第2章 基本放大電路

電動機(jī)轉(zhuǎn)速測速系統(tǒng)示意圖模擬電子數(shù)字電子第2章基本放大電路內(nèi)容第1節(jié)共發(fā)射極放大電路第2節(jié)共集電極放大電路第3節(jié)多級放大電路及其頻率特性第4節(jié)差分放大電路第5節(jié) 互補(bǔ)對稱功率放大電路第6節(jié) 場效應(yīng)管放大電路第7節(jié) 放大電路的Multisim仿真重點內(nèi)容放大電路的基本組成（共射放大電路）放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析方法差分（動）放大電路的特點與作用互補(bǔ)對稱功率放大電路的工作原理 放大電路的基本概念電壓放大電路的框圖表示（四端網(wǎng)絡(luò)）uiuoAu放大倍數(shù)Au要足夠大,輸出波形不失真類型：共發(fā)射極放大電路

共集電極放大電路共基極放大電路放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法計算機(jī)仿真法微變等效電路分析法圖解法計算機(jī)仿真法1.1共發(fā)射極放大電路耦合電容作用：隔直通交集電極電阻，保證集電結(jié)反偏，實現(xiàn)電壓放大核心元件iC=iB，工作在線性放大區(qū)，要保證其發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。一、放大電路的組成（固定偏置）基極電阻，保證發(fā)射結(jié)正偏，并提供合適的靜態(tài)工作點。讓晶體管實現(xiàn)放大為電路提供能量C2+C1+RB+UCCRCTRB+UCCRCC1C2uiuo++

IB大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量iB小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ib小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量

Ib大寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量有效值+全量iBt=直流分量IBt靜態(tài)分析直流通路交流分量ib動態(tài)分析交流通路開路開路直流通路（所有電容均開路）二、放大電路靜態(tài)分析RB+UCCRCRB+UCCRCC1C2uiuo++ui=01、估算法RB+UCCRCIBUBEUCEIC靜態(tài)工作點（Q點）計算iCuCEUCC直流負(fù)載線與三極管輸出特性(IB定)的交點QIB2、圖解法

（IC、UCE）直流負(fù)載線UCEIC0iCuCE可輸出的最大不失真信號3.合適的靜態(tài)工作點iBQ交流通路三、放大電路的動態(tài)分析置零短路短路ui≠0電容、直流電源短路iBiCuCE波形示意圖RB+UCCRCC1C2++1.圖解法uiuoiBuBEQiCuCEib1）動態(tài)分析（交流放大原理）a.放大 b.反相直流搭臺，交流唱戲iBicuBEtuCEtiCuCEuoQ點過低,信號進(jìn)入截止區(qū),導(dǎo)致截止失真截止失真2）放大電路的非線性失真iCiCuCEQ點過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)，產(chǎn)生飽和失真uo飽和失真iC實現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合，只輸出交流信號。電容起“隔直流通交流”的作用。2微變等效電路分析法1）三極管的微變等效模型輸入回路對輸入的交流小信號而言，發(fā)射結(jié)相當(dāng)于電阻rbe。小功率三極管的rbe一般為(1~2)kΩ左右Δ

Δ

Δ

BE該公式不能用于直流計算！輸出回路輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源iCuCE近似平行QiC近似平行uCE。表明iC

和uCE基本無關(guān)，只受iB

控制。三極管的微變等效模型弄清楚等效的概念：1.等效的條件？(微變)2.怎么等效？(三極間)2.放大電路的微變等效電路畫交流通路：電容和理想電壓源視為短路畫微變等效電路：三極管用微變等效模型代替CBErbeRBRCEBCui3.放大器動態(tài)性能指標(biāo)分析負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小1)電壓放大倍數(shù)rbeRBRCRL交流負(fù)載電阻放大電路2)輸入電阻riri越大越好！可減輕信號源的的負(fù)擔(dān)例1求固定偏置放大電路的輸入電阻CBErbeRCRLEBCRBui放大電路3)輸出電阻ro怎樣計算ro？ro越小越好！CBErbeRCRLEBCRBui例2求固定偏置放大電路的輸出電阻4、放大電路的一般等效模型源電壓放大倍數(shù)空載電壓放大倍數(shù)RB+UCCRCIBUBEUCEIC為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化會嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點。四、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定1、靜態(tài)工作點計算>>

