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1、1基本放大电路基本放大电路 第第6 6章章26.1 基本放大电路的基本放大电路的 组成及工作原理组成及工作原理 6.2 基本放大电路的基本放大电路的 分析分析 第第6章章 基本放大电路基本放大电路 6.3 常用基本放大电常用基本放大电 路的类型及特点路的类型及特点3本章学习目标本章学习目标l理解基本放大电路的组成原则。理解基本放大电路的组成原则。l理解放大电路的工作原理。理解放大电路的工作原理。l理解基本放大电路的各项性能指标的意义。理解基本放大电路的各项性能指标的意义。l掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。l掌握利用微变等效电路分析基本放大电路放掌握利

2、用微变等效电路分析基本放大电路放大倍数大倍数Au，输入电阻，输入电阻ri和输出电阻和输出电阻ro 方法。方法。l了解常用基本放大电路的类型及特点。了解常用基本放大电路的类型及特点。4放大器将输入的信号放大放大器将输入的信号放大扬声器由扬声器由放大后的放大后的信号驱动信号驱动6.1 基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理放大的概念放大的概念在生产实践中常常需要将微弱的在生产实践中常常需要将微弱的电信号电信号放大，放大，使之变成较大的信号。使之变成较大的信号。例如：扩音机电路。例如：扩音机电路。扩音机的主要组成部分是放大器。扩音机的主要组成部分是放大器。放放大大器器话筒将声音话筒

3、将声音信号转换成信号转换成微微弱电信号弱电信号电路工作电源电路工作电源5u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点6放大元件放大元件T：工工作在放大区，要作在放大区，要保证发射结正偏保证发射结正偏集电结反偏。集电结反偏。6.1.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成ui输入输入uo输出输出RBECEBRCC1C2VT7使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态

4、工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RBECEBRCC1C2VT8为电路提供为电路提供能量。并保能量。并保证集电结反证集电结反偏。偏。RBECEBRCC1C2VT集电极集电极电源电源9变化的电流转变化的电流转变为变化的电变为变化的电压。压。RBECEBRCC1C2VT集电极电阻集电极电阻10RBECEBRCC1C2VT耦合电容：耦合电容：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。11单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2VT12RB+ECRCC1C2VT单电源供电单电源供电136.1.2 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理交流电压放大器交

5、流电压放大器:输入：交流小信号输入：交流小信号 ui输出：交流大信号输出：交流大信号 uo正常工作时，直流电源供电正常工作时，直流电源供电各极的电压、电流为：各极的电压、电流为：iB，uBE，iC，uCE均为均为直流直流与与交流交流的叠加！的叠加！RB+ECRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE14ui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB 0IC 0IBICIE=IB+ICRB+ECRCC1C2VT1.静态：当静态：当 ui=0时时15IB、UBE，IC、UCE 均为直流信号！均为直流信号！RB+ECRCC1C2VTIBICUBEUCE(IC,UCE)(IB,UBE)16iBtIBuBE

6、tUBEiCtICuCEtUCE均为直流！均为直流！17(IB,UBE)和和(IC,UCE)分别对应于输入输出分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC18IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化怎么变化假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化2.动态：当动态：当 输入输入ui时时19ICUCEicuCE的变化沿一条直线的变化沿一条直线:负载线负载线ucuCE相位如何相位如何uCE与与uBE反相反相！RB+VCCRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE满足：满足：uCE=UCC-iCRC20各点

7、波形各点波形21表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量iBtIBiCtICuCEtUCE均为直流均为直流+交流交流！uBEtUBEiB=IB+ib uBE=UBE+ube iC=IC+ic uCE=UCE+uce 表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量ibubeuceic223.静态工作点的作用静态工作点的作用1.当当ui=0时时IBQ=0，ICQ=IBQ=0，UCEQ=VCC晶体管处于晶体管处于截止截止状态。状态。RB+VCCRCC1C2uiuO23若其峰值小于若其峰值小于b-e间的开启电压间的开启电压Uon

