第5章 基本放大電路

1、基極電源基極電源ECC2+RCRB+C13DG6ICIBIEEB RL輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路集電極電阻，約為幾至幾十歐集電極電阻，約為幾至幾十歐NPN型管型管耦合電容耦合電容耦合電容耦合電容基極電阻，約幾基極電阻，約幾十至幾百千歐十至幾百千歐集電極集電極電源，電源，約為幾約為幾至幾十至幾十伏伏負(fù)載電阻負(fù)載電阻 電路中發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共支電路中發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共支路，而且放大的是電壓信號(hào)，因此稱之為共發(fā)路，而且放大的是電壓信號(hào)，因此稱之為共發(fā)射極射極 電壓放大器。電壓放大器。晶體管晶體管T：放大器的核：放大器的核心部件，在電路中起心部件，在電路中起電流放大作用；電流

2、放大作用；電源電源EC：為放大電路：為放大電路提供能量和保證晶體提供能量和保證晶體管工作在放大狀態(tài)；管工作在放大狀態(tài)；電源電源EB和電阻和電阻RB：使：使管子發(fā)射結(jié)處于正向管子發(fā)射結(jié)處于正向偏置，并提供適當(dāng)?shù)钠?，并提供適當(dāng)?shù)幕鶚O電流基極電流IB；耦合電容耦合電容C1和和C2：一般：一般為幾微法至幾十微法，為幾微法至幾十微法，利用其通交隔直作用，利用其通交隔直作用，既隔離了放大器與信號(hào)既隔離了放大器與信號(hào)源、負(fù)載之間的直流干源、負(fù)載之間的直流干擾，又保證了交流信號(hào)擾，又保證了交流信號(hào)的暢通；的暢通；電阻電阻RC：將集電極的電：將集電極的電流變化變換成集電極的流變化變換成集電極的電壓變化，以實(shí)現(xiàn)

3、電壓電壓變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大作用。放大作用。+UCCC2+RCRB+C1RL實(shí)用中，一般都采用單電源供電，而且把實(shí)用中，一般都采用單電源供電，而且把發(fā)射極的公共端作為發(fā)射極的公共端作為“地地”點(diǎn)，并按習(xí)慣點(diǎn)，并按習(xí)慣畫法把集電極電源以電位形式標(biāo)在圖中。畫法把集電極電源以電位形式標(biāo)在圖中。 晶體管放大電路實(shí)際上是晶體管放大電路實(shí)際上是一個(gè)一個(gè)的電路。當(dāng)?shù)碾娐贰．?dāng)交流信號(hào)交流信號(hào)ui=0時(shí)，電路所處的時(shí)，電路所處的工作狀態(tài)稱為工作狀態(tài)稱為“靜態(tài)靜態(tài)”， 靜態(tài)靜態(tài)時(shí)等效電路稱為它的時(shí)等效電路稱為它的。+UCCRCRBUCEICIEIBUBE 直流通道中耦合電容相當(dāng)于開(kāi)路，電路中的各電壓、電流直流通道

4、中耦合電容相當(dāng)于開(kāi)路，電路中的各電壓、電流都是直流量。電路中僅有直流量時(shí)的工作狀態(tài)稱為都是直流量。電路中僅有直流量時(shí)的工作狀態(tài)稱為“靜態(tài)靜態(tài)”。 靜態(tài)時(shí)三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)時(shí)三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（主要主要指指IBQ、ICQ和和UCEQ）。）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值值IBQ、ICQ和和UCEQ。BBEQCCBQRUUIBQCQIICCQCCCEQRIUU+UCCRCRBUCEICIEIBUBE靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q已知圖中已知圖中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50，求放大電路的靜態(tài)，求放大電路的

5、靜態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q。V42. 4386. 110 mA86. 10372. 050 2 .372507 . 010CEBUIAIC；Q=IB=37.2A，IC=1.86mA，UCE=4.42V。)mA(mV26)1 (300EbeIr 由于放大器一般都由于放大器一般都工作在小信號(hào)狀態(tài)，即工作在小信號(hào)狀態(tài)，即工作點(diǎn)在特性曲線上的工作點(diǎn)在特性曲線上的移動(dòng)范圍很小。因此晶移動(dòng)范圍很小。因此晶體管雖然工作在非線性體管雖然工作在非線性狀態(tài)下，但采用它的等狀態(tài)下，但采用它的等效效線性模型線性模型所分析得出的結(jié)果，所分析得出的結(jié)果，與其真實(shí)狀況相比僅有與其真實(shí)狀況相比僅有微小誤差，可運(yùn)用線性微小誤差，可運(yùn)用

