第6讲 放大电路分析方法
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第6章 放大电路的频率响应
讨论一
为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴， 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后， 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频 率是原来的多少倍？ 率是原来的多少倍？ O 10 10 20 30 102 103 40 50 104 105 60 106 f lg f
' ' C π = C π + Cµ
β0
rb'e
≈
I EQ UT
＝？
二、电流放大倍数的频率响应
1. 适于频率从0至无穷大的表达式
& Ic & β= & Ib
U CE
' ' 因为k = − g m RL = 0， 所以 C π = C π + Cµ
& β=
& g mU b'e 1 & U b'e [ + jω (Cπ + Cµ )] rb'e
Vi -
ω0
图06.01RC低通电路
1 Av = 1+ ( f
f0 = fH =
fH
)2
1 2πRC
ϕ = −arctg( f f ) H
由以上公式可做出如图06.02所示的RC低 通电路的近似频率特性曲线：
Av = 1 1+ ( f
fH
)2
ϕ = −arctg( f f ) H
图06.02 RC低通电路的频率特性曲线
讨论二
电路如图。 电路如图。已知各电阻阻 静态工作点合适， 值；静态工作点合适，集电 极电流I 极电流 CQ＝2mA；晶体管的 ； rbb’=200Ω，Cob=5pF， ， ， fβ=1MHz,β0=80。 。 试求解该电路中晶体管高 频等效模型中的各个参数。 频等效模型中的各个参数。
放大电路中的反馈
Rc2 －
图6-4 直流反馈和交流反馈
第6章放大电路中的反馈 3. 电压反馈和电流反馈 根据反馈信号在放大电路输出端不同的采样方式，可分为电 压反馈和电流反馈。若反馈信号取自输出电压，或者说与输出
电压成正比，则称为电压反馈；若反馈信号取自输出电流，或
者说与输出电流成正比，则称为电流反馈。 判断是电压反馈还是电流反馈，可采用负载短路法。假设 将放大电路的负载 RL 短路，此时输出电压为零，若反馈信号也 为零，则说明反馈信号与输出电压成正比，因而属于电压反馈；
信号相并联，故所引入的反馈是并联反馈。
第6章放大电路中的反馈 例如图6-5（a），假设将输入回路反馈节点a接地，输入信 号ui无法进入放大电路，而只是加在电阻R1上，故所引入的反馈
为并联反馈；在图 6-5（b）中，如果将反馈节点a接地，输入信
号ui仍然能够加到放大电路中，即加在集成运放的同相输入端， 由图可见输入电压ui与反馈电压uf进行电压比较，其差值为集成 运放的差模输入电压，故所引入的反馈为串联反馈。 通过上面的分析可以发现，若是串联反馈，反馈信号以电压 的形式存在；若是并联反馈，反馈信号以电流的形式存在。
第6章放大电路中的反馈 通常采用瞬时极性法判别放大电路中引入的是正反馈还是 负反馈。先假定输入信号为某一瞬时极性，然后根据中频段各 级电路输入、输出电压相位关系（其中对于分立元件，共射电 路反相、共集和共基电路同相；对于集成运放，uo与up同相，uo 与un反相），逐级推出其它相关各点的瞬时极性，最后判断反馈 到输入端的信号是增强了还是减弱了净输入信号。为了便于说 明问题，在电路中用符号和分别表示瞬时极性的正和负，以表 示该点电位上升或下降。
第6章放大电路中的反馈
第6章 放大电路中的反馈
6-放大电路中的反馈
s
1 F
ui
1 Rs
A uf
Uo U
1 F
R
' L
i
iu
A usf
U
U
o s
1 F ii
RL' Rs
与负载无关, 表明电压负反馈 稳定输出电压。
与总负载成线性关系，表明 电流负反馈稳定输出电流。
通常，Auf ( Ausf )、A、F、Af符号相同。
基于理想运放的 电压放大倍数的计算方法
关于理想运放
iN＝iP＝0－－虚断路
