放大电路的基本原理和分析方法

/kejian/lg/jsj/13mndzdl/My%20Web%20Sites/dyzfd2.htm第一章放大电路的基本原理和分析方法（二）五、单管放大电路的三种基本组态放大电路有三种基本组态，或称三种接法—共射组态、共集组态和共基组态。

三种组态电路的性能比较见教材65 页表 1 一 1 。

【例9 】共集电极电路如图1 6 ( a ) 所示。

已知三极管β=100 , r bb´= 300Ω,U BEQ = 0 . 7V , R b= 430kΩ, R s = 20kΩ, Vcc = 12V , R e = 7 . 5kΩ, R L= 1 . 5kΩ。

图十六( 1 ) 画出电路的微变等效电路；( 2 ) 求电路的电压放大倍数A u和A us：;( 3 ) 求电路的输入电阻Ri 和输出电阻R0 。

解：( 1 ) 电路的微变等效电路见图16 ( b )。

【说明】本题练习共集电极电路动态参数的计葬方法。

【例10 】在图17 ( a ) 所示的放大电路中，已知三极管的β= 50 , U BEQ = 0 . 6V , r bb ' = 300Ω，电路其它参数如图中所示。

图十七( 1 ) 画出电路的直流通路和微变等效电路；( 2 ) 若要求静态时发射极电流I EQ = 2mA ，则发射极电阻R e应选多大？( 3 ) 在所选的R e之下，估算I BQ和Uc EQ值；( 4 ) 估算电路的电压放大倍数A u、输入电阻R i和输出电阻R0。

解:( 1 ) 画出电路的直流通路和微变等效电路，见图1 7( b )和( c )所示。

( 2 ) 根据图( b )的直流通路，可列出【说明】本题练习共基极放大电路的分析方法。

六、场效应管放大电路（一）场效应管放大电路的特点场效应管与双极型三极管一样，也可作为放大元件，但它本身又具有自己的特点：( 1 ) 场效应管是一种电压控制元件，它是利用栅极与源极之间的电压U GS的变化来控制漏极电流i D 的变化的；( 2 ) 场效应管的共源输入电阻很高，其等效电阻r G s 可达1010Ω以上，所以静态时场效应管的栅极基本不取电流；( 3 )为使放大电路正常工作，应设置合适的静态工作点。

对于场效应管来说，应预先设置一个静态偏置电压U GSQ；( 4 )场效应管是利用一种极性的多数载流子导电，故有单极型三极管之称，它的性能受温度变化的影响较小。

而晶体三极管是利用两种极性的载流子参与导电，故被称做双极型三极管。

（二）场效应管放大电路性能比较现将各种场效应管放大电路的性能比较列于表中（略）（电路请参阅教材）。

【例11 】在图18(a) 所示的放大电路中，已知场效应管的输出特性如图（b）。

图十八( l ) 画出直流负载线，确定静态工作点；( 2 ) 确定静态工作点处的跨导g m；( 3 ) 估算电压放大倍数A u和输出电阻R0；( 4 ) 若已知U TN =2V ，试用估算法求静态工作点处的U G s Q , I DQ和U DSQ值。

解:( 2 )根据定义g m= △i D/△u GS, 在Q点附近取△i D便有相应的△u GS〔见图（b）〕，【说明】本题练习基本共源电路的综合分析方法。

【例12 】在图1 9( a )所示的共源极放大电路中,场效应管的漏极特性见图（c）。

( 1 ) 画出电路的微变等效电路；解：（1）放大电路的微变等效电路见图20所示。

（2）图解发求Q和g m：连接这两点，得到直流负载线AB ，见图 1 9( c )。

②作转移特性曲线：由输出特性可以看出，当u G s = 0 时，I D≈2 . 2mA (a ) ,连接 a , b , c ,…各点得到转移特性曲线，见图19 ( b )。

连接这两点，得到转移特性的负载线。

④转移特性和直流负载线的交点便是静态工作点Q ，且可对应得到I DQ= lmA , U G s Q =–2V ，和确定输出特性上的静态工作点Q’，得到U D s Q ≈12V .【说明】本题练习分压―自偏压式共源电路的综合分析方法。

【例 1 3 】效应管放大电路如图21( a )所示，已知V DD =12V , R G=12MΩ，R1= l00kΩ, R2 = 300k Ω, R S = 12kΩ, R L = ∞，电容C1, C2足够大，效应管在工作点处的跨导g m=0 .9mS, r D s 很大，可忽略。

( l ) 列出静态工作点处的U GSQ , U D s Q和I DQ的表达式；( 2 ) 画出电路的微变等效电路；( 3 ) 求电路的A u，R i和R0值；( 4 ) 求当R L=12kΩ时的A u值。

图二十一解：本题练习共漏放大电路的分析方法。

( 1 ) 根据公式列出（2）微变等效电路见图21 ( b )。

【说明】本题练习共漏放大电路的分析方法。

七、放大电路的频率响应（一）频率响应的一般概念前面各章的讨论，均是假设在输入信号的中频范围内，即忽略了电路中各种电抗性元件的作用的情况下进行的。

但是在实际中，随着信号频率的变化，放大电路的放大倍数要随之变化并产生一定的相位移。

因此，放大电路的电压放大倍数和相位是频率的函数，称之为放大电路的频率特性。

前者称之为幅频特性，后者称之为相频特性。

图22电路的频率特性。

在低频段，由于信号频率很低，使祸合电容的容抗增大，三极管极间电容的作用可忽略，输入电压u BE减小，电压放大倍数降低。

同时C1放大电路输人电阻R i构成RC 高通电路，产生超前的相位移，在高频段，由于信号频率较高，三极管极间电容的作用不可忽略（串联电容的作用可忽略），它将部分电流分走，使流入管子的电流减小，电压放大倍数降低，同时形成的RC 低通回路产生滞后的相位移。

