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第2章基本放大电路本章导读本章重点学习基本放大电路的工作原理和放大电路的基本分析方法。同时介绍放大电路的性能指标，并介绍多级放大电路及应用。本章以共射极的基本放大电路为基础，分析放大电路的原理和实质，讲述了电压偏置电路的意义。通过图解法和微变等效电路两种方法，讨论如何设置工作点，计算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数，了解多级放大电路的级间耦合方式及场效应管放大电路。2.1共发射极放大电路•2.1.1放大电路的组成共射交流放大电路•1.集电极电源•电源既为放大电路的输出信号提供能量，又保证集电结处于反向偏置，使晶体管工作在放大区。•2.基极电源和基极电阻•基极电源令晶体三极管的发射结处于正向偏置，以保证工作在放大状态。改变基极电阻使晶体管有合适的静态工作点。•3.晶体管•晶体管是放大电路的核心元件。它的作用是按照输入信号的变化规律控制直流电源给出的电流，以便在负载电阻上获得较大的电压或功率。这是放大电路的关键元件。•4.集电极电阻•晶体管集电极负载电阻，它将集电极电流的变化转化为电压的变化•5.耦合电容•起隔直作用，隔断放大电路与输入信号源和输出端负载之间的直流通路;另一方面对交流信号起着耦合作用。使用电解电容器，连接时应注意极性。2.1.2放大电路的工作原理•1.无输入信号时放大器的工作情况•例2.1.1求图2-3所示电路的静态工作点。已知RB=300kΩ，RC=2kΩ，UCC=12V，β=80。•2.输入交流信号时的工作情况•小知识•图中可见uo与ui的相位相反，这种现象称为放大器的倒相作用。放大器的放大原理的实质是:用微弱的信号电压ui通过三极管的控制作用，去控制三极管集电极的电流iC，iC又在RC的作用下转换成电压uo输出。思考题•1.基本放大电路由哪些必不可少的部分组成?各元件有什么作用?•2.试画出PNP型三极管的基本放大电路，并注明电源的实际极性，以及各极电流实际方向。2.2图解分析法•所谓图解法，就是利用三极管的特性曲线，通过作图来分析放大电路性能的方法。其优点是直观，物理意义清楚。•2.2.1静态分析•1.直流负载线作法直流负载线的作法，一般是先找两个特殊点:当iC=0时，uCE=UCC（M点）;当uCE=0时，iC=UCC/RC（N点），我们将MN连起来，就直线MN，这就是放大电路的直流负载线•2.确定静态工作点Q点即为静态工作点•3.直流负载线与空载放大倍数•放大电路的输入端接有交流小信号电压，而输出端开路情况称为空载放大电路，这时放大电路的电压放大倍数称为空载电压放大倍数。•小知识•画直流通路和交流通路时，应遵循下列原则:•（1）对直流通路，电感可视为短路，电容可视为开路。•（2）对交流通路，若直流电源内阻很小，则其上交流压降很小，可把它看成短路;若电容在交流通过时，交流压降很小，也把它看成短路2.2.2动态分析•实际放大电路工作时都处于动态，并接有一定的直接负载或间接负载，负载以各种形式出现，但都可以等效为一个负载电阻2.2.3用图解法分析波形的非线性失真•1.由三极管特性的非线性引起的失真•三极管的非线性表现在输入特性曲线的弯曲部分和输出特性曲线间距的不均匀分布。•2.静态工作点选择不当引起的失真•如果静态工作点没有选择在放大区中间，沿着负载线偏上或偏下，这时输出电压信号就可能进入三极管输出特性曲线上的饱和区或截止区，输出电压信号就不能保证与输入电压信号相似，把这种情况下的输出信号叫做失真，进入截止区产生的失真称为截止失真，进入饱和区产生的失真称为饱和失真。2.3微变等效电路•2.3.1放大电路的微变等效电路•1.晶体管的微变等效电路•放大电路的微变等效电路，其核心是晶体管的微变等效电路。晶体管的微变等效电路•2.共射极放大电路的微变等效电路•小知识•交流通路上电压、电流都是交变量，既可用交流量表示，也可以用相量表示，上图箭标表示它们的参考方向。2.3.2用微变等效电路法分析放大电路•1画出放大电路的交流通路•2用相应的等效电路代替三极管•3计算性能指标用微变等效电路法分析放大电路的步骤小知识输入电阻是从输入端看放大电路的等效电阻，输出电阻是从输出端看放大电路的等效电阻。