基本放大电路

基本放大电路有三种常见的组态，分别是共射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。每种组态都有其特定的工作原理和应用场景。

基本放大电路

• 一、 放大概念
  • 基本特征：功率放大 前提：不失真
  • 性能指标
    • 通频带与截止频率
      • 幅频特性曲线
        • fL和fH分别被称作下限截止频率和上限截止频率
    • 最大不失真输出电压
      • 有效值Uom
      • 峰-峰值Uopp（Uopp=2 √2Uom）
    • 电压/电流放大倍数（四种）
• 二、 晶体管单管放大电路的三种基本接法
  • 基本共集放大电路（射极输出器）
    • • 交流通路中集电极接地，因此实际上输入输出共用集电极 负载接在射极上，因此称作射极输出器
    • 参数分析
      • 电压放大系数
        • 此处分子应当加上基极上可能存在的电阻Rb
      • 电流放大系数
        • 说明：Io为流经RL负载的电流，Iin为输入端的电流
          • 三种接法的比较
      • 输入电阻
        • （Ri‘为基极Ib方向的电阻）
      • 输出电阻
        • 短路信号源，将RL换成测试电压源
  • 基本共基放大电路
    • • 交流通路中基极接地
    • 参数分析
      • 电压放大系数
      • 电流放大系数
      • 输入电阻和输出电阻
  • 基本共射放大电路
    • 静态工作点Q：输入端加上正确的偏压，保证三极管处于工作状态，能够实现交流放大
      • 静态工作点Q的参数包含IBQ、ICQ、UCEQ和UBEQ，其中UBEQ一般视作已知，且知道前两个一般可以在图解法中作图求出UCEQ
    • 两种实用放大电路
      • 直接耦合
        • 缺点
          • 1 电阻分压导致电压损失
          • 2 无法隔直通交
      • 阻容耦合
• 三、 分析方法
  • 直流通路与交流通路
    • 直流通路
      • 形成：直流电源作用下形成的电路 原则：电容断路、电感短路、交流信号源短路（保留内阻）
        • 交流信号源串联的Rs不可忽视
      • 分析目的：求出静态工作点Q
    • 交流通路
      • 形成：交流电源作用下形成的电路 原则：电感断路、大容量电容短路、无内阻的直流源短路
      • 分析目的：求出动态参数
  • 图解法
    • 输入回路负载
    • 输出回路负载
    • 应用
      • 电压放大倍数分析
        • uI输入方程求iI，iI输出图解求uO
      • 波形非线性失真
        • 截止失真（uo顶部失真）
          • 原因：输入信号负半周峰值时，uBE小于Uon，晶体管截止
          • 最大Uom：IbR负载/根号二
            • 解释：抵消Ic，使Rc分压最小
          • 解决办法：加大VBB，防止进入截止区
        • 饱和失真（uo底部失真）
          • 原因：输入信号正半周峰值时，ic过大，uce过小，晶体管进入饱和区
          • 最大Uom：UCQ-UCES
          • 解决办法：加大Vcc/减小Rc/加大Rb/换β小的管子
        • 最好将Q点设置在放大区负载线的中点（Vcc+VCES）/2，此时Uom最大
        • 判断随着uI增大，哪种失真更先出现
          • 比较UCEQ-UCES和ICQ•RL‘，前者代表Q点到饱和失真临界状态的电压差值、后者代表Q点到截止失真临界状态的电压差值
    • 直流负载线与交流负载线
      • 二者都过Q点，而交流负载线还算上了负载RL，因此交流负载线斜率绝对值较大
      • 直接耦合中二者重合，阻容耦合只有空载时二者重合
  • 等效电路法
    • 晶体管直流等效模型
      • UBEQ取固定压降，ICQ仅取决于IBQ
    • 共射h参数等效模型（适用于交流）
      • 仅在三极管处于放大区时适用，因此必须先用直流通路法求出Q点，同时求出rbe
      • h11:小信号作用下be间动态电阻rbe，且有rbe=Ube/Ib（静态分析不涉及）
      • h12e:输出回路电压对输入回路电压的影响（极小）
      • h21e:电流放大系数β
      • h22e:ce间动态电阻rce的倒数（很小）
      • 输入回路等效为只有一个动态电阻rbe，输出回路等效为只有一个受控源
      • 共射放大电路动态参数分析
        • 电压放大倍数Au
        • 输出电压和信号源电压的比值Aus
        • 输入电阻：输入电压有效值和输入电流有效值之比
        • 输出电阻：诺顿等效可得总电阻为与负载并联的电阻之和
• 四、 静态工作点Q的稳定方法
  • 温度对Q点影响
    • (1) 输入曲线：IB增大，曲线左移
    • (2) 输出曲线：Ic增大，Q点上移，曲线间隔增大（IB的缘故），易出现饱和失真
    • 解决办法：集电极串联电阻Re
      • 目的：使Icq稳定
      • 原理：与IB相比Ic更大，Ic增大，Ue（Re分流）增大，Ube（基极电压）减小，Ib减小
        • 稳定条件是I1》Ib（即基极电流占分流前的少数）
      • Re的取值：Re》Rb/（1+β） 其中Rb为Rb1//Rb2
  • 静态工作点估算（Q点稳定电路适用）
    • 通过戴维南变换推导得到
      • 从I1》Ib得到的式子
        • 当（1+β）Re》Re时，二者表达式相同，满足稳定条件
  • 动态参数估算
    • 在Q点稳定电路中，满足Q点稳定的条件时可以估算动态参数
      • 电压放大系数
        • 估算前
          • 估算后
      • 输入电阻
• 五、 场效应管
  • 备忘
    • 场效应管特性曲线汇总:书43页
  • 三种基本接法
    • 基本共源
      • • 低频小信号等效
    • 基本共漏
    • 基本共栅
  • 偏压方法
    • 自给式偏压：不在栅极额外加直流电源，通过源极电阻分压抬高源极电位，形成栅-源极偏压
    • 分压式偏压：在自给式偏压的基础上，用Rg1和Rg2分压Vcc到g极
• rce倒数很小说明rce极大，因此静态分析中若三极管与Re并联，则UCEQ等于Re在Re+Rc中的分压
• 供推导
• 供推导
• rbe的近似表达
  • rbe由基极侧的rbb'和射极处的rb'e组成，其中前者一般给定，后者可以计算
  • rbe=rbb‘+UT/Ib（UT固定为26mV）