第九章基本放大電路講述

1、1第九章第九章基本放大電路基本放大電路29.1 9.1 放大電路的工作原理放大電路的工作原理9.2 9.2 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析9.3 9.3 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析9.4 9.4 共射放大電路共射放大電路9.5 9.5 共集放大電路共集放大電路9.6 9.6 共基放大電路共基放大電路9.9 9.9 多級放大電路多級放大電路9.109.10差分放大電路差分放大電路9.119.11互補對稱放大電路互補對稱放大電路3 電子學(xué)中放大的目的是將微弱的電子學(xué)中放大的目的是將微弱的電信號（電壓、電信號（電壓、電流、功率）電流、功率）放大為所需數(shù)量等級的大信號。放大為所需數(shù)量等

2、級的大信號。擴音器擴音器放放大大器器話筒話筒揚聲器揚聲器 要求要求: :輸出信號功率大于輸入信號并且輸出信號輸出信號功率大于輸入信號并且輸出信號波形不失真。波形不失真。 放大的實質(zhì)放大的實質(zhì): : 用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。49.1 放大電路工作原理放大電路工作原理三極管放大電三極管放大電路的三種組態(tài)路的三種組態(tài)共射放大電路共射放大電路共基放大電路共基放大電路共集放大電路共集放大電路以共射放大電路為以共射放大電路為例講解工作原理例講解工作原理5晶體管

3、晶體管T：放大元：放大元件件iC= iB，要保證，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏；使晶體管結(jié)正偏；使晶體管工作在放大區(qū)工作在放大區(qū) 。RB+UCCUBBRCC1C2T共射放大電路共射放大電路uiuo輸入輸入輸出輸出一、放大電路的組成一、放大電路的組成6基極電源基極電源UBB與基極電阻與基極電阻RB：使發(fā)射結(jié)正偏，并：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當?shù)幕鶚O電流提供適當?shù)幕鶚O電流IB 以保證晶體管工作在放大以保證晶體管工作在放大狀態(tài)。狀態(tài)。RB+UCCUBBRCC1C2T+UBEBBEBBBRUUIIB7集電極電阻集電極電阻：又：又稱為集電極負載稱為集電極負載電阻，將變化的電阻，將變化的電流

4、轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓娏鬓D(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷簩崿F(xiàn)電壓的電壓實現(xiàn)電壓放大。放大。集電極電源集電極電源：為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。RB+UCCUBBRCC1C2TCECCCCUUI R8耦合電容耦合電容作用：作用：隔直傳交隔直傳交隔離輸入輸出與隔離輸入輸出與放大電路直流的放大電路直流的聯(lián)系，同時能使聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸信號順利輸入輸出。容抗值很小出。容抗值很小壓降可以忽略。壓降可以忽略。RB+UCCUBBRCC1C2T9RBUCCUBBRCC1C2T單電源供電單電源供電可以省去可以省去RB+UCCRCC1C2T10二、基本放大電路的工作原理二、基本放大電路的工作

5、原理RSes+uiuo輸入輸入輸出輸出RLRB工作狀態(tài)工作狀態(tài)靜態(tài)靜態(tài): 放大電路輸入端未加信號放大電路輸入端未加信號動態(tài)動態(tài): 放大電路輸入端加上信號放大電路輸入端加上信號（正弦信號）（正弦信號）+UCCRCC1C2T11文字符號文字符號靜態(tài)直流分量：靜態(tài)直流分量：大寫字母大寫字母+大寫下標大寫下標IB 、 IC 、 UCE 動態(tài)交流分量：動態(tài)交流分量：小寫字母小寫字母+小寫下標小寫下標ib 、 ic 、 uce 動態(tài)動態(tài)實際實際分量：分量：小寫字母小寫字母+大寫下標大寫下標iB 、 iC 、 uCE RSes+uiuo輸入輸入輸出輸出RLRB+UCCRCC1C2T12ICIBIE靜態(tài)時基極

