第二章放大器基礎(chǔ)

第二章放大器基礎(chǔ)第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五放大器的基本功能和分類放大器的基本功能是將信號不失真地放大到所需的大小。放大器的分類按器件可分為晶體管放大器、場效應(yīng)管放大器、電子管放大器和集成放大器；

按用途可分為電流放大器、電壓放大器和功率放大器；按工作頻率可分為低頻放大器、高頻放大器和超高頻放大器，而低頻放大器又可分為音頻放大器、直流放大器和寬帶放大器；按工作狀態(tài)可分為甲（A）類放大器、乙（B）類放大器、甲乙（AB）類放大器、以及丙（D）類放大器等。放大器的基本功能低頻放大器，它具有較寬的頻率范圍，所帶負(fù)載不能采用諧振回路，故又稱為非諧振放大器。第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五放大器變量及輸入輸出變量參考方向的規(guī)定放大器變量的規(guī)定用大寫字母帶大寫下標(biāo)表示直流電壓及電流（如UBE、IE等）；用小寫字母帶小寫下標(biāo)表示交流電壓及電流（如ube、ib等）；用小寫字母帶大寫下標(biāo)表示直流和交流在內(nèi)的總的瞬時(shí)電壓及電流（如uBE、iE等）；用大寫字母帶小寫下標(biāo)表示正弦交流有效值電壓及電流（如Ube、Ie等）。放大器輸入輸出變量參考方向的規(guī)定iiiouo放大電路ui放大電路一般視為二端口網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)端口電壓與電流的參考方向的規(guī)定為：嚴(yán)格地講，放大電路與放大器是有區(qū)別的，但有時(shí)候這兩個(gè)名詞是混用的，均指放大電路。第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-1放大電路的主要性能指標(biāo)和電路組成2-1-1放大電路的主要性能指標(biāo)1．放大倍數(shù)（增益）1）電壓放大倍數(shù)放大器輸出電壓的有效值相量與輸入電壓的有效值相量之比稱為電壓放大倍數(shù)，用表示：若考慮信號源內(nèi)阻RS的影響，則常用源電壓放大倍數(shù)表示，即：

放大電路ZiRsusiiiououi第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2）電流放大倍數(shù)

放大器的輸出電流有效值相量與輸入電流有效值相量之比稱為電流放大倍數(shù)，用表示，即：若考慮信號源內(nèi)阻的影響，則常用源電流放大倍數(shù)表示，即：iiio

放大電路ZiRsisuoui3）功率放大倍數(shù)