6、線性電路模型分析問(wèn)題則帶電路模型分析問(wèn)題則帶給我們極大的方便。給我們極大的方便。RL uSRSuiRCRBu0uceiciiieib僅有交流信號(hào)作用僅有交流信號(hào)作用下，電容相當(dāng)于短下，電容相當(dāng)于短路，路，UCC=0相當(dāng)于相當(dāng)于“地地”電位，因此電位，因此電路為左圖所示。電路為左圖所示。5.35.3放大電路的放大電路的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)分析（交流通路）分析（交流通路） uSRSuiRCRBu0iciiibibrbe上述微變等效電路中：上述微變等效電路中： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路，把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路，這個(gè)線性電路就是放大器的這個(gè)線性電路就是放大

7、器的微變等效電路微變等效電路，對(duì)該線性電路進(jìn)行分，對(duì)該線性電路進(jìn)行分析的方法稱為微變等效電路分析法。析的方法稱為微變等效電路分析法。等效的條件等效的條件是晶體管在小信是晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍號(hào)（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。UBEIB0IBUBEQ 右圖所示為晶體管的輸入特性曲線。在右圖所示為晶體管的輸入特性曲線。在Q點(diǎn)附近的微小范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的。點(diǎn)附近的微小范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的。當(dāng)當(dāng)uBE有一微小變化有一微小變化UBE時(shí)，基極電流變化時(shí)，

8、基極電流變化IB，兩者的比值稱為三極管的動(dòng)態(tài)輸入電兩者的比值稱為三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻，即阻，即rbe。微變等效電路的基本思路微變等效電路的基本思路0UCEICIBICQ 輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線，集電極電流的微小變化線，集電極電流的微小變化IC僅與基極電流僅與基極電流的微小變化的微小變化IB有關(guān)，而與電壓有關(guān)，而與電壓uCE無(wú)關(guān)，故集無(wú)關(guān)，故集電極和發(fā)射極之間可等效為一個(gè)受電極和發(fā)射極之間可等效為一個(gè)受ib控制的電控制的電流源，即：流源，即：bcii電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：rbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU 對(duì)上述

9、微變等效電路進(jìn)行分析：對(duì)上述微變等效電路進(jìn)行分析：beLbbebLbbecLu0rRIrIRIrIRUUAi式中式中RL=RC/RLbeCurRA共發(fā)射共發(fā)射極放大極放大電路的電路的微變等微變等效電路效電路。輸入電阻輸入電阻Ri：當(dāng)當(dāng)RL=（開(kāi)路）時(shí)：開(kāi)路）時(shí)：beB/ rRIURiii輸出電阻輸出電阻R0：CoRIUR共射極電壓放大器由于共射極電壓放大器由于rbe較小較小而使輸入電阻而使輸入電阻Ri不大；而輸出不大；而輸出電阻電阻R0=RC，顯然不夠小。，顯然不夠小。 輸入電阻輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流的的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流的大小。為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，

10、總大小。為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，總希望希望Ri越大越好越大越好。另外，。另外，較大的輸入電阻較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻RS的影響，使放的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由大電路獲得較高的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由于于RB比比rbe大得較多，大得較多，Ri近似等于近似等于r rbebe，一般在在幾百歐至幾一般在在幾百歐至幾千歐，因此是比較低的，即千歐，因此是比較低的，即共射放大器輸入電阻不理想共射放大器輸入電阻不理想。 對(duì)負(fù)載而言，總希望放大電路的對(duì)負(fù)載而言，總希望放大電路的輸出電阻越小越好輸出電阻越小越好。因?yàn)榉糯笃鞯?。因?yàn)榉糯?/p>

11、器的輸出電阻輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，使得放的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，使得放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)。共發(fā)射極放大電路中的輸出電阻大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)。共發(fā)射極放大電路中的輸出電阻Ro在幾千歐至幾在幾千歐至幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想不理想。 共發(fā)射極電壓放大器的電壓放大共發(fā)射極電壓放大器的電壓放大倍數(shù)與晶體管的電流放大倍數(shù)倍數(shù)與晶體管的電流放大倍數(shù)、動(dòng)、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)入電阻態(tài)轉(zhuǎn)入電阻r rbebe及集電極電阻及集電極電阻RC、負(fù)載、負(fù)載電阻電阻RL均有關(guān)。由計(jì)算式可看出，當(dāng)均有關(guān)。由計(jì)算式可看出，當(dāng)rbe 和和RL一定時(shí)