6、電流靜態(tài)時基極電流IB 稱為稱為偏置電流簡稱偏置電流簡稱偏流偏流UBEIBICUCE靜態(tài)靜態(tài)：未加輸入信號時未加輸入信號時 uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+UBE+UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtORB ：偏置電阻：偏置電阻13ICUCEOIBUBEO結(jié)論：結(jié)論： (1) 無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的 電壓和電流電壓和電流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。QIBUBEQUCEIC14UBEIB靜態(tài)：靜態(tài)：未加輸入信號時未加輸入信號時 uo = 0uBE = UBEuCE =

7、 UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uo uo = iC RC ICuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE iB = IB+ ib , iC = IC+ ic15RB+UCCRCC1C2uiiBiCuCEuo各點波形各點波形u交流信號的傳輸情況交流信號的傳輸情況ui (即即ube)ibicu0（即即uce ）u電壓和電流都含有直流分量和交流分量電壓和電流都含有直流分量和交流分量uBE = UBE+ ubeuCE = UCE+ uceiB = IBE

8、+ ibiC = IC+ icu輸入信號電輸入信號電壓壓ui和輸出電和輸出電壓壓u0相位相反相位相反16結(jié)論：結(jié)論：(2) 加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量，但方向始終變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量，但方向始終不變。不變。+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量iCtOiCtICOiCticO17結(jié)論：結(jié)論：(3) 若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大， 即電路具有電壓放大作用。即電路具有電壓放大作用。(4) 輸出電壓與輸

9、入電壓在相位上相差輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180， 即共發(fā)射極電路具有即共發(fā)射極電路具有反相反相作用。作用。uitOuotO(5)放大的實質(zhì)放大的實質(zhì): 用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。18實現(xiàn)放大的條件實現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。、晶體管必須偏置在放大區(qū)。 發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。、正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電

10、流。、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。19+UCCRCC1C2RB教材教材P240分析與思考分析與思考(a)9.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理20+UCCC1C2RB(b)RC9.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理21RB+UCCRCC1C2(c)9.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理22RB+UCCRCC2(d)C1C19.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理23+UCCRCC2(e)

11、RBC1RBC19.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理24RB+UCCRCC1C2(f)PNP型型NPN型型9.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理25RB+UCCRCC1C2(f)PNP型型9.1 9.1 放大電路工作原理放大電路工作原理26放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大電放大電路分析路分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計算機仿真計算機仿真27放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。附加了小的交流信號。電路中電容對交、直流的作用不同。如

12、果電容容電路中電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交、直流所走的路。而對直流可以看成開路，這樣，交、直流所走的通道是不同的。通道是不同的。 直流通道直流通道 -只考慮只考慮直流信號直流信號的分電路。的分電路。無信號無信號時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。 交流通道交流通道-只考慮只考慮交流信號交流信號的分電路。的分電路。有信號有信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數(shù)、時交流分量（變化量）的通路，用來計

13、算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。 不同的信號可以在不同的通道進行分析。不同的信號可以在不同的通道進行分析。9.2 9.2 放大電路的放大電路的靜態(tài)靜態(tài)分析分析28畫出下圖放大電路的直流通路畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE對直流信號（只有對直流信號（只有+UCC）RB+UCCRCC1C2開路開路開路開路29RB+UCCRCC1C2對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)短路短路

14、短路短路置零置零 XC 0，C 可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。30uiRBRCuo交流通路交流通路 將電路中的隔直將電路中的隔直電容電容C1、C2短路，短路，UCC 置零，交流通道的簡化置零，交流通道的簡化電路如圖所示。電路如圖所示。RB+UCCRCC1C231估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。放大電路無信號輸入（放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀態(tài)。 (1)靜態(tài)工作點靜

15、態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。確定放大電路的靜態(tài)值。( (一一) ) 用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值 321.1.用估算法確定靜態(tài)值用估算法確定靜態(tài)值（1 1） 直流通路估算直流通路估算 I IB BBBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II （2 2） 由直流通路估算由直流通路估算U UCECE、I IC C當當UBE UCC時，時，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB所以所以 U UCE CE = = U UCC CC I IC C R RC