利用“虚短”、“虚断”求解电路
电压串联负反馈电路
uI
uN uP uI
虚短
i R1 i R2 uI R1
虚断
uO
uI R1
( R1
R2 )
Au
uO uI
1 R2 R1
利用“虚短”、“虚断”求解电路
电压并联负反馈电路
RL
虚短
虚地
uN uP 0
uO iIR2
在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈； 以电流的方式叠加，为并联反馈。
uF
iN iI iF
引入了并联反馈
uD uI uF
引入了串联反馈
分立元件放大电路中 反馈的判断
图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈 还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？
Fii
IIf o
R5 R4 R5
A usf
UUo
i
1 F
ii
RL' Rs
(1 R4 ) R6L // R
R5
R1
分析
四种组态深度负反馈放大电路的电压放大倍数
1 F
ui
1 Rs
A uf
Uo U
1 F
R
' L
i
iu
A usf
U
U
o s
1 F ii
RL' Rs
与负载无关, 表明电压负反馈 稳定输出电压。
与总负载成线性关系，表明 电流负反馈稳定输出电流。
通常，Auf ( Ausf )、A、F、Af符号相同。
基于理想运放的 电压放大倍数的计算方法
关于理想运放
iN＝iP＝0－－虚断路
利用“虚短”、“虚断”求解电路
电压串联负反馈电路
uI
uN uP uI
虚短
i R1 i R2 uI R1
虚断
uO
uI R1
( R1
R2 )
Au
uO uI
1 R2 R1
利用“虚短”、“虚断”求解电路
电压并联负反馈电路
RL
虚短
虚地
uN uP 0
uO iIR2
在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈； 以电流的方式叠加，为并联反馈。
uF
iN iI iF
引入了并联反馈
uD uI uF
引入了串联反馈
分立元件放大电路中 反馈的判断
图示电路有无引入反馈？是直流反馈还是交流反馈？是正反馈 还是负反馈？若为交流负反馈，其组态为哪种？
Fii
IIf o
R5 R4 R5
A usf
UUo
i
1 F
ii
RL' Rs
(1 R4 ) R6L // R
R5
R1
分析
四种组态深度负反馈放大电路的电压放大倍数
第章放大电路中的反馈反馈概念与判断
注意：反馈的实时性，与预测调节（前馈）区别
那么，什么是电路中的反馈 ?
(1)电路中的反馈 (FeedBack)
电路中,将输出量(电压/电流)的部分或者全部 通过电路形式作用到输入回路，通过影响(增大/减 小)输入量(电压或电流)来影响输出量的措施。
输入量
净输入量
输出量
求和电路 反馈量
取自输出量 不影响输出
6.2 负反馈放大电路的组态
负反馈放大电路的作用：——稳定输出
uI
+
u
+A
uo
D-
RL
RL变化
uo
uN
uD=uI-uf
uo
6.2.1 负反馈放大电路分析要点
负反馈放大电路概述：
1.交流负反馈提高放大电路输入/输出稳定比例关系。 (抑制外界因素干扰) 2.反馈是对输出的取样。 3.负反馈本质是输入与反馈量相减，通过调整净输入 来调整输出。 负反馈的分类方法： 输出看：反馈量取自输出电压还是电流 输入看：电压叠加（串联）还是电流叠加（并联）
io uI
电压并联负反馈:
（稳定电压/输入恒流源） Auif
uo iI
电流并联负反馈: （稳定电流/输入恒流源）
Aiif
io iI
6.2.3 反馈组态的判断
（1）设计角度：根据稳定目的需求选取 （2）分析角度：如何分析设计者目的？
一.电压负反馈与电流负反馈的判断
判据：输出短路法——令输出电压uo为零(负载RL短路)
如：Re电流反馈稳定工作点电路： 温度升高，Ic有增大趋势，通过Re反馈，使得：
输入量：Ube 减小。
输出变化量 ΔIc /|ΔIc| 减小（直流/交流）。 说明引入：负反馈。
那么，什么是电路中的反馈 ?