8、,则在信号的整则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。无变化。uit0Uontuo0VCC2.当当ui0时时RB+VCCRCC1C224若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于于Uon的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。Uontuo0VCCt0uiRB+VCCRCC1C2 只有在信号的整只有在信号的整个周期内晶体管始终个周期内晶体管始终工作在放大状态，输工作在放大状态，输出信号才不会产生失出信号才不会产生失真。这就真。这就必须设置合必

9、须设置合适的静态工作点适的静态工作点。25归纳归纳1、放大器正常工作时，需设置合适的、放大器正常工作时，需设置合适的静态工作点，目的是避免非线性失真；静态工作点，目的是避免非线性失真；2、放大器正常工作时，所有的电压、放大器正常工作时，所有的电压、电流均为直流电流均为直流+交流；交流；3、基本放大器正常工作时，输出电压、基本放大器正常工作时，输出电压与输入电压反相位。与输入电压反相位。26放大电路的主要性能指标：放大电路的主要性能指标：放大倍数放大倍数A；输入电阻；输入电阻Ri；输出电阻；输出电阻 Ro；通频带通频带 fbw；非线形失真系数；非线形失真系数D；最大不失；最大不失真输出电压；最大

10、输出功率真输出电压；最大输出功率Pom与效率与效率 oI Rs+-+-RL+-放大放大电路电路RiRo+-iI iU oU sU oU 信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流6.1.3 基本放大电路的性能指标基本放大电路的性能指标271、电压放大倍数、电压放大倍数AuiouUUA=Ui：输入电压。：输入电压。Uo：输出电压。输出电压。电压放大倍数反映了电压放大倍数反映了放大器的放大能力。放大器的放大能力。电压放大倍数与放大电压放大倍数与放大器的结构和器件参数器的结构和器件参数有关。有关。一级放大器的电压放一级放大器的电压放大倍数有限。大

11、倍数有限。28采用放大器级连的方法，可取得大电压放采用放大器级连的方法，可取得大电压放大倍数。大倍数。uiuoAu1Au2AunAu3uo1ui2uo2ui3Au=Au1 Au2 Au3 Aun多级放大多级放大292、输入电阻、输入电阻 ri放大电路一定要有前级（信号源）为放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。得的电流越小，对前级的影响越小。30Au输入电

12、阻：输入电阻：USIiUiiiiIUr=电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。313、输出电阻、输出电阻 ro放大电路对其负载而言，相当于信号源，放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。维南等效电路的内阻就是输出电阻。rosU AuUS32输出电阻大一些好还是小一些好？输出电阻大一些好还是小一些好？UOrosU RL输出电阻越小，在负载变化时，引起输输出电阻越小，

13、在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定出电压的变化越小，即输出电压越稳定所以，输出电压越小，带负载能力越强！所以，输出电压越小，带负载能力越强！334.通频带通频带fAuAum0.7Aumf1下限截下限截止频率止频率f2上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：Bw=f2f1放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线346.2 6.2 基本放大电路的分析基本放大电路的分析6.2.1 6.2.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路6.2.2 6.2.2 基本放大电路的静态分析基本放大电路的静态分析6.2.3 6.2.3 基本放大电路的动态分析基本放大电路的动态分析35放大电路的

14、分析方法放大电路的分析方法分析原则：分析原则：先静后动，动静分开先静后动，动静分开静态分析：静态分析：估算静态工作点估算静态工作点动态分析：动态分析：放大倍数；输入输出电阻；放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真通频带；分析失真使用交使用交流通路流通路使用直流使用直流通路通路366.2.1 6.2.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路1 1、直流通路：、直流通路：信号源视为短路，但应保留其内阻。信号源视为短路，但应保留其内阻。在直流电源作用下静态（直在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。流）电流流经的通路。画法：画法：电容视为开路；电容视为开路；电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）电

15、感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）估算静态工作点估算静态工作点用直流通路用直流通路注意注意！37开路开路开路开路Rb+VCCRC直流通路直流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2382 2、交流通路、交流通路容量大的电容（如耦合电容）视为短路；容量大的电容（如耦合电容）视为短路；输入信号作用下交流信输入信号作用下交流信号流经的通路号流经的通路画法：画法：无内阻的直流电源（如无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。）视为短路。动态分析用动态分析用交交流流通路通路注意注意！39交流通路交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2Rb+-+-RLOUiUTRcic

