放大电路分析基础分析.pptx

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1、第五讲第五讲 基本共射放大电路的基本共射放大电路的 工作原理工作原理 教学基本要求：教学基本要求：1、如何组成基本放大电路、如何组成基本放大电路2、如何分析放大电路、如何分析放大电路一、放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念与放大电路的性能指标二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用三、设置静态工作点的必要性三、设置静态工作点的必要性四、基本共射放大电路的工作原理四、基本共射放大电路的工作原理五、放大电路的组成原则五、放大电路的组成原则第1页/共114页一、放大的概念及放大电路的性能指标一、放大的概念及放大电路的性能指标1 1、放大的概念、放大的概

2、念u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判断电路能否放大的基本出发点第2页/共114页2 2、性能指标1)1)放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输出电压输入电流输出电流任何放大电路均可看成为两端口网络。任何放大电路均可看成为两端口网络。第3页/共114页2)2)输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输入电压

3、与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的等效电阻第4页/共114页3)3)通频带4)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PN结的电容效应，使放大电路结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率第5页/共114页2.1 基本放大电路的组成及工作原理 基本共射放大电路的组成及各元件的作用 图基本共射放大电路uSTui

4、uouCE第6页/共114页图所示基本共射放大电路中，晶体管T是起放大作用的核心元件。输入信号为正弦波信号ui(源uS)。图中晶体三极管是NPN型硅管，处于放大状态时具有电流放大作用，IC=IB。当放大电路处于静态，即ui=0时，直流电压源VBB使晶体管b-e间电压UBE大于开启电压Uon，并与基极电阻Rb(又称偏流电阻)配合决定基极电流IB，使晶体管能工作在特性 曲 线 的 线 性 部 分；直 流 电 压 源VCC的 电 压 足 够 高(VBBVCC)，使晶体管的集电结反向偏置，保证晶体管处于放大状态，因此集电极电流IC=IB；流过集电极电阻Rc的电流就是IC，于是Rc上的电压为ICRc，根

5、据KVL，c-e间电压UCE=VCC ICRc。第7页/共114页图中C1用于连接信号源与放大电路，C2用于连接放大电路与负载(电阻RL)。电子线路中起连接作用的电容称为耦合电容，利用电容连接的电路称为阻容耦合。由于电容的容抗与信号频率成反比，它们把信号源与放大电路之间，放大电路与负载之间的直流隔开，起“隔离直流，通过交流”的作用。在图2.1所示电路中，C1左边、C2右边只有交流而无直流，中间部分为交直流共存。由于耦合电容的容量较大，一般多采用电解电容器。在使用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负极接低电位。ui=0时，C1两端的电压为UBE，C2两端的电压为U

6、CE，极性如图所示。RL为负载电阻，无RL，空载。第8页/共114页当放大电路处于动态，即ui0时，由于电容两端电压不能突变，b-e间电压在直流电压UBE的基础上叠加一正弦电压ui，因而基极电流在直流电流IB的基础上叠加一正弦电流ib，基极总电流为iB=IBib；根据晶体管处于放大状态时的电流分配关系，集电极电流也在直流电流IC的基础上叠加一正弦电流ic，ic=ib，集电极总电流为iC=ICic；正弦电流ic在集电极电阻Rc(空载)上产生与ic波形相同的正弦电压icRc，集电极电阻Rc将集电极电流的变化转变成 电 压 的 变 化，使 管 压 降uCE产 生 变 化，uCE=VCCiCRc=VC

7、CICRcicRc=UCEicRc=UCEuce，所以管压降是在静态电压UCE的基础上叠加一正弦电压uce，且uce与ic反相。经C2输出的电压uo就是正弦电压uce。第9页/共114页放大电路的各极间波形 第10页/共114页波形分析波形分析动态信号驮载在静态之上输出和输入反相！输出和输入反相！第11页/共114页二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合适的合适的IB。VCC：使：使UCEUon，同时作为负，同时作为负载的能源。载的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo)。动态信号作用时：动态信号

