模拟电子技术基础学习笔记（二）

2 基本放大电路

2.1 放大电路的构成

2.1.1 放大的概念

1. 特征：
   1. 小功率——大功率。
   2. 小电压小电流——大电压大电流。
   3. 放大功率。。
2. 本质：能量在控制下的转换（有外接供电电源提供放大功率的信号与能量）
   1. 能量的控制。
   2. 能量的转换。
3. 必要条件：存在源元件（控制元件）。
4. 前提条件：不失真。
5. 测试信号：正弦波（有待放大的交流波形，终归可以分解为多个频率的正弦波的叠加）。

2.1.2 构建放大电路

1. 目标：小功率信号——大功率信号。
2. 条件：
   1. 元件。
   2. 能量（电源）。
3. 技术路线：
   1. 三极管：放大状态。
   2. 小信号——IB（UBE）
   3. 合理的输出。

4. 放大电路

   1. 电路中信号的传递，叫做信号的耦合。

   2. 直接耦合式：输入直接加到电路，输出直接从放大电路出来，没有滤波等手段。

      

      • 问题：
        1. 输入有分压。
        2. 输出带直流。

   3. 阻容耦合式

      

      1. 使用容量较大的电解电容。
      2. 电解电容有正负极。

5. 工作原理：

   

   

2.2 放大电路的性能指标

2.2.1 示意图

1. 前端信号源：

   1. 等效为电压源与内阻相串联。
   2. 等效为电流源与内阻相并联。

2. 放大电路：

   1. 可等效为一个电阻Ri（放大电路的等效电阻）。
   2. Ri决定信号源给放大电路输入多大的信号。
   3. 放大电路得到的信号就是，Ri与Rs对Us的分压。

3. 如果前端信号源为电压型信号源：

   1. 放大电路的等效电阻（Ri），越大越好。

   2. Ui越大越好（放大），所以Ri越大越好。

      

   3. Ii越小越好（Us不变，减小信号源的功率输出），所以Ri越大越好。

4. 输出端口：

   1. 输入源与放大电路，可等效为，电压源与内阻相串联。
   2. 电源为开路电压，内阻为前端的等效电阻。
   3. R0位输出电阻。
   4. 若需要U0变化小，则需要R0小。
   5. 若需要I0变化小，前端近似于电流源，则需要R0大。

2.2.2 放大倍数

1. 电压放大电压：Auu = U0 / Ui
2. 电压放大电流：Aui
3. 电流放大电压：Aiu
4. 电流放大电流：Aii

2.2.3 输入电阻Ri

2.2.4 输出电阻R0

2.2.5 两个放大电路

1. 对于第一级放大电路，第二级放大电路等效为Ri2（第一级放大电路的负载）。
2. 前一级的负载，为后一级的输入电阻。

2.2.6 频率指标

1. 信号源频率很低的时候，容抗变的很大，信号不容易输入，不容易输出。
2. 频率不断升高，结电容容抗不断减小，电流放大倍数不断减小，输出信号越来越小。
3. 低频的时候，高频的时候，放大倍数衰减，衰减到一定程度，不再放大。

2.2.7 非线性失真

2.2.8 最大不失真输出电压

2.2.9 最大输出功率与效率

2.3 分析方法

• 分析原则：
  1. 先直流，后交流。
  2. 分析动态必须先分析静态，即静态工作点Q。

2.3.1 直流通路与交流通路

1. 直流通路

   1. 交流源置0，Ui = 0

      1. 电容相当于断路。
      2. 电感相当于短路。
      

   2. 直流通路可以判断静态是否合理。

      

2. 交流通路

   1. 直流源置0。

   2. 电容相当于短路（信号源频率足够高，耦合的电容（通交隔直）容抗非常小，近似短路）

      

