3.1放大电路的基础知识
放大电路基础知识
第一节 半导体二极管
2．最大反向工作电压URM 最大反向工作电压URM是指二极管工作时两端所允许加的最
大反向电压。为保证二极管安全工作、不被击穿，通常URM 约为反向击穿电压UR的一半。 3．反向电流 反向电流是指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反 向电流越小，管子的单向导电性能越好。常温下，硅管的反 向电流一般只有几微安；锗管的反向电流较大，一般在几十 至几百微安之间。 4．最高工作频率
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第二节 半导体三极管
由图1-14所示的输出特性曲线可以看出如下三点特性。 曲线的起始部分较陡，且不同的IB曲线的上升部分几乎重合，
表明当UCE较小时，只要UCE略有增大， IC就迅速增加，但 IB几乎不受IC的影响。 当UCE较大（例如大于1 V）后，曲线比较平坦。 曲线是非线性的。由于三极管的输入、输出特性曲线都是非 线性的，所以它是非线性器件。 六、晶体管的主要参数 1．穿透电流 穿透电流ICEO是指基极开路时集一射极之间的电流。
在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在截止状态 或饱和状态，并在截止状态和饱和状态之间经过短促的放大 状态进行快速转换和过渡。
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第二节 半导体三极管
(1)截止状态 当开关S接位置1时，三极管发射结电压 UBE<UT，相当于开关断开状态，等效电路如图1-11 (b) 所示。
是具有电流放大作用。三极管按其结构不同，分为NPN型和 PNP型两种。相应的结构示意图及电路符号如图1-8所示。 在制作三极管时，其内部的结构特点是： 发射区掺杂浓度高； 基区很薄，且掺杂浓度低； 集电结面积大于发射结面积。 以上特点是三极管实现放大作用的内部条件。 另外，三极管按其所用半导体材料不同，分为硅管和锗管； 按用途不同，分为放大管、开关管和功率管；按工作频率不 同，分为低频管和高频管；按耗散功率大小不同，分为小功
第三章 基本放大电路
输出
话筒
放
大
器
喇叭
应用举例
直 流 电 源
基本放大电路
输入 放大器 输出
1、定义：放大电路的目的是将微弱的变化信 号不失真的放大成较大的信号。。
2、组成：三极管、场效应管、电阻、电容、电感、 变压器等。 3、特点：
①输出信号的功率大于输入信号的功率；
②输出信号的波形与输入信号的波形相同。
基本放大电路
RC
ui
T
C2
RL
基本放大电路
3.2.2 放大器中电流电压符号使用规定含义 “小大” uBE—小写字母，大写下标，表示交、直混合量。 “大大” UBE — 大写字母，大写下标，表示直 流量。 “小小” ube—小写字母，小写下标，表示交流分量。
“大小” Ube—大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。 uA
电路改进：采用单电源供电 +VCC RC C1 T
可以省去
C2
RB VBB
基本放大电路
+VCC RB C1 T RC C2
单电源供电电路
基本放大电路
（1）电路的简化
C1
ui （2）电路的简化画法
VCC
RB
C1
只用一个电源，减 少电源数。
T
C2
RL
RB
RC
VCC
uo
uo
不画电源符号， 只写出电源正 极对地的电位。
T
I CQ
U CEQ
(b) 首先画出放大电路的交流通路
基本放大电路
VCC
交流通路
放大电路基础
3.3 放大电路的分析方法 3.3.1 放大电路的静态和动态
(1) 静态
当放大电路没有交流输入信号时，电路中各处的电 压和电流都是不变的直流，称为“直流工作状态”或 “静态”。 分析放大电路的“静态”，需要绘出电路的“直流 通路 ( 道 )” ，此时保留直流电源，去除交流输入信号 ( 交流电压源短路、交流电流源开路 ) ，耦合电容作开 路处理。
(2) 图解分析法
用图解法进行动态分析时需要进行的准备工作： 要有BJT管的输入和输出特性曲线； 对电路进行静态分析，在输出特性曲线
上确定静态工作点Q，并过Q点作出交流负 载线；
作出输入信号vi的波形图。
直线段 Q'Q" 是动态时工作点移动 的轨迹，称为动态工作范围
iC/mA
4 3 2 1 0
1 共射极放大电路的直流通路