放大器輸出功率與輸入功率之比稱為功率放大倍數(shù)，用GP表示，即：放大倍數(shù)是無量綱的量，在工程上，常用分貝（dB）作為單位：第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2．輸入阻抗和輸出阻抗放大器處于信號源于負(fù)載之間，因此對信號源而言，放大器是它的負(fù)載，這個(gè)等效負(fù)載阻抗就定義為放大器的輸入阻抗；對于放大器的負(fù)載來說，放大器可等效為一個(gè)信號源，這個(gè)信號源內(nèi)阻就為放大器的輸出阻抗。放大器的輸入阻抗定義為：如果電路中所有的電抗性元件均不予考慮，那么輸入阻抗就可用輸入電阻來表示：放大器的輸出阻抗是將負(fù)載斷開后，信號源為零時(shí)，從輸出端看進(jìn)去的等效阻抗，可用戴維南定理來求，即：第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五3．非線性失真具有放大作用的電子器件一般都是非線性器件，信號經(jīng)過放大器后，必然產(chǎn)生某種程度的失真。當(dāng)輸入單一頻率的正弦信號時(shí)，輸出信號將是一個(gè)周期性的非正弦波，即輸出信號新的諧波分量產(chǎn)生，基波頻率和輸入信號頻率相同，為有用信號，諧波分量就是由電子器件的非線性引起的。顯然，諧波成分比例越大，失真就越大。這種因電子器件非線性特性引起的產(chǎn)生新的諧波分量的失真稱為非線性失真。工程上常將諧波功率與基波功率之比定義為非線性失真系數(shù)，用來表示，即：4．頻帶特性由于放大器中含有電抗元件，所以放大倍數(shù)將隨信號頻率而變化，即：低頻區(qū)中頻區(qū)高頻區(qū)幅頻特性相頻特性通頻帶第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五5．噪聲系數(shù)放大器的噪聲系數(shù)NF定義為：或式中、分別為輸入、輸出信號功率與噪聲功率的比值。一般地，NF>1，這是由于構(gòu)成放大器的元件如電阻、晶體三極管、場效應(yīng)管及集成放大器等都會產(chǎn)生噪聲，使得輸出信號的信噪比小于輸入信號的信噪比。為了放大微弱信號，要求放大器特別是前置放大器的內(nèi)部噪聲盡可能低。第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-1-2放大電路的組成UOC2RLC1USRS放大單元EC放大電路一般由這樣幾部分組成：信號源，包括內(nèi)阻放大單元負(fù)載耦合元件電源放大單元由三極管及周邊元件組稱為三極管放大電路UoC2RLC1USRSECRCRB放大單元由場效應(yīng)管及周邊元件組稱為場效應(yīng)管放大電路UoC2RLC1UsRsEDRDRGRSCS放大單元由場效應(yīng)管及周邊元件組稱為場效應(yīng)管放大電路UiRLR1RfUO+UCCUEE第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五放大電路正常工作條件：第一，必須有直流電源，直流電源有兩個(gè)作用：一是給放大單元提供正確的偏置，使其工作在放大狀態(tài)，（如使晶體三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏）。二是為輸出信號提供能量，信號通過放大電路使輸出電壓或電流得到放大，也就是信號功率得到放大，而直流電源就提供了輸出功率。第二，必須有一個(gè)使信號通過放大器件（如三極管、場效應(yīng)管或運(yùn)算放大器）輸入端到負(fù)載的交流通路。耦合元件的作用耦合元件起到隔離直流耦合交流的作用，隔離直流是為了使信號源或負(fù)載的接入不影響對三極管的正確偏置；耦合交流是要使交流信號盡可能無損失地通過。因此，一般選用容量較大的電容作為耦合電容。而對于由運(yùn)算放大器組成的放大電路來說，由于其特殊結(jié)構(gòu)，信號直接接入不會對運(yùn)放內(nèi)的偏置發(fā)生影響，故不需要電容耦合。由于分立元件組成的基本放大電路是組成各類放大電路和運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)，所以對分立元件基本放大器的分析，不但對于掌握基本放大器工作原理，理解信號放大過程是必須的，而且對于幫助理解其它各類放大器的工作原理也是很有必要的。下面先對晶體三極管放大電路進(jìn)行分析。第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-2放大器的分析方法放大電路的分析有靜態(tài)分析和動態(tài)分析。靜態(tài)分析是分析靜態(tài)偏置是否正確，靜態(tài)工作點(diǎn)是否恰當(dāng)。動態(tài)分析是分析放大電路的性能指標(biāo)，如增益、輸入輸出電阻等。對于運(yùn)算放大器組成的放大電路來說，由于在器件集成過程中保證了在給定外加直流電壓條件下靜態(tài)工作點(diǎn)的正確，因此只要外加直流電壓在給定范圍內(nèi)，就不需進(jìn)行靜態(tài)分析。因此，只有分立元件電路才進(jìn)行靜態(tài)分析。靜態(tài)和動態(tài)分析又有圖解法和解析法圖解法比較直觀，但分析精度差，但對于理解信號在放大電路中的放大過程，建立動態(tài)范圍、非線性失真和穩(wěn)定工作點(diǎn)等概念具有直觀的作用。解析法分析精度較高，是放大電路分析的常用方法。第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-2-1圖解法UCCUoUiC2C1RBRCRL靜態(tài)分析（1）畫出直流通路隔直電容開路，信號源和負(fù)載對三極管直流無影響，故去掉得到直流通路IBEQUBEQUCCRBRCUCEQ（2）寫出三極管輸入、輸出回路負(fù)載方程由輸入回路可以得到由輸出回路可以得到第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五（3）在輸入、輸出特性曲線的伏安平面上分別畫出輸入、輸出回路負(fù)載線UCC0IBQ輸入特性曲線輸入回路直流負(fù)載線其交點(diǎn)Q所對應(yīng)的電流和電壓就是工作點(diǎn)電流和電壓輸出特性曲線0IBQ所對應(yīng)的曲線輸出回路直流負(fù)載線直流負(fù)載線與IBQ所對應(yīng)的曲線交點(diǎn)Q所對應(yīng)的電流和電壓就是工作點(diǎn)電流和電壓第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2.動態(tài)分析動態(tài)分析是在靜態(tài)分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的，即在Q點(diǎn)已知的前提下展開的。1）輸入回路的交流分析IbmtUBEQIBQ0UCC0Uim當(dāng)放大電路加一交流信號，通過耦合電容C1，交流信號加到三極管發(fā)射結(jié)，使得發(fā)射結(jié)電壓在靜態(tài)工作點(diǎn)電壓UBEQ上疊加了一信號電壓在小信號條件下，工作點(diǎn)將沿Q點(diǎn)切線在Q點(diǎn)附近來回變化在變化的uBE的作用下，基極電流iB也將在靜態(tài)電流的基礎(chǔ)上疊加一交變電流靜態(tài)工作點(diǎn)Q以及IBQ和UBEQ信號電壓幅度為發(fā)射結(jié)電壓由兩部分組成基極電流由兩部分組成交變電流幅度為交變部分電流與電壓的關(guān)系為第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2）輸出回路的交流分析交流負(fù)載線t0t0輸出回路工作點(diǎn)電流ICQ和電壓UCEQ基極交變電流使集電極電流也產(chǎn)生交變分量交流負(fù)載線通過Q點(diǎn)，斜率為交變的集電極電流使工作點(diǎn)在交流負(fù)載線上下移動引起集射極間電壓uCE相應(yīng)地發(fā)生變化集電極電流由兩部分組成集射極間電壓也由兩部分組成第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五放大器各點(diǎn)波形C1RCiCuBEiBICQiCtIBQiBtUBEQuBEtuitUCCuouiC2RBRLUCEQuCEtuotuCE靜態(tài)時(shí)各點(diǎn)波形輸入信號電壓ui發(fā)射結(jié)在UBEQ上疊加ui動態(tài)時(shí)各點(diǎn)波形發(fā)射結(jié)電壓變化引起基極在IBQ上疊加一變化分量在放大區(qū)，iC與iB成正比，在ICQ上疊加一變化分量iC的交變分量流過RC和RL使uCE在UCEQ上疊加一交變電壓電容C2隔去直流，輸出交流分量uo第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五3.放大電路的非線性失真對放大電路，除要求其輸出電壓盡可能大外，還要求輸出不失真。但由于三極管為非線性器件，當(dāng)工作點(diǎn)不合適或輸出信號過大時(shí)，就會產(chǎn)生失真。交流負(fù)載線t00t工作點(diǎn)偏高，引起飽和失真。工作點(diǎn)偏高iB減小時(shí)，工作點(diǎn)仍在放大區(qū)變化，iC與iB成正比。iB增加時(shí)，工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)，iC不隨iB成正比變化。iC的變化通過RC和RL，即沿交流負(fù)載線使uCE發(fā)生變化，輸出是真波形?？梢姡斎氩ㄐ纬霈F(xiàn)了失真。由于這種失真是工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)引起的，故稱為飽和失真。第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五3.放大電路的非線性失真工作點(diǎn)偏低，引起截止失真。交流負(fù)載線t00tt00工作點(diǎn)偏低輸入ui隨著ui的變化，工作點(diǎn)上下移動，向下進(jìn)入截止區(qū)。iB產(chǎn)生失真波形iC波形與iB相似iC的變化使輸出特性曲線工作點(diǎn)沿交流負(fù)載線上下移動uCE輸出是真波形由于這種失真是工作點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)引起的，故稱為截止失真。第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五動態(tài)范圍分析動態(tài)范圍是表征放大器放大能力的一個(gè)重要指標(biāo)。通常把最大的不失真輸出信號的幅值稱為放大電路的動態(tài)范圍，它與靜態(tài)工作點(diǎn)密切相關(guān)。UCB0IB=ICB0UCEQuCESICB0uCES交流負(fù)載線0uCE當(dāng)放大電路加入交流信號時(shí)，工作點(diǎn)將在靜態(tài)工作點(diǎn)Q上沿交流負(fù)載線上下移動上移至飽和區(qū)，將產(chǎn)生飽和失真下移至截止區(qū)，將產(chǎn)生截止失真uCE向下變化的最大范圍是忽略UCB0后，uCE向上變化的最大范圍是由于交流信號上下對稱，故最大不失真范圍是uCES為集射極飽和壓降，一般為0.3V左右第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五4.靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定IBEQUBEQUCCRBRCUCEQ固定偏置電路由輸入回路可得可見該電路基極電流是固定不變的，所以被稱為固定偏置電路

