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本章小结
第三章　基本放大电路
3.1　放大器概述
3.2　三极管基本放大电路
*3.4　共射电路图解法
3.5　共集电极放大电路
3.3 具有稳定工作点的放大电路
　　一个放大器必须含有一个或多个有源器件，如三极管、场效晶体管等，同时还包含电阻、电容、电感、变压器等无源元件。放大器框图如图所示。
3.1　放大器概述
　　（2）要具有一定宽度的通频带。
　　（3）非线性失真要小。
　非线性失真：在放大信号的过程中，放大了的信号与原信号相比，波形将产生畸变，这种现象称为非线失真。
3.1　放大器概述
　　（1）要有足够的放大倍数。放大倍数是衡量放大器放大能力的参数，放大倍数有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数。
3.1.1　对放大器的基本要求
　　各参数不随时间变化，无输入时无输出。
　　（4）工作要稳定。
3.1.2　放大器的输入
3.1　放大器概述
　　对输入信号的要求：由信号源提供给放大器的电流、电压及功率都不允许超过放大器的最大允许值。
　　放大器输入端与前级输出端相连接示意图如图所示。
　　对输出信号的要求：由一个放大器输出给下一级电路的电流、电压和功率都不能超过放大器最大允许值。
3.1.3　放大器的输出
3.1　放大器概述
　　放大器输出端与下级输入端相连接示意图如图所示。
　　三极管基本放大电路如图所示。
　　3.2.1　基本放大电路的组成
3.2　三极管基本放大电路
　　电路中各器件的作用如下。
　　（4） VCC：集电极直流电源，为集电结提供反向偏压。
　　（1）V：放大管，起电流放大作用。
　　（3） Rb：基极偏置电阻。一般是几十千欧至几百千欧。
　　（2） VBB：基极偏置电源，为发射结提供正向偏压。
　　（5） Rc：集电极电阻。一般是几百欧至几千欧。
3.2　三极管基本放大电路
（8） Vs：信号源电压；Rs ：信号源内阻。
电路中各器件的作用如下。
（6） C1、C2 ：输入和输出耦合电容。
（7） RL：负载电阻。
3.2　三极管基本放大电路
　　（4）用大写字母带小写下标表示交流分量的有效值。
　　电路中的电压、电流都是由直流成分和交流成分叠加而成。对直流分量和交流分量，作如下规定：
3.2.2　放大器中电流及电压符号使用规定
　　（1）用大写字母带大写下标表示直流分量。
　　（2）用小写字母带小写下标表示交流分量。
　　（3）用小写字母带大写下标表示直流分量与交流分量的叠加。
3.2　三极管基本放大电路
　　单电源供电的放大电路如图所示。
　　1．静态工作点
3.2.3　放大器的静态工作点
3.2　三极管基本放大电路
　　静态：放大器无信号输入时的直流工作状态叫静态。
　　静态工作点：在静态下电流电压共同确定的点叫静态工作点，用 Q 表示。一般描述静态工作点的量用 VBEQ、IBQ、VCEQ 和 ICQ 表示。
　　一个放大器的静态工作点的设置是否合适，是放大器能否正常工作的重要条件。
　　VBEQ ：硅管一般为 0.7 V，锗管为 0.3 V。
3.2　三极管基本放大电路
　　若 Rb 阻值适当，使 IBQ 有合适的数值，则基极的总电流IBQ+ib 始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流 ib 的波形失真。
　　2．静态工作点对放大器工作状态的影响
3.2　三极管基本放大电路
　　1．放大电路　　
　　输出：从集电极和发射极之间输出
　　电路中，vBE、iB、ic、vCE 随 vi 变化，变化作用如下：
vi→vBE→iB→iC→vCE→vo
3.2.4　放大原理
　　输入：从基极和发射极之间输入。
　　放大电路如图所示。
3.2　三极管基本放大电路
　　 vi 的变化将产生变化的基极电流，使基极总电流发生变化，集电极电流在集电极电阻上产生压降，使放大器的集电极电压 将随之变化。通过 C2 耦合，隔断直流，因此输出信号电压 vo 也随之变化。只要电路参数能使三极管工作在放大区，则 vo 的变化幅度将比 vi 的变化幅度大很多倍。