16、401、静态工作点的估算：、静态工作点的估算：UBEQ已知！已知！画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解由直流通路列方程求解6.2.2 6.2.2 基本放大电路的静态分析基本放大电路的静态分析Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路直流通路RbRc+VCCT41Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路直流通路RbRc+VCCTCECCCcUVI R=CCBEBBVUIR=CBII=42(IB,UBE)和和(IC,UCE)分别对应于输入输出分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。IB

17、UBEQIBUBEICUCEQUCEIC432、静态工作点的影响：、静态工作点的影响：BRILCQ44iciBuoIBQQuCEiC0ICQUCEQt合适的工作点在负载合适的工作点在负载线的中间。正常工作线的中间。正常工作时不会产生失真。时不会产生失真。静态工作点合适：静态工作点合适：45uCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt基本共射放大电路的基本共射放大电路的截止失真截止失真Q Q点过低，信号进入截止区。点过低，信号进入截止区。产生截止失真的原因：产生截止失真的原因：ICQUCEQ46uCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt消除消

18、除截止失真的方法截止失真的方法工作点上移：工作点上移：-减小减小RbICQUCEQQQ47QuCEiC0UCEQICQibuotQIBQttibuiUBEQ基本共射放大电路的基本共射放大电路的饱和失真饱和失真0uBEiBQ Q点过高，信号进入饱和区。点过高，信号进入饱和区。产生饱和的原因：产生饱和的原因：48消除饱和失真的方法消除饱和失真的方法 消除方法：增大消除方法：增大Rb。Q Q49归纳：归纳：Q点过低（点过低（IB小，小，IC小，小，UCE大），产生截止失真；输出波大），产生截止失真；输出波形被削掉正半周；形被削掉正半周；Q点过高（点过高（IB大，大，IC大，大，UCE小），产生饱和失

19、真；输出波小），产生饱和失真；输出波形被削掉负半周；形被削掉负半周；调：调：Rb IB IC Q点点调：调：Rb IB IC Q点点Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2调整工作点调整工作点通过调整通过调整Rb实现！实现！注意注意！50画出放大电路画出放大电路的交流通路的交流通路估算：电压放估算：电压放大倍数大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻在静态工作点已知的前提在静态工作点已知的前提下，叠加一交流小信号下，叠加一交流小信号6.2.3 6.2.3 基本放大电路的动态分析基本放大电路的动态分析画出放大电路的画出放大电路的微变等效电路微变等效电路511 1、三极管的微变等效电路

20、、三极管的微变等效电路 在放大电路中在放大电路中,在在低频小信号低频小信号作用下作用下,将三极管工作在线性区。将三极管工作在线性区。在此条件下，可以用一个线性模在此条件下，可以用一个线性模型代替三极管，即三极管的微变型代替三极管，即三极管的微变等效电路。该模型只能用于放大等效电路。该模型只能用于放大电路电路动态小信号动态小信号参数分析。参数分析。52bece输输入入端端口口输输出出端端口口+-uBEiBiC+-uCEberbI+-+-bIcIbeUceU输入端近似一电阻。输入端近似一电阻。晶体管输入电阻晶体管输入电阻rbe输出端近似一受控恒流源。输出端近似一受控恒流源。ib53berbI+-+

21、-bIcIbeUceUiBuCE=UCEQ0uBEQIBQUBEQuBEiBBBEbeIUr=rbe与与 Q点有关点有关;Q点愈高，即点愈高，即IC愈愈大，大，rbe愈小愈小!注意注意！估算公式：估算公式：=CbeIr2620054IBQQuCEiC0ICQUCEQiCiBberbI+-+-bIcIbeUceUBCII=552、利用交流（微变）等效电路进行放大电路动态分析、利用交流（微变）等效电路进行放大电路动态分析画出放大电路画出放大电路的交流通路的交流通路估算：电压放估算：电压放大倍数大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻画出放大电路的画出放大电路的微变等效电路微变等效电路56Rc+VCC

