《電工與電子技術(shù)》交流放大電路

第一節(jié)共射極放大電路第二節(jié)射極輸出器第三節(jié)多級(jí)放大電路第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第五節(jié)低頻功率放大器第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路交流放大電路交流放大電路

1．掌握共射極放大電路、射級(jí)輸出器的的組成及工作原理。

2．掌握射極放大電路、射級(jí)輸出器電路的分析方法及應(yīng)用3．了解多級(jí)放大電路的作用及耦合方式。4．了解負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響，掌握反饋的分類及判別方法。5．理解低頻功率放大器及場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路的性能特點(diǎn)。交流放大電路晶體管的主要用途之一是利用其放大作用組成放大電路，將微弱的電信號(hào)（電壓、電流或電功率）放大成為所需要的較強(qiáng)的電信號(hào)，以便有效地控制較大功率的負(fù)載。例如在數(shù)控機(jī)床中，檢測(cè)位置和速度的傳感器將位置和速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的微弱電信號(hào)，必須通過(guò)放大電路將其放大，得到一定的輸出功率才能推動(dòng)執(zhí)行元件（電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、液壓機(jī)構(gòu)等）完成需要的動(dòng)作。在收音機(jī)、電視機(jī)等電子產(chǎn)品，以及溫度測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用更是十分普遍。本章主要介紹由分立元件組成的基本交流放大電路，包括它們的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法以及特點(diǎn)。另外，也對(duì)放大電路中的負(fù)反饋進(jìn)行了闡述。第一節(jié)共射極放大電路一、電路組成第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路二、直流通路和靜態(tài)分析第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路三、交流通路和動(dòng)態(tài)分析第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路四、微變等效電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路五、靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第一節(jié)共射極放大電路第二節(jié)射極輸出器一、電路組成第二節(jié)射極輸出器第二節(jié)射極輸出器二、直流通路和靜態(tài)分析1.直流通路如圖7-17所示為射極輸出器的直流通路。第二節(jié)射極輸出器第二節(jié)射極輸出器三、交流通路和動(dòng)態(tài)分析圖7-18為射極輸出器的微變等效電路圖。第二節(jié)射極輸出器第二節(jié)射極輸出器第二節(jié)射極輸出器第二節(jié)射極輸出器第三節(jié)多級(jí)放大電路一、多級(jí)放大電路的組成在實(shí)際應(yīng)用中，需要放大的電信號(hào)往往是很弱的，一般為毫伏或微伏數(shù)量級(jí)

。要把微弱的電信號(hào)放大到足以帶動(dòng)負(fù)載

，僅靠單級(jí)放大電路是不夠的

，這時(shí)就需要采用多級(jí)放大電路，使電信號(hào)逐級(jí)連續(xù)放大到足夠大。多級(jí)放大電路由若干個(gè)單級(jí)放大器組成，如圖7-20所示。第三節(jié)多級(jí)放大電路二、多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大器級(jí)與級(jí)之間的連接方式叫耦合方式，常見(jiàn)的耦合方式有阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合三種。阻容耦合多用于低頻電壓放大器，變壓器耦合多用于高頻調(diào)諧放大器，直接耦合多用于直流放大器。無(wú)論采用何種耦合方式，都應(yīng)滿足以下幾個(gè)基本要求：（1）保持前級(jí)的電信號(hào)順利地傳輸?shù)胶蠹?jí)；（2）耦合電路對(duì)前、后級(jí)放大電路

