模拟电路 第02章 放大电路的基本原理

1、2.1放大的概念放大的概念本质：本质：实现能量的控制。实现能量的控制。在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。负载。小能量对大能量的控制作用称为小能量对大能量的控制作用称为放大作用放大作用。放大的对象是放大的对象是变化量。变化量。元件：元件：双极型三极管和场效应管。双极型三极管和场效应管。第二章第二章放大电路的基本原理放大电路的基本原理2.2 放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标一、放大倍数一、放大倍数 A1电压放大倍数电压放大倍数uAiouUU

2、A 和和 分别是输入和输出分别是输入和输出电压的正弦相量。电压的正弦相量。iUoU2电流放大倍数电流放大倍数iAioiIIA 和和 分别是输入和输出分别是输入和输出电流的正弦相量。电流的正弦相量。oIiI二、最大输出幅度二、最大输出幅度om三、非线性失真系数三、非线性失真系数mmmUUUD12322 四、输入电阻四、输入电阻 Ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。那么就要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大电是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前

3、级取得的电流越小，对前级的影响越小。其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIiUSUiiiiIUR五、输出电阻五、输出电阻 RoAuUS放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。维南等效电路的内阻就是输出电阻。roUS输出端输出端如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻Ro ？步骤：步骤：UI方法一：方法一：计算。计算。 LS0oooRUIUR方法二：方法二：测量。测量。Uo1. 测量开路电压测量开路电压Uo 。RoUs2. 测量接入负载后的输

4、出电压测量接入负载后的输出电压Uo 。RoUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。LoooRUUR1六、通频带六、通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：BW = fH fL放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线 BW七、最大输出功率七、最大输出功率Pom与效率与效率VomPP符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表大写字母、大写下标，表示直流量。示直流量。uA小写字母、大写下标，表小写字母、大写下标，表示全量。示全量。ua小写字母、小写下标，表小写字母、小写下标，表示交流分量。示交流分量。uBtubtuBub全量全量交流

5、分量交流分量tUB直流分量直流分量 ubt 2.3 单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路单管放大单管放大电路有三电路有三种形式种形式共射放大电路共射放大电路共基放大电路共基放大电路共集放大电路共集放大电路以共射放以共射放大电路为大电路为例讲解工例讲解工作原理作原理2.3.1 单管共射放大电路的组成单管共射放大电路的组成放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uiuo输入输入输出输出零电位零电位,参考点参考点Rb+VCCVBBRcC1C2T集电极电源，集电极电源，为电路提供为电路提供能量。并保能量。并保证集电结反证

6、集电结反偏。偏。Rb+VCCVBBRcC1C2T集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。Rb+VCCVBBRcC1C2T使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻Rb+VCCVBBRcC1C2T耦合电容耦合电容（隔直电容）（隔直电容）隔离输入输出隔离输入输出与电路直流的与电路直流的联系，同时能联系，同时能使信号顺利输使信号顺利输入输出。入输出。Rb+VCCVBBRcC1C2T可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电Rb+VCCVBBRcC1C2T单电源供电电

7、路单电源供电电路+VCCRcC1C2TRb阻容耦合单管阻容耦合单管共射放大电路共射放大电路2.3.2 单管共发射极放大电路的工作原理单管共发射极放大电路的工作原理 ui=0时时由于电源的由于电源的存在，存在，IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、静态工作点一、静态工作点Rb+ +VCCRcC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ ,UCEQ )( (IBQ , ,UBEQ ) )Rb+VCCRcC1C2T( (IBQ ,UBEQ) )和和( ( ICQ ,UCEQ ) )分别对应于输入输分别对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。出特性曲线上的一个点，称为静态

8、工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQIBUBEQICUCEuCE怎么变化怎么变化假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化ibtibtictuituCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线uce相位如何相位如何uce与与ui反相！反相！ICUCEictucet各点波形各点波形Rb+VCCRcC1C2uitiBtiCtuCEtuotuiiCuCEuoiB二、实现放大的条件二、实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区

9、。3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。极电压，经电容滤波只输出交流信号。2.4 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真2.4.1 直流通道与交流通道直流通道与交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加