固定偏流电路 和 VBB配合，在直 流静态时供给三极 管合适的基极电流
基极电流I B (常称作“偏流” ):
VBB VBE VBB 定值 IB ＝ Rb Rb
(2) 动态
当放大电路有交流输入信号时，电路中各处 的电压和电流处于变动状态，称为“交流工作 状态”或“动态”。
放大电路 的工作点 进入截止 区，引起 截止失真 ( 对 NPN 管 输出波形 出现削顶 现象)，其 原因是静 态工作点 选得过低
(2) 静态工作点的选取
如果输入信号的幅度较小，可 将静态工作点设低，以减少直 流电源功率损耗(此时iC低)。
设交流负载线分 别与饱和区、截 止区的分界线交 于 Q 1 、 Q 2 点，将 静态工作点选在 Q 1 、 Q 2 点的中间， 这样可以得到最 大不失真输出， 但这也需要输入 信号幅度较大， 以使iB电流达到一 定 幅 度
模拟电子技术项目教程 3.1差动放大电路
电路。
31
3.1.1 差动放大电路
5. 共模抑制比
为了更好地描述差动放大电路放大差模、抑制共模的 特性，要看差动放大电路对这两种信号放大倍数的比值。 这个比值越大，则放大电路抑制温漂的能力就越强，这个 比值被称之为共模抑制比，定义为：
KCMR
29
3.1.1 差动放大电路
4.差模信号与共模信号的概念
在理想情况下（电路完全对称的情况下），
0
uo Aud uid Auc uic
uo Aud (ui1 ui2 )
可见，理想的差动放大电路仅对差模信号具有放大能力 ，对共模信号不予放大。
但是实际情况是电路不可能绝对对称，实际的输出信
RE
–VEE
24
3.1.1 差动放大电路
4.差模信号与共模信号的概念
2）共模输入方式：在差分放大电路的两个输入端分别输入 大小相等、极性相同的信号，即ui1=ui2。
所输入的信号称 为共模信号，用 uic表示：
+ vi1
VCC
RC
RC
RL
+ vo
T1
T2
+ vi2
RE
-VEE
25
3.1.1 差动放大电路
A. AUD不变，AUC增大
B. AUD减小，AUC不变
C. AUD减小，AUC增大
D. AUD增大，AUC减小
12．差动倍 B.为双端输入的1/2 C.不变 D.不定
34
3.1.2 差动放大电路的输入、输出方式
差动放大器有两个对地的输入端和两个对地的输出 端，所以信号的输入、输出共有四种输入输出方式: 1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出）
差动放大电路与集成运算放大器基础知识讲解
（2）电路采用正负双电源供电。
图3.1 典型基本差动放大电路
2.差动放大电路抑制零点漂移的原理
由于电路的对称性，温度的变化对VT1、 VT2两管组成的左右两个放大电路的影响 是一致的，相当于给两个放大电路同时加 入了大小和极性完全相同的输入信号。因 此，在电路完全对称的情况下，两管的集 电极电位始终相同，差动放大电路的输出 为零，不会出现普通直接耦合放大电路中 的漂移电压，可见，差动放大电路利用电 路对称性抑制了零点漂移现象。
1.单端输入
单端输入和双端输入并没有本质的区 别，可以直接利用双端输入时的公式进行 计算。
2.单端输出
单端输出的输出信号可以取自 VT1或 VT2的集电极。
（1）单端输出时的差模电压放大倍数Aud1 （2）单端输出时的共模电压放大倍数Auc1 （3）单端输出时的共模抑制比KCMR （4）单端输出时差动放大电路的输出电阻rod
输入失调电流温漂ΔIIO/ΔT 6.共模抑制比KCMR 7.差模输入电阻rid 8.输出电阻rod
3.2.3 集成运算放大器使用 中的几个具体问题
1.集成运放的选择 （1）信号源的性质 （2）负载的性质 （3）精度要求 （4）环境条件
2.集成运放参数的测试
以μA741为例，其管脚排列如图3.14(a) 所示。其中2脚为反相输入端，3脚为同相 输入端，7脚接正电源15V，4脚接负电源15V，6脚为输出端，1脚和5脚之间应接调 零电位器。μA741的开环电压增益Aud约为 94dB(5×104倍)。
3.1.2 差动放大电路的基本形式
差动放大电路是一种具有两个输入端且 电路结构对称的放大电路，其基本特点是只 有两个输入端的输入信号间有差值时才能进 行放大，即差动放大电路放大的是两个输入 信号的差，所以称为差动放大电路。
放大电路基本知识