8、作用时：输入电压输入电压Ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间电压、管间电压、管压降，称为静态工作点压降，称为静态工作点Q。记作。记作IBQ、ICQ（IEQ）、）、UBEQ、UCEQ。第12页/共114页三、设置静态工作点的必要性三、设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题；但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题；但Q点点几乎影响着所有的动态参数！几乎影响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？时有合适

9、的直流电流和极间电压？第13页/共114页得到两方面的结论：放大电路的工作原理和组成原则 放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理是，对于处于放大状态的晶体管，当ui作用于晶体管的发射结使基极电流在直流电流IB的基础上叠加一正弦电流ib时，由于晶体管处于放大状态时的电流分配关系，集电极电流也在直流电流IC的基础上叠加一正弦电流ic，ic=ib，ic在集电极电阻Rc(空载)上产生与ic波形相同的正弦电压icRc，集电极电阻Rc将集电极电流的变化转变成电压的变化，在放大电路输 出 端 得 到 与ui反 相 且 幅 值 放 大 的 输 出 电 压uo=uce=icRc。第14页/共114页在基本

10、共射放大电路中，电压和电流都得到放大(ic=ib，uo ui)，即功率得到放大。需要提醒大家的是，输出功率并非来自输入信号(信号源)，而是来自直流电源VCC。正是由于iB或iE对iC的控制作用，使得在ui的作用下直流电源VCC输出的电流中包含与ui同样变化且被放大的分量，即放大电路的输出功率是在输入信号的作用下通过晶体管将直流电源的能量转换而来。因此，放大电路放大的实质是能量的控制和转换，放大的量是变化量。能控制能量的元件称为有源元件，在放大电路中一定有有源元件，如晶体管等。第15页/共114页 晶体管放大电路的组成原则晶体管放大电路的组成原则静态工作点合适：极性、电压合适的直流电源、合适的电

11、阻参数，使晶体管有合适的静态电流，保证晶体管工作在放大区。输入信号能够作用于晶体管的发射结，使产生 iB或 iE；在负载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：输入输出信号、直流电源共地、直流电源种类尽可能少。常见的有两种共射放大电路。第16页/共114页两种实用放大电路阻容耦合放大电路 问题：两个电源问题：两个电源uiTuCEuSuo静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？解决方案：将两个电源合二为一动态时，动态时，uBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。第17页/共114页两种实用放大电路两种实用放大电路直接耦合放大电

12、路直接耦合放大电路直接耦合基本放大电路的直接耦合基本放大电路的问题：问题：1、两种电源、两种电源2、信号源与放大电路不、信号源与放大电路不“共地共地”将两个电源合二为一共地，且要使信号驮载在静态之上第18页/共114页两种实用放大电路直接耦合放大电路问题：若信号频率较低，则不问题：若信号频率较低，则不能用阻容耦合。能用阻容耦合。解决方案：采用直接耦合解决方案：采用直接耦合去掉耦合电容，为避免去掉耦合电容，为避免ui直接接直接接在在b-e两端，原两端，原C1处接一电阻。处接一电阻。静态时，静态时，动态时，动态时，b-e间电压是间电压是uI与与Rb1上电压之和。上电压之和。第19页/共114页放大

13、电路的耦合方式耦合方式 耦合方式即连接方式。常见的输入、输出信号与放大电路的连接方式除了阻阻容容耦合耦合和直接耦合直接耦合外，还有变压器耦合变压器耦合和光电耦合光电耦合。光电耦合利用光电耦合器件连接，通常用于信号源与放大电路相距较远无法共地(由于导线电阻)的情况。变压器耦合可实现阻抗变换。4种藕和方式中，阻容耦合和变压器耦合不能用于缓变信号4种藕和方式中，直接耦合放大电路的静态工作点受信号源和负载的影响，其余的静态工作点独立于信号源和负载，因为它们之间的直流通路是互相隔离的。第20页/共114页其它耦合方式变压器耦合变压器耦合图图(a)变压器耦合变压器耦合共射放大电路共射放大电路 理想变压器情