10、了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+ +VCC）开路开路开路开路Rb+

11、VCCRcC1C2T直流通道直流通道Rb+VCCRc对交流信号（输入信号对交流信号（输入信号ui）短路短路短路短路置零置零Rb+VCCRcC1C2TRbRcRLuiuo交流通路交流通路2.4.2 静态工作点的近似估算静态工作点的近似估算 （ IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ）（1）估算）估算IBQ ( ( UBE 0.7 V) )IBQUBEbBECCBQRUVIbCCRV7 . 0bCCRVRb称为基极称为基极偏置电阻偏置电阻，IBQ 称为基极称为基极偏置电流偏置电流。Rb+VCCRc（2）估算）估算UCEQ、ICQICQUCEQcCQCCCEQRIVUICQ = IBQRb+VCCRc例

12、：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：VCC=12V，Rc= 4 K ，Rb=300K ， =37.5。解：解：AmARVIbCCBQ4004. 030012mAIIBQCQ5 . 104. 05 .37VRIVUcCQCCCEQ645 . 112请注意电路中请注意电路中IBQ 和和ICQ 的数量级的数量级UBEQ 0.7VRb+ +VCCRc1直流负载线直流负载线ICUCEUCEIC 满足什么关系？满足什么关系？1. 三极管的输出特性。三极管的输出特性。2. UCE = VCC IC Rc 。ICUCEVCC直流通道直流通道Rb+VCCRc2.4.3 图解法图解法

13、直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线cCCRV直流直流负载线负载线QIBQ与输出特与输出特性的交点性的交点就是就是Q点点静态静态UCEQ静态静态ICQ(1). 交流通路的输出回路交流通路的输出回路图图 2.4.4 输出通路的外电路是输出通路的外电路是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。(2). 交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为：LCLL/ 1RRRR ，其中，其中OIBiC / mAuCE /VQ图图 2.4.5( (b) )2交流负载线交流负载线图解法的步骤：图解法的步骤：1由直流通路画出直流负载线；由直流通路画出直流负载线；2估算静态基极电

14、流估算静态基极电流 IBQ，直流负载线与，直流负载线与 iB = IBQ 的一条输的一条输 出特性的交点就是静态工作点出特性的交点就是静态工作点Q，由图可得，由图可得ICQ和和UCEQ ；3由放大电路的交流通路计算等效交流负载由放大电路的交流通路计算等效交流负载 在输出特性上，通过在输出特性上，通过Q点画出斜率为点画出斜率为 的直线，就是的直线，就是交流负载线；交流负载线；LcLRRR/1LR4求电压放大倍数时，可在求电压放大倍数时，可在Q点附近取一个点附近取一个 值，在输入值，在输入 特性上找到相应的特性上找到相应的 值，再在输出特性的交流负载线上值，再在输出特性的交流负载线上找到相应的找到

15、相应的 值，值， 与与 的比值即为电压放大的比值即为电压放大倍数。倍数。BiBEuCEuCEuBEu 动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析图图 2.4.5( (a) )输入回路工作情况输入回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC图图 2.4.5( (b) )输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析2.4.4 动态分析动态分析一、三极管

16、的微变等效电路一、三极管的微变等效电路1 输入回路输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性当信号很小时，将输入特性在小范围内近似为线性。在小范围内近似为线性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信号而言，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻三极管相当于电阻 rbe 。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrrbe 的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：对于小功率三极管：对输入的小交流信号对输入的小交流信号而言，三极管而言，三极管be间等间等效于电阻效于电阻rbe。becrbeibbeubeubeib2 输出回路输出回路iCuCE)(b

17、BcCCiIiIibBiI所以：所以：bcii(1) 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制的电流源。的电流源。 近似平行近似平行(2) 考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出的影响，输出端还要并联一个大电阻端还要并联一个大电阻rce。rce的含义的含义 iC uCECCEceiurubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。rce的含义的含义受控源受控源ubeibuceicubeuceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。3 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibibrcerbe ibibbce等等效效cbe

18、二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路交流通路RbRcRLuiuouirbe ibibiiicuoRbRcRL三、电压放大倍数的计算三、电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRbRcRLiUiIbIcIoUbI四、输入电阻的计算四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。路是负载，这个负