　　2．放大原理
3.2　三极管基本放大电路
　　2. 波形　　
　　输出电压与输入电压相位相反，又称这种共发射极的单管放大电路为反相放大器。
3.2　三极管基本放大电路
3.2.5　直流通路与交流通路
　　放大信号中，即有直流成分又有交流成分。
　　1．直流通路的画法
　　（1）定义：放大器的直流电流流通的回路，包括输入直流通路和输出直流通路。
3.2　三极管基本放大电路
　　 电路 直流通路
　　（2）画法：将电容视为开路，其他不变。如图所示。
　　 （2）画法：将容量较大的电容视为短路；将直流电源视为短路，其他元件照画。上述所示电路的交流通路如图所示。
　　 （1）定义：放大器的交流信号电流的流通回路。包括输入交流通路和输出交流通路。
　　2．交流通路的画法
3.2　三极管基本放大电路
　　1．放大器常用指标　　
　　② 电流放大倍数 Ai：
　　① 电压放大倍数 Av：
　　③ 功率放大倍数 Ap：
3.2.6　基本放大电路的分析方法
　　（1）放大倍数
3.2　三极管基本放大电路
　　① 电压增益Gv：
　　（2）放大器的增益　　
　　② 电流增益Gi：
　　③ 功率增益Gp：
　　增益 G：用分贝数表示放大倍数。单位为分贝(dB)。
3.2　三极管基本放大电路
　　也可视为从输入端看进去的等效电阻。如图所示 ri 。 ri越大，放大器要求信号源提供的电流越小，信号源的负担越小。在电压放大器中希望放大器输入电阻大一些。
　　输入电阻 ri：输入交流电压 vi与输入回路产生的输入电流 ii 之比。
　　（3）输入电阻和输出电阻
3.2　三极管基本放大电路
　　ro 表示放大器带负载的能力。输出信号时，自身损耗越小，带负载的能力就越强，所以输出电阻越小越好。
　　输出电阻 ro：从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。如上图所示 ro 。
3.2　三极管基本放大电路
　　
　　中频区：在一定频率范围内，放大器的放大倍数高且稳定，这个频率范围为中频区。如图所示。
　　上限频率 fH：信号频率上升到使放大倍数为中频时的 0.707 所对应的频率。
　　通频带： fL 与 fH 之间的频率范围称为通频带。记作BW，即：BW = fH - fL 。
　　下限截止频率 fL：信号频率下降到使放大倍数为中频时的 0.707 所对应的频率。
3.2　三极管基本放大电路
　　放大器在放大不同频率的信号时，其放大倍数是不一样的，放大电路在不同频率下的放大倍数如图所示。
　　（4）通频带
　　2．放大器的估算法
　　（1）静态工作点的估算
　　解:
　　[例 3-1]　图示的放大器的直流通路中，Vcc = 12 V，三极管 = 50，其余元件参数见图，估算静态工作点。
A
= 50 × 60 A = 3 mA
= 12 V - 3 mA ×2 k = 6 V
3.2　三极管基本放大电路
（2）输入电阻和输出电阻的估算零。
　　三极管基极和发射极之间存在一个等效电阻，称为三极管的输入电阻，用 表示。在低频小信号时，用下式估算。
　　① 三极管输入电阻 rbe的估算公式
　　② 放大器的输入电阻 ri 和输出电阻 ro 的估算
　　一般 Rb>> rbe，所以
　　ro 的估算是从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。
3.2　三极管基本放大电路
　　负号表示输出电压 vo 的相位与输入电压 vi 相位相反。
　　放大器输出端外接负载电阻 RL 时，等效负载电阻
　　（3）放大器放大倍数的估算
3.2　三极管基本放大电路
　　［例 3-2］　图示的电路中，设三极管 = 50，其余参数见图。试求：（1）静态工作点；（2）rbe ；（3）Av ；（4）ri ；（5）ro 。
　　解:（1）求静态工作点
= 50 × 44.4 A = 2.2 mA
