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第二章 放大电路分析基础
内容引出：
实际中常常需要把一些微弱信号，放大到便于测量和利用的程度。例如，从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号，有时只有微伏或毫伏的数量级，必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。因此需要有放大电路对微弱的信号放大。
本章主要内容：
放大电路的组成原理；放大电路的分析方法；放大电路三种组态的特点。
基本放大电路的分析方法。
2.1放大电路的组成
授课思路：
以共射极放大电路为例介绍放大电路的组成→介绍电路中各元件的作用→总结出放大电路组成原则。
2.1.1放大电路的组成
图2.1（a）是NPN管组成的基本放大电路。
为信号源电压，
为信号源电阻；
为放大电路输入信号；
为放大电路输出信号。
由于图2.1所示电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端，故称之为共射极放大电路。
各元件的作用：
VT――放大电流。
――提供发射结正向偏置电压；确定静态基极偏置电流；
的存在还保证了三极管能接受到输入信号。
――提供集电结反向偏置电压；通过
将电流变化转换为电压变化，使电路能输出信号。
――耦合电容，通交流隔直流。
图2.1（a）是原理图，实际放大电路采用单电源供电，如图2.1（b）所示。
放大电路的组成原则：
1．保证三极管处于放大状态，即发射结正向偏置，集电结反向偏置。
2．保证输入信号能输入到三极管输入端。
3．保证放大电路能输出信号。
放大电路输入信号为零时，电路只有直流电流；当有信号输入时，电路中还有交流电流。因此，放大电路中既有直流分量又有交流分量，由于它们流通的路径不一样，因此，分析时要分开考虑。
2.1.2直流通路与交流通路
1.直流通路
直流通路：直流电流流通的路径。
画直流通路方法：
（1）电容视为开路、电感线圈视为短路；
（2）信号源视为短路，保留其内阻。
图2.1(b)所示单管共射放大电路的直流通路如图2.2所示。
2．交流通路
交流通路：交流电流流通的路径。
画交流通路的方法：
（1）容量大的电容（耦合电容）视为短路；
（2）无内阻的直流电源视为短路。
图2.1(b)所示单管共射放大电路的交流通路如图2.3所示。
2.2放大电路的工作原理
授课思路：
先介绍无输入信号（静态）时电路工作情况，然后介绍有输入信号（动态）电路工作情况。
（静态）时电路工作情况
作用下，电路中产生电流、电压为直流量，记为
，由它们确定了电路的一个工作点，称为静态工作点Q。
（动态）时电路工作情况
电路中各电极电流和电压除了有直流成分外，还有交流成分。当
为正弦波时，各电流及电压波形如图2.4所示。（具体分析详见图解法）
2.3放大电路的性能指标
放大电路的性能是通过性能指标描述的。放大电路的性能指标有许多。这里只介绍基本性能指标。
1．放大倍数
是衡量放大电路放大能力的指标。
（1）电压放大倍数定义：
（2）电流放大倍数定义：
2．输入电阻
输入电阻是指从放大电路输入端看进去的等效电阻，它反映了放大电路对信号源的影响程度。
输入电阻的定义：
对输入电阻的要求视具体情况而不同：
进行电压放大时，要求输入电阻要高；
进行电流放大时，要求输入电阻要低。
3．输出电阻
输出电阻是指从放大电路输出端看进去的等效电阻，它反映了放大电路带负载能力的大小。
输出电阻的求法：
2.4放大电路的分析方法
授课思路：
放大电路交、直流共存→直流通路、交流通路→静态分析、动态分析→静、动态分析的内容→静态分析方法（解析法和图解法）、动态分析方法（微变等效电路法和图解法）
2.4.1 放大电路的静态分析
静态分析：确定静态工作点
分析依据：直流通路。
分析方法：解析法和图解法。
根据直流通路有：
=β  
取值：硅管（0.6~0.7）V；锗管（0.2~0.3）V
图解法：利用三极管输出特性曲线用作图的方法确定静态工作点。
直流通路输出回路如图2.5（a）所示。
由2.5（a）图a、b两端向左看，其
的输出特性曲线确定，如图2.5（b）所示。
由2.5（a）图a、b两端向右看，其
关系由回路的电压方程表
因此，电路的工作点必在
的输出特性曲线与由方程
确定的直线（称为直流负载线）的交点上。
图解法求Q点步骤：
（1）在基极回路求出
（2）在输出特性曲线中，按直流负载线方程
，作出直流负载线。
输出特性曲线与直流负载线的交点，即为Q点。
（4）读出Q点坐标的电流、电压值即为静态工作点。
3．电路参数对静态工作点的影响
静态工作点与电路参数有关。
如图2.6所示，
