放大电路的概念及性能指标、基本共射放大电路的工作原理、放大电路的分析方法

Rb1
RC
EC
C2
C1
RS + uS
Rb2
Re Ce
RL
『例题』判断图中各电路能否实现电压放大？ 判断方法： 1. 晶体管是否为放大偏置。（看电源极性，隔直电容位置） 2. 交流信号能否输入到发射结，能否输出。（看旁路电容）
+EC RC
+ ui Rb -
u+o -
Rb u+-i
+EC RC
+
uo -
放大倍数（增益）的“分贝”表示方法： 放大倍数也常用分贝作单位，其换算关系为：
Au (dB) 20 lg | Au | (dB)
| Au | 1000 Au(dB) 60(dB)
| Au | 1 / 2 Au (dB) 3(dB)
2 输入电阻Ri ——从放大电路输入端看进去的等效电阻。
用来描述放大电路对信号源索取电流的大小，也表示放大 器对信号源的影响程度。
（6）Ce：旁路电容， 对Re交流旁路，可提高增益。
2、放大电路的组成原则
1）要有合适的静态偏置 保证BJT发射结正偏，集电结反偏，BJT工作在放大区， 以实现电流的控制作用。
2）要有交流通道
• 输入回路的接法应使输入电压 的变化量能够传送到BJT的发 射结，并使基极电流产生相应 的变化量。
• 输出回路的接法应能使放大了 的信号能从电路中输出。
I BQ
VCC
U BEQ Rb
12 0.7
(
) mA
280
40 A
ICQ b IBQ
= (50 0.04) mA = 2 mA
UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V
估算静态工作点的步骤：
（1） 画出直流通路。出IB、IC、UBE、UCE。 （2） 列输入（出）回路的压方程。< IC=βIB > （3）解方程组。 课堂练习：求p80、p83、p84三个图的 静态工作点
Rb2
Re Ce
RL
★电源置零方法：电压源短路；电流源开路。
直流通路的画法
Rb
Cb1
+
+
ui -
+
+ VCCC Rc
Cb2
T
+
RL uo
-
将电容开路
继续
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，
Rc = 3 k，Rb = 280 k，NPN 硅管的 b = 50，试估算静
态工作点。
解：设 UBEQ = 0.7 V
xo
负 载
放大的对象：变化量。
放大的实质：小能量对大能量的控制。
由小能量的输入信号去控制放大电路中的直流 电源，使之输出较大的能量，然后推动负载。
放大电路的核心器件：BJT或FET。 例： 扩音系统
放大的基 本特征： 功率放大
信
电
功
号
压
率
提
放
放
放大的前提：
取
大
大
不失真
基本放大电路及其模型
按输入信号与输出信号的 不同组合方式，放大电路 有四种基本类型：
信
号 xi
源
放 大 器
xo
负 载
类型 输入信号xi 输出信号xo 电路增益 ( 放大能力)
电压放大器
ui
uo
电压增益 Au uo / ui
电流放大器
ii
io
电流增益 Ai io / ii
跨阻放大器
ii
uo
跨阻增益 Ar uo / ii
跨导放大器
ui
io
跨导增益 Ag io / ui
ii
+
RS
D
U
2 2
U
2 3
U1
6 最大输出电压幅度 动态范围UO(P-P)
表示非线性失真系数D在允许范围时，放大器能够输出的最大电
压的值，用峰－峰值表示，或有效值表示(Uom 、Iom)
继续
7 最大输出功率与效率
输出信号不产生明显失真的前提下，能够向负载提
供的最大输出功率。用符号 Pom表示。
Pom
PV
工作在放大区，要
保证集电结反偏，
发射结正偏。
Cb2 Cb1
+
T
+
+
Rc
Rb ui - VBB
RL
u o
VCC
-
+
继续
各元件作用：
使发射结正偏， 并提供适当的静 态IB和UBE
Cb1
+
+
Rb
u
基极电源与基 i
极电阻
-
VBB
+
集电极电阻RC， 将变化的电流转 变为变化的电压
Cb2
T
+
Rc
RL
u o
VCC
（1）输入信号源： uS、RS
Rb1
RC
EC
C2
C1
（2）输出负载： RL
（3）BJT： 放大电路的核心器件。 起电流控制和放大的作用。
（4）直流电源： EC
RS + uS
Rb2
Re Ce
RL
①为放大电路提供能量；
②为放大电路提供合适的静态偏置，使BJT工作在放大状态。
（5）C1、C2：耦合电容，起隔直通交的作用。 C1：隔断信号源与放大电路的直流联系，将交流输入信号 耦合传送到BJT发射结。 C2：隔断负载与放大电路的直流联系，将交流输出信号耦 合传送到负载上。
带负载能 力如何 ?
