第5章基本放大器.DOC

第2章 基本放大器 2.1共射放大电路 放大电路是电子设备中最重要、最基本的单元电路。放大电路的任务是放大电信号，即把微弱的电信号，通过电子器件的控制作用，将直流电源功率转换成一定强度的，随输入信号变化而变化的输出功率，以推动元器件（如扬声器、继电器等）正常工作。因此放大电路实质上是一个能量转换器。 2.1.1 电路结构 如图2-1所示是基本的共发射极单管电压放大电路，u是放大电路的输入电压，u是输出电压。为分析方便，通常规定：电压的正方向是以公共端为负端，其他各点为正端。 图2-1 基本共射放大电路 电路中各元件的作用如下： VT是NPN型晶体管，是放大电路的核心元件，起电流放大作用。 U是放大电路的直流电源，一方面与R，R相配合，使晶体管的发射结正偏、集电结反偏，以满足晶体管放大的外部条件（图2-1中，若晶体管采用PNP型，则电源U的极性就要反过来）；另一方面为输出信号提供能量。U的数值一般为几～十几伏。 R是基极偏置电阻，电源U通过R为晶体管发射结提供正向偏压，改变R的阻值，即可改变基极电流I的大小，从而改变晶体管的工作状态。R值一般为几十～几百千欧。 R是集电极负载电阻，电源U通过R为晶体管提供集电结反向偏压，并将晶体管放大后的电流I的变化转变为R上电压的变化，反映到输出端，从而实现电压放大。R值一般为几～十几千欧。 C,C是耦合电容，起“隔直通交”作用，一方面隔离放大电路与信号源和负载之间的直流通路，另一方面使交流信号畅通。C, C的数值一般为几～几十微法。 R是外接负载，它可以是扬声器、耳机或其他负载，也可以是后级放大电路的输入电阻。信号源、基极、发射极形成输入回路；负载R、集电极、发射极形成输出回路。输入回路和输出回路的公共端是发射极，可见这是一个共发射极放大电路，简称共射放大电路。 2.1.2 电路的工作原理 为便于分析，对电路工作过程中各量的符号规定如下：直流量用大写字母、大写下角标表示，如I, I, U等；交流量用小写字母、小写下角标表示，如i, i, u等；总变化量是交直流叠加量，用小写字母、大写下角标表示，如i, i, u等。 1.静态工作情况 放大电路输入端未加输入信号即u= 0时的工作状态称为静态。静态时，由于直流电源U的存在，电路中没有变化量，电路中的电压、电流都是直流量。晶体管的I, I, U称为该放大电路的静态工作点，简称Q点。按直流信号在电路中流通的路径可画出直流通路。由于电容具有隔断直流的作用，因此画直流通路时电容相当于开路。 图2-2是图2-1所示放大电路的直流通路。静态工作点的I, I, U可以用直流电表测得；也可用估算法确定。所谓估算法是突出电路工作的主要因素，而忽略一些次要因素。按照直流通路的结构，从图2-2中可得出放大电路的静态值： 通常 ，则 （2-1） （2-2） （2-3） 图2-2 放大电路的直流通路 [例2.1] 在图2-1中，已知U = 20V，R= 400k(，R = 6k(，( = 50，试求放大电路的静态工作点的I, I, U。 解：根据式（2-1），式（2-2），式（2-3）可得 (50×0.05)mA=2.5mA (20-6×2.5）=5V 2. 动态工作情况 放大电路输入端加输入信号即u0时的工作状态称为动态。这时电路中各电量将在静态直流分量的基础上叠加一个交流分量。 输入信号u经过耦合电容C加在晶体管基极和发射极之间，只要输入信号频率不是很低，C对交流信号可视为短路。这时输入信号u叠加在直流的U上，即 u = U+ u 注意：u是在一个较大的直流电压U（约0.7V）上叠加一个较小的交流信号u，以使u不产生负值，避免产生失真。 u电压的变化引起基极电流的变化，即 i = I+ i 式中，i是u引起的电流。 只要晶体管处于放大状态， i = I+ i 而 u= U–Ri= UR（I+ i）= U–RI–Ri= U–Ri 可见，u也是由直流分量U和交流分量-Ri叠加而成的，经过C的隔直通交作用，输出电压只有交流分量，即u= u= -Ri。 上式表明，只要RC取值恰当，就可使u的幅值远大于u的幅值，从而