电压放大倍数或电压增益
电工电子技术课后习题答案之四
第7章节后检验题解析第138页检验题解答：1、基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。
它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性，实现信号的放大。
从电路的角度来看，放大电路的放大作用主要体现在两个方面：一是放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
二是输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。
2、放大电路的组成原则：（1）保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。
也就是说发射结正偏，集电结反偏。
（2）输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。
（3）输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电压或输出电流）。
3、共发射极电压放大器中输入电压与输出电压的相位关系为反相。
4、晶体管交流放大电路内部实际上是一个交、直流共存的电路。
电路中各电压和电流的直流分量及其注脚均采用大写英文字母表示；交流分量及其注脚均采用小写英文字母表示；而总量用英文小写字母，其注脚采用大写英文字母。
如基极电流的直流分量用I B表示；交流分量用i b表示；总量用i B表示。
5、集电极电阻R C的作用是将集电极的电流变化变换成集电极的电压变化，以实现电压放大。
如果电路中没有R C，显然无法得到电压放大。
第142页检验题解答：1、实践证明，放大电路即使有了合适静态工作点，在外部因素的影响下，例如温度变化、电源电压的波动等，都会引起静态工作点的偏移，在诸多影响因素中，温度变化是影响静点稳定的最主要因素。
在放大电路中加入反馈环节，可以有效地抑制温度对静态工作点的影响。
2、对放大电路的要求是：对输入信号能放大且不失真。
电压与功率放大倍数db
增益（dB)简介2007-08-09 10:361.电学中的分贝定义的是信号放大倍数的对数。
在对电压（电流）与功率放大倍数的定义是不同的；2.电压（电流）放大倍数分贝数定义：K=20lg(Vo/Vi)，其中K为放大倍数的分贝数，Vo为放大信号输出，Vi为信号输入；3.功率放大倍数分贝数定义：K=10lg(Po/Pi)，其中K为放大倍数的分贝数，Po为放大信号输出，Pi为信号输入；4.K>0说明信号被放大，K=0信号直通，K<0说明信号被衰减；5.以电压（电流）分贝数为例（对应摄像机的图像信号增益）：（1）增益为0dB时，信号直通，未经放大（2）增益为3dB时，实际放大倍数约为1.4（lg(Vo/Vi)=0.15，10的0.15次方=1.4）。
（3）增益为6dB时，实际放大倍数约为2（10的0.3次方）。
（4）增益为9dB时，实际放大倍数约为2.8（10的0.45次方）。
（5）增益为12dB时，实际放大倍数约为4（10的0.6次方）。
（6）增益为18dB时，实际放大倍数约为8（10的0.9次方）。
dBV都是电压单位。
表示以V计数的电压取对数乘10。
比如说0.1V的电压，就是10*lg0.1 = -10dBV。
dBA是电流单位，表示以A计数的电流取对数乘10。
计算方法同dBV。
dBm一般是功率单位，表示以mW计数的功率取对数乘10。
计算方法同dBV。
dB是一个无量纲的的单位，一般表示两个数据的差距。
比如一个信号是20mV，一个信号是200mV，那么它们相差就是20*lg(200/20) = 20dB。
简单地说，分贝就是放大器增益的单位。
放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。
当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。
电学中分贝与放大倍数的转换关系为：AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]；Ap(dB)=10lg(Po/Pi)分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V2/R=I2R。
放大电路分析方法2微变等效-稳Q-三种电路.