12、，一定時(shí)，Au與與成正比。成正比。共發(fā)射極電壓放大器的共發(fā)射極電壓放大器的電壓放大倍數(shù)與哪些參電壓放大倍數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？與晶體管的數(shù)有關(guān)？與晶體管的值成正比嗎？值成正比嗎？ 有交流信號(hào)輸入時(shí)，電路中的電流、電壓隨輸入信號(hào)作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動(dòng)態(tài)時(shí)放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號(hào)ui共同作用下工作，電路中的電壓uCE、電流iB和iC均包含兩個(gè)分量。 uSRS放大電路輸入加放大電路輸入加ui后，晶體管的后，晶體管的UBE就變成就變成了了ui+UBE；同時(shí)；同時(shí)iB=ib+IB；iC=ic+IC，晶體管，晶體管輸出電壓輸出電壓uCE=UCC-ICRC;經(jīng)電容經(jīng)電容C2濾波后得濾波后得到放

13、大器輸出電壓：到放大器輸出電壓：u0=UCC-iCRC由于由于iCRC是隨是隨ui的的增加而增加，因增加而增加，因此此u0隨隨ui增加而減增加而減小，即輸出、輸小，即輸出、輸入電壓是入電壓是，因此共發(fā)射，因此共發(fā)射放大電路也稱為放大電路也稱為反相器反相器。+UCCuiC2+RCRBRB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBIB圖解步驟：圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（2）根據(jù)）根據(jù)ui在輸入特性上求在輸入特性上求uBE和和iB。（3）作交流負(fù)載線。）作交流負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和和uC

14、E。 0 (a) 輸入回路 (b) 輸出回路 uCE iC Q ICQ UCC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t Q Q Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直流負(fù)載線 交流負(fù)載線 0 0 1. 由于由于C2的隔直作用，的隔直作用，uCE中的直流分量中的直流分量UCE被隔開(kāi)，放大器的被隔開(kāi)，放大器的輸出電壓輸出電壓uo等于等于uCE中的交流分量中的交流分量uce，且與輸入電壓且與輸入電壓ui反相。反相。2. 放大器的電壓放大倍數(shù)可由放大器的電壓放大倍數(shù)可由uo與與ui的幅值之比或有效值之比的幅值之比或有效值之比求出。負(fù)載電阻求出。負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)

15、載電阻越小，交流負(fù)載電阻RL也越小，交流負(fù)載也越小，交流負(fù)載線就越陡，使線就越陡，使Uom減小，電壓放大倍數(shù)減小，電壓放大倍數(shù)Au下降。下降。3. 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得不合適時(shí)，將對(duì)放大電路的性能造成影設(shè)置得不合適時(shí)，將對(duì)放大電路的性能造成影響。若響。若Q點(diǎn)偏高，當(dāng)點(diǎn)偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時(shí)，按正弦規(guī)律變化時(shí)，Q進(jìn)入飽和區(qū)，造進(jìn)入飽和區(qū)，造成成ic和和uce的波形與的波形與ib（或或ui）的波形不一致，的波形不一致，輸出電壓輸出電壓uo的負(fù)半的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，周出現(xiàn)平頂畸變，稱為稱為飽和失真飽和失真；若；若Q點(diǎn)偏低，則點(diǎn)偏低，則Q進(jìn)入截止進(jìn)入截止區(qū)，區(qū)，輸出電壓輸出電壓uo的正

16、半周出現(xiàn)平頂畸變，的正半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為稱為截止失真截止失真。飽和。飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。u0上削波出現(xiàn)截止失真上削波出現(xiàn)截止失真u0下削波出現(xiàn)飽和失真下削波出現(xiàn)飽和失真溫度升高溫度升高UBE減小減小ICBO增大增大增大增大IC增大增大對(duì)于固定偏置式共發(fā)射極放大電路而言，靜對(duì)于固定偏置式共發(fā)射極放大電路而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由態(tài)工作點(diǎn)由UBE、 和和ICEO、ICB0決定，這幾個(gè)參決定，這幾個(gè)參數(shù)均隨溫度的變化而發(fā)生變化。數(shù)均隨溫度的變化而發(fā)生變化。Q變變UBE ICEO變變T變變IC變變ICEO增大增大與溫度基本無(wú)關(guān)與溫度基本無(wú)關(guān)I1I2IBCCB