19、载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiiIUr是动态电阻。是动态电阻。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbeBrR /beriiiIUr电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。五、输出电阻的计算五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：(1

20、) 所有电源置零，然后计算电阻（对有受控所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。源的电路不适用）。(2) 所有独立电源置零，保留受控源，加压求所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。流法。CoooRIUr所以：所以：用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：oUrbeRBRCiIbIcIbI00oI 几点结论：几点结论：1. 三极管中各极电压和电流三极管中各极电压和电流交直流并存交直流并存；2. 单管共射放大电路具有单管共射放大电路具有电压放大作用电压放大作用；3. 单管共射放大电路具有单管共射放大电路具有倒相作用倒相作用。微变等效电路法的步骤：微变等效电路法的步骤：1.

21、 利用图解法或近似估算法确定电路的静态工作点利用图解法或近似估算法确定电路的静态工作点Q；2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数和和 rbe ；3. 画出电路的微变等效电路。可先画出三极管的等画出电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路；效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路；4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。2.4.5 失真分析失真分析 在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则

22、输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非非线性失真线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流设置在交流负载线的中间部分。如果负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。止区或饱和区，造成非线性失真。失真失真输出波形较输入波形发生畸变，称为失真。输出波形较输入波形发生畸变，称为失真。iCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号选择静态工作点选择静态工作点ib最大输出最大输出幅度幅度omiCuCEuo1 Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入

23、截止区放大电路产生放大电路产生截止截止失真失真（顶部失真顶部失真）输出波形输出波形输入波形输入波形ibiCuCE2Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和饱和失真失真（底部失真底部失真）ib输入波输入波形形uo输出波形输出波形2.5 静态工作点的稳定问题静态工作点的稳定问题 为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。态工作点。 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由工作点由

24、UBE、 和和ICEO 决定，这三个参数随温度决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。方面。Q变变UBE ICEQ变变T变变IC变变一、温度对一、温度对UBE的影响的影响iBuBE25C50CTUBEIBICbBECCBRUVI二、温度对二、温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是：总的效果是：温度上升温度上升时，输出时，输出特性曲线特性曲线上移，造上移，造成成Q点上移。点上移。小结：小结：TIC常采用常采用分压式偏置电路分压式偏置电路来稳定静态工作点。来稳定静态工作点。固定偏

25、置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点不稳定点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB ，从而抑制，从而抑制Q点的变化。点的变化。保持保持Q点基本稳定。点基本稳定。一、静态分析一、静态分析I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE直流通路直流通路静态工作点稳定的放大器静态工作点稳定的放大器RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoRE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈

26、电阻CE 交流交流旁路电容旁路电容分压式偏置电路分压式偏置电路I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE静态工作点稳定过程静态工作点稳定过程CCBBBVRRR212UBUB被认为较稳定被认为较稳定本电路稳定的本电路稳定的过程实际是由过程实际是由于加了于加了RE形成形成了了负反馈负反馈过程过程TUBEICICIEUEIB由输入特性曲线由输入特性曲线二、动态分析二、动态分析+VCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLoUiUiIbIcIbIRB微变等效电路微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路交流通路beLurRAri = RB1 / RB2 / rbe)()(

27、26)1 ()(300mAImVrEbero= RC例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下： RB1=100k ， RB2=33k ， RE=2.5k ， RC=5k ， RL=5k ， = 60，VCC =15V 。 求：（求：（1）估算静态工作点；）估算静态工作点； （2）空载电压放大倍数、有载电压放大倍）空载电压放大倍数、有载电压放大倍 数、输入电阻、输出电阻；数、输入电阻、输出电阻； （3）若信号源有）若信号源有RS =1 k 的内阻，有载电的内阻，有载电 压放大倍数将变为多少？压放大倍数将变为多少？RB1=100k RB2=33k RE=

28、2.5k RC=5k RL=5k = 60VCC =15V解：解：( (1) ) 估算静态工作点估算静态工作点VVRRRUCCBBBB7 . 3)33100/()1533(212mARUURUIIEBEBEEEC2 . 15 . 2/ )7 . 07 . 3(/ )(/AmAIICB2002. 060/2 . 1/VRIRIVUEECCCCCE6)5 . 25(2 . 112RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k = 60VCC =15V解：解：( (2) ) 空载电压放大倍数、有载电压空载电压放大倍数、有载电压 放大倍数：放大倍数：kmAImVrEbe62.