放大电路基本知识目录1. 基本概念 (2)1.1 电压放大 (3)1.2 电流放大 (4)1.3 电阻放大 (5)2. 常见的放大器类型 (7)2.1 晶体管放大器 (8)2.1.1 NPN晶体管放大器 (10)2.1.2 PNP晶体管放大器 (11)2.2 场效应管放大器 (12)2.2.1 增强型场效应管 (14)2.2.2 depletion型场效应管 (15)2.3 运算放大器 (17)3. 放大器电路分析 (18)3.1 直流分析 (20)3.2 交流分析 (21)3.3 频率响应 (23)3.4 稳定性和可靠性 (24)4. 放大电路应用 (25)4.1 音频放大 (26)4.2 无线通信 (28)4.3 数据处理 (29)4.4 图像处理 (31)5. 放大电路设计 (32)5.1 选型元器件 (33)5.2 电路仿真 (38)5.3 调试和测试 (39)1. 基本概念放大电路的核心在于放大因子，也称为电压放大倍数或者增益。
放大因子的定义是输出信号幅度与输入信号幅度的比值，用数学公式表示为：放大电路中，信号从电路的一个端部引入，称为“输入”（通常标记为V_in）；经放大后，信号将从另一端输出，称为“输出”（通常标记为V_out）。
直流通路：是指在放大电路中，当所有元件的瞬时值保持为零时电流的流动路径。
在直流通路中，直流电源和直流电阻构成了电路的主干。
交流通路：是指当 circuit 中含有电容或电感时，信号激励下电荷或磁链的流动路径。
在交流通路中，交流信号源和周边电容、电感共同构成电路的核心。
线性放大：指的是放大电路在一定的输入范围内（通常是增益系数近似恒定的范围），输出与输入信号成正比。
这适用于简单的电子工作中，如收音机、传感器等。
非线性放大：是指放大电路的输出和输入不再成正比关系，存在显著的非线性失真。
非线性放大电路被应用于手机、非线性失真必须被当作优势利用的应用中，如电子振荡器、调制器等。
基本放大电路知识点总结
基本放大电路知识点总结一、放大电路的概念与分类1. 放大电路的定义放大电路是一种能够将输入信号放大的电路，通过控制放大倍数来增加信号的幅度，以便更好地进行后续处理或传输。
2. 放大电路的分类根据放大器的工作原理和应用场景，放大电路可以分为以下几类： - 模拟放大电路：用于增加模拟信号的幅度，常见于音频、通讯等领域。
- 数字放大电路：用于增加数字信号的幅度，常见于数字通信、数据处理等领域。
- 功率放大电路：用于增加电力信号的幅度，常见于音响、无线电等领域。
二、放大器的基本组成部分1. 输入端输入端接收输入信号，并将其传递给放大器的其他部分进行处理。
输入端通常包括耦合电容、阻抗匹配电路等。
2. 放大器核心部分放大器核心部分是放大器的主要放大部分，根据不同的工作原理，可以分为三种常见的放大器结构： - 电压放大器：通过增大输入信号的电压来实现放大。
- 电流放大器：通过增大输入信号的电流来实现放大。
- 转移放大器：通过改变输入信号的形式（如电压-电流、电压-电压等）来实现放大。
3. 输出端输出端将经过放大处理后的信号输出给下一级电路或外部设备。
输出端通常包括耦合电容、输出阻抗匹配电路等。
三、放大电路的基本原理1. 放大增益放大增益是衡量放大器放大能力的指标，其定义为输出信号幅度与输入信号幅度之比。
放大增益可以通过改变电路元件的参数来调节，如电阻、电容、电感等。
2. 频率响应频率响应描述了放大电路在不同频率下对输入信号的放大能力。
通常通过幅频特性曲线来表示放大器的频率响应情况，其中，通频带为幅度降低3dB的频率范围。
3. 噪声噪声是放大器中不可避免的因素，它会对输出信号产生干扰并引入误差。
常见的噪声有热噪声、互模干扰噪声等。
在设计放大电路时，需要在放大增益和噪声之间进行权衡。
四、常见的放大电路类型与应用1. 乙类放大电路乙类放大电路常用于功率放大领域，特点是高效率、大功率输出。
常见的乙类放大电路有B类、C类等。
3.1 多级放大电路的耦合方式
共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路
放大倍数：共射放大电路放大倍数较大 缺点：输入电阻不够大，信号采集能力差 输出电阻不够小，带负载能力差 输入电阻最高：共集放大电路 输出电阻最低：共集放大电路
∴集中各种电路的优点在一个电路中，采用共集放大 电路做输入输出级，共射放大电路做中间级。
+Vcc
+Vcc
R3 R1
R5
_+
+
+
ui
c1
R2
T1
uo
R4
+ c3
_
_
+
C2
ui
_
T2
+ c4
+
R6
RL uo
_
典型的Q点稳定电路
共集放大电路
两级阻容耦合放大电路 C1 C2 C4的作用?