Rc
rbe
308
负载：Au
( Rc // RL )
rbe
115
利用等效电路法求电路参数的步骤
1. 首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态 工作点 Q 。
2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数 和 rbe 。 3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的 等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。
(1-3)
二、共射放大电路动态参数的分析
电路动态参数分析就是求解电路电压放大倍 数、输入电阻 ( 信号源后部分 ) 、输出电阻 ( 负 载前部分)。
(1-4)
解题的方法是： 路 (单电源阻容耦合)
I b
v V ii Rb
I c I b
Rc
RL V O
对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负 载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。考虑到信号源 内阻，输入电阻越大越好，输入电压越接近信号源电压。
I i
I b
Rb Ri
I c
(单电源阻容耦合)
V i
Ib Rc
RL V O
V Ri i Rb // rbe I i
，
解:(1)
I CQ
VCC U CEQ
,
I BQ I CQ / 20A
。
Rc
2m A
∴ Rb
VCC U BEQ I BQ
565k
Uo ( Rc // RL ) 100 (2) 由 Au Ui rbe
可得:
RL 2.625k
2. 求输入电阻(是动态电阻，与Q点相关)
2.3.3 微变等效电路法(也叫H参数等效模型)
电压放大倍数和电压增益的关系
电压放大倍数和电压增益的关系电压放大倍数和电压增益是电子学中重要的概念之一，它们描述了信号在放大器中的增强程度。
在实际应用中，常常需要计算和测量放大器的电压放大倍数和电压增益。
本文将从定义、计算和测量方面详细介绍电压放大倍数和电压增益的关系。
一、定义电压放大倍数指的是放大器输入输出电压的比值，也称为放大器的直流增益。
它是放大器对电压信号放大程度的量化描述，通常用符号A表示。
电压增益指的是放大器输入输出电压之间的增加量，它是放大器对电压信号贡献的量化描述，通常用符号Av表示。
其中，A和Av都可以用下式计算：A = Vo / VinAv = (Vo - Vin) / Vin其中，Vo为放大器输出电压，Vin为放大器输入电压。
二、计算一般情况下，电压放大倍数A和电压增益Av之间存在以下关系：Av = A / (1 + A)这个公式的意义是，如果已知电压放大倍数A，可以通过公式计算出电压增益Av，反之亦然。
例如，如果一个放大器的电压放大倍数为10，那么它的电压增益就是Av = 10 / (1 + 10) = 0.909 (约为1)。
换句话说，输入信号经过该放大器放大后，输出信号的电压将增加原来的约1倍。
三、测量测量电压放大倍数可以通过电路板等静态测试方法，或者用示波器等仪器在实际使用中进行动态测试。
在进行测试前，需要注意以下几点：1.测试电压的幅度要在设定范围内；2.准备好测试电路；3.考虑信号间的噪声。
测量电压增益的方法与测量电压放大倍数类似，一般采用示波器等仪器进行动态测试。
实际应用中还需要注意以下几点：1.测试前需要对信号幅度进行特定范围的调整；2.为了接近最大扰动电平，需要增加放大器的增益；3.要视情况而定，选择合适的测试装置。
四、总结电压放大倍数和电压增益是电子学中重要的概念，描述了信号在放大器中的增强程度和贡献程度。
在实际应用中，需要计算和测量这两个参数，以确定放大器在不同工作条件下的性能。
多级放大电路电压增益的计算
多级放大电路电压增益的计算在求分立元件多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法：一是将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级集电极负载电阻并联，简称输入电阻法。
二是将后一级与前一级开路，计算前一级的开路电压放大倍数和输出电阻，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，简称开路电压法。
现以图示两级放大电路为例加以说明。
例1：三极管的β1=β2=β=100，V BE1=V BE2=0.7V 。
计算总电压放大倍数。
分别用输入电阻法和开路电压法计算。
解：一、求静态工作点：A9.3=mA 0.0093=mA 7.2101)20//51(7.038.3)+(1+)//('=e1b2b1BE1CC BQ1μβ⨯+-=-R R R V V ImA93.0BQ1CQ1==I I βV26.7V )1.593.012(c1CQ1cc B2C1=⨯-=-==R I V V V C E Q 1cc C Q 1c1C Q 1B Q 1e1cc C Q 1c1e1=1209378 V 47 V()()(..).V V I R I I R V I R R --+≈-+=-⨯=V96.7V )7.026.7(BE2B2E2=+=+=V V V V 47.4V )3.404.1(mA 04.1mA 9.3/04.4mA ]9.3/)96.712[(/)(c2CQ2C2e2E2CC CQ2EQ2=⨯====-=-=≈R I V R V V I IV 45.3V )96.747.4(E2C2CEQ2-=-=-=V V V二、求电压增益：（1）用输入电阻法求电压增益 先计算三极管的输入电阻Ω=Ω⨯+Ω=++Ω=Ω⨯+Ω=++k 8.2 04.126101 300mA)(mV)(26)1(=k 1.3 93.026101 300mA)(mV)(26)1(=E2bb be2E1bb