14、理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。从变压器原边看到的等效电阻第21页/共114页其它形式的放大电路放大电路是一个二端口网络 晶体管是一个三端器件，若分别以基极、发射极、集电极作为输入、输出的公共端，其余两端作为输入端和输出端，则最多可有6种接法。但是，根据组成原则，集电极不能作为输入端，基极不能作为输出端，因此放大电路有三种接法。第22页/共114页晶体管的三种基本接法(a)共发射极；(b)共集电极；(c)共基极 第23页/共114页第六讲第六讲 放大电路的分析方放大电路的分析方法法一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法三、等效

15、电路法第24页/共114页分析放大电路的基本原则分析放大电路的基本原则放大电路放大的是动态信号，但是，由前面关于放大原理的分析可知，对动态信号的放大是在静态的基础上实现的。因此分析放大电路时，须先静态后动态。分析静态时，用放大电路的直流通路；分析动态时，用含交流分量的电路。第25页/共114页一、直流通路和交流通路一、直流通路和交流通路1.直流通路：Us=0，保留Rs；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2.交流通路：大容量电容相当于短路；直流电源相当于短路（内阻为0）。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分

16、析复杂化。为简化分析，将它们分开作存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路。用，引入直流通路和交流通路。第26页/共114页 VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。基本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，作为已知条件，令令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。第27页/共114页当当VCCUBEQ时，时，已知：已知：VCC12V，Rb600k，Rc3k，100。Q？直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路第28页/共114页讨论讨

17、论一一画图示电路的直流通路和交流通路。画图示电路的直流通路和交流通路。第29页/共114页二、图解法二、图解法 应用实测特性曲线应用实测特性曲线 1.1.静态分析：图解二元方程组静态分析：图解二元方程组输入回路负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ负载线第30页/共114页2 2、电压放大倍数的分析、电压放大倍数的分析斜率不变第31页/共114页3、失真分析截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？第32页/共114页

18、饱和失真饱和失真饱和失真产生于晶产生于晶体管的输体管的输出回路！出回路！截止失真、饱和失真是由于器件的非线性产生截止失真、饱和失真是由于器件的非线性产生的，属于非线性失真，产生新的频率成分。的，属于非线性失真，产生新的频率成分。第33页/共114页消除饱和失真的方法消除方法：增大Rb，减小VBB，减小Rc，减小，增大VCC。Rb或或VBB Rc或VCC 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：比较：比较(UCEQ UCES)与（与（VCC UCEQ），取其小者，除以），取其小者，除以 。这可不是好办法！第34页/共114页4、图解法的特点形象直观；适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电

19、压的分析；能够用于大信号分析；不易准确求解；不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。第35页/共114页直流负载线和交流负载线Uom=?Q点在什么位置点在什么位置Uom最大？最大？交流负载线应过Q点，且斜率决定于（Rc RL）第36页/共114页讨论二讨论二(例)1当当Q点作点作Q1 Q2 Q3 Q4的变化时，是哪个参数的变的变化时，是哪个参数的变化造成的，是如何变化的？化造成的，是如何变化的？2从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个Q点下点下Uom最大？最大？3设计放大电路时，应根

20、据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？第37页/共114页讨论三讨论三2空载和带载两种情况下空载和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？3在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？而带上负载后这种失真消除？（只可能出现在空载时饱和失真）（只可能出现在空载时饱和失真）已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。1在空载情况下，当输在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？现饱和失真还是截止失真？若带负载情况呢？若带负载情况呢？第38页/共114页直流负载线直流负载线

21、 UCE=12 3IC，UCEQ=6V，Ucem 4V；基本同基本同时时交流负载线过交流负载线过Q点和点和uCE=9V，Ucem 2V；先出现截止失真。；先出现截止失真。若若RC变大变大，其余参数不变，则交、，其余参数不变，则交、直流负载线的直流负载线的|k|减小，减小，VCC-UCEQ UCEQ，对于同样幅值的输入可出，对于同样幅值的输入可出现现空载时输出空载时输出电压饱和失真，而带上负载后这种失真消除电压饱和失真，而带上负载后这种失真消除。讨论三讨论三(CONTINUE)第39页/共114页三、等效电路法三、等效电路法将晶体管的特性曲线折线化，建立线性模型，用于直流分析。1 1直流模型直流

