【模拟电子技术】第二章：基本放大电路

目录

2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标

2.1.1放大的概念

2.1.2放大电路的性能指标

思考题

2.2基本共射放大电路的工作原理

2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用

2.2.2设置静态工作点的必要性

2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析

2.2.4放大电路的组成原则

思考题

2.3放大电路的分析方法

2.3.1直流通路与交流通路

2.3.2图解法

2.3.3等效电路法

计算题注意点：

思考题

2.4放大电路静态工作点的稳定

2.4.1静态工作点稳定的必要性

2.4.2典型静态工作点稳定电路、

2.4.3稳定静态工作点的措施

思考题

2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法

2.5.1基本共集放大电路（射级输出器）

2.5.2基本共基放大电路

2.5.3三种接法的比较

思考题

2.6场效应管放大电路

2.6.1场效应管放大电路的三种接法

2.6.2场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算

2.6.3场效应管放大电路的动态分析

思考题

2.7基本放大电路的派生电路

2.7.1复合管放大电路

2.7.2共射-共基放大电路

2.7.3共集-共基放大电路

思考题

2.8Multisim应用举例

2.8.1

2.8.2

2.8.3

2.8.4

补充：戴维宁定理和诺顿定理

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2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标

2.1.1放大的概念

（1）放大电路放大的本质是能量的控制和转换。

（2）电子电路放大的基本特征是功率放大。

（3）放大的前提是不失真。

（4）能够控制能量的元件称为有源元件。

2.1.2放大电路的性能指标

（1）放大倍数：Auu、Aii、Aui、Aiu，重点研究Auu，简称Au

（2）输入电阻：  ，Ri越大电路从信号源索取电压的能力越大，索取电流的能力越小。

若放大对象为电压，输入电阻越大输入电压越接近信号源电压，输入电阻越大越好；若放大对象为电流，输入电阻越小输入电流就越接近信号源电流，输入电阻越小越好。

（3）输出电阻：若输出信号为电流，则输出电阻越大，输出电流就越稳定，输出电流受负载影响就越小，若输出信号为电压信号，则输出电阻越小，输出电压越稳定，输出电压受负载的影响越小，带负载能力越强。

（4）通频带：

 放大倍数降低至0.707倍的频率（波特图则下降3dB），由于耦合电容大，级间电容小，下限截止频率由耦合电容决定，上限截止频率由级间电容决定。

（5）非线性失真系数

（6）最大不失真输出电压

一般用有效值Uom表示，也可用峰峰值表示 

（7）最大输出功率与效率

思考题

2.2基本共射放大电路的工作原理

以NPN为例

2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用

直流源VBB：产生小信号的交流源Ui本身很小，不能使发射结导通，所以单有Ui时，iB=0，需要加直流源VBB先导通发射结，与此同时产生了附着在直流IB上的变化的 ib

直流源VCC：放大电路的能源，并保证集电结反偏

晶体三极管：工作在放大区（发射结正偏，集电结反偏）
控制Vcc所提供的能量
注意管子的类型：NPN（Vc>Vb>Ve）、PNP（Vc

电阻Rb：限流，防止电流过大将器件烧坏

电阻Rc：将电流信号变换为电压信号

加耦合电容：过滤直流分量，获得纯的放大的交流电压信号
隔直通交

2.2.2设置静态工作点的必要性

重要性：Q点不仅影响电路是否失真，而且影响着放大电路几乎所有动态参数。

硅管： =0.6~0.8v 

锗管： =0.1~0.3v 

解算顺序：             

2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析

2.2.4放大电路的组成原则

思考题

2.3放大电路的分析方法

2.3.1直流通路与交流通路

在直流电源作用下直流量所流经的通路为直流通路，在输入信号作用下动态量所流经的通路为交流通路。

2.3.2图解法

 如图，通过Rb和rbe将电压转化为电流，再通过Rc将电流转化为电压。Rb越小，一定输入电压变化量对应电流变化量就大，对输出影响也大，故Rb越小，增益越大。Rc越大，电流变化一定时Rc上的压降就越大，输出变化就大，增益就大。

截止失真是因为Q点选的太低，加上交流后，三极管在一部分电压区发生截至，导致输出顶部失真，改善方法为减小Rb、增大Vbb。

饱和失真的情况下，输入是正常的，但是输入电流过大，导致输出电流过大，使得Rc分走了很大的电压，导致在交流和直流叠加后在部分电流较大的区域（Rc分走的Vcc的电压比较大），小于了+0.7（即集电结没有反偏），从而失真，改善方法为减小Rc、增大Vcc、或从输入部分降低Q点。

