第6章基本放大电路
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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。
第6章 级联放大电路
ri1 AU R S ri1
二、多级放大电路的动态分析（了解）
(2)开路电压法: 将后一级与前一级开路，计算前一级的开路 电压增益和输出电阻，并将其作为信号源内阻加以考虑，共 同作用到后一级的输入端。(即将前一级输出电阻看成后一级 的信号源内阻)
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB2 RC2 +Vcc
三、多级放大电路中频特性分析举例
多级放大电路的中频特性指标：与单级相同，有电压增益、输 入电阻、输出电阻。
例题：两级放大电路参数如 图所示。 已知三极管的参数为: hfe1= hfe2 =hfe=100;
UBE1=UBE2=0.7V。 要求：分别用输入电阻法 和开路电压法计算总电压 增益。
解：方法一：用输入电阻法求电压增益
VT1 RS + us + ui -
+ uo1 ro1
VT2 RE2
+ uo -
ro1
VT2
+ uo -
+ uo1 （b)开路电压法
（a) 多级放大电路图
+Vcc RB1 RC1 RB2 RC2 RB2 RC2
+Vcc
VT1 RS + us + ui -
+ uo1 ro1
VT2 RE2
+ uo -
3. 直接耦合
级间耦合方式
概念：各级电路之间直接连接或采用对直流呈导通特性的电 阻、二极管等元件相接。
•直接耦合的特点
优点：具有良好的低频特性， 可放大变化缓慢的信号，无 耦合大电容，便于集成。
直接耦合放大电路
级间耦合方式
4. 光电耦合
概念：两级间利用光电耦合器来传送信号的耦合方式称光电耦合。
电工电子技术_基本放大电路
8.1
7
共发射极放大电路
图8.3
放大电路动态工作电流、电压的变化情况
8.2
8
共发射极放大电路的静态分析
直流通路及静态工作点
8.2.1
放大电路不加输入信号(ui=0)时的 状态称为静态。静态时放大电路中只有 直流电源作用，由此产生的所有电流、 电压都为直流量，所以静态又称为直流 状态。静态时三极管各极电流和极间电 压分别用IB、UBE、IC、UCE表示。这些量 在三极管的输入、输出特性曲线上各确 定了一点，该点称为静态工作点，简称 Q点。 静态时直流电流通过的路径称为直 流通路。由于C1、C2的隔直流作用，放 大电路的直流通路如图8.4所示。
这里直流分量是正常放大的基础，交流分量是放大的对象，交流量搭 载在直流上进行传输和放大。如果三极管工作总是处于放大状态，它们的 变化规律是一样的。放大电路的动态分析关注的就是交流信号的传输和放 大情况，动态分析的电路指标主要包括电压放大倍数、输入电阻、输出电 阻等。
8.3
12
共发射极放大电路的动态分析
图8.1
共发射极放大电路
8.1
5
共发射极放大电路
2.各元器件的作用 （1）晶体管VT （2）集电极电源EC （3）集电极电阻RC （4）基极电源EB和基极偏置电阻RB （5）电容C1和C2 由于该电路使用两组电源，很不经 济。若只使用电源EC，将RB连到EC上， 只要适当调整RB阻值，保证发射结正偏 ，产生合适的基极偏流IB，就可省掉电 源EB。另外，为了使作图简洁，常不画 出电源回路，只标出EC正极对地的电位 值UCC和极性（“+”或“-”），如图8.2 所示。
图8.8
共发射极放大电路的微变等效电路
8.3
第6章级联放大电路
Rs
+ us -
ri1
VT1 +
+ ui -
uo1 -
ri2
（a) 多级放大电路图
VT2 +
RE2 uo -
VT1 +
Rs
uo1 ri2
+
-
us
-
（b) 输入电阻法
级联放大器电压增益AU
AU
uo ui
AU1 AU 2
其中：
AU 1
uo1， ui
AU 2
uo uo1
考虑信号源内阻时
AUs
uo us
ui us
1/28
第6章 级联放大电路
2/28
第6章 级联放大电路
问题： 1.为什么要采用多级级联放大？ 2.常用的级联耦合方式有哪几种？特点如何？ 3.级联电路的动态特性主要取决于那一级？如何分析 计算？
3/28
多级放大电路
级联问题的产生原因：电压增益指标不满足要求等。需要 多次（级）放大。
Ec
Ui
Uo
出电压却缓慢变化的现象，称为零点漂移现象。
零点漂移产生的原因：温度
变换所引起的半导体器件参数的 变化是产生零点漂移现象的主要 原因，因此零点漂移也称为温度 漂移，简称温漂。
抑制零点漂移的方法：
（1）引入直流负反馈 （2）温度补偿 （3）采用差分放大电路
直接耦合放大电路
23/28
级联放大电路小结
本章主要内容如下: 一、级联目标 •提高放大电路增益。 二、耦合方式 •阻容耦合：电容与后级输入电阻一起形成阻容耦合，各级之 间直流工作点独立。不易集成。 •变压器耦合：功率传输效率高，能传递直流和变化缓慢的信 号。不易集成。 •直接耦合：能传输交流、直流信号，易集成。 •二极管光电耦合：电-光-电，不易集成。
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 =
高频电子线路(第六章 功率放大器)
7
高频功放与高频小信号放大器的比较
高频小信号 放大器 高频功放
电路性质
应用场合 放大器类型
线性
发射机送给功放的信号 接收机天线送来的信号
非线性
发射机末端 丙类 余弦脉冲
将电源的能量尽可能 以信号的形式输出
甲类
集电极输出波形 与输入信号一致 设计的目的
信号波形放大、传输
最关心的指标
电压增益
效率
8
（4）分析高频功放时应注意的事项
33
§6.3.2 集电极余弦脉冲电流iC分解