22、模型：适于适于Q Q点的分析点的分析半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。第40页/共114页输入回路等效为恒压源输出回路等效为电流控制的电流源理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。第41页/共114页2 2、晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）在交流通路中可将晶体管看成为一个两端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。第42页/共114页在低频、小信号作用下的关系式交流等效模型交流等效模型（按式子画模型）（按式子画模型）电阻无量纲无量纲电导正弦信号正弦信号微变信号微变信

23、号第43页/共114页h参数的物理意义b-e间动态电阻内反馈系数电流放大系数c-e间电导分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？第44页/共114页简化的h h参数等效电路交流等效模型查阅手册基区体电阻发射结电阻发射区体电阻数值小可忽略利用PN结的电流方程可求得由IEQ算出在输入特性曲线在输入特性曲线上，上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！第45页/共114页3 3、放大电路的动态分析放大电路的交流等效电路第46页/共114页输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。输入电压与输入电压与输入电流

24、有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的等效电阻令输入信号为令输入信号为0(保留信号源内阻保留信号源内阻)，负载，负载开路，输出端施加电压开路，输出端施加电压uo，产生电流，产生电流io，Uo与与Io之比即为输出电阻。之比即为输出电阻。第47页/共114页实验实测输入电阻和输出电阻空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。首先测空载首先测空载输出电压输出电压(开开路电压路电压)，然，然后接上已知后接上已知负载，测带负载，测带负载的输出负载的输出电压。电压。第48页/共114页阻容耦合共射放大电路的动态分析第49页/共114页

25、讨论四讨论四：基本共射放大电路的静态分析QIBQ35AUBEQ0.65V 为什么用为什么用图解法求解图解法求解IBQ和和UBEQ？第50页/共114页讨论四讨论四：基本共射放大电路的动态分析第51页/共114页讨论五讨论五：阻容耦合共射放大电路的静态分析为什么可忽略？第52页/共114页讨论五讨论五：阻容耦合共射放大电路的动态分析第53页/共114页第七讲第七讲 2.4静态工作点的稳定静态工作点的稳定一.温度对静态工作点的影响二.静态工作点稳定的典型电路三.稳定静态工作点的方法第54页/共114页一温度对一温度对Q点的影响点的影响所谓所谓Q点稳定是指点稳定是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本

26、不变，在温度变化时基本不变，这是靠这是靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。T()ICQ若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQICEOQ第55页/共114页图2.10 静态工作点对输出波形失真的影响 第56页/共114页二二.典型电路典型电路 1.电路组成直流通路？Ce为旁路电容，在交流通路中可视为短路第57页/共114页2.稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。T()ICUE UBEUB基本不变基本不变 IB IC 第58页/共114页Re 的作用Re起直流负反馈作用，其值越

27、大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施，称为反馈。施，称为反馈。在直流通路中的反馈，称为直流反馈。在直流通路中的反馈，称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。为正反馈。Re值的增大受限制吗？IC通过Re转换为UE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使增幅减小第59页/共114页3.Q点分析点分析分压式电流负反馈工作点稳定电路什么条件下成立？第

28、60页/共114页利用戴维南定理等效变换后求解Q点Rb上静态电压可忽略不计！稳定稳定Q点点主要是主要是Re的的负反馈，即使负反馈，即使Rb1开开路，路，Q点仍稳定。点仍稳定。Example2.4.1/第八讲讨第八讲讨论一论一第61页/共114页分压/固定偏置电路Q点稳定程度对比第62页/共114页4.动态分析动态分析利?弊?无旁路电容无旁路电容Ce时：时：既有直流反馈既有直流反馈又有交流反馈又有交流反馈第63页/共114页折中方案折中方案(Problem2.11)第64页/共114页三三.稳定静态工作点的方法稳定静态工作点的方法引入直流负反馈温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响

