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第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法. 教学内容. §2.1 放大的概念 §2.2 放大电路的主要技术指标 §2.3 单管共发射极放大电路 §2.4 放大电路的基本分析方法 §2.5 工作点的稳定问题 §2.6 放大电路的三种基本组态 §2.7 场效应管放大电路 §2.8 多级放大电路. 一 . 重点掌握的内容： 1. 放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻、输出电阻的概念； 2. 用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作点；

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第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

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  1. 第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

  2. 教学内容 §2.1 放大的概念 §2.2放大电路的主要技术指标 §2.3单管共发射极放大电路 §2.4 放大电路的基本分析方法 §2.5 工作点的稳定问题 §2.6 放大电路的三种基本组态 §2.7 场效应管放大电路 §2.8 多级放大电路

  3. 一.重点掌握的内容： 1.放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻、输出电阻的概念； 2.用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作点； 3.用微变等效电路法分析计算单管共射电路、分压式工作点稳定电路的电压放大倍数Au和Aus，输入电阻Ri和输出电阻Ro. 教学要求

  4. 4.用估算法计算场效应管放大电路静态工作点的方法；掌握用微变等效电路法分析场效应管放大电路的Au、Ri、Ro的方法。4.用估算法计算场效应管放大电路静态工作点的方法；掌握用微变等效电路法分析场效应管放大电路的Au、Ri、Ro的方法。 二、一般掌握的内容 1.图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围； 2.三种不同组态（共射、共基、共集）放大电路的特点； 3.多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律；

  5. § 2.1 放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。本章所讲的主要是电压放大电路。 放大的本质：实现能量的控制（小能量对 大能量 的控制作用）。 放大的对象：变化量 双极型三极管和场效应管都可以实现放大作用

  6. §2.2 放大电路的主要技术指标 1、放大倍数 电压放大倍数： 电流放大倍数：

  7. Ii Ui Au US ~ 2、输入电阻Ri 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源索取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级索取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级索取的电流越小，对前级的影响越小。

  8. Au US ~ ~ ro US' 3、输出电阻Ro 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，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 输出电阻越小，说明放大电路的带负载能力越强。

  9. Io + Uo - 如何确定电路的输出电阻Ro？ 方法一：计算。 步骤： 1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。 2. 加压求流法。

  10. Ro Ro Us' Us' + + RL ~ ~ - - 方法二：测量。 步骤：在输入端加一固定的正弦交流电压 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。 3. 计算。

  11. Au 0.707Aum Aum 上限截止频率 下限截止频率 fH fL f 放大倍数随频率变化曲线 4、通频带 通频带：BW=fH–fL 通频带越宽，表明放大电路对信号频率的变化具有更强的适应能力。

  12. 5、最大输出幅度 在输出波形没有明显失真的情况下，放大电路能够提供给负载的最大输出电压（或最大输出电流）。一般用峰值或峰-峰值表示。 二次谐波 6、非线性失真系数 三次谐波 基波 7、最大输出功率与效率 最大输出功率 直流电源消耗的功率

  13. IB 大写字母、大写下标，表示直流(静态）量。 ib 小写字母、小写下标，表示交流瞬时值。 iB 小写字母、大写下标，表示全量（直流＋交流） Ib 大写字母、小写下标，表示交流有效值。 iB ib 交流分量 t 符号规定 全量 IB直流分量

  14. § 2.3 单管共发射极放大电路 共射放大电路 以共射放大电路为例讲解工作原理 三极管放大电路有三种形式 共基放大电路 共集放大电路

  15. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 2.3.1 单管共射放大电路的组成 放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证发射结正偏，集电结反偏。

  16. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。

  17. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。

  18. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 基极电源与基极电阻 使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。

  19. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 电路改进：采用单电源供电 可以省去

  20. Rb RC C2 C1 + VCC VT + 耦合电容 （隔直电容） uO uI - - 隔直流 通交流 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。

  21. +VCC Rb RC C2 C1 VT + + uO uI - - 简化画法

  22. 外加直流电源的极性是否能保证三极管的发 射结正向偏置，集电结反向偏置。 输入回路的接法应保证信号能输入，以实现 输出回路是否将放大了的信号能 uI ic iB； uo. 送出来，以实现 放大电路是否有一个合适的静态工作点，以保证 波形基本不失真。 判断放大电路有无放大作用的原则： P102题2-1

  23. iC +VCC t iC RC Rb C2 C1 iB + + uCE uCE + iB uo - ui uo t ui t t t - - 2.3.2 单管共发射极放大电路的工作原理 对比图2.4.6

