《模電》第3章BJT放大電路

第3章BJT放大電路一、基本組成直流電壓源放大電路信號源負載VCCGNDGND換能、提供直流偏置條件電路討論條件：正弦穩(wěn)態(tài)、中頻段、低頻管、不失真、功率增益>1、微弱輸入信號、負載為純電阻2/4/20231直流電壓源放大電路信號源負載放大電路直流電壓源2/4/20232心電檢測儀的信號源放大器2/4/20233二、放大器的兩種基本類型及其技術(shù)指標(biāo)1.單電源供電基本CE模型2/4/202342/4/202352.基極分壓式偏置電路—

固基壓穩(wěn)射極電流電路（1）固基壓穩(wěn)射極電流---原理2/4/20236穩(wěn)射極電流IE

---原理1.為什么要穩(wěn)定集電極電流IC?思考題：2/4/20237（2）基極分壓式偏置電路---構(gòu)成CE、CB、CC放大電路結(jié)構(gòu)2.為什么I2不能過大于IB?思考題：3.旁路電容用來做什么事?4.耦合電容用來做什么事?5.為什么要計算工作點電流IC?6.為什么要計算工作點電壓

VCE?2/4/20238（3）放大器的交流小信號模型\技術(shù)指標(biāo)定義交流輸入電阻Ri交流輸出電阻Ro2/4/20239交流輸入電阻Ri交流輸出電阻Ro2/4/202310（1）直流通路---開路電容、短路電感（2）交流通路---開路直流電流源、開路扼流圈；短路電容（耦合電容、旁路電容）、短路直流電壓源VCC。3.圖解法2.估算法4.交流小信號等效模型分析法（微變等效模型法）三、電路分析方法1.直流通路和交流通路獲取方法---開路、短路2/4/202311四、CE電路圖解法1.根據(jù)（1）CE電路BJT之輸入伏安特性曲線、輸出伏安特性曲線；（2）輸入單回路〖分割〗、輸出單回路分割〖分割〗；（3）輸入回路負載線（直流、交流）、輸出回路負載線（直流、交流）；2.目的（1）輸入靜態(tài)工作點Qi

求解〖BJT之e結(jié)VCR與其外VCR的交點〗（2）輸出靜態(tài)工作點Qo

求解〖BJT之輸出VCR與其外VCR的交點〗（3）電路的非線性失真---削波失真---飽和失真、截止失真；（4）確定放大器交流不失真的動態(tài)范圍；

（5）放大器輸出回路偏置電阻的合理選擇、輸入回路偏置電阻的合理選擇、直流電壓源VCC的合理選擇。2/4/2023122/4/2023132/4/2023142/4/2023152/4/2023162/4/2023172/4/202318VCE（cut）V’CC輸入、輸出之交流負載線共享靜態(tài)工作點。2/4/202319V’CCVCESVCE（sat）VCE（cut）VCE（sat）=VCEQ－VCES

；VCE（cut）=V’cc－VCEQ=R’LIC兩者最小者，確定了放大器最大不失真輸出電壓幅度（即：動態(tài)范圍）。2/4/202320五、微變等效模型分析法（交流小信號等效模型）---交流＋＋1.β參數(shù)模型2/4/202321涉及方面:靜態(tài)工作點的估算、中頻段、交流技術(shù)指標(biāo)定義