非线性失真：

最大不失真电压Uom的求法：

 直流负载线与交流负载线：

 对于放大电路与负载直流耦合的情况，直流负载线与交流负载线是同一条直线；而对于阻容耦合放大电路，则只有在空载时两条直线才合二为一。

本质区别就是在交流和直流情况下，电容表现不同效果。

2.3.3等效电路法

h参数等效只能在低频小信号下适用，h参数等效模型是线性模型，为什么要低频呢，因为频率高的话结电容会有影响，为什么小信号呢，因为要保持线性。

 

 h参数的物理意义：

  表示小信号作用下 b-e 间的动态电阻,常记作   。

 是当 =  时  对  的偏导数。该参数存在原因是：受的影响（P27页图）由于影响较小，在简化h参数等效图中该项忽略。

 是当  =  时  对  的偏导数，表示晶体管在Q点附近的电流放大系数  。

 是当  =  时  对  的偏导数，即并联一个跨导。该参数存在原因是：受的影响，放大区时由于影响较小，在简化h参数等效图中该项忽略。

的近似表达式：（很重要）

课本P79页

计算题注意点：

1、求输出电阻时不包含负载

2、求增益时需计算入负载。

思考题

2.4放大电路静态工作点的稳定

影响Q点的因素：温度（主要），元件老化（可以出厂后先老化，再匹配），电源电压波动。

2.4.1静态工作点稳定的必要性

Q不稳定可能不能正常放大，常引入直流负反馈或温度补偿的方法使  在温度变化是产生与 相反的变化。

2.4.2典型静态工作点稳定电路、

c图可以稳定Q的原因：（1）Re的直流负反馈；（2）在 >>  的情况下，在温度变化时基本不变。

Re越大，稳定Q点效果越好，但在交流电路中Re会大大降低增益，甚至小于1，故采用阻容式耦合电路，但是，阻容式不易集成，故要采用一个不引入电容，又不减小增益，还可以在发射极引入大的反馈电阻的电路，这个电路就是差分放大电路（下一章节）。

2.4.3稳定静态工作点的措施

温度补偿、引入直流负反馈

 （a）为温度补偿，二极管反向饱和电流受温度影响大。

（b）为温度补偿并引入直流负反馈

干掉温度影响的中心思路 ：做一些操作使得温度升高时 减小；试想，若此操作对 产生的效果随温度的变化力度的 β 倍小于温度对 的影响力度，则无法完全消除温度的影响；反之，大于时不会使 对温度产生相反的影响，而是会平衡，几乎消除了温度对 的影响。

思考题

2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法

2.5.1基本共集放大电路（射级输出器）

 静态工作点：

      为什么没有算  ？ 被 减去了！

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 动态分析：

    ,    (计算时输入需要短路)

共集计算输出电阻时需要考虑输入回路，计算输入电阻时也需要考虑输出回路和负载，而共射不需要。

2.5.2基本共基放大电路

 静态工作点：

动态分析：

2.5.3三种接法的比较

（1）放大能力：

共射：既能放大电流，又能放大电压。

共集：只能放大电流，不能放大电压。

共基：不能放大电流，只能放大电压。（输入输出电路分别为发射级和集电极，电流基本相当。）

（2）和：

共射：输入电阻居中，输出电阻较大。

共集：输入电阻最大，输出电阻最小。

共基：输入电阻小，电压放大倍数，输出电阻与共射相当。

（3）特点：

共射：常作为低频电压放大电路的单元电路。

共集：具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射级输出。

共基：具有电流跟随的特点，高频特性三者中最好，常作为宽频放大电路。

思考题

NPN和PNP在交流小信号等效电路是一样的。

2.6场效应管放大电路

2.6.1场效应管放大电路的三种接法

2.6.2场效应管放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算

2.6.3场效应管放大电路的动态分析

思考题

2.7基本放大电路的派生电路

2.7.1复合管放大电路

（1）NPN----NPN     NPN

（2）PNP----PNP     PNP

（3）PNP----NPN     PNP

（2）NPN----PNP     NPN

         ≈ 

2.7.2共射-共基放大电路

2.7.3共集-共基放大电路

思考题

2.8Multisim应用举例

2.8.1

2.8.2

2.8.3

2.8.4

补充：戴维宁定理和诺顿定理

戴：任何一个线性含源一端口网络，对外电路来说，总可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换；此电压源的电压等于外电路断开时端口处的开路电压 ，而电阻等于一端口的输入电阻。

诺：任何一个含源线性一端口电路，对外电路来说，可以用一个电流源和电阻的并联组合来等效置换；电流源的电流等于该一端口的短路电流，电阻等于该一端口的输入电阻。