的靜態(tài)工作點(diǎn)沒(méi)有影響；（3）電信號(hào)在傳輸過(guò)程中失真要小，傳輸效率要高。下面具體介紹一下常見(jiàn)的幾種耦合方式。第三節(jié)多級(jí)放大電路1.阻容耦合如圖7-21畫出了一個(gè)兩級(jí)阻容耦合放大電路。由圖可見(jiàn)，電路的第一級(jí)與第二級(jí)之間通過(guò)電阻和電容元件相連接，故稱為阻容耦合放大電路。阻容耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是，由于前、后級(jí)之間通過(guò)電容相連，所以各級(jí)的直流通路互不相關(guān)，每一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)都是相互獨(dú)立的，不會(huì)互相影響，這樣就給分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)了很大的方便。而且，只要耦合電容選的足夠大，就可以做到前一級(jí)的輸出信號(hào)在一定頻率范圍內(nèi)幾乎不衰減地加到后一級(jí)的輸入端上去，使信號(hào)得到了充分的利用。第三節(jié)多級(jí)放大電路第三節(jié)多級(jí)放大電路2.直接耦合圖7-22是一個(gè)兩級(jí)直接耦合放大電路。為了避免耦合電容對(duì)緩慢變化信號(hào)的衰減，把前級(jí)的輸出端直接或通過(guò)電阻接到下級(jí)的輸入端，這種連接方式稱為直接耦合。直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是，既能放大交流信號(hào)，也能放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。更重要的是，直接耦合方式便于集成化，實(shí)際的集成電路中，一般都采用直接耦合電路。第三節(jié)多級(jí)放大電路第三節(jié)多級(jí)放大電路第三節(jié)多級(jí)放大電路第三節(jié)多級(jí)放大電路三種耦合方式的比較，如表7-1所示。第三節(jié)多級(jí)放大電路三、多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)1.電壓放大倍數(shù)在多級(jí)放大電路中，由于各級(jí)是互相串聯(lián)起來(lái)的，前一級(jí)的輸出就是后一級(jí)的輸入，所以多級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，即

但是，在分別計(jì)算每一級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí)，必須考慮前后級(jí)之間的相互影響。例如，可把后一級(jí)的輸入電阻看作前一級(jí)的負(fù)載電阻。第三節(jié)多級(jí)放大電路2.輸入電阻和輸出電阻多級(jí)放大電路的輸入電阻就是輸入級(jí)的輸入電阻，多級(jí)放大電路的輸出電阻就是輸出級(jí)的輸出電阻。在具體計(jì)算輸入電阻和輸出電阻時(shí)，有時(shí)它們不僅僅決定于本級(jí)的參數(shù)，也與后級(jí)或前級(jí)的參數(shù)有關(guān)。例如，用射極輸出器作為輸入級(jí)時(shí)，它的輸入電阻與本級(jí)的負(fù)載電阻（即后一級(jí)的輸入電阻）有關(guān)。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋

為了改善放大電路的性能，通常要應(yīng)用負(fù)反饋技術(shù)。例如前面曾討論過(guò)的，利用負(fù)反饋技術(shù)穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，這是改善放大電路的靜態(tài)性能。但是，負(fù)反饋技術(shù)更多的是用于改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能。在這一節(jié)將著重討論負(fù)反饋的類型以及對(duì)放大電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的影響。

因?yàn)殪o態(tài)工作點(diǎn)是指放大電路不加輸入信號(hào)時(shí)的直流電壓、電流值，所以為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)而在電路中引入的反饋稱為直流反饋。放大倍數(shù)是放大電路輸出變化（交流）量與輸入變化（交流）量的比值，因此，為改善放大電路動(dòng)態(tài)性能而引入的反饋，習(xí)慣上稱為交流反饋。一般論述放大電路反饋時(shí)，均是指交流反饋。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋一、反饋的基本概念

所謂反饋，就是將放大電路（或某一系統(tǒng)）輸出端的電壓（或電流）信號(hào)的一部分或全部，通過(guò)特定的電路（稱為反饋網(wǎng)絡(luò)）引回到放大電路的輸入端。輸出信號(hào)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)引到輸入回路的信號(hào)，稱為反饋信號(hào)。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋二、正反饋和負(fù)反饋的判別方法

反饋有正反饋和負(fù)反饋兩種類型。若引回的反饋信號(hào)削弱了原輸入信號(hào)，則為負(fù)反饋；若引回的反饋信號(hào)增強(qiáng)了原輸入信號(hào)，則為正反饋。

一個(gè)具有反饋環(huán)節(jié)的放大電路，判別它是正反饋還是負(fù)反饋，常用一種簡(jiǎn)便而實(shí)用的方法叫瞬時(shí)極性法，其步驟為：

（1）假設(shè)并標(biāo)出輸入端（基極）信號(hào)瞬時(shí)極性為“+”；（2）集電極瞬時(shí)極性為“－”，發(fā)射極瞬時(shí)極性為“+”，并在圖中標(biāo)出；（3）找到反饋線路，若反饋信號(hào)取出點(diǎn)的瞬時(shí)極性（“+”或“－”）與引回點(diǎn)的瞬時(shí)極性（“+”或“－”）相同則為正反饋，相反則為負(fù)反饋。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋【例7-5】