=12 V - 2.2 mA ×3 k = 5.4 V
3.2　三极管基本放大电路
　　（2） rbe
　　（3）求电压放大倍数 AV
3.2　三极管基本放大电路
　　（4）求输入电阻
　　（5）求输出电阻
rO=RC=3 k
3.2　三极管基本放大电路
　　3.3.1　分压式偏置电路的结构及工作原理
　　1．电路结构
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　Ce ：发射极旁路电容
　　Re ：发射极电阻
　　由此， VBQ 的大小与三极管的参数无关。
　　基极电压 VBQ 由 Rb1 和Rb2 分压后得到，即
　　Rb2 ：下偏流电阻
　　Rb1 ：上偏流电阻
　　2．工作原理
　　其中 Ce 的作用是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流信号放大能力不因而降低。
　　温度变化时，三极管的参数将发生变化，导致工作点偏移。分压式偏置电路稳定工作点的过程可表示为：
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　分压式偏置电路：ICQ 先计算，再算 IBQ 最后算 VCEQ 。
3.3.2　静态工作点的计算
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　[例 3-3]　在图所示的两个放大电路中，已知三极管 = 50，VBEQ = 0.7 V，电路其他参数所图所示。
　　（1）试求两个电路的静态工作点；
　　（2）若两个三极管的 = 100，则各自的工作点怎样变化？
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　图（a）为固定偏置电路
　　解　（1）先计算两个电路的静态工作点
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　图（b）为分压式偏置电路
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　（2）两个三极管 = 100 时
　　可见， 增大，导致 ICQ 增大，使 VCEQ 降低
　　在图（b）中， 增大一倍， VCEQ 不变， IBQ 减少一半。
3.3　具有稳定工作点的放大电路
3.3.3　电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算
　　[例 3-4]　在图中，已知三极管 = 50， VBEQ = 0.7 V，电路其他参数所图所示。试计算：（1）静态工作点；（2）电压放大倍数 AV、输入电阻 ri 和输出电压 ri 。
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　解　（1）计算静态工作点
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　（2）计算 AV 、 ri 、 ri
= 2 k
3.3　具有稳定工作点的放大电路
　　3.4.1　图解分析法简介
　　直流负载线：根据，VCE = VCC- ICRC 在和的直角坐标图上画出相应的点，连接这些点得到一条直线，由于它代表放大器输出部分直流通路的方程式，所以将这条线称为直流负载线。
*3.4　共射电路图解法
　　画法：取 VCE = 0 时， 称为短路电流点。IC = 0时， VCE = VCC = 12 V，称为开路电压点。连接该两点成一条直线，这就是直流负载线。将直流负载线画在晶体管的输出特性曲线坐标内，求出IBQ ，就能决定静态工作点。
　　1．用图解法（直流负载线）分析静态工作点
　　图解分析法：运用晶体管特性曲线，通过作图的方法来分析放大电路的方法称为图解分析法。
　　[例 3-5]　某一放大器电路如图（a）所示。三极管的输出特性曲线由（b）给出。试在输出特性曲线上作出直流负载线，并确定静态工作点。若图（a）中 Rc 改为 2.5 k 其他参数保持不变，直流负载线和静态工作点的情况又如何改变？