29、输入回路。例如，Rb1或Rb2采用热敏电阻。Rb1应具有负温度系数，Rb2应具有正温度系数第65页/共114页讨论讨论图示两个电路中是否采用措施来稳定静态工作点？图示两个电路中是否采用措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？若采用了措施，则是什么措施？第66页/共114页第八讲第八讲 2.5 晶体管放大电路的三种接晶体管放大电路的三种接法法一基本共集放大电路二基本共基放大电路三三种接法放大电路的比较四三种接法的组合形式第67页/共114页一、基本共集放大电路一、基本共集放大电路 1、静态分析第68页/共114页2、动态分析：电压放大倍数故称之为射极跟随器Uo Ui第69页/共114页

30、2、动态分析：输入电阻的分析Ri与负载有关！与负载有关！RL带负载电阻后带负载电阻后Ui与与Ii 的关系：的关系：Ui=Ii(Rb+rbe)+(1+)IiRe 第70页/共114页2、动态分析：输出电阻的分析Ro与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！3、特点、特点 输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；一定条件下有电压跟随作用！一定条件下有电压跟随作用！令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，得：，得：第71页/共114页二、基本共基放大电路二、基本共基放大电路 1、静态分析第72页/共114页2、动态分析3、特点：

31、、特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！第73页/共114页讨论一讨论一 TO BE CONTINUD 判断图示电路为哪种基本接法的放大电路，它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。第74页/共114页讨论一讨论一(TO BE CONTINUD)图示电路为阻容耦合共基放大电路，它的直流通路就是分压偏置电路，即静态工作点稳定电路。第75页/共114页（b）交流通路;（c）微变等效电路 第76页/共114页 共基极放大电路的电压放大倍数在数值上与共射极电路相同，但共基极放大电路的输入与输出是同相

32、位的。输入电阻：当不考虑Re的并联支路时，与Re并联即得 输出电阻 roRc共基极放大电路的特点是输入电阻很小，电压放大倍数较高。这类电路主要用于高频电压放大电路。第77页/共114页三、三种接法的比较：空载情况三、三种接法的比较：空载情况下下 接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai 1 Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 频带 窄 中 宽第78页/共114页四、三种接法的组合形式四、三种接法的组合形式TO BE CONTINUD为使单级放大电路具有多方面的优良性能，有时采用组合接法。例如：共集共基形式：输入电阻高、电压放大倍数较大、频带宽；第79页/共114页四、三种接法的组合形

33、式四、三种接法的组合形式TO BE CONTINUD共射共基形式：电压放大倍数较大、频带宽；具有什么特点？是为了增强电压放大能力吗？第80页/共114页四、三种接法的组合形式四、三种接法的组合形式共集共射形式：输入电阻高、电压放大倍数较大；上列图均为交流通路。组合电路多见于集成运放中。第81页/共114页电路如图，所有电电路如图，所有电容对交流信号均可容对交流信号均可视为短路。视为短路。1、Q为多少？为多少？2、Re有稳定有稳定Q点的作用吗？点的作用吗？3、电路的交流等效电路？、电路的交流等效电路？4、V 变化时，电压放大倍数如何变化？变化时，电压放大倍数如何变化？讨论二讨论二第82页/共11

34、4页讨论二讨论二(Continue)第83页/共114页第十讲第十讲 2.6 多级放大电路的耦合方式及分析方法多级放大电路的耦合方式及分析方法一、多级放大电路的耦合方式二、多级放大电路的动态分析第84页/共114页一、耦合方式一、耦合方式利用各种单级放大电路的不同性能，连接成多级放大电路，利用各种单级放大电路的不同性能，连接成多级放大电路，则较易满足对于放大倍数、输入电阻、输出电阻等多方面性则较易满足对于放大倍数、输入电阻、输出电阻等多方面性能的要求。多级放大电路中各单级放大电路的耦合方式和单能的要求。多级放大电路中各单级放大电路的耦合方式和单级放大电路与输入输出的耦合方式相同，即有级放大电路

