接耦合式多級放大電路存在那兩個主要問題？布置作業(yè)：課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)復習提問新課講解課堂討論每課小結布置作業(yè)時間分配（分鐘）875 10 5 2二 授課內(nèi)容2.5 多級放大電路引言當單級放大電路的放大倍數(shù)達不到實際要求時，常把若干個基本放大電路連接起來組成多級放大電路。一、 阻容耦合式阻容耦合式多級放大電路如圖2-30所示。C1-把信號源與放大電路耦合起來。C2-把兩級放大電路耦合起來。C3-把負載與放大電路耦合起來。優(yōu)點：1. 各級放大電路的直流工作點彼此獨立，互不影響，便于計算和調(diào)試。 2. 電路比較簡單，體積較小。缺點：1. 只能放大交流信號，不能放大直流及緩變信號。 2. 因為耦合電容的容量較大，故不易集成化。二、直接耦合式直接耦合式多級放大電路如圖2-32所示。優(yōu)點：1. 元件少，體積小，易集成化。 2. 既可放大交流信號，也可放大直流和緩變信號。缺