和意義、交流小信號等效模型與技術(shù)指標(biāo)求解。2.gm參數(shù)模型六、三種基本組態(tài)放大電路CE、CB、CC2/4/202322[1]CE電路結(jié)構(gòu)1.CE放大電路2/4/202323[2]CE直流通路圖靜態(tài)工作點計算：2/4/202324[3]CE交流通路圖2/4/202325[4]CE放大器技術(shù)指標(biāo)計算與電路等效模型圖2/4/202326CE輸入單回路等效模型圖圖a忽略rce影響等效圖圖b輸入回路等效圖〖1〗CE含射極直流電阻RF輸入回路等效模型圖〖2〗求輸入電阻Ri2/4/202327〖3〗求輸出電阻Ro2/4/2023282/4/202329放大器的通用小信號模型圖2/4/202330[1]CB放大電路圖2.CB放大電路2/4/202331[2]CB直流通路圖靜態(tài)工作點計算：2/4/202332[3]CB交流通路圖2/4/202333[4]CB交流小信號等效模型圖2/4/202334[5]CB單回路簡化模型2/4/202335[6]CB放大器技術(shù)指標(biāo)計算2/4/202336[1]CC電路圖3.CC放大電路2/4/202337[2]CC直流通路圖靜態(tài)工作點計算：2/4/202338[3]交流小信號等效模型CC交流通路2/4/202339[4]CC交流小信號等效模型圖2/4/202340[5]CC輸組態(tài)輸入電阻求解簡化模型輸入單回路圖2/4/202341[6]CC輸組態(tài)輸出電阻求解簡化模型2/4/202342[7]

CC放大器技術(shù)指標(biāo)計算2/4/2023432/4/202344七、三種基本組態(tài)電路特征比較2/4/202345八、BJT基本組態(tài)的級聯(lián)----多級放大器圖3-24

級聯(lián)放大器模型示意圖2/4/2023461、信號的四種耦合方式（1）電容耦合方式

CE–CE級聯(lián)電路2/4/202347扼流圈：隔離；圖3-26電源去耦電路去耦旁路電容：2/4/202348[1]電容的作用：C3

：輸出耦合耦合；

C1：輸入耦合；C2：級與級之間的級間耦合；[2]直流電壓源內(nèi)阻r’的影響：輸出回路信號經(jīng)電源內(nèi)阻r’反饋到輸入同輸入信號混合疊加形成放大器新的輸入量。如果形成的反饋是正反饋，放大器會出現(xiàn)自激，破壞電路穩(wěn)定工作。2/4/2023492/4/2023502/4/2023512/4/202352（2）變壓器耦合方式CE–CE級聯(lián)電路2/4/202353[1]響應(yīng)頻譜（幅譜）特性下限截止頻率高，上限截止頻率因為受到變壓器高頻趨膚效應(yīng)、分布參數(shù)負載阻抗和BJT結(jié)電容以及基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)、BJT的特征頻率等影響，顯得較低。（3）直接耦合方式[1]電路原理圖2/4/202354CE放大器的直接耦合方式NPN-PNP管配合實現(xiàn)直接耦合2/4/202355[2]直接耦合的三個特殊問題〖1〗放大器前后級直流電平必須正確配合〖2〗直流放大器的零輸入和零輸出條件：放大器輸入口和輸出口的靜態(tài)直流電壓為零，就是直流放大器的零輸入零輸出的條件?！?〗零點漂移問題直接耦合放大器在靜態(tài)時，輸出端直流電壓會出現(xiàn)緩慢變化的現(xiàn)象，稱之為零點漂移，簡稱零漂。2/4/202356（4）光電耦合方式光電耦合放大器是放大器之間利用光耦合器件－光電二極管或光電三極管，將放大器之間耦合起來。原理如圖3-28所示。其特點是：耦合器件將放大器的前后級間隔離開來。光電耦合放大器的增益同時要考慮光耦合器件的轉(zhuǎn)換效率。圖3-28光電耦合放大器原理框圖2/4/2023572、多級放大器指標(biāo)的計算（1）輸入電阻、負載、信號源：多級放大器中，后級放大器的輸入電阻是前級放大器的負載，而前級放大器的輸出回路是后級放大器的信號源。（2）微變模型同單級一樣。（3）多級放大器的通用模型圖2/4/202358兩級放大器的通用模型圖2/4/2023594、實例分析[1]CE–CB級聯(lián)放大電路圖（1）CE–CB級聯(lián)放大器分析2/4/202360[2]CE–CB級聯(lián)放大電路的交流通路圖2/4/202361[3]CE-CB交流小信號等效模型圖2/4/202362[4]電壓增益簡化算法-----輸入置1V2/4/202363（2）CC–CB級聯(lián)放大器分析[1]CC–CB級聯(lián)放大器電路圖2/4/202364[2]交流小信號等效模型圖2/4/202365[3]電壓增益簡化算法-----輸入置1V2/4/202366九、本章小結(jié)1.BJT小信號放大器線性放大條件:2.BJT小信號線性等效模型；3.BJT放大CE、CB、CC原理與技術(shù)指標(biāo)計算；

