第2章 单级交流放大电路

1、2.1.1 放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。 Rs Rb us + + ui + EB RL + uo + EC Rc C1 C2 VT + + （1）晶体管VT。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。（2）电源EC和EB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。EC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻Rb。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻Rc。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）电容Cl、C2。用来传递交流

2、信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。 Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb + + 共发射极放大电路的实用电路2.1.2 是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 Rc +EC VT Rb + UCEQ + UBEQ ICQ IBQ bBEQCBQRUEIBQC

3、QIIcCQCCEQRIEU：耦合电容可视为开路。图解步骤：（1）用估算法求出基极电流IBQ（如40A）。（2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。（3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=ECICRc可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为EC/Rc，在横轴上的截距为EC，其斜率为1/ Rc ，只与集电极负载电阻Rc有关，称为直流负载线。（4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40A的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值I

4、CQ和UCEQ。2.1.3 IB=0 0 UCE/V 20A 40A 60A 80A IC/mA Q ICQ UCEQ EC Rc EC IB=40A的输出特性曲线由UCE=ECICRc所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为ICQ是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源EC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。 Rs Rb us + + ui RL + uo VT Rc ib ic ：（ui单独作用下的电路）。由于

5、电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源EC去掉（短接）。图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。 0 (a) 输入回路 (b) 输出回路 uCE iC Q ICQ EC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t Q Q Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直流负载线 交流负载线 0 0 2.2.1 从图解分析过程，可得出如下几个重要结论：（1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。（2

6、）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。（3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。（4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止

7、失真统称为非线性失真。(a) 饱和失真0uCEiCQICQiCt0tQQuCEUCEQ0(b) 截止失真0uCEiCQICQiCt0tQQUCEQ0uCE交流通路是放大电路动态分析所依据等效电路，是指在信号ui作用下，交流电流所流过的路径。画交流通路的原则有两点：放大电路的耦合电容、旁路电容都视为短路；电源Ec对交流的内阻很小，也视为短路。2.2.2 Rs Rb us + + ui RL + uo VT Rc ib ic UBEIB0IBUBEQ输入特性曲线在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。当uBE有一微小变化UBE时，基极电流变化IB，两者的比值称为三极管的动态输入电阻，用rbe表示，

8、即：bbeBBEbeiuIUr)mA(mV)(26)1 (300EQbeIr电压放大倍数beLbbebLbbecLorRiriRiriRuuAiu式中RL=Rc/RL。当RL=（开路）时becrRAu Rs Rb us + + ui RL + uo VT Rc ib ic 输入电阻bebrRiuRiii/ rbe + ou ci bi C B E + iu bi Rc RL Rb Rs + su ii Ri输入电阻ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望ri越大越好。另外，较大的输入电阻ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输

9、入电压。在上式中由于Rb比rbe大得多，ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。输出电阻 rbe + ou ci bi C B E bi Rc Rb Rs oi CoRiuroo对于负载而言，放大器的输出电阻ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望ro越小越好。上式中ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。 Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb + + Rc +EC VT Rb + UCEQ + UBEQ ICQ IBQ 2.3.4 温度升高UBE减小ICBO增大增大

10、IC增大一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响电路如图3.4.1所示。由直流通路可见，偏置电流IBQ是通过偏置电阻Rb由电源EC提供，当ECUBEQ时， 固定偏置电路固定偏置电路bcbBEQcBQRERUEICEQBQCQIII因此，当环境温度升高因此，当环境温度升高时，虽然时，虽然I IBQBQ为常数，但为常数，但和和I ICEOCEO 的增大会导致的增大会导致I ICQCQ的上升。的上升。可见，电路的温度稳定性较可见，电路的温度稳定性较差。只能用在环境温度变化差。只能用在环境温度变化不大，要求不高的场合。不大，要求不高的场合。 只要EC和Rb为定值，IBQ就是一个常数，故把这