35、与输入输出的耦合方式相同，即有直接耦合直接耦合、阻阻容耦合容耦合、变压器耦合变压器耦合、光电耦合光电耦合等。等。事实上，若原单级放大电路的输入信号是前级放大电路或其事实上，若原单级放大电路的输入信号是前级放大电路或其负载是后级放大电路，则组成多级放大电路。负载是后级放大电路，则组成多级放大电路。直接耦合多级放大电路在集成运算放大电路一章详细讨论。直接耦合多级放大电路在集成运算放大电路一章详细讨论。变压器耦合多级放大电路在功放一章有所讨论。变压器耦合多级放大电路在功放一章有所讨论。本节以阻容耦合多级放大电路为例讨论多级放大电路的动态本节以阻容耦合多级放大电路为例讨论多级放大电路的动态分析方法。分

36、析方法。第85页/共114页阻容耦合利用电容器连接信号源与放大电路、放大电路的前级和后级、放大电路与负载，称为阻容耦合。这个电容器称为耦合电容。图示电路第一级的输出信号通过电容器C2和第二级的输入端相连接。优点：优点：Q点相互独立点相互独立缺点：不能放大变缺点：不能放大变化缓慢的信号，低化缓慢的信号，低频特性差，不能集频特性差，不能集成化。成化。共射放大电路共射放大电路共集放大电路共集放大电路第86页/共114页变压器耦合变压器耦合变压器耦合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种耦合方式称为变压器耦合 可能是实际的负载，也可能是下级放大电路第87页/共114页优点：由于变压器不

37、能传输直流信号，因此具有隔直作用，优点：由于变压器不能传输直流信号，因此具有隔直作用，各级静态工作点相互独立，互不影响。变压器在传输信号各级静态工作点相互独立，互不影响。变压器在传输信号的同时还能够进行阻抗变换。的同时还能够进行阻抗变换。缺点：低频特性差，不能放大变化缓变信号，不能集成。缺点：低频特性差，不能放大变化缓变信号，不能集成。第88页/共114页二、二、多级放大电路的动态分多级放大电路的动态分析析1 1、电压放大倍数、电压放大倍数2、输入电阻、输入电阻3、输出电阻、输出电阻注意：分析各级电压放大倍数时，须考虑级间负载效应。通注意：分析各级电压放大倍数时，须考虑级间负载效应。通常的做法

38、是把后级的输入电阻作为前级的负载。常的做法是把后级的输入电阻作为前级的负载。第89页/共114页分析举例分析举例第90页/共114页讨论一讨论一失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路共射放共射放大电路大电路共射放共射放大电路大电路饱和失真？截止失真？饱和失真？截止失真？首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。比较比较Uom1和和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时，则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。哪一级首先出现失真。在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最大不失真电压等于

39、输出级的最大不失真电压。大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。第91页/共114页讨论二讨论二放大电路的选用下列要求组成两级放大电路 Ri12k，Au 的数值3000；Ri 10M，Au的数值300；Ri100200k，Au的数值150；Ri 10M，Au的数值10，Ro100。共射、共射；共射、共射；共源、共射；共源、共射；共集、共射；共集、共射；共源、共集。共源、共集。OVER第92页/共114页 1.饱和失真 静态工作点设置在Q1点，这时虽然iB正常，但iC的正半周和uCE的负半周出现失真。这种失真是由于Q点过高，使其动态工作进入饱和区而引起的失真，因而称作“饱和失真”。2.截止失真