16、C 33已知：已知：UCC=12V，RC=4k ， RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImA5 . 1mA04. 05 .37BCIIVV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB例題例題9.2.19.2.134EECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI CB IIEEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由例由例1 1、例、例2 2可知，當電路不同時，計算可知，當電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也靜態(tài)值的公式也不同。不同。由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+U

17、CCRBRCT+UBEUCEICIBRE例題例題9.2.29.2.235用作圖的方法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：步驟： 1. 1. 用估算法確定用估算法確定I IB B 優(yōu)點：優(yōu)點： 能直觀地分析和了解靜能直觀地分析和了解靜 態(tài)值的變化對放大電路態(tài)值的變化對放大電路 的影響。的影響。2. 2. 由輸出特性確定由輸出特性確定I IC C 和和U UCECE+ +U UCCCCR RB BR RC CT T+ + +U UBEBEU UCECEI IC CI IB B2.2.用圖解法確定靜態(tài)值用圖解法確定靜態(tài)值36ICUCEUCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEU

18、CC非線性非線性線性線性CCC, 0RU0,CCU直流負載線直流負載線CECCCCUUI R常數(shù)常數(shù) B)(CECIUfI U UCECE = U= UCCCC I IC CR RC C 直流負載線方程直流負載線方程 電路的工作情況由負載線與非線性元件的電路的工作情況由負載線與非線性元件的 伏安特性曲線伏安特性曲線的交點確定，這個交點稱為工作點。的交點確定，這個交點稱為工作點。37BBECCBRUUI CtanR1 ICUCECCCRUUCCUCE /VIC/mA直流負載線直流負載線由由IB確定的那條輸確定的那條輸出特性與直流負載出特性與直流負載線的交點就是線的交點就是Q點點O R RC C的

19、直流負載線與晶體管的某條（由估算的直流負載線與晶體管的某條（由估算I IB B確定）輸出特性確定）輸出特性曲線的交點曲線的交點Q Q，稱為放大電路的靜態(tài)工作點，由它確定放大電路稱為放大電路的靜態(tài)工作點，由它確定放大電路的電壓和電流的靜態(tài)值。的電壓和電流的靜態(tài)值。Q38（1）作直流負載線）作直流負載線解解IC = 0 時時 UCE=UCC可在圖上作直流負載線?？稍趫D上作直流負載線。3mAA104123CCCCRUIUCE= 0 時時根據(jù)根據(jù) UCE=UCC - RCIC 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流負載線；）作直流負載線；（2）求靜態(tài)值。

20、）求靜態(tài)值。例題例題9.2.39.2.3（2）求靜態(tài)值）求靜態(tài)值基極電流基極電流ARUI4010300123BCCB公式法：公式法：IC = IB =37.5 4010-6=1.5mAUCE=UCC RCIC=12-41.5=6VUCCICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)CCCRU IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V圖解法：由圖中圖解法：由圖中Q點得點得Q39（二）（二） 靜態(tài)工作點的影響靜態(tài)工作點的影響為了得到盡量大的輸出信號，要把為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)

21、置在直流負載線的設(shè)置在直流負載線的中間部分。如果中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成造成非線性失真非線性失真。合適的靜態(tài)工作點合適的靜態(tài)工作點iCuCE可輸出的最大可輸出的最大不失真信號不失真信號icuoib40iCuCEQ點過低，信號進入截止區(qū)點過低，信號進入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真信號波形信號波形uouoiBIB41iCuCE信號波形信號波形uouoiBIBQ點過高，信號進入飽和區(qū)點過高，信號進入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真42動態(tài)：動態(tài)：放大電路有信號輸入（放大電路有信號輸入（u ui i 0 0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀

22、態(tài)。分析方法：分析方法： 微變等效電路法，圖解法。微變等效電路法，圖解法。所用電路：所用電路： 放大電路的交流通路。放大電路的交流通路。動態(tài)分析動態(tài)分析: : 計算電壓放大倍數(shù)計算電壓放大倍數(shù)A Au u、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o等。等。分析對象：分析對象： 各極電壓和電流的交流分量。各極電壓和電流的交流分量。目的：目的： 找出找出A Au u、 r ri i、 r ro o與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計 打基礎(chǔ)。打基礎(chǔ)。9.3 9.3 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析43（一）（一） 放大電路的性能指標放大電路的性能指標(1) 電壓