一、优点： 1）静态工作点
由于电容隔直流 ，所以它们的直流通路各不相通， 静态工作点相互独立。
二、缺点：
1）有大容量的电容，不便于集成。 2）低频特性差
R3
R5
R1
+Vcc
_+
c2
+ c1
+ c4
+
ui
R2 R4
+ c3
R6
_
RL uo
_
解：（1）求解Q点： 阻容耦合电路，Q点相互独立
第一级：典型的Q点稳定电路，（1+β）Re>Rb1//Rb2
U BQ1
R2 R1 R2
VCC
5 5 15
12
3V
I EQ1
U BQ
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3.1 放大电路的基础知识
放大的概念
3.1.1 放大电路的组成
3.1.2 放大电路的主要性能指标
放大的概念
放大电路的作用：不失真地放大电信号。
按用途分类：电压放大器、电流放大器、互阻放大器、
互导放大器、功率放大器。
放大电路放大的本质：能量的控制与转换，
放大电路本体
有源器件
直流偏置电路
信号耦合电路能量控制与转换
合适稳定的Q点
有效传递信号
放大电路本体
有源器件
直流偏置电路
信号耦合电路
直流电源、信号源和负载也会
对放大电路的工作和性能产生
影响。
放大电路的组成原则：
直流通路正常，能保证有源器件工作于放大区；
交流通路正常，能保证信号加到有源器件的输入端，
并能将放大后的信号耦合至负载。
3.1.2 放大电路的主要性能指标
一、放大电路的二端对网络表示
二、放大电路的主要性能指标
1. 放大倍数
输出信号与输入信号之比。
表示放大电路的放大能力
五种不同类型放大器及其放大倍数
(dB) = 20lg |A u|
电压增益A
u
(dB) = 20lg |A i|
电流增益A
i
(dB) = 10lg A p
功率增益A
p
2. 输入电阻
放大电路输入端所呈现的等效电阻
i
i i i u R =
⏹不同场合对R i 要求不同:
恒压输入R i >> R S 恒流输入R i << R S 最大功率输入R i =R S
相同u s 输入时，R i 越大，u i 越大。
i
S i
s
i R R R u u +=⏹
3. 输出电阻
放大电路输出端所等效的信号源内阻
R
o
反映了放大电
路带负载能力。
R
o
越小，带负载能力越强。
不同场合对R
o 要求不同:恒压输出时，R
o
越小越好
恒流输出时，R
o
越大越好。
输出电阻的计算
0L s o ∞===
R u i u R L
o
ot
o )1(R u u R -=⏹由电路计算
⏹由测量计算
测出空载时的输出电压u ot 测出有载时的输出电压u o
4. 通频带与频率失真
A u ( f ) —幅频特性
ϕ( f ) —相频特性
⏹幅频特性和相频特性
)
( )()j (f f A f A u u ϕ∠=f
A u (f )O
f
O
)
(f ϕA u m
2
/m u A f L f H
下限频率
上限频率中频段低频段高频段
BW 0.7
⏹通频带宽度
BW 0.7 = f H –f L
由于放大电路对不同频率的信号放大倍数不同或产生相移不同而引起的失真称为频率失真，由于它是由线性的电抗元件引起，故也称线性失真。
f
A u( f )
O
f
O
)
(f
由于放大电路对不同频率的信号放大倍数不同或产生相移不同而引起的失真称为频率失真，由于它是由线性的电抗元件引起，故也称线性失真。
线性失真的特征：不产生新的频率分量。
非线性失真特征：会产生新的频率分量。
饱和失真、截止失真是非线性失真。
放大电路通频带应不小于输入信号的频带，否则会引起频率失真某放大电路f
L
=50Hz，f
H
=2kHz，试问下列两种情况下，输出是否会产生频率失真：（1）输入5kHz单频正弦波；（2）输入
100Hz~4kHz的音频信号。
结论：（1）不会；（2）会
讨
论
5. 最大输出功率和效率
效率 =最大输出功率P
om 直流提供功率P
D
最大输出功率P
om ：在输出信号基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大信号功率。
作业：
3.1 复习要点
主要要求：
1.理解放大的概念和放大电路的组成。
2.掌握放大电路的主要性能指标。
重点：
放大电路主要性能指标的含义与要求。