29、 11622(26/1.2) 61300)()(26)1 ()(30018662. 1/560/0beCuurRAA空9362. 1/ )5/560/（载beLuLurRAA输入电阻、输出电阻：输入电阻、输出电阻：RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k = 60VCC =15VkrRRrbeBBi52. 162. 1/33/100/21kRrCo5解：解：( (3) )信号源有信号源有RS =1 k 的内阻时，有载电压放大倍数为的内阻时，有载电压放大倍数为AusL rbebeciIbIcI1I2IbIiUoU1BR2BRCRLRSRSUbeBBirRRr/21

30、ribeciIcIbIiUoULRSRSULCLRRR/RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k = 60VCC =15VLCLRRR/信号源内阻为信号源内阻为 0 时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：iouLUUA/信号源内阻为信号源内阻为RS时的电压放大倍数：时的电压放大倍数：sousLUUA/SiisiRrrUUiSiisrRrUUSiiuLiSiiosousLRrrArRrUUUUAbeBBirRRr/21ribeciIcIbIiUoULRSRSU信号源有内阻时，电压放大倍数信号源有内阻时，电压放大倍数Aus减小。减小。输入电阻越大，若输入电阻越大，若r

31、i RS ，则，则Aus Au93/beLuLrRAkrRRrbeBBi52. 1/21 kRS156) 152. 1/(52. 193SiiuLusLRrrAALCLRRR/beBBirRRr/21ribeciIcIbIiUoULRSRSUCE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE 将将RE 短路，短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题问题1：如果去掉如果去掉CE ，放大倍数怎样？放大倍数怎样？I1I2IBRB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo去掉去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：后的交流通路和微变等效电路：)1 (/E

32、beBiRrRrCoRr rbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRBEbbebiRIrIU)1 (LboRIUEbeLuRrRA)1 (RB1RCRLuiuoRB2RE21/BBBRRR RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题问题2：如果电路如下图所示，如何分析？如果电路如下图所示，如何分析？静态工作点稳静态工作点稳定且具有定且具有射极射极交流负反馈电交流负反馈电阻阻的放大器的放大器I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+VCCRCC1TRB2RE1RE2静态分析：静态分析：直流通路直流通路RB1+VCCRC

33、C1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：动态分析：交流通路交流通路RB1RCRLuiRB2RE1uo交流通路：交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：微变等效电路：rbeRCRLoURE1iUiIbIcIbIRB21/BBBRRR rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRE1微变等效电路：微变等效电路：ro=RC，1)1 (EbebiRrIU1/ )1 (/EbeibRrUI12121/ )1 (/EbeiBiBibiRrURURUIIII121/ )1 (/EbeiBiBiiiiiRrURURUUIUr121/ )1

34、(/EbeBBiRrRRr问题：问题：Au 和和 Aus 的关系如何？的关系如何？定义：定义：iouUUAsousUUA放放大大电电路路RLRSoUiUsUsousUUASiSiiUrRrUuiSiusArRrA2.6 单管放大电路的三种基本组态单管放大电路的三种基本组态 2.6.1 共集电极放大电路共集电极放大电路RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通道直流通道一、静态分析一、静态分析IBIERB+VCCRE直流通道直流通道0)1 (EBBEBBCCRIURIVEBBECCBRRUVI)1 (BEII)1 (EECCCERIVU二、动态分析二、动态分析RB+VCCC1C2

35、RERLuiuorbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路rbeiUbIRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路LRLELRRR/LeoRIULELRRR/LbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (LbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (LbeLRrR)1 (1）（1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiUbIRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路LR1.,)1 (LbeRr所以所以，1uA但是，输出电流但是，输出电流 Ie 增加了（电流放大倍数增加了（电流放大倍数大于大于1），即输出功率被放大了。），即输出功率被放大了。2. 输入输出