工作點(diǎn)的穩(wěn)定就是集電極靜態(tài)電流的穩(wěn)定。溫度對該電路工作點(diǎn)的影響在于：TUBE0IBQICQICQICB0ICQICQ第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五靜態(tài)工作點(diǎn)的變化交流負(fù)載線0溫度升高前的輸出特性曲線和靜態(tài)工作點(diǎn)溫度升高后的輸出特性曲線和靜態(tài)工作點(diǎn)ICB0增加增加IBQ增加由此可見，當(dāng)溫度升高時(shí)，如果電路其它參數(shù)不變的話，靜態(tài)工作點(diǎn)就從Q點(diǎn)移至，使信號很容易進(jìn)入飽和區(qū)，產(chǎn)生飽和失真；反之，當(dāng)溫度降低時(shí)，有可能使工作點(diǎn)下移，使信號產(chǎn)生截止失真。顯然，固定偏置電路不能夠使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五Ui分壓式偏置電路UBUEUCEICIBI1UCCRERCRB1RERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2RB2其直流通路為忽略IB的影響，UB為：這說明，在這時(shí)只取決于外電路UCC和RB1、RB2、RE，而與晶體三極管參數(shù)無關(guān)。而影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的就是晶體三極管參數(shù)隨溫度的變化，所以分壓式偏置電路穩(wěn)定了工作點(diǎn)。分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過程是：TICIEUEUB不變UBEIBIC第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-2-2解析法1.靜態(tài)分析當(dāng)晶體三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，UBEQ變化很小，可以近似為常數(shù)，即：硅管：UBE

