2放大电路基本分析及仿真方法

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二、性能指标
对信号而言，任何放大电路均可等效成二端口网络。
输出电流 输入电流
信号源 内阻
信号源
输入电压
1. 放大倍数：输出量与输入量之比
Auu
Au
U o U i
Aii
Ai
Io Ii
Aui
U o Ii
输出电压
源电压放大倍数
Aiu
Io U i
A us
U o U s
电压放大倍数是最常被研究和测试的参数
负载电阻
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两种实用放大电路：
对实用放大电路的
要求：共地、直流电源
RS
种类尽可能少、负载上 vS 无直流分量。
（1）阻容耦合放大电路： 信号源
+
Rs
ui
vs -
I B ib
RB
VBB
ICic RC
VCC
+
RL uo
+
ui
--
VBB
ii 放大器
+
vi
–
“地”
iB IBib Rb
io
+
VCC
iC ICic
RC
+
uO
VCC
-
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（1）阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。
静态时，C1、C2上电压？ U C1 U BEQ，U C2 U CEQ
动态时， uBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。
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3、输出电阻Ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源， 我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴 维南等效电路的内阻就是输出电阻。
RS
US ~
Au
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Ro UO' ~
如何确定电路的输出电阻Ro ？ 方法一： 理论分析计算方法
步骤：
1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。
衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。 由于（耦合）电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大 电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生 相移。
下限频率
fbw fH fL
上限频率
5. 最大不失真输出电压Uom：交流有效值。 6. 最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数
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§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 一、放大的概念 二、放大电路的性能指标
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一、放大的概念
至少一路直流
VCC
电源供电
u放大的对象：变化量（通常情况）
判断电路能否放 大的基本出发点
u放大的本质：能量的控制与转换
u放大的特征：功率放大（电压或电流）
u放大的基本要求：不失真或失真小于一定值
▪ 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路（元 件）参数。
▪ 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能 够获得放大了的动态信号。
▪ 对实用放大电路的要求：共地（信号源与直流电源共 地，有公共端）、直流电源种类尽可能少、负载上无 直流分量。
ii
io
放大器
+
+
RS
vi
vS
–
vo RL
–
信号源
“地”
2. 外加电源法。
RS
US ~
Au
I
U
U
Ro I
RL us 0
（U、I为有效值）
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方法二：实验测量方法 步骤：
1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。
Ro Uo' ~
Ro Uo ' Uo' ~
RL Uo
3. 计算
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RO
（UO' UO
1）RL
4. 通频带
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（2）直接耦合放大电路
有直流分量
－＋ UBEQ
问题：
将两个电源
1. 两种电源 合二为一
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2、输入电阻Ri
定义：
RS
Ii
US ~
U i Au
U
R i
RL
iI i
（U、I为有效值）
放大电路一定要有信号源为其提供信号，那么
就要从信号源索取信号。输入电阻是衡量放大电路 从其前级获取信号能力大小的参数。
对电压放大器：Ri越大，Ii 就越小，Ui就越接近US； 即放大器对电压信号源损失越小。 对电流放大器：Ri越小，Ii 就越大，Ii就越接近IS； 即放大器对电流信号源损失越小。
iC ICic
RC
iB IBib
+
Rb
uO
VCC
共射
动态信号作用时：uI ib ic uRc uCE (uo )
输入（交变）电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e 间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、 ICQ （IEQ）、 UBEQ、 UCEQ。
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二、设置静态工作点的必要性
为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在信号为
零时有合适的直流电流和极间电压？
iC ICic
RC
iB IBib
+
+
ui
Rb
-
uO
VCC
VBB
-
输出电压波形必然发生（严重）失真！ 要解决失真问题，首先必需设置合适的静态工作点； 且，Q点几乎影响着所有的动态参数！
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三、基本共射放大电路的波形分析
§2.2 基本共射放大电路的工作原理
一、电路的组成及各元件的作用 二、设置静态工作点的必要性 三、波形分析 四、放大电路的组成原则
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一、电路的组成及各元件的作用
VBB、Rb：使UBE＞ Uon，且有
合适的IB。
VCC：使UCE≥UBE，同时作为 负载的转换能源。
+
ui
-
Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo) 。 VBB
University of Electronic Science and Technology of China
第二章 基本放大电路
§2.1 放大的概念与放大电路的性能指标 §2.2 基本共射放大电路的工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 晶体管放大电路的三种接法 §2.6 场效应管基本放大电路 §2.7 放大电路的频率响应
vo RL
–
负载电阻
iC ICic RC
+
uO
VCC
-
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双电源共射放大器
构成单电源共射放大器：
+
Rs
ui
vs -
RB I B ib
RC ICic
简化画法
VCC
+
RL uo
-
+
Rs
ui
vs -
I B ib
RB VCBBC
iB IBib
+ ui-
Rb
VBB
ICic
RC
+
RL uo
-
iC ICic
RC
iB IBib
+
+
ui
Rb
uO
-
动态信号 驮载在静 态之上
VCC
与iC变化 方向相反
VBB
-
uCE 饱和失真
VCC
UCEQ
O
底部失真
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uCE
VCC
UCEQ
截止失真
tO
t
顶部失真
要想不失真，就要 在信号输的出整和个输入周反期相内！ 保证晶体管始终工作 在放大区！
四、放大电路的组成原则