40、当静态工作点设置在Q2点时，iB严重失真，使iC的负半周和uCE的正半周进入截止区而造成失真，因此称作“截止失真”。饱和失真和截止失真都是由于晶体管工作在特性曲线的非线性区所引起的，因而叫作非线性失真。适当调整电路参数使Q点合适，可降低非线性失真程度。第93页/共114页 （1）只有I1IBQ才能使UBQ=UCCRb2/（Rb1+Rb2）基本不变。一般取（硅管）（锗管）（2）当UB太大时必然导致UE太大，使UCE减小，从而减小了放大电路的动态工作范围。因此，UB不能选取太大。一般取（硅管）（锗管）第94页/共114页 图2.18分压式偏置电路的分析电路（a）直流通路;（b）微变等效电路;（c）

41、微变等效电路（C-e开路）第95页/共114页 图2.18分压式偏置电路的分析电路 （a）直流通路;（b）微变等效电路;（c）微变等效电路（C-e开路）第96页/共114页 图2.18分压式偏置电路的分析电路 （a）直流通路;（b）微变等效电路;（c）微变等效电路（C-e开路）第97页/共114页2.5 共集电极和共基极电路 共集电极电路组成及分析 共集电极放大电路如图2.19（a）所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号。从它的交流通路图2.19（b）可看出，输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。第98页/共114页 图2.19 共集电极放大电路(a)共集电极放大电路;(b)直流通路

42、 第99页/共114页 图2.19 共集电极放大电路(c)交流通路;(d)微变等效电路 第100页/共114页 共集电极电路分析:1)静态分析 由图2.19（b）的直流通路可得出：即得 第101页/共114页 2)动态分析 （1）电压放大倍数可由图2.19（d）所示的微变等效电路得出。因为 所以 第102页/共114页 由于式中的（1+）RLrbe，因而 略小于1，又由于输出、输入同相位，输出跟随输入，且从发射极输出，故又称射极输出器或射极跟随器，简称射随器。（2）输入电阻ri可由微变等效电路得出，由 ri=Rb/rbe+（1+）RL可见，共集电极电路的输入电阻很高，可达几十千欧到几百千欧。（

43、3）输出电阻ro可由图2.20的等效电路来求得。将信号源短路，保留其内阻，在输出端去掉RL，加一交流电压 ，产生电流 ，则：第103页/共114页 图2.20 计算ro等效电路 第104页/共114页式中 所以 通常 故 第105页/共114页 由上式可见，射极输出器的输出电阻很小，若把它等效成一个电压源，则具有恒压输出特性。3）射极输出器的特点及应用 虽然射极输出器的电压放大倍数略小于1，但输出电流 是基极电流的（1+）倍。它不但具有电流放大和功率放大的作用，而且具有输入电阻高、输出电阻低的特点。由于射极输出器输入电阻高，向信号源汲取的电流小，对信号源影响也小，因而一般用它作输入级。又由于它

44、的输出电阻小，负载能力强，当放大器接入的负载变化时，可保持输出电压稳定，适用于多级。第106页/共114页 同时它还可作为中间隔离级。在多级共射极放大电路耦合中，往往存在着前级输出电阻大，后级输入电阻小而造成的耦合中的信号损失，使得放大倍数下降。利用射极输出器输入电阻大、输出电阻小的特点，可与输入电阻小的共射极电路配合，将其接入两级共射极放大电路之间，在隔离前后级的同时，起到阻抗匹配的作用。第107页/共114页 共基极电路组成及分析 1.静态分析 在图2.21所示的共基极放大电路中，如果忽略IBQ对Rb1、Rb2分压电路中电流的分流作用，则第108页/共114页 图2.21 共基极放大电路（a）共基极放大电路;（b）交流通路;（c）微变等效电路 第109页/共114页 图2.21 共基极放大电路（a）共基极放大电路;（b）交流通路;（c）微变等效电路 第110页/共114页 图2.21 共基极放大电路（a）共基极放大电路;（b）交流通路;（c）微变等效电路 第111页/共114页 表2.1 三极管放大电路三种基本组态的比较 共发射极电路共集电极电路共基极电路电路形式Auriro第112页/共114页应用一般放大，多级放大器的中间级输入级、输出级或阻抗变换、缓冲（隔离）级高频放大、宽频带放大震荡及恒流电源第113页/共114页