week3-3-基本放大电路3¶

2.1 放大电路基本概念与性能指标¶

• 核心概念
• 静态工作点（Q点）：晶体管在直流信号下的工作状态，决定动态范围和失真情况
• 性能指标：电压放大倍数（\(A_u\)）、输入电阻（\(R_i\)）、输出电阻（\(R_o\)）、最大不失真输出电压（\(U_{om}\)）

2.2 基本共射放大电路工作原理¶

静态与动态分析¶

• 静态工作点设置
• 通过基极偏置电阻 \(R_b\) 确定 \(I_{BQ}\)，进而确定 \(I_{CQ}\) 和 \(U_{CEQ}\)

• 公式：
  $$ I_{BQ} = \frac{V_{CC} - U_{BEQ}}{R_b}, \quad I_{CQ} \approx \beta I_{BQ}, \quad U_{CEQ} = V_{CC} - I_{CQ} R_c $$

• 动态分析

• 饱和失真：\(Q\) 点过高导致输出波形顶部削波
• 截止失真：\(Q\) 点过低导致输出波形底部削波

2.3 放大电路分析方法¶

图解法¶

1. 直流负载线
   - 方程：\(U_{CE} = V_{CC} - I_C R_c\)
   - 作用：确定静态工作点 \(Q\)（\(I_{BQ}\), \(I_{CQ}\), \(U_{CEQ}\)）

2. 交流负载线
   - 方程：\(u_{ce} = U_{CEQ} - i_c R'_L\)（\(R'_L = R_c // R_L\)）
   - 作用：分析动态信号范围和最大不失真输出电压 \(U_{om}\)
   - 最大不失真输出电压：
   $$ U_{om} = \min\left( U_{CEQ} - U_{CES}, I_{CQ} R'_L \right) $$

微变等效电路法（h参数模型）¶

1. h参数等效模型
   - 输入回路：\(u_{be} = h_{11} i_b + h_{12} u_{ce}\)
   - 输出回路：\(i_c = h_{21} i_b + h_{22} u_{ce}\)
   - 简化模型：

   • \(h_{11} \approx r_{be}\)（发射结电阻）
   • \(h_{21} \approx \beta\)（电流放大倍数）
   • \(h_{12} \approx 0,\ h_{22} \approx 0\)（忽略反馈与输出电导）

2. 动态参数计算
   - 电压放大倍数：
   $$ A_u = -\frac{\beta R'L}{r $$}
   - 输入电阻：
   $$ R_i = R_b // r_{be} $$
   - 输出电阻：
   $$ R_o = R_c $$

2.4 三种基本放大电路接法¶

共射（CE）放大电路¶

• 特点
• 电压、电流、功率均放大
• 输出与输入反相（\(180^\circ\) 相位差）
• 适用场景：低频电压放大

共集（CC）放大电路（射极跟随器）¶

• 特点
• 电压放大倍数 \(A_u \approx 1\)（电压跟随）
• 输入电阻高（\(R_i \approx R_b // [\beta(R_e + R_L)]\)）
• 输出电阻低（\(R_o \approx \frac{r_{be}}{\beta} // R_e\)）
• 适用场景：输入级、输出级、缓冲级

共基（CB）放大电路¶

• 特点
• 电压放大倍数与共射相当
• 输入电阻低（\(R_i \approx r_{be} // R_e\)）
• 频带宽，高频特性好
• 适用场景：宽频带放大

2.5 关键公式推导¶

静态工作点计算¶

发射结电阻估算¶

最大不失真输出电压¶

2.6 直接耦合与阻容耦合对比¶