23、放大倍數(shù)（電壓增益）電壓放大倍數(shù)（電壓增益）AuiouUUA電壓放大倍數(shù)反映了放大電路的放大能力電壓放大倍數(shù)反映了放大電路的放大能力。iouUUAimomiouUUUUAuuAdBAlg20Au44AuIiUi (2)輸入電阻輸入電阻 ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。那么就要從信號源取電流。iiiIUriiiIUrUSRS輸入電阻輸入電阻就是從就是從放大電路輸入端看進去的等效電阻放大電路輸入端看進去的等效電阻。對信號源來說，放大電路就相當于它的負載，它的等對信號源來說，放大電路就相當于它的負載，它的等效電阻就是

24、輸入電阻效電阻就是輸入電阻ri 即：即：希望希望輸入電阻輸入電阻能遠大于信號源的內(nèi)阻能遠大于信號源的內(nèi)阻Rs 。riri45irSUSRiIiUsSiisSiiiURrIURrrU1 電路的輸入電阻愈大，可增大放大電路的輸出電壓；電路的輸入電阻愈大，可增大放大電路的輸出電壓；可減小從信號源取用的電流即減輕信號源負擔。因此可減小從信號源取用的電流即減輕信號源負擔。因此希望輸入電阻大一些，最好是希望輸入電阻大一些，最好是能遠大于信號源的內(nèi)阻能遠大于信號源的內(nèi)阻Rs 。ouUA46(3)輸出電阻輸出電阻roAuUS 是是從負載兩端向放大電路的輸出端看進從負載兩端向放大電路的輸出端看進去的等效電阻。去

25、的等效電阻。放大電路對其放大電路對其負載負載而言，相當于信而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維寧等效電路，這個號源，我們可以將它等效為戴維寧等效電路，這個戴維寧等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。戴維寧等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。roeSUscocoIUrscocoIUriooceSUAUU受控受控電壓源電壓源47esUoU 電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，則放大電路帶負載能力較強。小，則放大電路帶負載能力較強。 放大電路有載時：放大電路有載時：oLoLiOCLoLiouOCLoLesLoLoARrRUURrRUUAURrRURrR

26、U 放大電路空載時：放大電路空載時：oiOCiouOCesoAUUUUAUUU希望希望輸出電阻輸出電阻能遠小于負載電阻能遠小于負載電阻RL 。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。48f|Au |0.707| Aum |fLfH| Aum|幅頻特性幅頻特性放大倍數(shù)隨頻放大倍數(shù)隨頻率變化曲線率變化曲線通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL(4) 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性fO90 180270相頻特性相頻特性 0耦合電耦合電容造成容造成三極管結(jié)三極管結(jié)電容造成電容造成49 （二）微變等效電路：（二）微變等效電路： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等

27、效為一個線把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把性電路。即把非線性的晶體管線性化非線性的晶體管線性化，等效為一個線性，等效為一個線性元件。元件。線性化的條件：線性化的條件： 晶體管在晶體管在小信號小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：微變等效電路法： 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計算計算放大電路放大電路電壓電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)A Au u、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o

28、等。等。50 晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。1. 1. 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路（小信號電路模型）（小信號電路模型） U UBEBE I IB B(1) (1) 輸入回路輸入回路Q Q輸入特性輸入特性I IB BU UBEBEO O 當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點Q附近的工附近的工作段輸入特性在小范圍內(nèi)可認為是近似線性化。作段輸入特性在小范圍內(nèi)可認為是近似線性化。 BEbeBUrIbebui晶體管的晶體管的輸入電阻輸入電阻對于小功率三極管：對于小功率三極管：26()200( )()beCmV