0.6—0.8V，常取UBEQ（硅管）0.6V鍺管：UBE0.1—0.3V，常取UBEQ（鍺管）

0.2V進(jìn)行靜態(tài)分析必須先得到放大電路的直流通路。例2-1如圖所示固定偏置放大電路，已知RB=200K，RC=3K，UCC=12V，=50，試計(jì)算該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。（設(shè)晶體管為硅管，UBE=0.6V）UCCUoUiC2C1RBRCRLIBEQUBEQUCCRBRCUCEQ將耦合電容開路，得到直流通路第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五靜態(tài)分析就是要計(jì)算IBQ、ICQ和UCEQ根據(jù)固定偏置電路的特點(diǎn)，應(yīng)先計(jì)算基極電流IBQ，然后計(jì)算ICQ和UCEQ。由直流通路輸入回路一般情況下，ICB0忽略不計(jì)，故有：再由直流通路的集電極輸出回流可得：IBEQUBEQUCCRBRCUCEQ第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五例2-2

對于分壓式偏置電路，試計(jì)算其靜態(tài)工作點(diǎn)。分壓式偏置電路直流通路UBUEUCEICIBI1UCCRERCRB1RB2對于輸入回路得到戴維南等效電路UCEICIBUCCRERCRBEB所以在輸入回路由于，故可得分壓式偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)的也可以近似計(jì)算，先忽略IB計(jì)算UB，再計(jì)算IE(IC)和UCE第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五例2-3

場效應(yīng)管放放大電路，已知IDSS和VP，試計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。uoC1uiCSC2RLRGRSRDUDD解

場效應(yīng)管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算需要確定IDQ和UDSQ。由于場效應(yīng)管輸入電阻極大，輸入電流IG=0，RG兩端的靜態(tài)電壓為零，所以由結(jié)型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性與上式聯(lián)立求解可得求出ID后，就可以求出UDSQ了。產(chǎn)生工作點(diǎn)電流ID的偏壓是ID自己給出的，所以這種偏置電路稱為自給偏置電路。第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五混合偏置電路靜態(tài)分析對于結(jié)型、耗盡型場效應(yīng)管均可采用自給偏置。但是，對于增強(qiáng)型場效應(yīng)管，由于只有柵源電壓達(dá)到開啟電壓時(shí)才有漏極電流，故不能采用自給偏置電路。這時(shí)可以采用混合偏置電路，RGCSC2C1RLR2R1RSRDUoUDD同樣，由于IG=0，可以得到柵源電壓為再聯(lián)立增強(qiáng)型場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性可以求出ID。與自給偏置電路相比，混合偏置電路有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以更好地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，因?yàn)橛蠷2的分壓，RS可以選得大一些，而RS越大，靜態(tài)工作點(diǎn)越穩(wěn)定。（2）可以適用于所有場效應(yīng)管。但RS不能太大，太大會使跨導(dǎo)減小，影響電壓放大倍數(shù)。第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2.動態(tài)分析1）小信號H參數(shù)微變等效電路（1）晶體管小信號H參數(shù)微變等效電路晶體管共射接法的輸入、輸出特性的電流、電壓關(guān)系可一般表示為對上兩式微分定義（單位為）