变化仅影响
减小，静态工作点Q点沿直流负载线下移；当
增大，Q点沿直流负载线上移。
如图2.7所示，
变化，仅影响直流负载线斜率。当
减小时，N点上升，直流负载线变陡，Q点沿着
输出特性曲线右移；当
增大时，N点下降，直流负载线变平坦，Q点沿着
输出特性曲线左移。
如图2.8所示，
、直流负载线：
增大，同时直流负载线M点和N点同时增大，则直流负载线平行上移，Q点向右上方移动；
下降，同时直流负载线M点和N点同时降低，则直流负载线平行下移，Q点向左下方移动。
2.4.2放大电路的动态分析
动态分析：确定放大电路的动态指标
动态指标计算的依据：交流通路。
动态分析方法：微变等效电路法、图解法。
1．微变等效电路法
微变等效电路法的基本思想：
当输入信号变化的范围很小时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性的。在很小的范围内，三极管可用线性电路等效替代。
（1）根据三极管输入特性确定输入回路的线性等效电路
在图2.9（a）中，在小信号情况下，输入特性可用直线近似替代，因此
=常数=
――三极管输入电阻
所以从输入端看进去，三极管可等效为电阻
，如图2.9（c）所示。
由下式确定：
+(1+β)
(Ω)
无特殊说明，
取300Ω计算。
（2）根据三极管输出特性确定输出回路的线性等效电路
三极管输出特性的特点：
变化――具有恒流源特性
控制――具有受控源特性（
=β  
所以从输出端看进去，三极管可等效受控电流源，其输出端等效电路如图2.9（c）所示。
该线性等效电路是在小信号条件下得到的，称为微变等效电路。利用微变等效电路可以计算放大电路的动态指标。
计算步骤：
a.画出交流通路；
b.将三极管用微变等效电路替代，得到放大电路的微变等效电路；
c.根据动态指标的定义，利用微变等效电路进行计算。
例如，图2.1（b）共射基本放大电路可按图2.10（b）计算。
  
“-”――表示
  
图解法进行动态分析的目的：分析放大电路的动态工作情况；分析非线性失真；确定最大不失真输出电压。
（1）图解法分析动态工作情况
有输入信号时，由输入信号产生的交流电流
之间的关系可由图2.3所示的交流通路确定，即
――过原点的一条直线，其中
再考虑到直流电源所产生的直流分量，则
的关系为斜率是
、过静态工作点的一条直线――交流负载线。
交流负载线确定了动态时
的关系，所以用图解法分析动态工作情况时，关键是画出交流负载线。
交流负载线画法：
a.过原点0作一条直线
b.作一条通过静态工作点Q平行于直线
的直线。如图2.11所示。
交流负载线另一种画法：
，即连接（
，0）点与Q点，即得到交流负载线。
根据交流负载线可以画出有输入信号时各电流、电压波形，具体画法：
波形如图2.4所示。
（2）图解法分析放大电路的非线性失真
非线性失真：由于三极管非线性特性所产生的失真。
a.由三极管特性曲线非线性引起的失真
主要表现在输入特性曲线的起始弯曲部分（如图2.12所示），输出特性间距不匀（如图2.13）所示，当输入信号比较大时，将使正负半周不对称，产生非线性失真。
b.工作点不合适引起的失真
工作点不合适引起的失真有两种：截止失真和饱和失真。
截止失真：由于静态工作点设置过低所产生的失真。如图2.14所示。
产生截止失真原因：静态工作点设置过低。
NPN管构成的放大电路截止失真波形特点：顶部失真。
消除方法：减小
，提高Q点。
PNP管组成的放大电路出现截止失真时是底部失真。
饱和失真：由于静态工作点设置过高所产生的失真。如图2.15所示。
产生饱和失真原因：工作点设置过高。
NPN管构成的放大电路饱和失真波形特点：底部失真。
消除方法：增大
，降低Q点。
PNP管组成的放大电路出现饱和失真时是顶部失真。
（3）图解法分析最大不失真输出电压
最大不失真输出电压：输出不产生失真时，电路所能输出的最大电压。
最大不失真输出电压受截止失真和饱和失真的限制，可用图解法确定，如图2.16所示。
――受饱和失真限制的最大输出电压幅值，
――受截止失真限制的最大输出电压幅值，
最大输出电压幅值
,   
2.5静态工作点的稳定
授课思路：
晶体管特性受温度影响→解决方法。
2.5.1晶体管特性受温度影响
(1)温度上升→反向饱和电流
增加→输出曲线将向上移→
(2)温度上升→发射结电压
下降，在外加电压电阻不变时→基极电流
(3)温度上升→使三极管的电流放大倍数
增大→特性曲线间距增大→
总之，温度上升，静态工作点会升高，将产生饱和失真；反之，将产生截止失真。
（1）工作环境采用恒温；
（2）从放大电路本身考虑。
2.5.2静态工作点稳定电路――分压式偏置放大电路
1.电路组成
分压式偏置放大电路如图2.17（a）所示。
――提供固定基极电位；