36、同相，输出电压跟随输入电压，输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称射极跟随器射极跟随器。结论：结论：LbeLuRrRA)1 ()1 (2. 输入电阻输入电阻)1 (/LbeBiRrRr输入电阻较大，作为前一级的负载，对输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小。前一级的放大倍数影响较小。rbeiUbIRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路LR3. 输出电阻输出电阻（用加压求流法求输出电阻）（用加压求流法求输出电阻）rbeRERBRSbIcIbIiIeIUIBssRRR/:设电源置电源置0robIiIrbeRERBcIbISURSrbebIbIeIUISRREebbI

37、IIIEsbesbeRURrURrUIUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrRrbebIbIeIUISRRE一般：一般：1sbeERrR所以：所以：1sbeoRrr射极跟随器的输出电阻很小，带负载能力强。射极跟随器的输出电阻很小，带负载能力强。所谓所谓带负载能力强带负载能力强，是指当负载变化时，放大，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。倍数基本不变。IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：kmAImVrEbe9 . 201. 126 101300)()(26)1 ()(300IE =1.01 mARB = 570 k RE = 5.

38、6 k RL = 5.6 k =100VCC = 12 VrbeiUbIRBoUcIbIiIERLRbce 0.99(5.6/5.6) 100)(12.9(5.6/5.6)100)(1)1 (1LbeLuRrRA）（rbe =2.9 k （电压放大倍数估算）（电压放大倍数估算）动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：RB = 570 k RE = 5.6 k RL = 5.6 k =100VCC = 12 VrbeiUbIRBoUcIbIiIERLRbce/(1)570/ 2.9(1 100) (5.6/5.6)190iBbeLRRrRkRS = 02.9/5.6/2811 100besoEr

39、RRR（输入电阻输出电阻估算）（输入电阻输出电阻估算）动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：rbe =2.9 k RB = 570 k RE = 5.6 k RL = 5.6 k =100VCC = 12 VrbeiUbIRBoUcIbIiIERLRbce动态分析及估算举例：动态分析及估算举例：设信号源内阻设信号源内阻RS =1 k ，求这时的电压放大倍，求这时的电压放大倍数数Aus、输入电阻、输出电阻。、输入电阻、输出电阻。Ri =190 k 2.9 1/570/5.6/3811 100besoErRRR985. 0119019099. 0SiiuusRrrAArbeiUbIRBoUcIb

40、IiIERLRbceSRsU射极跟随器的使用射极跟随器的使用1. 将射极跟随器放在电路的首级，可以将射极跟随器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2. 将射极跟随器放在电路的末级，可以将射极跟随器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。降低输出电阻，提高带负载能力。3. 将射极跟随器放在电路的两级之间，将射极跟随器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。可以起到电路的匹配作用。2.6.2 共基极放大电路共基极放大电路一、一、 静态工作点静态工作点iU0UCCVEEVERCRLR1C2C(a) 原理性电路原理性电路iU0U1C2CERCRLRCCVBC1BR2BR(b)

41、 实际电路实际电路ERCRCCV1BR2BR(c) 直流通路直流通路CQBEQCCBBBEEBEQBQEQIUVRRRRRUUI21111EQBQII)(ECCQCCEEQCCQCCCEQRRIVRIRIVUCCBBBBQVRRRU21121BBRBQRBQIIII，ERCRCCV1BR2BR直流通路直流通路CIBIEIiU0U1C2CERCRLRCCVBC1BR2BR实际电路实际电路iU0UERCRLR交流通路交流通路二、二、 动态指标动态指标bIiIberEBCeI0IbIcIiU0UERLR微变等效电路微变等效电路)/(CLLRRR 二、二、 动态指标动态指标1. 电流放大倍数电流放大倍