（無量綱）在小信號時(shí)，則有（無量綱）（單位為S）第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五對于交流信號，上式寫成有效值形式根據(jù)上式，可得微變等效電路hie為晶體管共射輸入電阻rbehre為共射輸入開路時(shí)的電壓反饋系數(shù)，表示輸出電壓對輸入端的影響hfe為共射電流放大倍數(shù)

hoe為共射輸出電阻的倒數(shù)，為輸出特性曲線工作點(diǎn)出斜率的倒數(shù)忽略hre和hoe，則有簡化的等效電路hie為輸入特性曲線工作點(diǎn)出斜率的倒數(shù)，與工作點(diǎn)有關(guān)，可用下式近似計(jì)算：第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五（2）場效應(yīng)管微變等效電路對場效應(yīng)管的輸出特性進(jìn)行同樣的分析可得式中g(shù)m為uDS（IDSS）在某一值時(shí)的跨導(dǎo)，為場效應(yīng)管轉(zhuǎn)移特性曲線工作點(diǎn)出斜率的倒數(shù)。rds為輸出電阻，為輸出特性曲線工作點(diǎn)處斜率的倒數(shù)。

場效應(yīng)管種類較多，但是在不考慮襯存底影響時(shí)其微變等效電路都是相同的。第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五（3）運(yùn)算放大器的線性等效電路

對于運(yùn)算放大器，為了分析方便，一般假設(shè)，除輸入電阻Ri、輸出電阻Ro和電壓放大倍數(shù)Au之外，其余參數(shù)均為理想情況。則可得運(yùn)算放大器線性等效電路為U+U對于理想情況，在線性范圍內(nèi)，運(yùn)算放大器的輸入電流和輸入電壓均為零，其輸出電壓為任意值，由外電路決定。因此，在分析理想運(yùn)算放大器組成的放大電路時(shí)，只需要根據(jù)這一特性（虛短和虛開特性）分析即可，而無須等效電路。第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2）動態(tài)分析方法動態(tài)分析步驟（1）靜態(tài)分析，計(jì)算出靜態(tài)工作點(diǎn)得到動態(tài)分析等效電路所需的參數(shù)值，如果這些參數(shù)已經(jīng)給出，則這一步可不需要；（2）從放大電路得到交流通路，由于在中頻時(shí)，耦合電容和旁路電容的容抗較小，可認(rèn)為短路；而直流電源由于交流電流流過不會產(chǎn)生交流電壓，所以在交流通路中直流電壓源對交流信號而言相當(dāng)于短路，即對地短路；（3）從交流通路得到微變等效電路，也就是將放大器件用它的等效電路替換；（4）交流分析，根據(jù)放大電路各指標(biāo)的定義在微變等效電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五下面通過實(shí)例加以說明例2-4固定偏置放大電路，設(shè)，RL=3K，其余各元件參數(shù)與例2-1相同，忽略和，試計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。解

（1）靜態(tài)分析已在例2-1中進(jìn)行，這里直接引用分析結(jié)果，即IBQ=57A，所以有（2）交流通路，將耦合電容C1、C2短路，直流電壓源為零（對地短路），得到交流通路UCCUoUiC2C1RBRCRLUoUiRBRCRL（3）微變等效電路

用三極管的微變等效電路取代三極管第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五

hfeIb

Ib

hieUoUiRBRCRL（4）動態(tài)分析：由圖可以得到所以根據(jù)輸出電阻定義，將負(fù)載RL斷開，信號源Ui為零，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻為第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-3放大電路性能指標(biāo)的分析中頻時(shí)放大電路的性能指標(biāo)的分析，主要分析放大電路的電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。2-3-1晶體管放大電路性能指標(biāo)分析晶體管有三個(gè)電極，也就是三個(gè)端，放大電路有輸入、輸出兩個(gè)端口四個(gè)端子，所以晶體管作為放大元件時(shí)，其中必有一個(gè)端子是輸入輸出端口的公共端。根據(jù)作為公共端的電極不同，晶體管放大電路可分為共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路和共集電極放大電路。這三種放大電路性能不同，在電路中所起的作用也不相同。1.性能指標(biāo)計(jì)算CERLRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2RB1CBRLRB2RCUoVC2UiUCCRSRLRERBUoVC2C1USUiUCC第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五1）共射放大電路CERLRERB1UCCRCUoVC2C1UiRB2IoIiIbhfeIbhieUoUiRCRL微變等效電路電流放大倍數(shù)Ai電壓放大倍數(shù)Au輸出電阻Ro