判別圖7-27所示電路的反饋類型。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋【例7-6】

判別圖7-28所示電路的反饋類型。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋四、負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響1.降低放大倍數(shù)第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋2.提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性

引入負(fù)反饋后，電壓負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓，電流負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電流，這樣在放大電路輸入信號(hào)一定的情況下，其輸出受電路參數(shù)變化、電源電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻改變的影響較小，即提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。3.改善波形失真

沒(méi)有負(fù)反饋時(shí)，由于工作點(diǎn)選擇不合適，或者輸入信號(hào)過(guò)大，都將引起信號(hào)波形的失真。引入負(fù)反饋之后，可將輸出端的失真信號(hào)反送到輸入端，使凈輸入信號(hào)發(fā)生某種程度的失真，經(jīng)過(guò)放大之后，即可使輸出信號(hào)的失真得到一定程度的補(bǔ)償。從本質(zhì)上說(shuō)，負(fù)反饋是利用失真了的波形來(lái)改善波形的失真，因此只能減小失真，不能完全消除失真。第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋第四節(jié)放大電路中的負(fù)反饋5.改變放大電路的輸入、輸出電阻

不同類型的負(fù)反饋對(duì)放大電路的輸入、輸出電阻影響不同。輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，因而負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響，取決于基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在電路輸入端的連接方式，即取決于電路引入的是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效內(nèi)阻，因而負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響取決于基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的連接方式，即取決于電路引入的是電壓反饋還是電流反饋。第五節(jié)低頻功率放大器一、功率放大器的主要要求和分類前面討論的低頻電壓放大器的主要任務(wù)是把微弱的輸入電壓信號(hào)盡可能不失真地放大成幅度較大的輸出電壓，它的輸出電流較小。而在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常要求多級(jí)放大器的末級(jí)能輸出一定的功率去推動(dòng)負(fù)載工作。例如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、儀表的指示、繼電器動(dòng)作、揚(yáng)聲器工作等。因此，多級(jí)放大器的末級(jí)通常要采用功率放大器。1.功率放大器的主要要求（1）具有足夠大的輸出功率為了得到足夠大的輸出功率，應(yīng)使功率放大管的集電極電流和電壓變化的幅度盡可能大，這樣才能使它們的乘積最大，輸出的功率最大。第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器2.功率放大器的分類（1）甲類工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)是指功率放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在特性曲線的放大區(qū)，負(fù)載線中點(diǎn)的狀態(tài)。其實(shí)前面分析過(guò)的低頻

電壓放大器也是工作在甲類狀態(tài)。但是在功率放大器中，要考慮效率，如果靜態(tài)時(shí)電路的功率損耗太大，則效率就會(huì)太低。甲類工作狀態(tài)下的功率放大器的效率最大不超過(guò)50%，就是說(shuō)，直流電源提供的能量有一半是耗散在功放管的集電結(jié)上，顯然，這樣的效率太低了，所以實(shí)際應(yīng)用中不采用這種工作狀態(tài)。第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器三、單電源互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大器（OTL）1.電路工作原理第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器四、集成功率放大器

集成化是低頻功率放大器的發(fā)展方向。集成功率放大器具有內(nèi)部參數(shù)一致性好、失真小、安裝方便、適合大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。集成功率放大器只需要外接少量元件，就可以組成適用的功率放大器。集成功率放大器的輸出功率從大到小，有多種規(guī)格系列的產(chǎn)品供應(yīng)，可根據(jù)不同用途選用。作為使用者，只要掌握放大器各個(gè)引腳的功能和使用方法即可。下面簡(jiǎn)單介紹國(guó)產(chǎn)D2002型集成功率放大器的使用。

第五節(jié)低頻功率放大器第五節(jié)低頻功率放大器第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路2．工作原理第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路第六節(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其放大電路二、場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要組成共源放大電路和共漏放大電路，它們分別與晶體管的共射放大電路和共集放大電路相對(duì)應(yīng)。這里僅對(duì)共源放大電路加以簡(jiǎn)單介