42、数coIIecioiIIIIA2. 电压放大倍数电压放大倍数bebirIULboRIUbeLiourRUUA微变等效电路微变等效电路bIiIberEBCeI0IbIcIiU0UERLR)/(CLLRRR eiII（忽略（忽略RE的作用）的作用）二、二、 动态指标动态指标3. 输入电阻输入电阻/1iiibeEURIrR4. 输出电阻输出电阻oCRR微变等效电路微变等效电路bIiIberEBCeI0IbIcIiU0UERLR)/(CLLRRR 2.6.3 三种基本组态的比较三种基本组态的比较iA)1 (uAbeCLrRR)/()/)(1 ()/)(1 (LEbeLERRrRRbeCLrRR)/(i

43、R/BbeRr/(1)(/)BbeELRrRR/(1)beErRoRCR)1 (/BSbeERRrRCR共射组态共射组态共集组态共集组态共基组态共基组态组态组态指标指标 2.7 场效应管放大电路场效应管放大电路*(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。动态：能为交流信号提供通路。组成原则：组成原则：静态分析：估算法、图解法。静态分析：估算法、图解法。动态分析：微变等效电路法。动态分析：微变等效电路法。分析方法：分析方法：iD (mA)u

44、DS /V0uGS=5V4V3V2V场效应管的输出特性曲线场效应管的输出特性曲线iC (mA)1234uCE(V)36912iB=020 A40 A60 A80 A100 A晶体管的输出特性曲线晶体管的输出特性曲线2.7.1 场效应管的特点场效应管的特点场效应管的特点：场效应管的特点：1. 场效应管是电压控制器件；场效应管是电压控制器件；2. 输入电阻非常高；输入电阻非常高；3. 存在存在零温度系数工作点零温度系数工作点；uGS0iD效应管的零温度系数工作点效应管的零温度系数工作点T1T2T3T1 T2 T3零温度系数零温度系数工作点工作点4. 制造工艺简单，便于大规制造工艺简单，便于大规 模

45、集成；模集成；5. 二氧化硅绝缘层易被击穿二氧化硅绝缘层易被击穿 而损坏管子；而损坏管子；6. 在相同的负载电阻下，场效应管的电压在相同的负载电阻下，场效应管的电压 放大倍数一般比晶体管的放大倍数小。放大倍数一般比晶体管的放大倍数小。很大，很大，可忽略。可忽略。GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds压控电流源压控电流源2.7.2 场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路2.7.3 分压分压-自偏压式共源极放大电路自偏压式共源极放大电路+VDDRSCSC2C1R1RDRGR2RLGDSiUoU+-栅极电压由栅极电压由VDD经经R1 、R2分压得到

46、分压得到漏极电流在漏极电流在RS 上产生自偏压上产生自偏压UGS 由分压和自由分压和自偏压共同决定偏压共同决定分压分压-自偏压式共源放大电路自偏压式共源放大电路RS 直流负反直流负反馈，稳定静馈，稳定静态工作点态工作点一、静态分析一、静态分析由输入回路可得：由输入回路可得：+VDDRSCSC2C1R1RDRGR2RLGDSiUoU+-212GSQDDDQSRUVIRRRN 沟道增强型沟道增强型MOS管管的漏极电流与栅源电的漏极电流与栅源电压满足以下关系：压满足以下关系：2()()1GSQDQDOGSQGS thGS thUIIUUU1估算法估算法+VDDRSCSC2C1R1RDRGR2RLGD

47、SiUoU+-212GSQDDDQSRUVIRRR解上述方程即可得到解上述方程即可得到UGSQ 和和 IDQ2()1GSQDQDOGS thUIIU由输出回路方程由输出回路方程DSQDDDQDSUVIRRDSQU+VDDRSCSC2C1R1RDRGR2RLGDSiUoU+-212GSGQDSDDDSuUi RRVi RRR0iDuGSUGS(th)GQSURUGQ2图解法图解法QIDQUGSQ输出回路方程：输出回路方程：DSDDDDSuViRR输出回路方程：输出回路方程：DSDDDDSuViRRIDuDS0uGSUGSQDDDSVRRVDDQIDQUDSQ直流负载线直流负载线二、动态分析二、动