对信号源影 响有多大 ?
1 放大倍数（增益） ——描述放大电路放大能力的指标。
放大倍数＝ 输出量（是复数，反映两者的幅值比和相位差） 输入量
电压放大器：Au uo / ui ——电压增益（无量纲） 电流放大器：Ai io / ii ——电流增益（无量纲） 跨阻放大器：Ar uo / ii ——跨阻增益（） 跨导放大器：Ag io / ui ——跨导增益（S）
1)RL
Ro
US
Uo1
U S
uS
UO2
RUSO 1 ; RL
RO RL
Au
UO1
Ro
US
RL Uo2
UO1 1 RO
UO2
RL
RO
(UO1 UO2
1)RL
4 通频带BW ——描述放大电路对不同频率信号的放大能力。
Au
中频增益 Aum
0.7Aum
低 频 区
放大倍数随频率变化的曲 线——幅频特性曲线
uiS
ii
RSRS
＋
ui
－
iO
＋
Au
uo
－
Ri
ui ii
Ri
①输入为电压源：（ Ri越大越好）
Ri，ii ，ui就越接近uS，输入信号的利用率越高。
②输入为电流源：（ Ri越小越好）
Ri ，iRS ，ii就越接近iS，输入信号的利用率越高。
3 输出电阻Ro ——描述放大电路带负载能力的指标。
中频区
3dB
高 频 区
fL
下限截 止频率
上限截 止频率
fH
f
通频带： BW=fH –fL ——3dB带宽
5 非线性失真系数（D）：由于放大电路存在非线性失真， 当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除 了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。D的 定义是各次谐波总量与基波分量之比，即
图解
放大器的交流通路
交流通路——分析动态工作情况 交流通路的画法： 将直流电压源短路，将电容短路。
对交流信号(输入信号ui)
R b1 Cb1
+ 短路
u-i
+置VC零C
Rc
Cb2
T短路
+
uo RL -
.
继续
Rb
Cb1
+
+
ui -
+
+VCC Rc
Cb2
T
+
RL uo
-
+
+
ui Rb -
+
将电容短路
将直流电 压源置零
静态分析 任务
动态分析
方法
图解法 微变等效电路法
2.3.1 直流通路与交流通路
电路有两个独立信号源：uS—交流信号源；VCC —直流电源 如果BJT偏置合适工作在放大区，且在交流小信号范围工作， BJT可近似为线性器件，放大电路为线性电路。由线性网络 的叠加原理，在两电源的共同作用下，则有：
iB IB ib
+
+
uS
ui -
-
+
信号源
放大电路
io
+
+
uo
RL
-
+
负载
放大——把微弱的电信号的幅度放大
2.1.2 放大电路的主要性能指标
?
信
号 xi
放 大
xo
负 载
源
器
说到放大你最 关心什么
能放多大? 象不象 ?
1、放大倍数（增益） 2、输入电阻 3、输出电阻 4、通频带 5、非线性失真系数 6、动态范围
频率响应 ?