uiRB1+UCCRCRB2RERLuoCEI1I2IBC2+C1++分壓式偏置放大電路直流通路RB1+UCCRCRB2REI1I2IB+本電路穩(wěn)定IC的過程實質(zhì)是：RE形成強(qiáng)負(fù)反饋2.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程CE旁路電容對直流不起作用RB1+UCCRCRB2REI1I2IB+通常選取：例2.1、分壓偏置電路(有CE)

放大器動態(tài)性能分析交流負(fù)載電阻riro例2.2、分壓偏置電路(無CE)去掉CE后的微變等效電路交流負(fù)載電阻去掉CE后的微變等效電路解(1)靜態(tài)工作點例1在固定偏置的放大電路中，已知RB=300kΩ,RC=3kΩ,RL=6kΩ,β=40,UCC=12V。試求：（1）靜態(tài)工作點；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：

輸出電阻：例2在分壓式偏置的放大電路中，已知RB1=39kΩ,RB2=7.5kΩ,RC=3kΩ,RE=1kΩ,RL=6kΩ,β=40,UCC=12V。試求：（1）靜態(tài)工作點；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解（1）靜態(tài)工作點(2)電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻：微變等效電路(3)若CE開路思考題1、微變等效電路的使用前提是什么？如何畫出放大電路的微變等效電路？2、放大電路的輸入電阻和輸出電阻指的是什么？對放大器的性能有什么影響？3、耦合電容起什么作用？旁路電容起什么作用？2.2共集電極放大電路一.靜態(tài)分析RB+UCCC1C2RERLuiuo+UCCRBREUBEIEIB二.動態(tài)分析微變等效電路rbeRERLRBRERLuiuoRB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo共集電極放大電路又稱之為射極輸出器1、電壓放大倍數(shù)特點1：uo

≈

ui 大小相等、同相，又叫電壓跟隨器無電壓放大作用，但有電流放大作用rbeRERL2、輸入電阻特點2：ri大可高達(dá)幾十到幾百千歐姆左右rbeRERLRBrbeRB3、輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。置0Rs3、輸出電阻特點3:

ro

很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。一般所以一般大約在幾十歐姆左右討論1、將射極輸出器放在電路的第一級，可以提高輸入電阻。2、將射極輸出器放在電路的最后一級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3、將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。2.3多級放大電路及其頻率特性阻容耦合變壓器耦合直接耦合光電耦合一、耦合方式：第一級第二級第n-1級第n級輸入輸出功率放大級耦合前置級前級放大電路后級放大電路前級放大電路后級放大電路前級放大電路后級放大電路電容耦合變壓器耦合直接耦合1.前后級Q點相互影響二、直接耦合放大電路存在的特殊問題2.存在嚴(yán)重的零點漂移（零漂）零漂：當(dāng)ui=0時,uo≠0,有一緩慢、不規(guī)則的輸出主要是由溫度、電路元件參數(shù)、電源電壓變化等引起。uot0有時會將信號淹沒溫漂：溫度引起的零漂。在零漂中，溫漂最為嚴(yán)重。三、阻容耦合多級放大電路的動態(tài)性能分析特點：各級靜態(tài)工作點互不影響,也不存在嚴(yán)重的零漂rirori2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8K10KC1RC2T1RE1CET2US++++Uo四、阻容耦合放大電路的頻率特性頻率特性幅率特性相率特性耦合、旁路電容造成三極管結(jié)電容等造成fL:下限截止頻率fH:上限截止頻率低中高fAu幅頻特性曲線通頻帶:0耦合電容C1、C2（幾十微法）設(shè)為：20微法等效電容CO（幾十皮法）：結(jié)電容和分布電容設(shè)為：10皮法f/Hz101k100kXC796Ω7.96Ω0.0796ΩXC0160MΩ1.6MΩ16kΩ思考題1、放大器的放大倍數(shù)：在低頻段下降的原因是什么？在高頻段下降的原因又是什么？2、射極輸出器有什么特點？一、典型差分放大電路2.4差分（動）放大電路特點：電路對稱二.靜態(tài)分析三、差分放大電路的輸入、輸出方式四、抑制零漂的原理當(dāng)ui1