29、rImAr rbebe一般為幾百歐到幾千歐。一般為幾百歐到幾千歐。 晶體管的輸入回路晶體管的輸入回路(B(B、E E之間之間) )可用可用r rbebe等效等效代替，即由代替，即由r rbebe來確定來確定u ubebe和和 i ib b之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。BC+EuCEuBEiCiB則對于輸入的小交流信號而言，三極管相當于一則對于輸入的小交流信號而言，三極管相當于一個電阻，表示輸入特性。個電阻，表示輸入特性。26()200( )1()beEmVrImArbeBE51(2) (2) 輸出回路輸出回路CBII輸出特性輸出特性I IC CU UCECEQ Q 輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距

30、輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。的平行直線。cbii晶體管的電流晶體管的電流放大系數(shù)放大系數(shù) 晶體管的輸出回路晶體管的輸出回路(C(C、E E之之間間) )可用一受控電流源可用一受控電流源 i ic c= = i ib b等效代替，即由等效代替，即由 來確定來確定i ic c和和 i ib b之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 一般在一般在2020200200之間，在手冊中常用之間，在手冊中常用h hfefe表示。表示。O OCE ib52ibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -（3 3

31、）晶體管的微變等效電路）晶體管的微變等效電路rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一受之間可用一受控電流源控電流源ic= ib等效代替。等效代替。53 將交流通路中的晶體管將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效即可得放大電路的微變等效電路。電路。ibicrbe ibEBCuo+ +- -RBeSRCRLui+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii54 分析時假設(shè)輸入為分析時假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效

32、電正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用路中的電壓與電流可用相量表示。相量表示。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 將交流通路中的晶體管將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效即可得放大電路的微變等效電路。電路。553.電壓放大倍數(shù)的計算電壓放大倍數(shù)的計算bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義當放大電路當放大電路輸出端開路輸出端開路( (未

33、接未接R RL L) )時時Lb RI beCrRAu 式中的式中的負號負號表示輸出電壓的相位與輸入表示輸出電壓的相位與輸入相反。相反。iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 顯然負載電阻顯然負載電阻R RL L越小，放大倍數(shù)越低。越小，放大倍數(shù)越低。A Au u還與還與和和r rbe be 有關(guān)。有關(guān)。oc CUI R LCRR 56 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb)

34、1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 由此可知，當電路不同時，計算由此可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) Au 的的公式也不同。公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出要根據(jù)微變等效電路找出 ui與與ib的關(guān)系、的關(guān)系、 uo與與ic 的關(guān)系。的關(guān)系。574.4.放大電路輸入電阻的計算放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源放大電路對信號源( (或?qū)η凹壏糯箅娐坊驅(qū)η凹壏糯箅娐? )來說，是一個來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻載電阻, ,也就是放大電路的輸入電阻。也就是放大電路的輸入電阻。 輸入電

35、阻是對交流輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)信號而言的，是動態(tài)電阻。電阻。iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU58iiIUri beB/ rR 時，時，當當beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRI例題例題9.3.19.3.159 5. 放大電路輸出電阻

36、的計算放大電路輸出電阻的計算放大電路放大電路對負載對負載( (或?qū)蠹壏糯箅娐坊驅(qū)蠹壏糯箅娐? )來說來說，是一個信，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。大電路的輸出電阻。oUesUoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：輸出電阻是動輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載態(tài)電阻，與負載無關(guān)。無關(guān)。oUSE60iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSSCOCoIUrorCcOCRIU例題例題9.3.29.3.2cSCIISCICSCOCRIUrooUesU61iUiIbI

37、cIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSooCoUrRI求求ro的步驟：的步驟：1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所以所以2) 令令 或或0i U0S E例題例題9.3.29.3.262rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIbbReRo EEIIIIIISBbeoEo/1RRrURUESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求

38、求2) 令令 或或0i U0S EERI例題例題9.3.39.3.363QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo64IB9.4 9.4 共射放大電路共射放大電路65 對于固定偏置電路，靜態(tài)工作點是由對于固定偏置電路，靜態(tài)工作點是由UBE、 和和ICEO決定，決定，當當溫度升高時，溫度升高時，UBE 、 、 ICEO 。所以溫度對靜態(tài)工作點所以溫度對靜態(tài)工作點Q的影的影響比較大。響比較大。 1. 1. 溫度對溫度對U UBEBE的影響的影響iBuBE25 C50CTUBEI