Uo
•
Ui
+
Rc
u o
VCC
-
继续
当ui＝0时， uBE UBE ;iB IB; iC IC ;uCE UCE ; uo 0
当ui0时，uiUBE+ubeIB+ib IC+ic UCE+uce uo uCE=EC-iCRC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRC
iB
IB
0
iC
IC
Rb + u-i
+EC RC
+ uo -
Rb + C1 ui -
RC
C+2 EC +
uo -
Rb1
+ C1 ui Rb2 -
RC +EC +
C2
uo -
三. 静态工作点 （Q点）
1.静态工作点——Ui=0时电路的工作状态
由于电源的
存在，电路
中存在一组 R b1 R c
直流量。
IB
Cb1
+ VCC
IC Cb2
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
继续
单管共射放大电路的工作原理
一．三极管的放大原理
三极管工作在放大区： 发射结正偏，
集电结反偏
放大原理：
Rb
ui →△UBE→△IB VBB
→△IC（b△IB） ui
IB +△IB T
+
UBE+△UBE -
IC +△IC
+
UC+E△UCE
-
→△UCE
→ uo
•
•
电压放大倍数： Au
t0
uCE
UCE
t C2 0
t
在输入端加入一 个正弦电压后，各 极电压和电流围绕 各自的静态值按正
ui
0
C1 iB iC
+
t
ui -
Rb EB
RC
+ uo uo 0
EC -
弦规律变化。
t 如果参数选择适当，
则uo的幅度将比ui大
得多，从而达到放大
的目的。
二. 共射放大电路各元件作用
放大元件iC=biB，
2、交流通路 —交流信号源单独作用时，放大电路的等效电路， 反映了放大电路各处交流信号的传输问题。
3、直流通路和交流通路的画法
直流通路：交流信号源置零（保留内阻）； 电容开路，电感短路。
交流通路：直流电源置零；
Rb1
电容短路，电感开路。
C1
适用的频率范围：放大器的中频区
RS
+ uS
VCC RC
C2
iB iC
保留内阻
iO
注意：
uS RS
计算输出电阻时必须将独立
Au
uo
信号源置零并保留内阻。 输出电阻与负载无关。
输出电阻的定义式：RO
uO iO
u
R
LS
0
方法2：测量法
（1） 将负载开路，测量开路（空载）输出电压UO1。
（2） 在输出端接入一个已知负载，测输出电压UO2。
（3） 计算。
RO
( U O1 UO2
第二章 基本放大器
2.1 放大电路的概念及性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 放大电路的三种接法 2.6 场效应管放大电路
继续
2.1.1 放大的概念
放大的作用：把微弱的电信号放大 至负载所需的数值。
信
号 xi
源
放 大 器
Cb1
RL
u o
+
VCC
+
-u
i
-
+
+VCC Rc
Cb2
T
+
RL uo
-
Leabharlann Baidu
继续
最简单的基本放大器组成
基极
电阻 RB
C1
+
输入 电压
ui
+
输入耦 合电容
-
集电极 电阻
+EC 正电源
RC
输出耦
C2 合电容
+
+
三T 极管 RL
uo
输出 电压
负载
电阻
-
继续
2.2.4 基本放大电路的组成原则
1、典型放大电路
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，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。
uS RS
Au
Ro
US
输出电阻的定义式：RO
uO iO
Ru LS 0
➢以电压作为输出量的放大器：Ro 越小越好。 ➢以电流作为输出量的放大器：Ro越大越好。
如何通过实验测取电路的输出电阻Ro ？ 方法1：加压求流法 （1）将信号源置零 (保留受控源)。 （2）将负载开路，在输出端加一个电压uo ，测出输出电流io 。 （3）代入定义式计算。
：效率 PV：直流电源消耗的功率
符号规定
UA 大写字母、大写下标，表示直流量。 uA 小写字母、大写下标，表示全量。
ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。
uA
全量
ua
交流分量
UA直流分量
t
2.2
2.2 基本放大电路的组成和工作原理
三极管放 大电路有 三种形式
共射放大器 共基放大器 共集放大器
+
+
ui=0时
u -
i
UBE
-
T+
UCE
-
+
uo RL -
.
继续
由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特 性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。
为了使三极管为工作什在么线性要区设，以置保静证信态号工不失作真点？
IB
IC
IB
Q
IC
UBE UBE
Q IB
UCE
UCE
2.3
2.3 放大电路的基本分析方法
iC IC ic
uCE uCE uce
放大电路的两大特点： 非线性器件和线性器件共存； 交流和直流共存。
可将放大器分解成直流通路和交流 通路两个部分，进行独立的分析。
VCC
Rb1
RC
C2
C1 iB iC
RS
+ uS
Rb2
Re Ce
RL
1、直流通路 —直流电源单独作用时，放大电路的等效电路， 反映了放大电路的直流偏置电压和电流。
T Rc
+
RL uo -
继续
『例』画出放大电路的直流通路和交流通路。设电容足够大。
-
集电极电源，为电 路提供能量。并保 证集电结反偏
继续
各元件作用：
耦合电容
Cb1+
+
+
Rb ui - VBB
+
作用：隔直通交隔离 输入输出与电路直流 的联系，同时能使信 号顺利输入输出。
+Cb2
T
+
Rc
RL uo
VCC
-
继续
基本放大电路的习惯画法
Cb1
+
+
Rb u
i
- VBB
+
Cb2
T
+
Rb
Rc