將負(fù)載電阻RL斷開，信號源Ui為零，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻Ri第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2）共基放大電路RB1CBRLRB2RCUoVC2UiUCCIoIihfeIbhieUoUiRCRLIb微變等效電路電流放大倍數(shù)Ai電壓放大倍數(shù)Aum輸入電阻Ri輸出電阻Ro將信號源為零，Ib為零，受控電流源為零開路，故在負(fù)載電阻開路是從輸出端看進(jìn)去的電阻為第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五RSRLRERBUoVC2C1USUiUCC3）共集放大電路IoIiUsRSIbhfeIbhieUoUiRBRERL微變等效電路電流放大倍數(shù)Ai電壓放大倍數(shù)Au

第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五輸入電阻RiIiUsRSIbhfeIbhieUoUiRBRERL輸出電阻Ro

I2U2RSIbhfeIb

hieRE根據(jù)輸出電阻的定義，共集放大電路輸出電阻的計(jì)算電路為由圖可得而所以第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2性能分析比較將以上三種基本組態(tài)的晶體管放大電路計(jì)算結(jié)果作一比較，在晶體管參數(shù)和各元件值相同的條件下，可以得出：（1）共射放大電路電流、電壓放大倍數(shù)均較高，因而功率放大倍數(shù)最大，輸入、輸出電阻適中，故使用最廣泛；（2）共基放大電路電壓放大倍數(shù)高，但電流放大倍數(shù)小于1，輸入電阻最小，作為電壓放大器使用較少，但它可以較好地改善放大電路的高頻特性，故在高頻放大電路中使用較多；（3）共集放大電路從射極輸出，電壓放大倍數(shù)小于1，接近于1，經(jīng)常被稱為射極輸出器或射極跟隨器。這種電路電流放大倍數(shù)高，有一定的功率放大作用，而且輸入電阻高，輸出電阻低，具有廣泛的用途，經(jīng)常被作為放大電路的輸入級、輸出級和中間隔離級使用。第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-3-2場效應(yīng)管放大電路性能指標(biāo)分析場效應(yīng)管放大電路也有共源放大電路、共柵放大電路和共漏放大電路三種組態(tài)，但是一般情況下共柵和共漏兩種組態(tài)的放大電路使用較少，下面僅對共源放大電路進(jìn)行分析。RGUiCSC2C1RLR2R1RSRDUoUDDgmUgsUgsR2rdsRDRLUoRGR1Ui微變等效電路電壓放大倍數(shù)Aum

輸入電阻Ri輸出電阻Ro第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-3-3運(yùn)算放大器放大電路性能指標(biāo)分析1.反相放大電路R1UiRfUoIiRoRiUo

A(U+U-)R1UiRfU2線性等效電路由于U+=0，所以U2=（U+

U），可得節(jié)點(diǎn)法節(jié)點(diǎn)方程。解上述聯(lián)立方程，可得第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五電壓放大倍數(shù)Aum

由U2求出Ii后求得輸入電阻Rif根據(jù)輸出電阻的定義，得到求取輸出電阻的電路RfU2IoRoRiUo

A(U+U-)R1得到節(jié)點(diǎn)方程于是在求出U2后，就得到受控源電壓為A(U2)，進(jìn)而可以求出Io，于是輸出電阻Rof

第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2.同相放大電路RfR1UiUoA(U+U)RiRo

U2R1RfUiUo線性等效電路由于U+=Ui，所以，(U+

U）=

(U2Ui)，可得節(jié)點(diǎn)法節(jié)點(diǎn)方程解聯(lián)立方程，有第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五所以可得電壓放大倍數(shù)Aum

輸入電阻Rif根據(jù)輸出電阻的定義，將信號源Ui為零，得到的等效電路與反相放大器的求輸出電阻的等效電路是一樣的，所以它們的輸出電阻也是相同的，即輸出電阻Rof

第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五例2-5反相放大電路，運(yùn)放參數(shù)為：A=105，Ri=106，Ro=200；電阻值為：R1=20K，Rf=200K，試計(jì)算放大電路各指標(biāo)。RfR1UiUo解

