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模拟电子线路

模拟电子线路. Analog Circuits. 南通职业大学 电子工程系 : 杨碧石. 2 ． 1 放大的概念 一、什么叫放大电路（放大器） 1 、放大： 将信号的幅度由小增大或扩大幅度，不改变频率（波形形状）完成上述工作的器件（电路）叫放大器（电路）。. 第 二 章 放大电路的基本原理. 2 、放大的本质： 实现能量的控制。 这种小能量对大能量的控制作用，就是放大作用。 我们讨论的放大作用：其放大的对象是变化量。 放大电路的核心元件： 三极管、场效管。. 音响 放大器. 放大器. 输入.

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  1. 模拟电子线路 Analog Circuits 南通职业大学 电子工程系:杨碧石

  2. 2．1放大的概念 一、什么叫放大电路（放大器） 1、放大： 将信号的幅度由小增大或扩大幅度，不改变频率（波形形状）完成上述工作的器件（电路）叫放大器（电路）。 第二章放大电路的基本原理

  3. 2、放大的本质： 实现能量的控制。 这种小能量对大能量的控制作用，就是放大作用。 我们讨论的放大作用：其放大的对象是变化量。 放大电路的核心元件： 三极管、场效管。

  4. 音响 放大器 放大器 输入 输入 输出 输出 传声器 扬声器 （含直流电源） 信号源 负载 （含直流电源） 二、放大电路的分类 1、按任务：以增大（扩大）U（I）为目的小信号放大器 （电压流）放大器）以增大UI（P）为目的大信号放大器（功率放大器）

  5. 2、按输入信号来分： 音（低）频率放大器：20HZ—200KHZ（语言信号） 直流放大器：直流、缓慢变化信号 宽频放大器：几十赫兹（ HZ）—几百MHZ 高频（谐振）放大器：高频载波信号、已调波信号

  6. 二、放大电路的特点 1、研究小信号连续变化的模拟信号。 对放大电路最基本要求是将输入的模拟信号按比例地进行线性放大，使放大后的输出信号尽可能和原来输入信号的波形保持一致不产生失真。 数字电路：数字信号输入与输出 为逻辑关系。

  7. 2、三极管—放大状态，输出信号必须忠实输入信号，对器件电源等有较高要求。 数字电路中三极管工作在截止和饱和状态。 3、分析方法 模拟：图解法，微变等效电路法。 数字：逻辑代数、真值表、卡诺图、 状态转换图等。

  8. 2.2 共射基本放大电路 （basic common emitter amplifier） 由单个三极管构成的放大电路称为基本放大电路。 2.2.1 共射基本放大电路的原理电路 1．原理电路 图2.2.1 共射基本放大电路原理电路

  9. 该放大电路成立的条件是： （1）有正确的直流偏置， 即发射结正偏、集电结 反偏（接VBB和VCC）； （2）输入信号ui为小信号； （3）输入回路的交流与直 流应相互叠加（ui与VBB 串联连接）； （4）输出回路应有交流电 压输出（接Rc）。 图2.2.1 共射基本放大电路原理电路

  10. 二、工作原理 1、静态分析 静态：把uI=0时放大电路的状态。 此时分析的电路各量均为直流量有IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ=VCC-ICQRC称静态工作点。 2、动态分析 动态：把uI不为0时放大电路的状态。 此时分析的电路各量是在直流量的基础上再加上 交流量。 输入端加入一个微小的变化量信号，在输出端 得到一个较大的变化量信号，实现放大。

  11. 由图2.2.1可以看出，输入回路的外加电压 uBE= VBB+ui=VBB +ΔUBE，这就引起发射结两端电压的变化，使发射极电流iE= IE +ΔIE ，即在原来IE基础上变化了ΔIE 。相应地，集电极电流iC= IC +ΔIC，基极电流iB= IB +ΔIB，分别在原来基础上变化了ΔIC和ΔIB 。

  12. 在共射电路中，输入电流为基极电流iB ，输出电流为集电极电流iC，输出电流变化量ΔIC与输入电流变化量ΔIB的比值称为共发射极交流电流放大系数，用β表示，即 （2.2.1） 显然，和是两个不同的概念。但若在iC变化时基本不变（ICEO一般也认为不变）的条件下，由式（2.1.3）得 则