因此，输入电阻要包括RB，而输出电路就不能把负载电阻算进去。•思考题•1.对于共射极放大电路，为什么通常希望输入电阻较高为好?2.4放大电路静态工作点的稳定•.4.1温度对静态工作点的影响温度升高，Q点上移;温度下降，Q点下移。2.4.2分压偏置电路•如果在原放大电路基础上改变一下，使在iC上升的同时IB下降，以达到自动稳定工作点的目的。这就是分压偏置电路。小知识RE越大，稳定性越好，但不能太大，一般RE为几百欧到几千欧。电容CE的作用:与RE并联的电容CE称为旁路电容，可为交流信号提供低阻通路，使电压放大倍数不至于降低，CE一般为几十微法到几百微法。2.5共集电极电路和共基极电路•2.5.1共集电极电路•1.电路的组成•共集电极放大电路是从发射极输出，所以简称射极输出器。（a）所示是射极输出器电路图，（b）是其直流通路共集电极放大电路的交流通路及微变等效电路•2.静态分析•确定静态工作点的值•3.动态分析•（1）电压放大倍数•（2）输入电阻•（3）输出电阻•小知识•射极输出器的特点:•①电压放大倍数小于1，但近似等于1;•②输出电压与输入电压同相;•③输入电阻高，输出电阻低。*2.5.2共基极电路•1.电路的组成•如图2-21（a）所示是一个共基极放大电路，图2-21（b）是共基极放大电路的交流通路，从图中看出基极是输入回路和输出回路的公共端，故称为共基极放大电路。思考题•1.三种放大电路中哪一种输入电阻最大?哪一种最小?哪一种输出电阻最小?•2.如何提高共集电极电路的输入电阻?2.6多级放大电路•一般放大器都是由几级放大电路组成，能对输入信号进行逐级接力方式连续放大，以获得足够的输出功率去推动负载工作，这就是多级放大器。其中接入信号的为第1级，接着为第2级，直至末级。前级的输出是后级的信号源，后级是前级的负载。多极放大电路的组成2.6.1级间耦合方式•阻容耦合、直接耦合、变压器耦合多级放大器常用的耦合方式1.阻容耦合阻容耦合就是利用电容作为耦合和隔直流元件。阻容耦合方式•阻容耦合的•优点是:•前后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工作点都相互独立。便于分析、设计和应用。•缺点是:•信号在通过耦合电容加到下一级时会大幅度衰减。在集成电路里制造大电容很困难，所以阻容耦合只适用于分立元件电路。•2.直接耦合•直接耦合是将前后级直接相连的一种耦合方式。•优点是:•电路中没有大电容和变压器，能放大缓慢变化的信号，它在集成电路中得到广泛的应用。•缺点是:•它的前、后级直流电路相通，静态工作点相互牵制、相互影响，不利于分析和设计。2.6.2两级阻容耦合放大电路的分析•例2.6.1如图2-26所示电路，已知两个晶体管β1=100，β2=60，rbe1=0.96kΩ，rbe2=0.8kΩ;电路元件参数R11=24kΩ，R21=36kΩ，RC1=2kΩ，RE1=2.2kΩ，R12=10kΩ，R22=33kΩ，RC2=3.3kΩ，RE2=1.5kΩ，直流电源UCC=24V，交流负载电阻RL=5.1kΩ，信号源内阻RS=360Ω。试求:（1）各级的输入电阻和输出电阻;（2）放大器的电压放大倍数;（3）放大器的输入、输出电阻。解题过程见教材P592.7场效应管放大电路的微变等效电路分析法•1.场效应管的微变等效电路•2.共源极放大电路的动态分析•3.共漏极放大电路的动态分析思考题•1.和双极型晶体管放大电路相比，场效应管放大电路的输入、输出电阻，电压放大倍数有何特点?本章小结•1.大电路中的三极管必须始终工作在放大区，而不能工作在截止区或饱和区。•2.放大电路的基本分析方法有两种:图解法和微变等效电路法。•3.常用的工作点稳定电路是采用负反馈的原理，使集电极电流的变化影响输入回路中发射结电压的变化，从而保持静态工作点基本不变。•4.基本放大电路有三种接法，即共射接法、共集接法、共基接法。•5.可以采用两种不同放大元件组成基本放大电路，即晶体三极管放大电路和场效应管放大电路，两种放大电路的工作原理和分析方法类似。•6.多级放大电路常用的耦合方式有三种:阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。