――引入直流电流负反馈，稳定
2.稳定过程
T↑→
↑→
↑→
↑→
固定时)→
↓→
3.稳定条件
（1）基极电位
恒定，则应满足
I>>
I>>
I≥(5~10)
恒定，静态工作点稳定。
>>
≥(5~10)
稳定条件：
I≥(5~10)
≥(5~10)
4.静、动态计算
（1）静态工作点计算
分压式偏置放大电路直流通路如图2.17（b）所示。
=β 
（2）动态计算
分压式偏置放大电路微变等效电路如图2.17（c）所示。
  
5.旁路电容
无旁路电容时微变等效电路如图2.17（d）所示。
  
+(1+β)
+(1+β)
显然，无旁路电容时，电压放大倍数很低，但输入电阻高。因此旁路电容的作用是提高放大倍数，有时为了获得比较高的输入电阻，旁路电容只旁路一部分电阻，这样，既避免
的引入造成放大倍数过多的下降，又能获得较高的输入电阻。
2.6放大电路的三种组态
根据放大电路输入、输出端的不同，放大电路有三种组态，即共射、共集和共基组态。
共射组态：基极为输入端，集电极为输出端，发射极为公共端。
共集组态：基极为输入端，发射集电极为输出端，集电极为公共端。
共基组态：发射极为输入端，集电极为输出端，基极为公共端。
前面介绍的放大电路都是共射组态。
2.6.1共c极放大电路
1．静态分析
+(1+β)
=(1+β)
2．动态分析
(1+β)(
+(1+β)(
i  
同相，且uo≈ui，即输出跟随输入――射极跟随器。
+(1+β)(
1+β
当考虑信号电源内阻
1+β
2.6.2 共b极放大电路
1．静态分析
1+β
2．动态分析
i  
1+β
2.6.3三种基本放大器的比较
特点及用途
（1）具有电流和电压放大作用；
（2）输出电压与输入电压反相；
（3）输入电阻、输出电阻适中。
应用广泛。
（1）具有电流放大作用，无电压放大作用；
（2）输出电压与输入电压同相，且为uo≈ui；
（3）输入电阻高、输出电阻低。
可用作输入级、输出级以及起隔离作用的中间级
（1）无电流放大作用，有电压放大作用；
（2）输出电压与输入电压同相；
（3）输入电阻低、输出电阻高。
用于宽频带放大或作为恒流源。
2.7多级放大电路
2.7.1级间耦合方式
1.阻容耦合
级间串入耦合电容的耦合方式，如图2.22所示。其优点是各级点相互独立，电路调整为方便，其缺点是低频响应较差，不能放大变化缓慢的信号，更不能放大直流信号。
2.直接耦合
为了避免电容对缓慢变化信号带来不良的影响，去掉电容，将前级输出直接连接至下一级，我们称之为直接耦合。如图2.23所示。
其优点是低频响应好，能够放大变化缓慢的信号，便于集成。其缺点是存在零点漂移问题。
3.变压器耦合
如图2.24所示，常用于功率放大电路或调谐放大电路。其优点是能够实现阻抗变换；缺点是体积大、重量大，不能集成，频率特性较差。
2.7.2多级放大电路的指标计算
1.电压放大倍数
多级放大电路如图2.25所示，其电压放大倍数为
推广到n级放大器
……
――多级放大电路的电压放大倍数等于各级电路电压放大倍数的乘积。
计算每一级放大倍数时，要考虑前后级的相互影响。将后级作为前级的负载考虑。
2.输入电阻和输出电阻
一般说来，输入电阻等于第一级的输入电阻，输出电阻是末级的输出电阻。
【例1】图2.26为三级放大电路，已知：
，三极管的电流放大倍数均为50。
试求电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
【解】分析：第一级――射极输出器
第二、三级――分压式偏置放大电路
级间均是阻容耦合，各级静态工作点均可单独计算。
（1）静态工作点
+(1+β)
≈0.012mA
=β  
=50×0.012=0.61mA
=15−0.61×20=2.8V
×15≈1.96V
≈1.48mA≈
×15=2.7V
=2.7−0.7=2V
=2mA≈
（2）电压放大倍数
第一级是射级输出器，其电压放大倍数
(1+β)
+(1+β)
+(1+β)
−β
+(1+β)
=5//0.96≈0.8kΩ
=100//22/0.96≈0.96kΩ
+(1+β)
=300+51×
=0.96kΩ
+(1+β)
=300+51×
≈1.2kΩ
将数值代入
−50×0.8
1.2+51×0.1
=−5.13
=3//1=0.75kΩ
50×0.75
=−39.06
=1×5.13×(−39.06)≈−200
（3）输入电阻
输入电阻即为第一级输入电阻
=150//178≈81kΩ
+(1+β)
=178kΩ
+(1+β)
=300+51×
≈2.48kΩ
=3.45kΩ
+(1+β)
]=100//15//6.3≈4.17kΩ
（4）输出电阻
输出电阻即为第三级的输出电阻
=3kΩ
1.放大的概念
放大实质是能量的控制。