  13. 由于发射结正偏，发射结电阻较小，因此输入电压的微小变化ΔUBE就能引起基极电流的较大变化ΔIB ；又ΔIC =βΔIB，故相应的集电极电流的变化ΔIC就很大。电路的输出电压ΔUO=ΔIC Rc ，只要Rc阻值不很小，就能使输出电压ΔUO的幅度比输入电压ΔUBE大得多，且二者波形相同，因此，这个电路就具有电压放大作用。 综上所述，共射电路既有电流放大作用，也有电压放大作用，因此它具有功率放大作用。“放大”的本质实际是指功率的放大或能量的放大。

  14. 实用放大电路——双电源供电电路 如图所示的原理电路在实际应用时存在以下几个问题： （1）交流信号源与直流电源共用一个回路，相互影响。 （2）信号源经Rb才加到发射极两端，使发射极两端的信号大大减小，导致放大电路的放大性能的下降。

  15. （3）输入交流信号源与直流电源不能共地。 （4）输出电压uO中含有直流成分。

  16. 为解决上述问题，可将阻容耦合交直流叠加（或分离）电路引入到放大电路中来，如图2.2.2所示。为解决上述问题，可将阻容耦合交直流叠加（或分离）电路引入到放大电路中来，如图2.2.2所示。 图2.2.2 双电源供电电路 图2.2.1原理电路

  17. 由于该放大电路使用了两组电源，所以称为双电源供电电路。C1 、C2称为隔直电容或 耦合电容。 该电路又称为阻容耦合放大电路 图2.2.2 双电源供电电路

  18. 实用放大电路——单电源供电电路 （a）双电源供电电路 （b）单电源供电电路

  19. （a）单电源供电电路 （b）习惯画法

  20. 电压和电流符号的意义（以电流为例）： iB = 40 + 20sinωt （μA）= IB +Ibmsinωt = IB + ib IB基极的直流电流； IBAV基极电流的平均值； IBM基极电流的最大值； ib基极电流交流分量的瞬时值； Ib基极电流和有效值（均方根值）； iB基极电流总的瞬时值； Ibm基极电流交流 ΔIB基极直流电流的变化量； ΔiB基极电流总的变化量； 放大电路中各点电压、电流及其波形

  21. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 实验线路：图2.3.3（b）所示单电源供电电路，图中Rb为51kΩ电阻与470kΩ电位器相串联组成，Rc为1kΩ，RL为1kΩ，T为S9013 。 1．静态情况 图2.3.3 共射基本放大电路

  22. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 （1）不接ui，接入VCC= +20V，用万用表测量三极管的静态工作点； （2）测量UBE，并记录： UBE =V；

  23. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 （3）调节Rb（RW），观察UBE有无明显变化，并记录： UBE（有/无）明显变化。 推论：由 可知，此时IB应 （有/无）明显变化。 （4）调节Rb（RW），使UCE=10V；

  24. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 （5）调节Rb（RW），观察UCE有无明显变化，并记录： UCE（有/无）明显变化。 推论：由 可知，此时IC应 （有/无）明显变化。

  25. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 思考题：在放大区，IC实际上主要受IB控制还是受UCE控制？ 此时，三极管的发射结偏，集电结偏，工作在区。

  26. [实验2-2-1]放大电路静态工作点的测量 从实验中可以看出，在放大区，调节Rb（RW）时，UBE___（有/无）明显变化，IB（有/无）明显变化，而IC =βIB必然___（有/无）明显变化，因此，UCE = VCC－ICRc也会有（有/无）明显变化，即调节Rb（RW）（不可以/可以）明显改变放大器的工作点和工作状态。

  27. 理论上，静态时ui=0，三极管各极的电压和电流均为直流。VCC通过Rb使三极管的发射极导通，B、E两端的导通压降UBE基本不变（硅管约为0.7V，锗管约为0.2V），因此有理论上，静态时ui=0，三极管各极的电压和电流均为直流。VCC通过Rb使三极管的发射极导通，B、E两端的导通压降UBE基本不变（硅管约为0.7V，锗管约为0.2V），因此有 IC =βIB UCE = VCC－ICRc 若Rb、VCC不变，则IB不变，因此，该电路称为恒流式偏置电路或固定偏流式电路。