be1I r r I r r ββ电压增益be2i2be1i2c113.581.3)8.2//1.5(100)//(=r R r R R A v =-=⨯-=-式中β6.1538.23.4100)//(=be2L c22-=⨯-=-r R R A v β8955)6.153(3.5821=-⨯-==v v v A A A 如果求从V S 算起的电压增益，需计算输入电阻 Ω===k 55.220//51//1.3////b2b1be1i1R R r R9.41)3.58(55.2155.21i1S i1s1-=-⨯+=+=v v A R R R A6436)6.153(9.412s1s =-⨯-==v v v A A A（2）用开路电压法求电压增益第一级的开路电压增益8932)3.54()5.164(==3.548.23.41008.21.58.2=5.1641.31.5100=2O1be2c2i2o1i22c1o1be1c1O1=-⨯--=⨯⨯+-=⨯+-≈-=⨯-=-v v v v v A A A r R R R R A R R r R A ββ例2：如图所示为两级阻容耦合放大电路，已知12CC=UV ，20B1B1='=R R k Ω，10B2B2='=R R k Ω，2C2C1==R R k Ω，2E2E1==R R k Ω，2L =R k Ω，5021==ββ，6.0BE2BE1==UUV 。
放大电路的主要性能指标
15
7、最大输出功率Pomax和效率η
三极管是一个能量控制器件，它能通过三极管的 控制作用，把直流电源提供的能量转换成交流电能输 出。所以，放大电路的最大输出功率，就是在输出信 号不失真时，放大电路向负载提供的最大交流功率， 用Pomax来表示。 规定放大器的最大输出功率与直流电源提供的 功率之比叫做放大器的效率η。效率越高．在交流输 入信号的控制下，能量转换能力就越强。
RL ' Uo RL ro
11
实验分析时，在保持输人信号不变的前提下，分别测出放
），输出电 '和 U 大电路输出端开路和加载(接时的电压 U
o
阻可由下式来决定
3、最大输出幅度
U ro 。o 1 RL Uo
在不失真情况下，放大电路的最大输出电压或电流的大
2.1.2 放大电路的主要指标
放大电路的性能指标可以衡量一个放大器性能 的好坏和特点。性能指标主要包括放大倍数(或 增益)、输人电阻、输出电阻、通频带等。 由于放大电路可以看成是一个有源四端双口网 络，为讨论放大电路的性能指标，将放大电路的 等效网络重画于图2—2中，并按双口网络的一般 约定画出了电流的方向和电压的极性，同时假定 输入信号为正弦波，图中的电流和电压均采用向 量表示。这样，我们就可以由这个网络的端口特 性来描述放大电路的性能指标。
4
图2-2 放大电路示意图
5
1、放大倍数(或增益)
为衡量放大电路的放大能力，规定不失真时的输出量与 ，或称为增益， 输入量的比值叫做放大电路的放大倍数 A 即：
X o A X i
根据输入量和输出量的不同．可以有以下四种增益的定 义方法。 1) 电压放大倍数
U A o A uu u U i
求该放大电路的电压放大倍数和电压增益
三极管有三种工作状态，不同的电子电路三极管的工作工作状态 不同。在模拟电路中，三极管大多工作在放大状态，作为放大管 使用；在数字电路中，三极管大多工作在饱和和截止状态，作为 开关管使用。
四、三极管的主要参数
1、电流放大倍数hFE和
（1）共射极直流电流放大系数hFE
（2）共射极交流电流放大系数
符号
意义
符号
意义
P
普通管
A 高频大功率
W
稳压管
D 低频大功率
Z
整流管
G 高频小功率
U 光电器件 X 低频小功率
K
开关管 CS 场效应器件
V L
微波管 整流堆
T
半导体闸流 管
S FH
隧道管 复合管
BT
半导体特殊 器件
第四部 分
用数字 表 示 器 件 序 号
第五部 分
用字母 表 示 器 件 规 格 号
金封大功率管：3DD15D
2)有信号输入时放大器的工作情况 当输入Ui不等于0，放大电路处于动态。输入输出波形如下图
2、放大器的输入、输出波形图
二、放大电路的基本参数
1、放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母A表示。 1）电压放大倍数：输出电压有效值Uo（或变化量uo）与输入电 压有效值Ui （或变化量ui）的比。
注意：A是一个比值，没有单位 2）电压增益GU：放大倍数的对数值，常用分贝（dB）来度量。
（2）截止区
IB < 0 以下区域为截止区，有 IC 0 。在截止区发射结处于反向 偏置，集电结处于反向偏置，晶体管工作于截止状态。C极与E极 之间等效电阻很大，相当于开路。
（3）饱和区
当UCE UBE时，晶体管工作于饱和状态。在饱和区，IB IC， 发射结处于正向偏置，集电结也处于正偏。 深度饱和时，硅管 UCES 0.3V，锗管UCES 0.1V。C极与E极之间等效电阻很小， 相当于短路。
基本放大电路
IB
IC
IB
Q
IC
UBE
UBE
Q IB
UCE
UCE
直流负载线
VCC
UCE=VCC–ICRC
IC
RC
静态IC
Q IB
UCE
静态UCE VCC
由估算法求出IB， IB对应的输出特
性与直流负载 线的交点就是 工作点Q
三、电路参数对静态工作点的影响
1. 改变 RB，其他参数不变
iB
iC
VBB
R B iB Q 趋近截止区；
晶体管放大电路的组成 及其工作原理
共射基本放大电路的组成 及其工作原理
共射基本放大电路的组成及其工作原理
一．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：
VBB
UI
•
Ui
→△UBE
→△IB →△IC（b△IB
）
•
→△UCE（-△IC×Rc）→ Uo
电压放大倍数：
•
•
Au =
Uo
•