39、BICBBECCRUUIB- - - - -UBE1UBE2顯然顯然 UBE2 UBE1IB( (一一) ) 溫度影響溫度影響66 上式表明，當上式表明，當UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關(guān)有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。CEOBBECCCEOBC IRUUIII溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。2. 溫度對溫度對 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOIC67iCuCEQ溫度升高時，輸出溫度升高時，輸出特性曲線上移特性曲線上移Q 固定偏置電路的工作點固定偏置電路的工

40、作點Q Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使 I IC C 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少I IB B，從而抑制，從而抑制Q Q點的變化，保持點的變化，保持Q Q點基本穩(wěn)定。點基本穩(wěn)定。結(jié)論：結(jié)論： 當溫度升高時，當溫度升高時， I IC C將增加，將增加，使使Q Q點沿負載線上移，容易點沿負載線上移，容易使晶體管使晶體管 T T進入飽和區(qū)造成進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。壞三極管。O常采用常采用分壓式偏置電路分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁

41、。68RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBB2II B21BCC21RRUIIB22BRIUCC2BB1B2URRR3、采用分壓式偏置電路、采用分壓式偏置電路UBUB不受溫度變化的影響。不受溫度變化的影響。（1）增加偏置電阻）增加偏置電阻RB2固固定基極對地電壓定基極對地電壓UB69eSUEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRS+IEEBEBEEERUURUIICEBRUICEEBEBBERIUUUUBEUUBBEBEUUUBEII 1EEIIII1BC（2）增加發(fā)射極電阻）增加發(fā)射極電阻RE使使IC固定固定70eSUEUBR

42、B1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRS+IE從從Q Q點穩(wěn)定的角度來看似乎點穩(wěn)定的角度來看似乎I I2 2、U UB B越大越好。越大越好。但但 I I2 2 越大，越大，R RB1B1、R RB2B2必須取必須取得較小，將增加損耗，降低輸?shù)幂^小，將增加損耗，降低輸入電壓。入電壓。而而U UB B過高必使過高必使U UE E也增高，在也增高，在U UCCCC一定時，勢必使一定時，勢必使U UCECE減小，從減小，從而減小放大電路輸出電壓的動而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。態(tài)范圍。在估算時參數(shù)一般選?。涸诠浪銜r參數(shù)一般選取：I I2 2= (5 = (5 10

43、) 10) I IB B，U UB B= (5 = (5 10) 10) U UBEBE， R RB1B1、R RB2B2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。（2）增加發(fā)射極電阻）增加發(fā)射極電阻RE使使IC固定固定71穩(wěn)定工作點的實質(zhì)：穩(wěn)定工作點的實質(zhì)：UEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICUEICUB 固定固定 R RE E：溫度補償電阻：溫度補償電阻 對直流：對直流：R RE E越大越大, ,穩(wěn)定穩(wěn)定Q Q點效果越好；點效果越好； 對交流：對交流：R RE E越大越大, ,交流損交流損失越大失越大, ,為避免交流損失

44、加為避免交流損失加旁路電容旁路電容C CE E。72RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（3）交流旁路電容）交流旁路電容CE的的作用作用 CE將將RE短路，短路，RE對交流不起作對交流不起作用，放大倍數(shù)不用，放大倍數(shù)不受影響。受影響。eEibeiRuu 在在 ui相同時沒有相同時沒有CE則則ube減小，使得減小，使得ib和和ic減小，減小， uo減小，減小，則放大倍數(shù)下降。則放大倍數(shù)下降。73（二）靜態(tài)分析：（二）靜態(tài)分析：RB1+UCCRCRB2I1IBI2REUCEUBECECCCEECCCCCEEBEBEBECCBBBBIRRUIRIRUUIIRUUIURRR