(1)电路中的反馈 (FeedBack)
电路中,将输出量(电压/电流)的部分或者全部 通过电路形式作用到输入回路，通过影响(增大/减 小)输入量(电压或电流)来影响输出量的措施。
输入量
净输入量
输出量
求和电路 反馈量
取自输出量 不影响输出
6.2 负反馈放大电路的组态
负反馈放大电路的作用：——稳定输出
uI
+
u
+A
uo
D-
RL
RL变化
uo
uN
uD=uI-uf
uo
6.2.1 负反馈放大电路分析要点
负反馈放大电路概述：
1.交流负反馈提高放大电路输入/输出稳定比例关系。 (抑制外界因素干扰) 2.反馈是对输出的取样。 3.负反馈本质是输入与反馈量相减，通过调整净输入 来调整输出。 负反馈的分类方法： 输出看：反馈量取自输出电压还是电流 输入看：电压叠加（串联）还是电流叠加（并联）
io uI
电压并联负反馈:
（稳定电压/输入恒流源） Auif
uo iI
电流并联负反馈: （稳定电流/输入恒流源）
Aiif
io iI
6.2.3 反馈组态的判断
（1）设计角度：根据稳定目的需求选取 （2）分析角度：如何分析设计者目的？
一.电压负反馈与电流负反馈的判断
判据：输出短路法——令输出电压uo为零(负载RL短路)
如：Re电流反馈稳定工作点电路： 温度升高，Ic有增大趋势，通过Re反馈，使得：
输入量：Ube 减小。
输出变化量 ΔIc /|ΔIc| 减小（直流/交流）。 说明引入：负反馈。
第6讲 放大电路的分析方法
交流通路
得： vCE = VCEQ+ ICQR L
图解分析 法
2.
通过图解分析，可得如下结论： 动态工作情况分析 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 输入交流信号时的图解分析 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
理想二极管
利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。
2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
• 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。
u u BE f (iB， CE ) u iC f (iB， CE )
BJT的小信号建模
建立小信号模型的意义
在小信号情况下，对上两式取全微分得
dvBE diC vBE iB
VCE
diB
vBE vCE
IB
dvCE
i C i B
VCE
diB
i C vCE
IB
dvCE
用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
BJT的小 信号建模
解：（1）
IB VCC VBE 12V 40uA Rb 300k
共射极放大电路
I C I B 80 40uA 3.2mA
VCE VCC Rc I C 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 V 12V I B CC 120uA I C I B 80 120uA 9.6mA （2）当Rb=100k时， Rb 100k
得： vCE = VCEQ+ ICQR L
图解分析 法
2.
