基本放大電路知識講座

1、第第2章章 基本放大電路基本放大電路1 放大的概念放大的概念在電子技術(shù)中，利用在電子技術(shù)中，利用晶體三極管晶體三極管組成放大電組成放大電路，其目的是將微弱的路，其目的是將微弱的電信號電信號 進行放大，推動進行放大，推動負載正常工作。例如，擴音機電路的示意圖如下：負載正常工作。例如，擴音機電路的示意圖如下：微弱微弱放放大大器器話筒話筒聲音信號聲音信號電信號電信號主要討論常用的基本放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理主要討論常用的基本放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法及其應用。、分析方法及其應用。2.1 2.1 共射極放大電路共射極放大電路22.1.1共射極放大電路的組成與工作原理共射極放大電路的組成與工作原

2、理組成放大電路的基本條件是組成放大電路的基本條件是1 1 能放大能放大2 2 2 2 不失真不失真iDDuBECPNN二極管的正二極管的正向特性向特性死區(qū)死區(qū)如果輸入信號小于死區(qū)電壓時，二極管如果輸入信號小于死區(qū)電壓時，二極管不通，這樣，被放大的信號就失真了。不通，這樣，被放大的信號就失真了。3基本放大條件：基本放大條件：能放大能放大 、不失真、不失真iDDuBEC死區(qū)死區(qū)iutiuCEt輸入信號小于死區(qū)電壓時，輸入信號小于死區(qū)電壓時，發(fā)射結(jié)（二極管）不通，放發(fā)射結(jié)（二極管）不通，放大信號失真了。大信號失真了。如何解決如何解決這個問題這個問題？4iDDuBEC死區(qū)死區(qū)iuCEt輸入信號小于死區(qū)

3、電壓時，輸入信號小于死區(qū)電壓時，發(fā)射結(jié)（二極管）不通，放發(fā)射結(jié)（二極管）不通，放大信號失真了。大信號失真了。1 1 將信號減??？將信號減??？不行不行！2 讓三極管先導通，將小信號再疊加上讓三極管先導通，將小信號再疊加上? ?QV7 . 0行！行！三極管三極管工作在工作在線性區(qū)線性區(qū)iut5iDDu死區(qū)死區(qū)iutQV7 . 0基本放大條件：基本放大條件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBEUBEU兩個電源能兩個電源能否串連？否串連？BibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCi如何將電流信號轉(zhuǎn)如何將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號？換為電壓信號？BCiiCEiutBECiut6CEiut

4、基本放大條件：基本放大條件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCi如何將電流如何將電流信號轉(zhuǎn)換為信號轉(zhuǎn)換為電壓信號？電壓信號？BCiiiutCR串串電阻電阻tCEuo？7CEiut基本放大條件：基本放大條件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiutoBioCitCiBCiiCRtCEuoiut輸出電壓波形失真了輸出電壓波形失真了解決解決？解決解決？8CEiut基本放大條件：基本放大條件： 能放大能放大 、不失真、不失真BRBEBECBEUBibeBEuUtBEuBEUoiut

5、oBioCitCiBCiiCR解決解決？解決解決？tCEuoiut加隔直電容？加隔直電容？tCEuoC0ut0u1C29基本基本交流交流電壓電壓放大放大電路電路CCEBRBEBECBEUBibeBEuUCiCR0u1C2iutBRBEBECBEUBiCi1CCECR0u2BEuSRSeiuEiCRCC2CECEuLR10各元件的作用各元件的作用1. 1. 晶體管晶體管T是放大元件，是放大元件，i iC C= = i iB B；也也是控制元件，控制是控制元件，控制EC C所提供的能量。所提供的能量。RBECEBRCC1C2Tuiuo11RBECEBRCC1C2Tuiuo2. 2. 直流電源直流電

6、源EC C集電極電源，為集電極電源，為電路提供能量。電路提供能量。并保證集電結(jié)反并保證集電結(jié)反偏。偏。（幾伏十幾伏）（幾伏十幾伏）12RBECEBRCC1C2Tuiuo3 3 集電極電阻集電極電阻RC將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽儗⒆兓碾娏鬓D(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷??；碾妷骸? (幾千歐十幾千歐十幾千歐。幾千歐。134.4.基極電源基極電源EB和基極電阻和基極電阻RBRBECEBRCC1C2Tuiuo使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當?shù)撵o并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點。態(tài)工作點。EB一般為幾伏一般為幾伏, RB一般一般為幾十千歐以上。為幾十千歐以上。145 5 耦合電容耦合電容RBECEBRCC1C2Tuiuo隔