45、U)(1212直流通路直流通路IE74 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起作用不起作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+（三）動態(tài)分析：（三）動態(tài)分析：RB1RCRLuiRB2uO75交流通路交流通路RBRCRLuiuo微變等效電路微變等效電路其中其中21/BBBRRR 12/oLubeiiBBbeoCRUArUrRRrrR rbeRBRCRLiUiI bI cI oU bI76RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ R

46、RR iUiIbIcIoUbISEeIBRI77EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 分壓式偏置電路分壓式偏置電路78？即：即： Sos EUAu對信號源電壓的對信號源電壓的放大倍數(shù)？放大倍數(shù)？考慮信號源內(nèi)阻考慮信號源內(nèi)阻RS 時時iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+79 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE

47、2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2例題例題9.4.19.4.180V3V12206020CCB2B1B2BURRRUmA8 . 0mA 36 . 03EBEBECRUUII A16 A500.8CB IICECCCCEE1E2()120.8 60.8 3V4.8 VUUI

48、 RIRR RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICUB81(2) 由微變等效電路求由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中1EbeBi) 1 (/RrRrk03.8 1EbeL) 1 (RrRAu69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI82動態(tài)：動態(tài)：放大電路有信號輸入（放大電路有信號輸入（u ui i 0 0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀態(tài)。分析方法：分析方法： 微變等效電路法，圖解法。微變等效電路法，圖解法。所用電路：所用電路： 放大電路的交流通路。

49、放大電路的交流通路。動態(tài)分析動態(tài)分析: : 計算電壓放大倍數(shù)計算電壓放大倍數(shù)A Au u、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o等。等。分析對象：分析對象： 各極電壓和電流的交流分量。各極電壓和電流的交流分量。目的：目的： 找出找出A Au u、 r ri i、 r ro o與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計 打基礎(chǔ)。打基礎(chǔ)。9.3 9.3 放大電路的動態(tài)分析放大電路的動態(tài)分析83（一）（一） 放大電路的性能指標放大電路的性能指標(1) 電壓放大倍數(shù)（電壓增益）電壓放大倍數(shù)（電壓增益）AuiouUUA電壓放大倍數(shù)反映了放大電路的放大能力電壓放大倍數(shù)反映了放

50、大電路的放大能力。iouUUAimomiouUUUUAuuAdBAlg20Au84AuIiUi (2)輸入電阻輸入電阻 ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。那么就要從信號源取電流。iiiIUriiiIUrUSRS輸入電阻輸入電阻就是從就是從放大電路輸入端看進去的等效電阻放大電路輸入端看進去的等效電阻。對信號源來說，放大電路就相當于它的負載，它的等對信號源來說，放大電路就相當于它的負載，它的等效電阻就是輸入電阻效電阻就是輸入電阻ri 即：即：希望希望輸入電阻輸入電阻能遠大于信號源的內(nèi)阻能遠大于信號源的內(nèi)阻Rs 。ri

51、ri85irSUSRiIiUsSiisSiiiURrIURrrU1 電路的輸入電阻愈大，可增大放大電路的輸出電壓；電路的輸入電阻愈大，可增大放大電路的輸出電壓；可減小從信號源取用的電流即減輕信號源負擔。因此可減小從信號源取用的電流即減輕信號源負擔。因此希望輸入電阻大一些，最好是希望輸入電阻大一些，最好是能遠大于信號源的內(nèi)阻能遠大于信號源的內(nèi)阻Rs 。ouUA86(3)輸出電阻輸出電阻roAuUS 是是從負載兩端向放大電路的輸出端看進從負載兩端向放大電路的輸出端看進去的等效電阻。去的等效電阻。放大電路對其放大電路對其負載負載而言，相當于信而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維寧等效電路，這個

52、號源，我們可以將它等效為戴維寧等效電路，這個戴維寧等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。戴維寧等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。roeSUscocoIUrscocoIUriooceSUAUU受控受控電壓源電壓源87esUoU 電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，則放大電路帶負載能力較強。小，則放大電路帶負載能力較強。 放大電路有載時：放大電路有載時：oLoLiOCLoLiouOCLoLesLoLoARrRUURrRUUAURrRURrRU 放大電路空載時：放大電路空載時：oiOCiouOCesoAUUUUAUUU希望希望輸出電阻輸出電阻能遠小于負載電