48、态分析sgR2R1RGRLdRLRD微变等效电路微变等效电路gsmUggsU+VDDRSCSC2C1R1RDRGR2RLgdsiUoU+-sgR2R1RGRLdRLRDgsUgsmUgiUoUgsiUU)/(LDgsmoRRUgULmuRgARo = RD12/iGRRRR2.7.4 共漏极放大电路共漏极放大电路（源极输出器、源极跟随器（源极输出器、源极跟随器）uoVDD=20VRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、静态分析一、静态分析与分压与分压-自偏压式共源极自偏压式共源极放大电路的静态分析方放大电路的静态分析方法类似。法类似。uo+UDDRSuiC1R1RGR

49、2RL150k50k1M10kDSC2GLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA11LmLmRgRgiUoUgsUgsmUgdIRiRo Ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路二、动态分析二、动态分析RiRo Ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路输入电阻输入电阻 Ri12/iGRRRR输出电阻输出电阻 Ro加压求流法加压求流法UIdIgd微变等效电路微变等效电路Ro Ro R2R1RGsRSgsUgsmUg1/ooSSmRRRRg1gsodmgsmUURIg Ug 场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放

50、大器输入电阻很大。(2) 场效应管共源极放大器（漏极输出）场效应管共源极放大器（漏极输出）输入输出反相，电压放大倍数大于输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻输出电阻 = RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于电压放大倍数小于1且约等于且约等于1；输出；输出电阻小。电阻小。2.8 多级放大电路多级放大电路第一级第一级第二级第二级第第n -1级级 第第n 级级输入输入输出输出耦合耦合耦合方式：耦合方式：(1)直接耦合直接耦合 (2)阻容耦合阻容耦合(3)变压器耦合变压器耦合 (4)光电耦合光电耦合2.8.1 多级放大电路的耦合方式多级放

51、大电路的耦合方式为获得足够大的放大倍数，需将单级放大器串接，为获得足够大的放大倍数，需将单级放大器串接，组成多级放大器。组成多级放大器。对耦合电路要求：对耦合电路要求：要求要求动态动态: 传送信号传送信号减少压降损失减少压降损失 耦合电路：耦合电路：静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置波形不失真波形不失真一、阻容耦合一、阻容耦合特点：特点：静态工作点相互独立。静态工作点相互独立。低频衰减大，无法采用线性集成。低频衰减大，无法采用线性集成。R11RC1C11C12R12CE1RE1uiuoR21+VCCRC2C22R22CE2RE2RL多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(

52、1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。点相互独立，分别估算。(2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数总电压放大倍数 = 各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻总输入电阻 Ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻Ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。二、直接耦合二、直接耦合RC1uiuo+VCCRC2RLR

53、B1VT1VT2RB2优点：优点：能放大缓变和直流信号，适于集成化能放大缓变和直流信号，适于集成化简单的直接耦合：VT1接近饱和直接耦合方式实例：直接耦合方式实例：RC1uiuo+VCCRC2RB1VT1VT2RE2实例实例1提高了提高了UB2，但但Au2下降下降RC1uiuo+VCCRC2RB1VT1VT2VDZ实例实例2RAu2下降不大，下降不大，但集电极有但集电极有效电压变化效电压变化范围小范围小RC1uiuo+VCCRC2RB1VT1VT2RB2VDZ实例实例3实现电平实现电平移动移动RC1uiuo+VCCRE2RB1VT1VT2RC2实例实例4利用利用PNP管实现电管实现电平移动平移

54、动例：下图所示两级直接耦合放大电路中，已知例：下图所示两级直接耦合放大电路中，已知RB1=240k ，RC1=3.9k ，RC2=500 ，稳压管，稳压管VDZ的工作电压的工作电压UZ =4V，三极管，三极管VT1的的 1=45，VT2的的 2=40， VCC =24V，试计算各级的静态试计算各级的静态工作点。如工作点。如ICQ1由于温度的升高而增加由于温度的升高而增加1%，试，试计算静态输出电压计算静态输出电压UO的变化是多少。的变化是多少。+VCC=24VRC13.9kuiuoRC2RB1240kVT1VT2VDZiB1iRC1iC1iC2iB2500 UZ =4V 1=45 2=40解：