7、直流，通交流。隔直流，通交流。一般為幾微法到幾一般為幾微法到幾十微法。十微法。15改進電路改進電路RBECEBRCC1C2Tuiuo可以省去可以省去RB16電源的簡化法電源的簡化法RBECEBRCC1C2TuiuoRBCCU忽略電源內(nèi)阻忽略電源內(nèi)阻，CCCEU172.1.3 2.1.3 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電微變等效電路法路法圖解法圖解法計算機仿真計算機仿真18靜態(tài)靜態(tài): :不加輸入信號不加輸入信號( (放大信號放大信號) ) 分析的問題分析的問題: :合理確定靜態(tài)值合理確定靜態(tài)值( (靜態(tài)

8、工作點靜態(tài)工作點) )分析的方法分析的方法: :估算法和圖解法估算法和圖解法靜態(tài)值靜態(tài)值: :CECB,UII。一、一、估算法估算法RB+UCCRCC1C2開路開路開路開路RB+UCCRC直流通道直流通道19（1）根據(jù)直流通道估算根據(jù)直流通道估算IB BRB+UCCRCIBUBEBCCBEBRUIUBCC7 . 0RU BCCRURB稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為偏置電流偏置電流。靜態(tài)分析靜態(tài)分析1 1、估算法：、估算法：20（2）根據(jù)直流通道估算根據(jù)直流通道估算UCECE、IC CRB+UCCRCICUCECEOBCIIICCCCCERIUUCI212 2、圖解法：、圖解法：先估算先

9、估算IB B，然后在輸出特性曲線上作出直然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，與流負載線，與IB B對應的輸出特性曲線與直流對應的輸出特性曲線與直流負載線的交點就是負載線的交點就是Q Q點。點。ICUCEBBECCBRUUIQCURCCUCCCCCCCERIUU0CEU0CICICEU22例：用估算法計算靜態(tài)工作點。例：用估算法計算靜態(tài)工作點。解：解：AmARUIBCCB4004. 030012mAIIBC5 . 104. 05 .37V645 . 112CCCCCERIUU請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級的數(shù)量級已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.

10、5。23例：用圖解法求靜態(tài)工作點。例：用圖解法求靜態(tài)工作點。123O/VCEU/mACIA60A4020 AA80391260BI5 . 1Q1Q2QCCUCCCRUAmARUIBCCB4004. 030012mA5 . 1CIV6CEU作作直流負載線，得直流負載線，得靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q。242.1.4 2.1.4 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析一一、微變等效電路法微變等效電路法1. 三極管的三極管的微變等效電路微變等效電路首先考察輸入回路首先考察輸入回路iBuBE當信號很小時，將輸入當信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線特性在小范圍內(nèi)近似線性性。 uBE iBbbeBBEbeiu

11、iur對輸入的小交流信對輸入的小交流信號而言，三極管相號而言，三極管相當于電阻當于電阻r rbebe。25對于小功率三極管：對于小功率三極管：)()(26)1 ()(200mAImVrEberbe的數(shù)量級從幾百歐到幾千歐。的數(shù)量級從幾百歐到幾千歐。26考察輸出回路考察輸出回路iCuCE)(bBcCCiIiIibBiI所以：所以：bcii輸出端相當于一個受輸出端相當于一個受 i ib b控制的電流源?？刂频碾娏髟础＝破叫薪破叫休敵龆诉€要并聯(lián)一個大輸出端還要并聯(lián)一個大電阻電阻r rcece。27iCuCE iC uCEcceceiurr rcece的含義的含義r rcece的阻值很大的阻值很大

12、28ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。三極管的三極管的微變等效電路微變等效電路29等效等效弄清楚等效的概念：弄清楚等效的概念：1 1、對誰等效。、對誰等效。2 2、怎么等效。、怎么等效。ebcbec302 2、放大電路的微變等效電路、放大電路的微變等效電路(1) 放大電路的放大電路的交流通路交流通路交流通路交流通路: 只考慮交流信號的分電路只考慮交流信號的分電路畫畫交流通路的原則交流通路的原則: :電容短路電容短路, ,直流電源短路。直流電源短路。短短路路短短路路置零置零BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSR

13、Se31短短路路短短路路BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSeRBRCRLuiuoSRSeLRiibici交流通路交流通路32將交流通路中的三極管用微變等效電路代替將交流通路中的三極管用微變等效電路代替ibiiRBRCRLuiuoSRSeiibiciuoicRCSRSeuiRBRL ibrbe放大電放大電路的微路的微變等效變等效電路電路333 3、電壓放大倍數(shù)的計算、電壓放大倍數(shù)的計算：bebirIULboRIUbeLiurRUUA0LCLRRR/負載電阻越小，負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。放大倍數(shù)越小。iIbIcIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U344、輸入電阻

14、的計算：輸入電阻的計算：輸入電阻是動態(tài)電阻。輸入電阻是動態(tài)電阻。（1）輸入電阻的概念輸入電阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效SRSeir對于信號源來說，放大電路是電源的負載，這對于信號源來說，放大電路是電源的負載，這個負載的大小就可以用一個等效電阻來表示個負載的大小就可以用一個等效電阻來表示,這個這個等效電阻就叫放大電路的輸入電阻等效電阻就叫放大電路的輸入電阻 。ir35（2）輸入電阻的計算輸入電阻的計算iiiIUriIbIrbeRCRBSRRLiUSEbI0USRSeiriUiIirBRri/beberrir大好，還大好，還是小好？是小好？思考：

15、思考：365、輸出電阻的計算：輸出電阻的計算：輸出電阻是動態(tài)電阻。輸出電阻是動態(tài)電阻。（1）輸出電阻的概念輸出電阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效放大電路對于負載來說，是負載的電壓源，電放大電路對于負載來說，是負載的電壓源，電壓源的內(nèi)阻壓源的內(nèi)阻,就叫放大電路的輸出電阻就叫放大電路的輸出電阻 。0rSer0LR37iIbIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U0rC0Rr （2）輸出電阻的計算輸出電阻的計算10,0, 0ScbIIE2實驗（或計算）法實驗（或計算）法382實驗（或計算）法實驗（或計算）法r00E0oULRr00EoLU負載開路負載開

16、路接接負載負載00EUoL0L0LRrREUo兩式兩式聯(lián)立，得聯(lián)立，得LoL0o0)1(RUUr思考：思考：0r大好，還是小好？大好，還是小好？391 交流負載線交流負載線RBRCRLuiuoicuceLRuicec1其中其中：CRRRLL/二二、圖解法圖解法40i iC C 和和 u uCECE是全量，與交流量是全量，與交流量i ic c和和u ucece有如下關(guān)系有如下關(guān)系CciiCEceuu所以：所以：LCECRui1這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：LR1的直線的直線。這條直線通過這條直線通過Q點，稱為點，稱為交流負載線交流負載線。41交流負載線的

17、作法交流負載線的作法ICUCEECCCREQIB過過Q點作一條直線點作一條直線, ,斜率為斜率為:LR1 交流負載線交流負載線422 2 圖解分析圖解分析（1）交流信號得傳輸情況：交流信號得傳輸情況：)()(0cecbbeiuuiiuuIBUBEQICUCEuiibibicu0怎么變化怎么變化43ICUCEicu0沿交流負載線變化沿交流負載線變化u0與與ui反相！反相！u0相位如何相位如何u044(2) 各點波形各點波形RB+ECRCC1C2uiiBiCuCuo453 3 失真分析失真分析：為了得到盡量大的輸出信號，要把為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設置在交流負載線的中間部分。如果設置在交流

18、負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，設置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成造成非線性失真非線性失真。46iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號信號合適的靜態(tài)工作點合適的靜態(tài)工作點ib47iCuCEuoQ點過低，信號進入截止區(qū)點過低，信號進入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真信號波形信號波形48iCuCEuoQ點過高，信號進入飽和區(qū)點過高，信號進入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真信號波形信號波形492.1.5 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適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，溫度的變化嚴的、

19、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由工作點由UBE、 和和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。這一方面。TUBE ICEOQ50溫度對溫度對UBE的影響的影響iBuBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI51溫度對溫度對 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOICiCuCEQQ 總的效果是：總的效果是：溫度上升時，溫度上升時，輸出特性曲輸出特性曲線上

20、移，造線上移，造成成Q點上移。點上移。52總之：總之：TIC固定偏置電路的固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。為此，需要點是不穩(wěn)定的。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、改進偏置電路，當溫度升高、 IC增加時，能夠自增加時，能夠自動減少動減少IB，從而抑制從而抑制Q點的變化。保持點的變化。保持Q點基本穩(wěn)點基本穩(wěn)定。定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。路見下頁。53RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo偏置電路偏置電路I1I2IBB2II 2B1RC21RBEII 2B2BRIU C2B1B2BERRR EEBEBBERIUUUU