通过图解分析，可得如下结论： 动态工作情况分析 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 输入交流信号时的图解分析 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
理想二极管
利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。
2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
• 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。
u u BE f (iB， CE ) u iC f (iB， CE )
BJT的小信号建模
建立小信号模型的意义
在小信号情况下，对上两式取全微分得
dvBE diC vBE iB
VCE
diB
vBE vCE
IB
dvCE
i C i B
VCE
diB
i C vCE
IB
dvCE
用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
BJT的小 信号建模
解：（1）
IB VCC VBE 12V 40uA Rb 300k
共射极放大电路
I C I B 80 40uA 3.2mA
VCE VCC Rc I C 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 V 12V I B CC 120uA I C I B 80 120uA 9.6mA （2）当Rb=100k时， Rb 100k
高二物理竞赛课件基本放大电路
IB的相反变化自动抑制IC的变化。
RB
调节原理
ICQ↑
IEQ↑
UEQ(=IEQRE)↑
RC
UCC RE
ICQ↓
IBQ ↓
UBEQ(= UBQ -UEQ)↓
工作点的计算：
I BQ
UCC U BE(on)
RB (1 )RE
ICQ I BQ
RE越大，调节作用越强，Q点 越稳定 。RE过大时， 因UCEQ 过小会使Q点靠近饱和区。
2、输入信号必须加在b－e回路：uBE对iC灵敏控制作用， 只有将信号加在发射结，才能得到有效放大。
3、合理通畅的直流和交流信号通路：一是保证稳定Q点， 二是尽可能减少信号损耗。
二、直流偏置电路 作用：在信号的变化范围内，晶体管处于正常放大状态。 偏置电路提供一个适合的静态工作点Q。 对偏置电路的要求是：
基本放大电路
基本放大电路
主要介绍以下内容：
放大器的组成原理和直流偏置电路 放大器图解分析方法 放大器的交流等效电路分析方法 共集电极放大器和共基极放大器 场效应管放大器 放大器的级联
组成原理和直流偏置电路
晶体管的一个基本应用就是构成放大器。所谓放大， 是在保持信号不失真的前提下，使其由小变大、由弱 变强。其实质是放大器件的控制作用，是一种小变化 控制大变化 。 基本放大器是指由一个晶体管构成的单级放大电路。
根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，分为共射 极、共集电极和共基极放大电路。
一、基本放大器的组成原理
电容：隔直流通交流，使放
C1 +
+
C2
+
RC
+
大器的直流偏置与信号源和 负载相互隔离。
Rs
第六章《集成运算放大电路》
U od = U od 1 U od 2 = A u1 U id A u 2 ( U id ) = 2 A u 1 U id
U od 结论：差模电压放大倍数等于 结论： Ad = = A u1 半电路电压放大倍数。 半电路电压放大倍数。 2 U id
21
§6-3．差分放大电路
（2）共模输入方式
非线性区： 非线性区：
u o只有两种可能 : + U OM或 U OM
7
§6-2．集成运放中的电流源电路
( 一) 电 流 源 概 述
一、电流源电路的特点： 电流源电路的特点：
这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 BJT、FET工作在放大状态时 工作在放大状态时， 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 电流源电路一般都加有电流负反馈。 3、电流源电路一般都加有电流负反馈。 电流源电路一般都利用PN结的温度特性， PN结的温度特性 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid 差模输入信号为U
差模输入方式
定义： 定义：Ad=Uod/2Uid
20
§6-3．差分放大电路
A u1 U od 1 = U i1
U od 2 U i2
A u2 =
第2章 放大电路分析基础分析
第2章 放大电路分析基础
讨论一
画图示电路的直流通路和交流通路。
第2章 放大电路分析基础
二、图解法
uBE VBB iB Rb
应用实测特性曲线
uCE VCC iC Rc
1. 静态分析：图解二元方程组
输入回路 负载线 IBQ
负载线
Q
ICQ
Q
IBQ
UBEQ
UCEQ
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
一、放大的概念及放大电路的性能指标
1、放大的概念
放大的对象：变化量
放大的本质：能量的控制
放大的特征：功率放大
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的基本要求：不失真，放大的前提
第2章 放大电均可看成为两端口网络。
输入电流
信号源 内阻 输出电流
2)输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ui Ri Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
U Uo U Ro ( 1) RL Uo Uo RL
' o ' o
将输出等效 成有内阻的电 压源，内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
在基本共射放大电路中，电压和电流都得到放大(ic=ib， uoui)，即功率得到放大。需要提醒大家的是，输出功
率并非来自输入信号 (信号源)，而是来自直流电源 VCC。
正是由于 iB 或 iE 对 iC 的控制作用，使得在 ui 的作用下直 流电源VCC输出的电流中包含与 ui同样变化且被放大的 分量，即放大电路的输出功率是在输入信号的作用下 通过晶体管将直流电源的能量转换而来。因此，放大