55、设静态时解：设静态时UBEQ1= UBEQ2 =0.7V，则，则 UQ1= UBEQ2 + UZ = 4.7VmAmARUVICCQCCRC95. 49 . 37 . 424111mAmARUVIBBEQCCBQ1 . 02407 . 024111而+VCC=24VRC13.9kuiuoRC2RB1240kVT1VT2VDZiB1iRC1iC1iC2iB2500 UZ =4V 1=45 2=40mAIIBQCQ5 . 4111mAmAIIICQRBQC45. 0)5 . 495. 4(121mAmAIIBQCQ18)45. 040(222+VCC=24VRC13.9kuiuoRC2RB1240

56、kVT1VT2VDZiB1iRC1iC1iC2iB2500 UZ =4V 1=45 2=40静态时输出电压为：静态时输出电压为：VVRIVUUCCQCCCQO15)5 . 01824(222VVUUUUUZCQEQCQCEQ11)415(2222+VCC=24VRC13.9kuiuoRC2RB1240kVT1VT2VDZiB1iRC1iC1iC2iB2500 UZ =4V 1=45 2=40当当ICQ1增加增加1%时，即时，即mAICQ545. 401. 15 . 41mAmAIIICQRBQC405. 0)545. 495. 4(121则mAmAIIBQCQ2 .16)405. 040(22

57、2此时输出电压为此时输出电压为VVRIVUUCCQCCCQO9 .15)5 . 02 .1624(222比原来升高了比原来升高了0.9V，约升高，约升高6% 。直接耦合放大电路的缺点：直接耦合放大电路的缺点：（1）直流输出电压随温度的变化而波动；）直流输出电压随温度的变化而波动；（2）存在零点漂移现象（引入直流负反馈、）存在零点漂移现象（引入直流负反馈、 热敏元件补偿、差分放大结构）。热敏元件补偿、差分放大结构）。 + RL N2 N1 C1 变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路 ou+Vcc Rb1 T1 suRb2 + Rs Re1 Ce1 提示：提示：（1 1）在直流通路）在直流通路上求

58、解静态工作点，此时电上求解静态工作点，此时电容相当于开路，电感相当于容相当于开路，电感相当于短路；（短路；（2 2）在微变等效电路）在微变等效电路上求解交流参数，此时电容上求解交流参数，此时电容和直流电源均相当于短路，和直流电源均相当于短路，变压器相当于阻抗变换器变压器相当于阻抗变换器。三三. 变压器耦合变压器耦合 将前一级的输出通过变压器连接到后一级的输入端将前一级的输出通过变压器连接到后一级的输入端（或负载上）的耦合方式，称之为（或负载上）的耦合方式，称之为变压器耦合变压器耦合。LLLRNNRnR2212 例例 对图示放大电路进行静对图示放大电路进行静态和动态分析。态和动态分析。 变压器耦

59、合放大电路的直流通路也是相互独立的，变压器耦合放大电路的直流通路也是相互独立的，电路的分析、计算和调试比较容易；可以实现阻抗变换，电路的分析、计算和调试比较容易；可以实现阻抗变换，在分立元件功率放大电路中应用广泛。其缺点是低频特在分立元件功率放大电路中应用广泛。其缺点是低频特性差，不能放大缓慢变化的性差，不能放大缓慢变化的 信号；体积大，而且非常笨信号；体积大，而且非常笨重，不能集成化。重，不能集成化。 e c + iD DuiC 四四. 光电耦合光电耦合 光电耦合：光电耦合：以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。2.8.2 多级放大电路的电压放大倍数

60、和多级放大电路的电压放大倍数和 输入、输出电阻输入、输出电阻R11+VCCRC1C11C12R12CE1RE1RLuiuoR11=100k R12=33k RE1=2.5k RC1=5k RL=5k =60VCC=15VIC=1.2mAIB=20 AUCE =6VRi = R11/ R12/ rbe =1.52 k Ro= RC1 =5k rbe=1.62 k AuL=-93多级阻容耦合放大器的级联多级阻容耦合放大器的级联R11RC1C11C12R12CE1RE1uiR21+VCCRC2C21C22R22CE2RE2RLuo设二级放大器的参数完全一样设二级放大器的参数完全一样多级阻容耦合放大器