  28. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 实验线路：图2.3.3（b）所示单电源供电电路，图中Rb为51kΩ电阻与470kΩ电位器相串联组成，Rc为1kΩ，RL为1kΩ，T为S9013 。 2．动态情况

  29. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 （1）不接ui，接入VCC= +20V，用万用表测量三极管的静态工作点； （2）调节Rb（Rw），使UCE = 10V。

  30. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 （3）保持步骤（2），输入端接入ui（fi=1kHZ ，Ui =10mV），用示波器（AC输入）同时观察ui、uBE波形，并记录ui、uBE波形； 从实验中可以看出，ui与uBE波形幅度大小（基本相同/完全不同）。另外，接入ui后，由于uBE中（含有/不含有）直流分量，即uBE为_______（纯交流量/交直流叠加量）。

  31. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 因此， uBE =（UBE+ui 或 ui） iB =（IB+ib 或 ib） iC= iB =； ［β(IB+ib) = IB+ ib=IC+ic或 ib=ic］

  32. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 （4）保持步骤（3），用示波器Y2轴输入（DC输入/“交替”显示）观察uCE波形和幅度大小，并记录uCE波形和幅度大小； 从实验中可以看出，输出电压的波形与输入电压波形（基本相同/完全不同），输出电压的幅度（远大于/远小于/基本等于）输入电压的幅度，即（实现了/没有实现）信号的不失真放大。

  33. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 从实验中还可以看出，uCE中（含有/不含有）直流分量，即uCE为______（纯交流量/交直流叠加量），因此，uCE=______（UCE+uce 或 uce）

  34. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 （5）保持步骤（4），改用示波器Y2轴输入观察uo的波形和幅度大小，并记录uo的波形和幅度大小； 从实验中可以看出，由于电容C2的隔直流作用，实际的输出电压uo中（含有/不含有）直流成分，即 uo =（UCE+uce 或 uce）

  35. [实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察[实验2-2-2]放大电路动态工作过程的测量与观察 （6）保持步骤（5），观察和比较ui与uo的相位关系，并记录： ui与uo的相位关系为（同相/反相）。 结论：ui与uo（同相/反相），即共射基本放大电路为（同相/反相）放大电路。实际上，uCE = VCC－iCRc= VCC－(IC+ ic)Rc=( VCC－ICRc) －ic Rc= UCE+ uo即uo =－icRc，由此即可看出该放大电路（具有/不具有）倒相作用。

  36. Uim ui（mV） O ωt iB（μA） Ibm IB ωt iC（mA） Icm IC ωt uCE（V） Ucem UCE uo（V） ωt Uom O ωt 各点波形图

  37. 理论上，有 uBE =UBE + ui iB =IB+ ib iC=βiB =β(IB+ ib) =βIB+βib= IC+ ic uCE=VCC－iCRc=VCC－(IC+ic)Rc=(VCC－ICRc)－icRc=UCE+uce uo = uce，即uo =－icRc

  38. [实验2-2-3(仿真)]放大电路不正常现象的观察 结论： （1）Rc =0时，（有/无）交流电压输出（输出交流被短路）。 （2）UBE = 0（IB=0）时，（有/无）交流电压输出，此时三极管工作在（放大状态/非放大状态）。

  39. 通过上述讨论，可以得出如下结论： （1）共射基本放大电路的放大过程可描述为：

  40. 通过上述讨论，可以得出如下结论： （2）放大电路的组成原则： 正确的直流偏置；正确的交流通路；交直流相互兼容，互不影响；合适的元器件参数选择。

  41. 放大倍数；最大输出幅度； 通频带；非线性失真系数； 输入电阻；输出电阻； 最大输出功率和效率等。 放大器的性能指标可以通过测试得到。 一般采用正弦信号（纯交流信号）作为标准测试用输入信号。 2.3放大电路的主要性标