图22 ( a ) 为幅频特性，图（b）为相频特性。

（二）单管共射放大电路的频率响应图22 ( a )是单管共射放大电路，图（b）是其完整的混合π等效电路。

( l ) 中频电压放大倍数在中频段，隔直电容和管子极间电容的作用均可忽略，经推导，其电压放大倍数为：( 2 ) 低频电压放大倍数设C2》C1, C2的作用可忽略（不考虑极间电容的影响），经推导，其电压放大倍数的表达式为（2）图二十二图二十三( 3 ) 高频电压放大倍数设C' 》C'', C''和R'L的时间常数小于C'和输入电阻的时间常数，在前者可以忽略的条件下（不考虑藕合电容的影响），经推导，其电压放大倍数的表达式为（3）（三）波特图波特图是一种采用对数坐标来绘制放大电路频率特性曲线的一种图形。

即频率的坐标用其对数lg f表示，幅频特性的纵坐标用放大倍数的模取对数后乘以20 来表示，即20lg∣Àu∣，单位为分贝（dB）。

相频特性的纵坐标为放大倍数的相角。

采用对数坐标的优点是可开阔视野，在较短的坐标轴上表示出较宽频带范围内的情况。

根据式1 ～ 3 可画出单管共射放大电路的波特图，见图24所示。

图二十四在中频段， A usm 是一个与频率无关的常数，因此它是一条水平线，且是最大值，由于三极管的倒相作用，相位差–180o在低频段，频率每下降 10 倍，电压放大倍数就下降 20dB ，即斜率为 20dB / 10 倍频程，并经 f = f L 这一点，相位移在–180o 的基础上超前最多不会超过 90o在高频段，频率每升高10 倍，电压放大倍数就下降 20dB ，即斜率为–20dB / 10 倍频程，并经过 f = f H 这一点，相位移在–180o 的基础上滞后最多不超过 90o完整的电压放大倍数表达式为：（四）上限频率 f H 和下限频率 f L 的计算方法一般来说，f L 、 f H 的计算方法通常采用时间常数法。

当信号频率较低求算f L 时，我们忽略三极管极间电容的作用，突出藕合电容 C 1, C 2 … 的作用；当信号频率较高，求算f H 时，我们忽略藕合电容的作用而突出管子极间电容的影响，一般步骤是：( 1 ) 分别画出放大电路低频等效电路和高频时混合π等效电路；( 2 ) 计算电容单独作用时（低频时，其它耦合电容短路；高频时，其它极间电容开路）回路的时间常数τ值；( 3 ) 比较各τ值。

低频时选τ值小，高频时选τ值大的作为该电路的低频时间常数和高频时间常数；( 4 ) f = πγ21换算出下限频率f L 限频率 f H .在求算f L 和f H 时，一般来说f H 的计算比较麻烦。

可根据上面有关公式和给定的已知条件求得。

f T的数值有时需从手册中查得。

【例14 】放大电路如图25所示。

已知Vcc = 6 . 7V , R b＝300kΩ, Rc＝2kΩ，三极管的β＝100 , r be = 300Ω, U BEQ = 0.7V , C l = C2 = 5 F 。

( 1 ) 求中频电压放大倍数A um；( 2 ) 求下限频率f L；( 3 ) 若设上限频率f H = 300kHz ，试画出波特图。

解：本题练习中频电压放大倍数A um，下限频率f L的计葬方法及波特图的画法。

( 1 ) 本题虽然要求的是动态参数，但有时却要从静态分析开始。

图二十五根据上面所给公式可得：( 3 ) 画波特图，关键是要抓住以下几点：①求出电路中频电压放大倍数A um ( A um）。

该值为常数且最大值，是一水平直线。

对于单管共射放大电路来说，其相位为–180o。

②求电路的上限频率f H和下限频率f L③在低频段，幅频特性：按＋20dB / 10 倍频程的斜率变化（即频率增加10 倍，幅值增加20dB ）。

相频特性：在–180o的基础上，相位超前最大不超过90o。

一般认为频率在10f L至0.1f L范围按＋90o的斜率变化，且f L正好发生在–180o + 45o＝135o处。

④在高频段，幅频特性按–20dB/10倍频程的斜率变化（即频率增加10 倍，幅值减少20dB ）。

相频特性：在180o的基础上，相位滞后最大不超过90o，一般认为频率在0.1f H至10f H 介范围内，按–90o的斜率变化，且f H正好发生在–180o–45o＝–225o处。

已知|A um| = 125 ，则20lg|A um|≈42dB , f L = 20Hz ，f H＝300kHz，画出其波特图，见图26所示。

图二十六八、多级放大电路（一）多级放大电路的藕合方式将若干级单管放大电路级连起来就构成了多级放大电路。

级与级之间的连接方式常用的有三种—直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。

三种耦合方式的比较见教材105 页表1―2 。

（二）多级放大电路的静态分析直接藕合放大电路因无电容隔直，各级静态工作点互不独立，分析时比较麻烦。

一般都要找好突破口，通过关键支路的电压电流关系求解联立方程得到。