53、阻能遠小于負載電阻RL 。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。88f|Au |0.707| Aum |fLfH| Aum|幅頻特性幅頻特性放大倍數(shù)隨頻放大倍數(shù)隨頻率變化曲線率變化曲線通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL(4) 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性fO90 180270相頻特性相頻特性 0耦合電耦合電容造成容造成三極管結(jié)三極管結(jié)電容造成電容造成89 （二）微變等效電路：（二）微變等效電路： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把性電路。即把非線性的晶體管線性化非線性的晶體管線

54、性化，等效為一個線性，等效為一個線性元件。元件。線性化的條件：線性化的條件： 晶體管在晶體管在小信號小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：微變等效電路法： 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計算計算放大電路放大電路電壓電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)A Au u、輸入電阻、輸入電阻r ri i、輸出電阻、輸出電阻r ro o等。等。90 晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。1. 1. 晶

55、體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路（小信號電路模型）（小信號電路模型） U UBEBE I IB B(1) (1) 輸入回路輸入回路Q Q輸入特性輸入特性I IB BU UBEBEO O 當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點Q附近的工附近的工作段輸入特性在小范圍內(nèi)可認為是近似線性化。作段輸入特性在小范圍內(nèi)可認為是近似線性化。 BEbeBUrIbebui晶體管的晶體管的輸入電阻輸入電阻對于小功率三極管：對于小功率三極管：26()200( )()beCmVrImAr rbebe一般為幾百歐到幾千歐。一般為幾百歐到幾千歐。 晶體管的輸入回路晶體管的輸入回路(B(B、E E

56、之間之間) )可用可用r rbebe等效等效代替，即由代替，即由r rbebe來確定來確定u ubebe和和 i ib b之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。BC+EuCEuBEiCiB則對于輸入的小交流信號而言，三極管相當于一則對于輸入的小交流信號而言，三極管相當于一個電阻，表示輸入特性。個電阻，表示輸入特性。26()200( )1()beEmVrImArbeBE91(2) (2) 輸出回路輸出回路CBII輸出特性輸出特性I IC CU UCECEQ Q 輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。的平行直線。cbii晶體管的電流晶體管的電流放大系數(shù)放大系數(shù) 晶體管的

57、輸出回路晶體管的輸出回路(C(C、E E之之間間) )可用一受控電流源可用一受控電流源 i ic c= = i ib b等效代替，即由等效代替，即由 來確定來確定i ic c和和 i ib b之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 一般在一般在2020200200之間，在手冊中常用之間，在手冊中常用h hfefe表示。表示。O OCE ib92ibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -（3 3）晶體管的微變等效電路）晶體管的微變等效電路rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效

58、代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一受之間可用一受控電流源控電流源ic= ib等效代替。等效代替。93 將交流通路中的晶體管將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效即可得放大電路的微變等效電路。電路。ibicrbe ibEBCuo+ +- -RBeSRCRLui+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii94 分析時假設(shè)輸入為分析時假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用路中的電壓與電流可用相量表示。相量表示。ibiceSrbe ibRBRCR

59、LEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 將交流通路中的晶體管將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效即可得放大電路的微變等效電路。電路。953.電壓放大倍數(shù)的計算電壓放大倍數(shù)的計算bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義當放大電路當放大電路輸出端開路輸出端開路( (未接未接R RL L) )時時Lb RI beCrRAu 式中的式中的負號負號表示輸出電壓的相位與輸入表示輸出電壓的相

60、位與輸入相反。相反。iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 顯然負載電阻顯然負載電阻R RL L越小，放大倍數(shù)越低。越小，放大倍數(shù)越低。A Au u還與還與和和r rbe be 有關(guān)。有關(guān)。oc CUI R LCRR 96 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 由此可知，當電路不同時，計算由此可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數(shù)電壓