*3.4　共射电路图解法
　　解　画出放大电路的直流通路如图（c）所示。作出静态工作点 Q，改变 RC 后，静态工作点为。
　　令 IC = 0，得 VCE = 20 V，即为N点。
　　令 VCE = 0，得 即为 M 点；
　　确定静态工作点 Q
　　连接 M、N 两点，此直流即为直流负载线。
*3.4　共射电路图解法
　　在图（b）中找出对应 的曲线，此曲线与直流负载线MN的交点即为放大电路的静态工作点Q。在Q 处分别作垂线交于横坐标、作水平线交于纵坐标可得 ， 。
　　当 VCE = 0 时， IC = 8 mA ； IC = 0 时， VCE = 20 V。作出直流负载中 M1N1 所示。由于 ，此时静态工作点为Q 。
　　若 ，VCC= 20 V，则可得
*3.4　共射电路图解法
　　2．用图解法分析输出端带负载时的放大倍数
　　（1）交流负载线
　　画交流负载线的步聚如下：
　　② 在轴上确定 辅助点 D 的位置，并连接 D、N 两点，得到辅助线 DN。
　　③ 过静态工作点 Q 作辅助线 DN 的平行线 M N 即得交流负载线。
　　① 在输出特性曲线上作出直流负载线 MN，并确定静态工作点 Q 的位置。
*3.4　共射电路图解法
　　（2）输出端带负载时放大倍数的图解分析
　　如图所示。根据 iB 的变化范围 iB3 ~ iB1 ，从图中可得出工作点的变化范围 Q1、 Q2 和输出电压的动态范围，VCE1 ~ VCE2 所以输出电压的幅值VOm = VCE2-VCEQ ；若输入信号的幅值为，则放大器的电压放大倍数
*3.4　共射电路图解法
3.4.2　静态工作点对输出波形失真的影响
*3.4　共射电路图解法
　　如图所示。如果静态工作点选择不当将会造成失真，静态工作点与波形失真关系图如图所示。
　　（1）饱和失真
　　如果静态工作点 Q 在交流负载线上位置过高如图中 QA点，则在输入信号幅值较大时，管子将进入饱和区，输出电压波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。
　　（2）截止失真
　　如果静态工作点 Q 在交流负载线上位置过低如图中 QB点，则在输入信号幅值较大时，管子将进入截止区，输出电压波形正半周被部分削除，产生“截止失真”。
　　（3）非线性失真
　　非线性失真是由于三极管的工作状态离开线性放大区，进入非线性的饱和区和截止区而产生的。
*3.4　共射电路图解法
　　3.5.1　共集电极放大电路
3.5　共集电极放大电路
　　图为共集电极及交直流通路。
　　 原理 直流 交流
　　被放大的信号从发射极输出，所以又称射极输出器。
　　1．电路特点
　　由以上三个特点，它广泛应用在电路的输入级、多级放大器的输出级或用于两级共射放大电路之间的隔离级。
　　（1）输出电压与输入电压同相且略小于输入电压
　　射极输出器的输出信号电压近似等于输入信号电压，即电压放大倍数约等于 1，好似输出电压等值地跟随输入电压而变化，故又称射极跟随器。
　　（2）输入电阻大
3.5　共集电极放大电路
　　vI 不变， vO 几乎不变。
　　（3）输出电阻小
　　2．静态工作点计算
3.5　共集电极放大电路
本章小结
　　2．单级电压放大器的组成必须有具备放大功能的三极管，有保证三极管能正常放大的直流电源和基极偏置电路，应有将输出电流信号转换为电压信号的元件—集电极电阻等。
　　1．对电压放大器的基本要求：
　　（1）放大倍数应尽可能大些。
　　（2）信号放大时，应尽量避免失真，为此，放大器应有足够的线性放大区。
　　3．图解法和估算法是分析放大器的两种基本方法，图解法可以直观地了解放大器的工作原理，要熟练掌握直流负载线和交流负载线的画法，并深刻理解静态工作点选择不当会造成饱和失真和截止失真的道理。
　　4．放大器有共射、共集和共基电路三种基本组态。

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