17、2B1B2BURRRU 溫溫度度 TICIEUE(=IE RE)UBE(=UBIE RE) ICIB 則則+UCCCERE uSRSuiC2+RCRB1RB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBI2I1動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：分壓式偏置共發(fā)射極電壓放大器的分析分壓式偏置共發(fā)射極電壓放大器的分析靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：)(CQBQEBEQBEQCCB2B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRUCbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/討論題討論題靜態(tài)情況下，放大靜態(tài)情況下，放大電路中電路中C1、C2有無(wú)有無(wú)端電壓？極性如端電壓？極性如 何？何？ 若靜態(tài)工作點(diǎn)若靜態(tài)工作點(diǎn)Q較高

18、時(shí)，輸較高時(shí)，輸出易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出波形將出出易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出波形將出現(xiàn)下削波；現(xiàn)下削波；Q點(diǎn)設(shè)置較低時(shí)，輸點(diǎn)設(shè)置較低時(shí)，輸出又易進(jìn)截止區(qū)，輸出波形則出出又易進(jìn)截止區(qū)，輸出波形則出現(xiàn)上削頂。顯然無(wú)論是上削頂還現(xiàn)上削頂。顯然無(wú)論是上削頂還是下削頂，都造成了輸出波形的是下削頂，都造成了輸出波形的失真，為消除這些失真，應(yīng)將失真，為消除這些失真，應(yīng)將Q點(diǎn)下移或上移點(diǎn)下移或上移。上、下削波同時(shí)上、下削波同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的出現(xiàn)時(shí)，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的比較合理，只是輸入信號(hào)太強(qiáng)不比較合理，只是輸入信號(hào)太強(qiáng)不能完全通過(guò)，應(yīng)減小輸入信號(hào)。能完全通過(guò)，應(yīng)減小輸入信號(hào)。發(fā)生飽和失真和截止失真發(fā)生飽和

19、失真和截止失真的原因是什么？其輸出波的原因是什么？其輸出波形有何特點(diǎn)？如何消除上形有何特點(diǎn)？如何消除上述失真？?jī)煞N失真同時(shí)出述失真？?jī)煞N失真同時(shí)出現(xiàn)，是否現(xiàn)，是否Q點(diǎn)不合適？點(diǎn)不合適？ 放大電路總是希望放大電路總是希望輸入電阻高些，輸入電阻高些，Ri越大越大，流入放大器的信號(hào)電流衰減越小，電路，流入放大器的信號(hào)電流衰減越小，電路輸入特性越好；放大電路總是希望輸出電輸入特性越好；放大電路總是希望輸出電阻低些，阻低些，R0越低，負(fù)載對(duì)放大倍數(shù)的影響越低，負(fù)載對(duì)放大倍數(shù)的影響越小，放大器的帶負(fù)載能力越強(qiáng)越小，放大器的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。為什么放大器的輸入電為什么放大器的輸入電阻盡量大些？輸出電阻阻盡量大

20、些？輸出電阻盡量小些呢？盡量小些呢？ 共發(fā)射極放大電路的輸共發(fā)射極放大電路的輸入輸出電壓的相位如何？入輸出電壓的相位如何？+UCCUC2=UCE+RCRB+UC1=UBEUCEUBEui=0u0=0V75. 3)23(65. 112)(A33mA5065. 1mA65. 127 . 04V412102010ECCQCCCEQCQBQEBEQBEQCCB2B1B2BRRIUUIIRUUIIURRRUCQRsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+圖示電路，已知圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜

21、態(tài)工試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)（2）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù)681 . 1333350k1 . 1110065. 126)501 (30026)1 (300beLEQberRAIru（3）求輸入電阻和輸出電阻）求輸入電阻和輸出電阻k3k994. 01 . 1/10/20/obeB2B1iCRRrRRR 具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時(shí)輸入電阻具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時(shí)輸入電阻和輸出電阻又比較適中，在對(duì)輸入電阻、輸出電阻和頻率響應(yīng)和輸出電阻又比較適中，在對(duì)輸入電阻、輸出電阻和頻率響應(yīng)沒(méi)有特殊要求的場(chǎng)合，一般均可采用。共發(fā)射極電壓放大器是沒(méi)有特殊要求的場(chǎng)合，一般均可采用。共發(fā)射極電壓放大器是目前應(yīng)用最廣泛的基本放大電路。目前應(yīng)用最廣泛的基本放大電路。ECQCCEEQCCCEQBQCQEBBEQCCBQEBQBEQBBQE