当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极 管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可 以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电 路来处理。
小信号模型如下：
iB b
c iC
vBE
vCE
e
BJT双口
网络
• b ib 是受控源 ，且为电流
控制电流源(CCCS)。
(RL= RC // RL)
选择工作点的原则： 当 ui 较小时，为减少功耗和噪声,“Q”可设得 低一些；
为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些；
为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。
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高 频 电 子 线 路
按带宽分：
1、窄频带放大器：
窄带放大器用LC谐振回路或集中选频滤波器做负 载，具有放大、选频的功能。其中心频率在（几百-
几百M）Hz范围内，频带宽度约（几～几十M）Hz。
2、宽带放大器： 用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，越（几M～几 百M）Hz。
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
主讲 元辉
3.1.1
高 频 电 子 线 路
5．噪声系数
表征信号经放大后，信噪比变坏的程度。 噪声系数的定义是放大器的输入信噪比（输入端的信 号功率与噪声功率之比）与输出信噪比之比，即
psi pni NF pso pno
N F 通常是大于1的， N F 越接近于1，放大器的输出
噪声越小。 放大器中产生噪声的原因有放大器本身产生的噪声。 在多级级联的放大器中，前一、二级放大器的噪声对整 个放大器的噪声起决定作用。为了减少放大器的内部噪 声，在设计与制作时应当采用低噪声管，正确的选择工 作点电流，选用合适的电路等。
非谐振放大器：以传输线变压器作负载。
主讲 元辉
3.1
高 频 电 子 线 路
二、高频小信号放大器
按元器件分： 1、以分离元件为主的高频小信号调谐放大器（用 LC谐振回路作负载） 又可分为： 谐振放大器（频率可调，主要做高频放大级，接 收天线后第一级放大器）
中频（频带）放大器（频率固定的中放电路）；
2、以集成电路为主的集中选频放大器（用集中选 择性滤波器做负载）。
高 频 电 子 线 路
第三章 高频小信号放大器
本章重点：高频小信号谐振放大器的 工作原理及性能指标计算。
难
点：谐振放大器的性能分析。
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
3.1 概述
一、高频放大器的作用与分类
高频放大器的作用：放大高频信号。
工作频率范围：（300K-300M）Hz 。 高频放大器的分类 1、按信号大小分： 高频功率放大器，（大信号，通常用于发射机 中）； 高频小信号放大器（接收机前端的主要部分）； 2、按负载分 谐 振 放大器：LC谐振回路作负载。
3.1.1 高频小信号调谐放大器的主要 质量指标
1、增益
（1） 电压放大倍数
Vo A Vi
Vo 或 电压增益 20lg A 20lg dB Vi
（2）功率放大倍数
或 功率增益
po Ap pi
10lg Ap 10lg po dB pi
3.1.1
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
对高频小信号放大器的要求是在中心频率 f0 处及带宽 内，有足够大的电压增益 A ，而在其它频率处增益减小， 如图2.1.1所示。
图3.1.1
调谐放大器电压增益的频率特性曲线
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
BW0.7 决定于负载回路 Q 值及形式；且随级数的增加
带宽越来越窄。同时用途不同， 要求的带宽 BW0.7 也各 不相同。如 中波广播： BW0.7
=（6~8）KHz =6MHz
电视信号：BW0.7
Байду номын сангаас主讲 元辉
3.1.1
高 频 电 子 线 路
图3.1.1 调谐放大器电压增益的频率特性曲线
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
4．工作稳定性
指放大器的工作状态，晶体管参数，电路元件
参数等发生可能变化时，其主要质量指标的稳定程度。
放大器的不稳定现象表现为增益 A 0 的变化，中心频率 f0
的偏移，通频带 BW0.7 变窄，谐振曲线变形等，其极限 状态是放大器产生自激。
3、选择性
表示放大电路从各种干扰信号中选择有用信号，抑 制干扰信号的能力，等于在中心频率 f0 上的电压放大 倍数 A 0 与偏离 f0 为f 处的放大倍数 A n 的比值，即
A 0 S A n
显然，S值越大表明电路的选择性越好。
3.1.1
主讲 调谐放大器电压增益的频率特性曲线 元辉 图2.1.1
主讲 元辉
3.1.1
图2.1.1
调谐放大器电压增益的频率特性曲线 3.1.1
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
2．通频带 BW0.7
通频带也称为3dB带宽：指放大电路的电压增益比中 心频率 f0 处的增益下降3dB时的上、下限频率之间的频带， 用 BW0.7 表示，如图2.1.1所示。
BW0.7 f 2 f1 2f0.7
高 频 电 子 线 路
实际中，也可用矩形系数来衡量放大器的频率特性 与理想矩形的接近程度。 矩形系数定义为
K r 0.1 BW0.1 BW0.7
式中 BW0.1 为放大电路增益下降到最大值的0.1时的
失谐（偏离 f0 ）宽度。如图2.1.1所示。
理想情况下，选频特性应为矩形，即
Kr 0.1 1