  24. iC ib ib ic t t Q t uBE ui uCE t iB ？ uCE怎么变化 假设uBE有一微小的变化

  25. iC ic t uCE uce t uCE的变化沿一条直线,称为负载线 ？ uce相位如何 uce与ui反相！

  26. §2.4 放大电路的基本分析方法 估算法 静态分析 图解法 放大电路分析 微变等效电路法 动态分析 图解法 计算机仿真

  27. 静态：放大器未加入交流输入信号时的直流工作状态（静态工作点）。静态：放大器未加入交流输入信号时的直流工作状态（静态工作点）。 动态：输入信号加上交流输入信号，放大器各点电压、各支路电流将随输入信号在静态基础上变化。（Au、Ri、Ro） 直流通路：只考虑直流信号的分电路。 交流通路：只考虑交流信号的分电路。 2.4.1 直流通路和交流通路 静态是放大电路正常工作的基础和前提条件； 动态则是放大电路工作的直接目的。 分析电路的步骤：先静态，后动态。

  28. +VCC 直流通路 RC Rb C2 +VCC C1 + RC Rb T + uO 开路 开路 uI RL - - 对直流信号（只有+VCC）

  29. +VCC 置零 RC Rb C2 C1 + + T + + uO uo RL 短路 短路 uI RC RL ui Rb - - - - 对交流信号(输入信号ui) 交流通路

  30. +VCC RC Rb C2 ICQ C1 T + IBQ ui=0时 IEQ=IBQ+ICQ - 2.4.2 静态工作点的近似估算 1、静态工作点 由于电源的存在IB0 IC0

  31. +VCC RC Rb C2 ICQ C1 + T + IBQ UCEQ UBEQ - - ( ICQ,UCEQ ) (IBQ,UBEQ)

  32. IC IB Q Q IBQ ICQ UBE UCE UCEQ UBEQ (IBQ,UBEQ)和( ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。

  33. +VCC RC Rb IB + UBE － 直流通路 用估算法求静态工作点 （1）根据直流通路估算IBQ Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。 硅管：UBEQ=(0.6~0.8)V 锗管：UBEQ=(0.1~0.3)V

  34. RC Rb + UCE － 直流通道 （2）根据直流通路估算UCEQ、ICQ +VCC IC

  35. +VCC RC Rb C2 C1 + T + uO uI RL - - 例2.4.1：用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=3k，Rb=280k，RL=3 k，三极管的=50，求静态工作点。

  36. 解： 设三极管的UBEQ=0.7V 请注意电路中IB 和IC 的数量级。

  37. 2.4.3 图解法 1. 图解的基本方法 (1)图解分析静态 先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。

  38. +VCC RC Rb iC IC Q + UCE － VCC uCE 直流通路 UCE~IC满足什么关系？ 1. 三极管的输出特性。 2. UCE=VCC–ICRC 。 直流负载线 斜率为-1/RC ICQ IBQ UCEQ

  39. ic + + uce + - RL uo RC Rb ui - - (2)图解分析动态 交流通路 其中：

  40. 的直线。 即：交流信号的变化沿着斜率为： iC和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系 所以： 这条直线通过Q点，称为交流负载线。

  41. iC Q VCC uCE 过Q点作一条直线，斜率为： 交流负载线的作法 交流负载线 IBQ

  42. iC/mA iB=80 60 4 40 20 0 当uCE=0时， uCE /V 0 12 例2.4.2：已知电路参数同2.4.1，三极管的输出特性曲线如下图。 解： 作直流负载线 根据uCE=VCC–iCRC 。 当iC=0时，uCE=VCC=12V;

  43. iC/mA iB=80 4 60 40 20 Q 0 12 uCE /V 0 (2)与IB=40μA的交点，即是静态工作点Q。 2 6 由图知：ICQ=2mA, UCEQ=6V

  44. iC/mA 由 4 iB=80 60 Q 40 20 0 0 12 uCE /V 6 (3)画交流负载线 取iC=4mA，则uce=4×1.5=6V，作辅助线。 过Q点做其平行线。

  45. 2.图解法的应用 (1)分析非线性失真 在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，就会造成非线性失真。

  46. iC ib uCE 选择静态工作点 交流负载线 可输出的最大不失真信号

  47. iC 输入波形 ib uCE 输出波形 Q点过低，信号进入截止区 放大电路产生 截止失真 顶部失真 减小Rb，提高Q点，可消除该失真。

  48. 输入波形 ib iC uCE 输出波形 uo Q点过高，信号进入饱和区 放大电路产生 饱和失真 底部失真 增大Rb，降低Q点，可消除该失真。

  49. iC/mA iB=80 60 40 20 0 最大不失真输出幅度Uom将由CD和DE二者中较小的一个决定。当静态工作点Q在交流负载线AB的中点时,CD=DE，Uom最大, 。 uCE /V 0 (2)估算最大输出幅度 交流负载线 A CD=UCEQ-UCES DE≈ICQRL′ Q 直流负载线 B C D E

  50. iC/mA iB=80 60 40 20 Q2 0 uCE /V 0 (3)分析电路参数对静态工作点的影响 增大基极电阻Rb, IBQ将减小,Q点下移,输出波形易产生截止失真。 Q1 Vcc

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