21、 EBEBEBECRURUUII 54RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBCRUI 可以認為與溫度無關(guān)?？梢哉J為與溫度無關(guān)。似乎似乎I2越大越好，但越大越好，但是是RB1、RB2太太小，將增小，將增加損耗，降低輸入電加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十阻。因此一般取幾十K。55RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBTUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)壓本電路穩(wěn)壓的過程實際的過程實際是由于加了是由于加了RE形成了形成了負負反饋反饋過程過程56RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBCE將將RE短路，短路，RE對交流不起作用，

22、對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。放大倍數(shù)不受影響。如果去掉如果去掉CE，放放大倍數(shù)怎樣？大倍數(shù)怎樣？57rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE去掉去掉CE后的微變等效電路后的微變等效電路EbeiRI)1(rIUbb LRIUbo EbeLuR)1(rRA 將將RE折算折算到基極到基極58去掉去掉CE后的微變等效電路后的微變等效電路R)1(r/RrEbeBi CoRr rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE592.2 共集電極（射極輸出器）放大電路共集電極（射極輸出器）放大電路RB+UCCRCC1C2RERLuiuo60靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：RB+UC

23、CREIBIEEBBECCBRRUUI)1 (BEI )1(I EECCCERIUU折算折算61動態(tài)分析：動態(tài)分析：LeoRIU LELR/RR LbRI1 ）（LebebiRIrIU LbbebRI)1(rI LbbebLbuRI)1(rIRI)1(A LbeLR)1(rR1 ）（1、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)rbeiU iI bI cI oU bI BRRERL621、,R)1(rLbe 所以所以，1Au 但是，輸出電流但是，輸出電流Ie增加了。增加了。2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱壓，故稱電壓跟隨器電壓跟隨器。討論討論632、輸入電阻、輸入電

24、阻R)1(r/RrLbeBi 輸入電阻高，輸入電阻高，對前級有利。對前級有利。rbeiU iI bI cI oU bI BRRERL643、輸出電阻、輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。用加壓求流法求輸出電阻。rbeiU iI bI cI sU bI BRRERsro置置065ebbIIII EsbesbeRURrURrU BssR/RR U IrbeiU iI bI bI BRRERseI 66 IUroEsbeR1Rr11 1Rr/RsbeE U IrbeiU iI bI bI BRRERseI 67一般一般sbeERrR1 ）（所以所以 1Rrrsbeo射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能射極

25、輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。力強。68討論討論1、將射極輸出器放在電路的首級，可以提、將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。高輸入電阻。2、將射極輸出器放在電路的末級，可以降、將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能。低輸出電阻，提高帶負載能。3、將射極輸出器放在電路的兩級之間，可、將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的以起到電路的匹配作用匹配作用。69 2.4 多級阻容耦合放大電路多級阻容耦合放大電路70第一級第一級第二級第二級第第n-1級級第第n級級輸入輸入輸出輸出功放級功放級耦合耦合耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容直接耦合；阻容耦合耦合；變壓器

26、耦合。；變壓器耦合。71設設: 1= 2=50, rbe1 = 2.9K , rbe2 = 1.7K 典型電路典型電路 。、求：求： rrAoi +UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US前級前級后級后級72對耦合電路要求：對耦合電路要求：要求要求動態(tài)動態(tài): 傳送信號傳送信號減少壓降損失減少壓降損失 耦合電路：耦合電路：靜態(tài)：靜態(tài)：保證保證各級各級Q點點設置設置波形不失真波形不失真73阻容耦合電路的頻率特性阻容耦合電路的頻率特性fA耦合電耦合電容造成容造成三極管結(jié)三極管結(jié)電容造成電容造成74關(guān)鍵關(guān)鍵

27、 :考慮考慮級間影響級間影響1. 靜態(tài)靜態(tài): Q點同單級點同單級2. 動態(tài)動態(tài)性能性能:方法方法:ri2 = RL1ri2Uo1Ui2性能分析性能分析+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US2i1oUU 75考慮考慮級間影響級間影響2ri , ro :概念概念同單級同單級1riro2121011uuioiooioiouAAUUUUUUUUUUAri2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US

28、76解解: 1. 微變等效電路微變等效電路:RE1R2R3RC2RLRSR1sU iU 1ber2ber1bi1bi 2bi1bi 2bi oU ir2irorri2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US772.動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：1ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1 其中其中 RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1=RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7K ri =1000K/(2.9+511.7)K 82K2ro