=

ui2

=0時：uo=uC1-uC2

=0當(dāng)溫度變化時：uo=(uC1+uC1

)-(uC2+uC2)=0輸入端

接法雙端單端輸出端接法雙端單端ui

=ui1-

ui2ui

=ui1、

ui2=0uo

=uo1-

uo2uo

=uo1、

uo21.雙端輸出——對稱性溫度TICIE

=2ICVEUBEIBICRE

抑制溫度漂移自動穩(wěn)定RE:強(qiáng)負(fù)反饋作用2.單端輸出ui1uo1+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEEREIC1IC2IBIBIE五.輸入信號分類1.差模輸入差模信號：ui1=-ui2=uid差模電壓放大倍數(shù):2.共模輸入共模信號：ui1

=ui2=uiC共模電壓放大倍數(shù):共模抑制比:越大越好！3.任意輸入:ui1,

ui2差模分量:共模分量:ui1

=uic+

uidui2=uic-

uid

疊加分解例題:

ui1=20mV,ui2=10mV則：uid=5mV,uic=15mVui1=15mV+5mV,ui2=15mV+(-5mV)ui

=ui1-ui2

=2uid即:1.差模輸入六.動態(tài)分析(一).雙端輸入、雙端輸出+UCCui均壓器-UEEuoRCT1RCT2RERRui1ui2RE對差模信號作用

ui1

ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ie1

=-ie2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對差模信號不起作用ib2ib1ic2ic1iRE+UCC-UEEuiuoRCT1RCT2RERRui1ui2uo1uo1ie2ie1(1)差模信號通路

ui2

ui1RR

uod1

uod2

uodC1B1C2EB2RCT1RCT2ib2ib1ic1ic2(2)放大倍數(shù)雙端輸入雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)就等于單管放大倍數(shù)結(jié)論：2.共模輸入uc2uc1

uoc2

uoc1uoc2RERCT1RCT2

ic1

ic2ie12RE

ie2uoc=uoc1－uoc2

0uoc1=uc2AC

0KCMRR

uoc1=uoc23.差動輸入ui1

=uic+

uidui2=uic-

uid由疊加原理可知：uo1=Ac×uic＋Ad×uiduo2=Ac×uic－Ad×uiduo=uo1－uo2＝2Ad×uid＝Ad×(ui1－ui2)差分放大電路的特點：放大差模信號，抑制共模信號(三).雙端輸入、單端輸出(二).單端輸入、雙端輸出(四).單端輸入、單端輸出例1：擴(kuò)音系統(tǒng)電壓放大功率放大

信號提取執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、功率放大器的一般概念

功率放大器的作用：作為放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。2.5互補(bǔ)對稱功率放大電路功放電路特點2、電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。3、電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。4、散熱。1、功放三極管保護(hù)：功放電路中電流、電壓都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM,UCEO,PCM。UCEOICMPCMicuCE甲類工作在線性區(qū)信號不失真效率低最大效率50%二、甲類、甲乙類、乙類放大電路iCicticiCtiCict甲乙類乙類正半周工作在線性區(qū)負(fù)半周全部進(jìn)入截止區(qū)信號負(fù)半周完全失真效率高最大效率可達(dá)78.5%工作原理（設(shè)ui為