2.组成放大电路的原则
（1）三极管要处于放大状态，即发射结正偏、集电结反偏；
（2）信号能输入；
（3）信号能输出。
3.放大电路的分析
（1）静态分析
a.分析内容
确定静态工作点
静态工作点设置合适与否影响到放大电路能否正常放大信号以及能否输出最大不失真电压。静态工作点的位置与电路参数（
b.分析方法
解析法：根据直流通路通过列方程求解。此法计算方便。
图解法：利用输出特性曲线与直流负载线交点确定静态工作点。此法直观。
（2）动态分析
a.分析内容
确定动态指标
b.分析方法
微变等效电路法：根据微变等效电路求解。计算方便。
图解法：利用输入特性、输出特性曲线以及交流负载线求解。直观。
定量计算动态指标采用微变等效电路法；定性分析非线性失真以及确定最大不失真输出电压采用图解法。
4.静态工作点稳定电路
静态工作点不稳定的原因：主要是温度变化造成三极管参数变化，使静态工作点移动。
稳定静态工作点电路：采用分压式偏置放大电路。
5.基本放大电路三种组态
（1）共射组态
a.具有电压、电流放大作用；
b.输出与输入反相；
c.输入电阻、输出电阻适中；
常用作低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。
（2）共集组态
a.具有电流放大作用，
<    ≈1
b.输出与输入同相；
c.输入电阻高、输出电阻低。
常用作多级放大电路的输入级、输出级和作隔离用的中间级。
（3）共基组态
a.具有电压放大作用；
b.输出与输入通相；
c.输入电阻高、输出电阻适中。
常用于宽频带放大器。
6.多级放大电路
（1）耦合方式
阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
（2）动态指标
⋅⋯⋅
（计算前级放大倍数时，要把后级作为前级的负载来考虑）您的位置： >
三极管放大电路原理
一、放大电路的组成与各元件的作用
Rb和Rc：提供适合偏置--发射结正偏，集电结反偏。C1、C2是隔直(耦合)电容，隔直流通交流。
共射放大电路
Vs ，Rs：信号源电压与内阻； RL：负载电阻，将集电极电流的变化△ic转换为集电极与发射极间的电压变化△VCE
二、放大电路的基本工作原理
静态(Vi=0,假设工作在放大状态) 分析，又称直流分析，计算三极管的电流和极间电压值，应采用直流通路(电容开路)。
基极电流：IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb
集电极电流：IC=ICQ=&IBQ
集-射间电压：VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 　动态(vi&0)分析：
放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现 ，其实质上是一种能量转换器。
三、构成放大电路的基本原则
放大电路必须有合适的静态工作点：直流电源的极性与三极管的类型相配合，电阻的设置要与电源相配合，以确保器件工作在放大区。输入信号能有效地加到放大器件的输入端，使三极管输入端的电流或电压跟随输入信号成比例变化，经三极管放大后的输出信号(如ic=&*ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。
电压传输特性和静态工作点
一、单管放大电路的电压传输特性
图解分析法：&
输出回路方程：
输出特性曲线：
AB段：截止区，对应于输出特性曲线中iB＜0的部分。
BCDEFG段：放大区
GHI段：饱和区
作为放大应用时：Q点应置于E处(放大区中心)。若Q点设置C处，易引起载止失真。若Q点设置F处，易引起饱和失真。
用于开关控制场合：工作在截止区和饱和区上。
二、单管放大电路静态工作点(公式法计算)
单电源固定偏置电路：选择合适的Rb，Rc，使电路工作在放大状态。
工作点稳定的偏置电路：该方法为近似估算法。
分压式偏置电路：
稳定工作点的另一种解释：温度T&&IC&&IE&&VE&(=IERe)&(VB固定) ，则 IC& IB& VBE& (=VB-VE)。　　
在静态情况下，温度上升引起IC增加，由于基极电位VB基本固定，该电流增量通过Re产生负反馈，迫使IC自动下降,使Q点保持稳定。Re愈大，负反馈作用愈强，稳定性也愈好。但Re过大，输出的动态范围(&DVCE)变小，易引起失真。Rb1、Rb2愈小，VB愈稳定。但它们过小将使放大能力下降。工程设计时，应综合考虑电阻阻值的影响。
经验公式：I1=(5～10)IBQ，VEQ=IEQRe=0.2VCC(或VEQ=1～3V)。
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