BJT放大器的非線性失真：晶體管非線性伏安特性產(chǎn)生的輸出波形的失真稱為非線性失真（發(fā)射結(jié)電壓與電流關(guān)系是指數(shù)函數(shù)）。非線性失真情況下的輸出含有新的頻率分量。

特殊失真現(xiàn)象：大信號狀態(tài)下發(fā)生的2/4/2023675.放大器的動態(tài)范圍：輸出交流負載線上的動點變化范圍。應(yīng)用圖解分析法，進行電路分析以解決不失真最大輸出的最佳交流負載線選擇確定為目的。圖解分析法：

[1]直流負載線；

[2]交流負載線；

[3]直流電源電壓VCC、偏置電阻R1、

R2、RE、RC和負載電阻RL對放大波峰失真含“削頂”失真和“削底”失真。NPN：“削頂”屬于截止失真；PNP：“削頂”屬于飽和失真；2/4/202368器的交直流負載線的影響、對電壓放大倍數(shù)AV的影響、對源電壓放大倍數(shù)AVS的影響、對放大器的失真和不失真動態(tài)范圍的影響等的分析技巧。8.輸入電阻和輸出電阻的匹配：

[1]輸入電阻同信號源內(nèi)阻的匹配，獲得放大器的最大輸入功率

。[2]輸出電阻同負載電阻的匹配，獲得放大器的最大輸出功率。[3]合理選擇、的大小能夠獲得最大功率增益APMAX

或最大電壓增益AVSMAX。2/4/2023699.多級級聯(lián)放大器特點

[1]級聯(lián)能夠提高放大器增益，但是帶寬B變窄。[2]級聯(lián)能夠改善放大器的輸入輸出電阻，實現(xiàn)匹配傳輸信號。[3]級聯(lián)的直接耦合方式具備頻帶寬、成本低增益高的特點。但是，存在著三個特殊問題，必須妥善解決。10.三種基本組態(tài)電路的靜態(tài)偏置電路共性[1]直流偏置電路相同(見下面的直流通路圖)：2/4/202370圖3-29三種基本組態(tài)的直流通路圖2/4/202371[2]圖3-29偏置電路特殊性：[4]保證基極電位穩(wěn)定的條件：利用直流負反饋克服環(huán)境溫度帶的工作點不穩(wěn)定現(xiàn)象，提供穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。[3]偏置電路穩(wěn)定性焦點：當(dāng)環(huán)境溫度變化時，基極對地的電位不隨之改變，即基極電位的穩(wěn)定是保證工作點穩(wěn)定的條件?！?】I2>>IB;工程取值：I2>10IB；【2】R1、R2盡可能選擇高精度、金屬膜電阻，以提高其對溫度的相對穩(wěn)定性。2/4/202372五、試題解法訓(xùn)練但是，要求RB=R1//R2足夠大，使RB>>，以保證提高源電壓增益AVS

。2/4/2023731．多級級聯(lián)電路如圖7所示。其中，耦合電容和旁路電容容量足夠大。已知：（1）畫出小信號交流等效電路；（2）求中頻段電壓增益。（15分）2/4/2023742/4/2023752/4/2023762/4/2023772/4/2023782/4/2023792/4/2023802/4/202381圖解法練習(xí)題：P106習(xí)題3.13、3.19波形失真判定題：P107習(xí)題3