22、uiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2交流通路交流通路RbT+_iURc+_OURL+-+-iUoURc微变等效电路微变等效电路berbIRbRL57bBECCBRUVI=BCII=画出直流通路计算画出直流通路计算ICQ IEQ，计算计算rbeRbRc+VCCTIBQICQCbeIr2620058)/()/(LcbLccoRRIRRIU =bebirIU =)R/RR(rRUUALcLbeLiou=+-+-iUoURc微变等效电路微变等效电路berbIRbRL电压放大倍数电压放大倍数59ibebiiiiIrRIIU)/(r=kRco3r放大电路的输入电阻与信号源内阻无关，输出电阻与负放大电

23、路的输入电阻与信号源内阻无关，输出电阻与负载无关。载无关。+-+-iUoURc微变等效电路微变等效电路berbIRbRL输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻60RB+ECRCC1C2RERLuiuo1、电路的组成、电路的组成6.3.1 射极输出器射极输出器6.3 常用放大器的类型及特点常用放大器的类型及特点612、静态分析：、静态分析：Rb+VccRCReIBQIEQebBECCBRRUVI)1(=BEII)1(=eECCCERIVU=折算折算623 3、动态分析：、动态分析：LeoRIU=LeLRRR/=LbRI=）（1LebebiRIrIU=LbbebRIrI=)1(LbbebLbuRIrIR

24、IA=)1()1(LbeLR)1(rR1 =）（1 1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI bRReRL632、输入电阻、输入电阻)1(/LbeBiRrRr=输入电阻高输入电阻高rbeiU iI bI cI oU bI bRReRL643、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeiU iI bI cI sU bI bRReRsRo置置065ebbIIII=esbesbeRURrURrU=bssRRR/=oU IrbeiUiIbIbIbRReRseI66=IUrooRe111=sbeRr=1/sbeeRrRoU IrbeiUiIbI

25、bIbRReRseI67一般一般sbeeRrR）（1所以所以1sbeoRrr射极输出器的输出电阻很小，射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强带负载能力强68归纳：归纳：输入、输出以集电极为公共点；输入、输出以集电极为公共点；电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，近似为，近似为1 1；射极跟随器；射极跟随器；一般作放大器的输入级（输入电阻高）；一般作放大器的输入级（输入电阻高）；输出级（输出电阻低）；中间级（减少电输出级（输出电阻低）；中间级（减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用）输入电阻高，向信号源索取电流小；输入电阻高，向信号源索取电流小；输出电阻

26、低，带负载能力强；输出电阻低，带负载能力强；电流放大能力强（输出电流电流放大能力强（输出电流Ie）；）；696.3.2 差动放大电路差动放大电路电路结构对称；双电源；双端输入、电路结构对称；双电源；双端输入、双端（单端）输出双端（单端）输出1.1.电路结构电路结构RP:调零电位器。调整左右平衡调零电位器。调整左右平衡ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP702.输入信号分类输入信号分类1 差模输入差模输入:ui1=-ui2=ud共模输入共模输入:2ui1=ui2=uC(differential mode)(common mode)3任意输入任意输入:ui1,u

27、i2差模分量差模分量:共模分量共模分量:ud分解分解2ui1-ui2=uC2ui1+ui2=71差模电压放大倍数差模电压放大倍数:共模电压放大倍数共模电压放大倍数:共模抑制比共模抑制比:（Common-Mode Rejection Ratio)dodduuA=coccuuA=cdAA=KCMRR3.主要性能指标主要性能指标大！大！0！两边完两边完全对称全对称差放放大的是两输入端的差：差放放大的是两输入端的差：uo=Au（ui1-ui2）72两输入端中一个为两输入端中一个为同相输入端同相输入端（输出与输入同相位），（输出与输入同相位），一个为一个为反相输入端反相输入端（输出与输入反相位）（输出与输入反相位）。ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP差动放大电路差动放大电路放大差模信号，抑制差模信号，放大差模信号，抑制差模信号，4.4.应用应用放大直流信号放大直流信号73iL-UCCRLuiVT1VT2UL+UCC6.3.3互补对称电路互补对称电路输入大信号，输入大信号，NPN、PNP轮流工作；轮流工作；功率放大，一般用在输出级。功率放大，一般用在输出级。输出功率大，效率高，输出电阻低；输出功率大，效率高，输出电阻低；74END