  42. + + Uo Us RL Ro Ri Rs . - Io Ii + + Uo Ui - - 信号源 Ro 负载 放大电路 Ri 1 2 图2.3.1 放大电路技术指标测试示图

  43. 一．放大倍数（增益） 输出信号与输入信号的变化量之比。 如果信号的频率既不很高又不很低，则放大电路的附加相移可以忽略，于是上述两种放大倍数可用实数来表示，并写成交流瞬时值或幅值之比： 电压放大倍数 （2.3.1） 电流放大倍数 （2.3.2）

  44. [实验2-3-1]放大电路性能指标—放大倍数的测量[实验2-3-1]放大电路性能指标—放大倍数的测量 实验线路：图2.3.1（a）所示放大电路。 图2.3.1（a）中Rb为51kΩ电阻与470kΩ电位器相串联组成，Rc为1kΩ，RL为1kΩ，T为S9013。 Ri Ro 信号源 负载 共射基本放大电路

  45. （1）不接ui，接入VCC= +20V，调节Rb（RW），使UCE = 10V。 （2）保持步骤（1），输入端接入ui（fi=1kHZ），Ui =10mV）； （3）保持步骤（2），用低频毫伏表分别测量输入电压Ui和输出电压Uo的大小，并记录： Ui=mV，Uo =mV， =。 某些情况下还要用到“源电压放大倍数”Aus。Aus定义为输出电压与信号源电压之比： (2.3.3)

  46. （4）保持步骤（3），不将ui接入到放大电路输入端，用低频毫伏表测量信号源的开路输出电压大小，求出Aus，并记录Aus = 。显然，Aus（大于/小于）Au。 一般信号源总是存在一定的内阻，所以放大器的实际输入电压Ui必然小于Us，Aus亦小于Au。 此外，有时要用到功率放大倍数(或功率增益) Ap，对于纯阻负载，它等于输出功率Po与输入功率Pi之比： (2.3.4)

  47. 上述的各比值（即各种放大倍数）仅在输出波形没有明显失真时才有意义，其它指标也是如此。上述的各比值（即各种放大倍数）仅在输出波形没有明显失真时才有意义，其它指标也是如此。 工程上常用分贝( dB)来表示放大倍数的大小，常用的有 Au（dB）= 20lg│Au│ Ai（dB）= 20lg│Ai│ (2.3.5) Ap（dB）= 10lgAp 采用分贝表示放大倍数，可使表达简单，例如，Au =1000000，用分贝表示则为Au =120 dB。其次，由于人耳对声音的感受与声音功率的对数成正比，因此采用分贝表示可使它与人耳听感受相一致。最后，它可使运算方便，即化乘除为加减，这在多级放大电路计算放大倍数时将得到充分的体现。

  48. + + Uo Us RL Ro Ri Rs . - Io Ii + + Uo Ui - - 信号源 Ro 负载 放大电路 Ri 二．输入电阻Ri 1 2 输入电阻Ri就是向放大电路输入端看进去的等效电阻。即输入电阻Ri： （2.3.6）

  49. 输入电阻Ri可以通过测量而得到，如图2.3.2所示为测量输入电阻的电路。调节Rw1，当Ui =0.5 Us时，即可得Ri = Rs + Rw1。 Rw1 Ri 图2.3.2 测量输入电阻的电路

  50. [实验2-3-2]放大电路性能指标—输入电阻的测量[实验2-3-2]放大电路性能指标—输入电阻的测量 实验线路：图2.3.2所示放大电路。 图2.3.2中Rb为51kΩ电阻与470kΩ电位器相串联组成，Rc为1kΩ，RL为1kΩ，T为S9013。 （1）不接ui，接入VCC= +20V，调节Rb（RW），使UCE = 10V。 （2）保持步骤（1），不接ui，用低频毫伏表测量信号源的开路输出电压Us大小，并使Us =20mV； （3）保持步骤（2），在输入端串接电位器Rw1，并接入ui，调节Rw1，使Ui =0.5 Us； （4）保持步骤（3），断开Rw1，用万用表测出Rw1阻值，求出Ri，并记录Ri =。

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