2.3.2 图解法

1. 用图解法找静态工作电Q。
2. 外部电路的工作特性曲线。
3. 内部的输入特性曲线。
4. 先将交流置0。
5. iB = (VBB - UBE) / Rb
6. Y轴：VBB / Rb，X轴：VBB，一条与输入特性曲线相交的斜线。
7. 得到输入特性曲线的静态工作电Q。
8. 与斜线平行的线，Δui。
9. 与曲线再相交一点。
10. UBE在X轴区间变化。
11. ΔiB在Y轴区间变化。
12. 得出IBQ与UBEQ。
13. 找到IB = IBQ的输出特性曲线。
14. iC = (VCC - UCE) / RC
15. X轴：VCC，Y轴：VCC / RC，一条与输出特性曲线相交的斜线。
16. 得到输出特性曲线的静态工作电Q。
17. 通过ΔiB，得到新的输出特性曲线，进而得到ΔUCE，得到ΔIC。
18. 放大倍数 = ΔUCE / Δui

2.3.3 等效电路法

1. 思想：限定条件，用线性元件与等效非线性元件。

2. 纯交流，变化量之间（ΔuBE与ΔiB）的关系。

3. Δ很小，两者近似于线性关系。

   

4. 直流为0，相当于把坐标原点移到静态工作点。

5. 思路：

   1. 直流通路：

      1. 通过直流，找到静态工作点Q。

      2. 求出Q点切线斜率，得出等效电阻值（rbe），为过Q点的切线的斜率的倒数。

      3. 静态工作点（IEQ）决定了rbe的大小。

      4. rbb是基区的体电阻。

         

   2. 交流通路：

      1. 做出交流通路。

      2. 交流通路里的三极管变成电阻与流控电流源的等效电路。

         

   3. 至此，整个电路可以等效线性化。

6. 举例：

   1. 电路。

      

   2. 直流通路。

      

   3. 判断静态工作点是否正确。

      1. 比较ICMAX 与 βIB 之间的关系。
      2. βIB > ICMAX —— 饱和
      3. βIB < ICMAX —— 放大
      

   4. 得出rbe后，可分析交流参数。

   5. 交流通路。

      

   6. 微变等效电路。

      1. IB：纯直流。
      2. iB：瞬时值。
      3. ib：仅交流
      4. Ib：交流的向量。
      

   7. Au = U0 / Ui

   8. U0 = - βib * RC

   9. Ui = ib * Ube

      

2.4 H参数等效模型

2.5 基本共射放大电路的动态分析

1. 求解静态电路

   

   1. 直流通路

      

2. 求解动态电路

   1. 交流通路

      

   2. 简化H参数等效

      

3. 求解Au

   

4. 求解Ri

   

5. 输入电阻

   

   1. 前端为电压型信号源。
   2. 放大倍数相同。
   3. 输入电阻大的放大效果好（输出电压大）。

6. 输出电阻

   

2.6 放大电路Q点的稳定

2.6.1 必要性

1. 对Q点影响：
   1. 温度
   2. 电源的波动
   3. 器件的老化
2. 稳定Q点的思路
   1. 稳定Q点，即稳定IC。
   2. IC与温度正相关。
   3. IB引起IC变化，UBE控制IB变化。
   4. IC上升，UBE下降即可。

2.6.2 Q点稳定的电路的构成

1. 阻容式耦合

   
   • RE将输入输出联系起来，即反馈。

   

   • IB2 » IB

2. 直接耦合

   

2.7 电路分析

2.7.1 基本共射放大电路

2.7.2 基本共集放大电路

2.7.3 基本共基放大电路

2.7.4 场效应管放大电路

2.8 晶体管放大电路的派生电路

2.8.1 复合管放大电路

1. 复合管的组成：组成原则为合理的电流路径。

   
   1. 达林顿管 / 达林顿结构。
   2. 前面的管子是主管。

2. 复合管变为H参数等效。

2.8.2 共射——共基放大电路

1. 共射：放大电流，放大电压放大倍数。
2. 共基：放大电压放大倍数，通频带拓宽。

2.8.3 共集——共基放大电路

1. 射集输出：前端输入电阻大，与电压型信号源一起获得更大的Ui，同时让Us尽可能小，减小输入功率。
2. 共基：放大电压放大倍数，通频带拓宽。