11、种电路称为固定偏置电路。该电路由于该电路由于 Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb + + 电路如图所示为电压负反馈偏置电路，偏置电阻Rb接在基极和集电极之间，其作用除了提供基极偏流外，还同时将集电极输出电压的一部分反馈回基极。二、二、 电压反馈式偏置电路电压反馈式偏置电路因此，当环境温度升高时，因此，当环境温度升高时，虽然会导致虽然会导致ICQ的增大。的增大。ICQ电流电流的增大会使的增大会使RC电阻上的电压增电阻上的电压增大，使集电极电位下降，使基极大，使集电极电位下降，使基极电流电流IBQ减小，导致集电极电流减小，导致集电极电流ICQ减小。从而稳

12、定了由温度变减小。从而稳定了由温度变化所引起的化所引起的ICQ的变化。起到了的变化。起到了稳定工作点的目的。稳定工作点的目的。RBBQCQCRCCQUIIUUI温度上升T（ICQ稳定） Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb + + Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb1 Rb2 Re Ce + + + +EC Rc VT Rb1 Rb2 Re UB I1 I2 ICQ IBQ UE + UCEQ + UBEQ ：I2IB，则Cb2b1b2BERRRU与温度基本无关。 温度 tICIEUE(=IE Re)UBE(

13、=UBIE Re)IB IC 调节过程：三、三、 分压式偏置电路分压式偏置电路（1）静态分析)(ecCQCCEQCQRRIEUIIRUUIIERRRUCQBQeBEQBEQCb2b1b2B（2）动态分析co2b1bbeLRrrRRrrRAbeiu/例：例：图示电路（接CE），已知EC=12V，Rb1=20k，Rb2=10k，Rc=3k，Re=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 Rs us + + ui RL + uo +EC Rc C1 C2 VT Rb1 Rb2 Re e Ce + + + 解：解：（1）用估算法计算静态工作点V75323651

14、12A33mA50651mA6512704V412102010ecCQCCEQCQBQeBEQBEQCb2b1b2B.)(.)(.RRIEUIIRUUIIERRRUCQ（2）求电压放大倍数6811333350k11110065126501300261300beLEQbe.)()(rRAIru（3）求输入电阻和输出电阻RrrRRrcik3k9940111020obeb2b1./eCQCeEQCCEQBQCQebBEQCBQeBQBEQbBQeEQBEQbBQC11RIERIEUIIRRUEIRIURIRIURIE)()(2.4.1 Rs us + + ui RL + uo +EC C1 C2 V

15、 Rb Re + + +EC V Rb1 Re ICQ IBQ + UCEQ + UBEQ rbe + oU ci bi C B E + iU bi Re RL Rb Rs + su 射极输出器的交流通路 1i ei ii LbeLoLbbebobebLbLo1111RrRuuARiriuriuRiRiuiuie)()()()(求电压放大倍数2.4.2 求输入电阻)(/)(LbebLbebb111RrRIurRruRuiiiiiiiii rbe + ou ci bi C B E + iu bi Re RL Rb Rs + su 射极输出器的交流通路 1i ei ii 求输出电阻/1beeoeb

16、ebebbssseRrRiurRuRruRruiiii rbe + ou ci bi C B E + iu bi Re RL Rb Rs + su 射极输出器的交流通路 1i ei ii 射极输出器的特点：电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。输入电阻较高。输出电阻较低。射极输出器的用途：射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传

17、送尽可能大的功率。例：例：图示电路，已知EC=12V，Rb=200k，Re=2k，RL=3k，RS=100 ，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 Rs us + + ui RL + uo +EC C1 C2 V Rb Re + + V268287112mA8710374050A37.4mA03740250120070121eCQCCEQBQCQebBEQCBQ.)(.)(RIEUIIRRUEI解：解：（1）用估算法计算静态工作点场效应管共源极放大电路RGRG1RG2RSRDRL+UDDC1C2CS+ui+uoGDSV+设UGS=0，则：DDG2G1G2GSURRRUU)(SDDDDDSSGSSDRRIUURURUI2.5.1 微变等效电路RGRG1RG2RDRLGDS+iU+gsU+oUgsmUg（1）电压放大倍数。LmgsLgsmgsLdoRgURUgURIUUAiu（2）输入电阻。G2G1G/ RRRRiRG一般取几兆欧。可见 RG的接入可使输入电阻大大提高。（3）输出电阻。DoRR RD一般在几千欧到几十千欧，输出电阻较高。2.5.2 例 ：例 ： 图 示 电 路 ， 已 知