：根據(jù)上面的推導(dǎo)，有第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五例2-6同相放大電路，運(yùn)放參數(shù)為：A=105，Ri=106，Ro=200；電阻值為：R1=20K，Rf=200K，試計(jì)算放大電路各指標(biāo)。解

同樣的計(jì)算可得而對于輸入電阻則有例2-7設(shè)運(yùn)算放大器是理想器件，試分別計(jì)算例2-5和例2-6中反相和同相放大電路指標(biāo)。解理想運(yùn)放的特性是Ii=0U+=U第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五UU+Ii=0I1UoUoR1UiR

fU+=U反相放大電路理想運(yùn)放時(shí)反相放大電路等效電路由圖可知，U=U+=0，所以有所以有電壓放大倍數(shù)輸入電阻由于受控電壓源內(nèi)阻為零，故放大電路輸出電阻Rof=0

這說明，對于Aum、Rif和Rof等指標(biāo)，例2-5的結(jié)果與理想情況非常接近。所以在一般情況下，我們以后都將運(yùn)放看作是一個(gè)理想器件。第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五同相放大電路理想運(yùn)放時(shí)反相放大電路等效電路R

fU+UUoIi=0R1UiUoU+=U由圖可知，U=U+=Ui，所以有所以可得電壓放大倍數(shù)輸入電阻可見，例2-7的結(jié)果與運(yùn)算放大器理想情況也是非常接近的。對于同相放大電路，當(dāng)R1=，或Rf=0，這時(shí)Aum=1。這就構(gòu)成了電壓跟隨器。第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五運(yùn)放組成的放大電路與分立元件組成的放大電路比較：（1）電壓放大倍數(shù)，運(yùn)算放大電路的電壓放大倍數(shù)幾乎與運(yùn)放器件無關(guān)，因此便于設(shè)計(jì)和調(diào)試；（2）輸入電阻，運(yùn)算放大電路的輸入電阻比晶體管放大電路要大得多，特別是同相放大電路，它比場效應(yīng)管放大電路還要高（因?yàn)閳鲂?yīng)管放大電路受偏置電阻的影響）；（3）輸出電阻，運(yùn)算放大電路的輸出電阻幾乎為零，因此在電路設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)可以不考慮后級或負(fù)載的影響。（4）由運(yùn)放組成的電壓跟隨器比射極跟隨器的輸入電阻更大（可近似為無窮大），輸出電阻更?。山茷?），所以效果更好。由運(yùn)算放大器組成的同相放大電路與反相放大電路相比反相放大電路的同相端接地，反相端“虛地”，運(yùn)算放大器輸入的共模信號為零；而在同相放大電路中，由于運(yùn)放同相輸入端和反向輸入端的電位均為U+，所以這時(shí)運(yùn)算放大器將有大小為U+的共模信號輸入。第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2-4多級放大電路信號源輸入級中間放大級輸出級負(fù)載輸入級和中間放大級屬于小信號放大電路輸出級為大信號放大電路對于分立元件組成的放大電路，存在著級間耦合和多級放大電路的計(jì)算問題。2-4-1多級放大電路的耦合方式分立元件放大電路耦合電路的要求要既能使信號順利通過，又要使前后級的靜態(tài)工作點(diǎn)不相互影響。最簡單的耦合方式就是將前后級直接連接起來，但是對于分立元件的放大電路來說，直接耦合有可能使得前后級放大電路的工作點(diǎn)相互影響，甚至不能正常工作。第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五1.電容耦合RE1C2RB21RB22RB12UCCRB11RE2RC2RC1UoRLV2V1C3C1UiC1為信號源與第一級間的耦合C2為第一和第二級間的耦合C3為第二級和負(fù)載間的耦合阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)是第一，由于電容的隔直作用，使前后級的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，這樣給設(shè)計(jì)、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)帶來了方便第二，當(dāng)電容足夠大，在信號的頻率范圍其內(nèi)阻抗足夠小，可使信號順利通過。但是對于變化緩慢或直流信號而言，這種耦合方式是不適用的。第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期五2.直接耦合

VDRB1RC2RC1UoRLV2V1C2C1UiUCC直接耦合直接耦合電路的優(yōu)點(diǎn)是耦合簡單，任何頻率的信號場合都可以使用。但是，其缺點(diǎn)是靜