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
根据付立叶级数原理
I c0
I c0
1 2
1 2
i
C
d (t )
把上页求出的C 表达式带入 i
算出此定积分
c
t
vo
21
vBE、iC、vC的相位关系
22
分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出
ve BE
b
vb
VBZ –VBB
t
ib
t ic
t e vC
c
Vcm Vcm VCC t
23
分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压 画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）
或 电电 流压
c 70
O
28
§6.2.2 功率关系
第一步: 分析电源输出功率 P
余弦电流脉冲ic可分解为付立叶级数：
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
高频功放与高频小信号放大器的比较
高频小信号 放大器 高频功放
电路性质
应用场合 放大器类型
线性
发射机送给功放的信号 接收机天线送来的信号
非线性
发射机末端 丙类 余弦脉冲
将电源的能量尽可能 以信号的形式输出
甲类
集电极输出波形 与输入信号一致 设计的目的
信号波形放大、传输
最关心的指标
电压增益
效率
8
（4）分析高频功放时应注意的事项
33
§6.3.2 集电极余弦脉冲电流iC分解
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
根据付立叶级数原理
I c0
I c0
1 2
1 2
i
C
d (t )
把上页求出的C 表达式带入 i
算出此定积分
c
t
vo
21
vBE、iC、vC的相位关系
22
分析第四步：把输入信号，集电极电流，集电极电压对齐画出
ve BE
b
vb
VBZ –VBB
t
ib
t ic
t e vC
c
Vcm Vcm VCC t
23
分析第五步：把输入信号，集电极电流，集电极电压 画到同一个坐标中（从图中可以读出很多关系）
或 电电 流压
c 70
O
28
§6.2.2 功率关系
第一步: 分析电源输出功率 P
余弦电流脉冲ic可分解为付立叶级数：
ic I c0 I cm1 cost I cm2 cos2t I cmn cosnt
第六章放大电路中的反馈
rof (1 Ao F )ro
6-22
电压负反馈的输出电阻
由以上分析可以看 出，负反馈能改善 和影响放大电路多 方面的性能，改善 与影响的程度均与 反馈深度 (1 Ao F ) 有 关。
图6-23
电流负反馈的输出电阻
22
6.5 正确引入负反馈的原则 负反馈能改善放大电路和的多方面性能。为了提高放 大电路某方面的性能，可按以下原则进行。 1.欲稳定直流量(如静态工作点)，应引入直流负反馈。
.
Ui Ui U f
'
.
.
.
知，希望 U 恒定，即 RS 0 ，则 U f 的变化全部体现在 i
.
.
U i ' 上，其反馈效果显著，否则反馈作用无从体现。因此，对于串联负反
馈，信号源近似为恒压源处理。
二、电流串联负反馈
.
图6-9为电流串联负反馈组态的方块图。其中 Aiu 的含义为输出的电流 I o . （假设方向由上而下流经 RL ）与静输入电压 U i' 的比值。 12
4
(a)负反馈 图6-3 正、负反馈
(b)正反馈
5
6.2
反馈放大电路的方块图及闭环放大倍数的 一般表达
一、定义：
图6-5 负反馈放大电路的方块图表示法
6
X 图中， 表示一般信号量，可能是电压，也可能是电流。 表示输入量， 表示输出量， 表示净输入量， 表 Xf Xo Xi X i' 示反馈量。 表示基本放大电路的传输系数，称开环增益，即不 A 考虑反馈作用时的增益， 定义为输出量 与净输入量 X i' Xo A 的比值。 定义为输出量 与总输入量 的比值。 表示反馈 Xi Xo F Af 网络的传输系数，称反馈系数，它定义为反馈量 与 Xf 反馈网络的输入量 的比值。
6-22
电压负反馈的输出电阻
由以上分析可以看 出，负反馈能改善 和影响放大电路多 方面的性能，改善 与影响的程度均与 反馈深度 (1 Ao F ) 有 关。
图6-23
电流负反馈的输出电阻
22
6.5 正确引入负反馈的原则 负反馈能改善放大电路和的多方面性能。为了提高放 大电路某方面的性能，可按以下原则进行。 1.欲稳定直流量(如静态工作点)，应引入直流负反馈。
.
Ui Ui U f
'
.
.
.
知，希望 U 恒定，即 RS 0 ，则 U f 的变化全部体现在 i
.
.
U i ' 上，其反馈效果显著，否则反馈作用无从体现。因此，对于串联负反
馈，信号源近似为恒压源处理。
二、电流串联负反馈
.
图6-9为电流串联负反馈组态的方块图。其中 Aiu 的含义为输出的电流 I o . （假设方向由上而下流经 RL ）与静输入电压 U i' 的比值。 12
4
(a)负反馈 图6-3 正、负反馈
(b)正反馈
5
6.2
反馈放大电路的方块图及闭环放大倍数的 一般表达
一、定义：
图6-5 负反馈放大电路的方块图表示法
6
X 图中， 表示一般信号量，可能是电压，也可能是电流。 表示输入量， 表示输出量， 表示净输入量， 表 Xf Xo Xi X i' 示反馈量。 表示基本放大电路的传输系数，称开环增益，即不 A 考虑反馈作用时的增益， 定义为输出量 与净输入量 X i' Xo A 的比值。 定义为输出量 与总输入量 的比值。 表示反馈 Xi Xo F Af 网络的传输系数，称反馈系数，它定义为反馈量 与 Xf 反馈网络的输入量 的比值。