模拟电路第二章

1、模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路第第2 2章章第第1 1章章第第3 3章章第第4 4章章第第8 8章章第第7 7章章第第1010章章第第9 9章章第第6 6章章第第5 5章章第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.4 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6.1 复合管放大电路复合管放大

2、电路 2.7 本章小结本章小结返回返回模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标放大的概念和放大电路的主要性能指标模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.1.1 扩音机示意图扩音机示意图 利用扩音机放大声音，是电子学中的利用扩音机放大声音，是电子学中的放大，其原理框图如图放大，其原理框图如图2.1.1所示。所示。 2.1.1 放大的概念放大的概念详见书详见书P P74747979。 第第2 2章章 基本放大电路基本放大电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本

3、放放大大电电路路u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判断电路能否判断电路能否放大的基本出放大的基本出发点发点 2.1.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标图图2.1.2 放大电路示意图放大电路示意图信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1)

4、 1) 放大倍数：输出量与输入量之比放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数2)2)输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻从输入端看进从输入端看进去的等效电阻去的等效电阻 将输出等将输出等效成有内阻效成有内阻的电压源，的电压源，内阻就是输内阻就是输出电阻。出电阻。图图2.1.2 放大电路示意图放大电路示意图模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路iiiIUR LooLooooRUURUUUR) 1(空载时输出电空载时输出电压有效值压有效值带带RL时的输出时的输出电压有效值电压有效值输入电压与输输入电压与

5、输入电流有效值入电流有效值之比。之比。 Ro愈小，负载电阻愈小，负载电阻RL变化时，变化时，Uo的变的变化愈小，称为放大电路的带负载能力愈强。化愈小，称为放大电路的带负载能力愈强。 Ri越大，表明放大电路从信号源索取越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压越接近信号源电压Us；即信号源内阻上即信号源内阻上的电压越小，信号电压损失越小的电压越小，信号电压损失越小。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 输入电阻和输出电阻是描述电子电路输入电阻和输出电阻是描述电子电路在相互连接时

6、所产生的影响而引入的参数在相互连接时所产生的影响而引入的参数。当两个放大电路相互连接时（如图。当两个放大电路相互连接时（如图2.1.3所示），所示），放大电路放大电路的输入电阻的输入电阻Ri2是放大是放大电路电路的负载电阻，的负载电阻，而放大电路而放大电路可看成可看成放大电路放大电路的信号源，内阻就是放大电路的信号源，内阻就是放大电路的输出电阻的输出电阻RO1。因此，输入电阻和输出因此，输入电阻和输出电阻均会直接或间接地影响放电阻均会直接或间接地影响放大电路的放大电路的放大能力。大能力。图图2.1.3 两个放大电路相连的示意图两个放大电路相连的示意图模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二

7、章章 基基本本放放大大电电路路3)3)通频带通频带4)4)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。 用峰峰峰值峰值Uopp表示，Uopp=2Uom。 由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PNPN结的电结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限下限频率频率上限上限频率频率LHbwfff 图图2.1.4 放大电路的频率指标放大电路的频率指标模模拟拟电电子子技技术术基

8、基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路VBB、Rb：使使UBE Uon，且有合适的且有合适的IB。VCC：使使UCEUon，同时同时作为负载的能源。作为负载的能源。Rc：将将iC转换成转换成uCE(uo) 。)(u uiiiuoCERcbic动态信号作用时：动态信号作用时：2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理 2.2.1 基本共射放大电路的组成基本共射放大电路的组成及各元件的作用及各元件的作用图图2.2.1 基本共射放大电路基本共射放大电路一、元件作用：一、元件作用：模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.2.1 基本

9、共射放大电路基本共射放大电路 T：NPN型三极管，型三极管，担负着放大的作用，是担负着放大的作用，是整个电路的核心。整个电路的核心。 放大器有两个回路放大器有两个回路:输入回路，输出回路。输入回路，输出回路。输出回路：输出回路：Vcc:使使JC反偏，提供集电极电流反偏，提供集电极电流IC、iC 。 RC:集电极负载电阻集电极负载电阻,将将iC转变成转变成uCE=iCRC输出。输出。 输入回路：输入回路：VBB：使：使Je正偏，提供基极电流正偏，提供基极电流IB、iB 。 Rb:调节调节IB大小。，当大小。，当VBB、Rb确定后，确定后，IB固定。固定。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二

10、二章章 基基本本放放大大电电路路 由于电路的输入回路与输出回路以发射由于电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端，故称之为共射放大电路，并称极为公共端，故称之为共射放大电路，并称公共端为公共端为“地地”。 Cb1、Cb2:隔直、通交，叫隔直、通交，叫隔直电容隔直电容、耦耦合电容合电容。 二、基本放大电路的放大作用二、基本放大电路的放大作用 uiiB 控制控制 iCuo， 幅度小幅度小 放大放大 幅度大幅度大 所以共射放大电路叫所以共射放大电路叫固定偏置电路固定偏置电路。Rb叫偏流电阻，叫偏流电阻，IB叫偏流。叫偏流。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 u

11、i，uo，Vcc，VBB的共同端点的共同端点(O(O点点) )称为称为“地地”, ,并以地端作为零电并以地端作为零电位点位点( (参考电位点参考电位点) )。 图图2.2.2 基本共射放基本共射放大电路的简化电路大电路的简化电路 “放大作用放大作用”实质实质上是放大器件的上是放大器件的“控制作控制作用用”。放大作用是针对变化量而言。放大作用是针对变化量而言。三、基本放大器的习惯画法三、基本放大器的习惯画法令令VBB=Vcc得到简化电路。得到简化电路。 不画电源符号，不画电源符号，只标出电压数值和极性只标出电压数值和极性。得到。得到习惯画法习惯画法。附图：图附图：图2.2.1基本共射基本共射放大

12、电路的习惯画法放大电路的习惯画法模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 2.2.2 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性 一、静态工作点一、静态工作点 在放大电路中，当有信号输入时，交在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。流量与直流量共存。当输入当输入信号为零时，信号为零时，晶体管的基极电流晶体管的基极电流IB，集电极电流，集电极电流IC，b-e间电压间电压UBE。管压降。管压降UCE称为放大电路的称为放大电路的静静态工作点态工作点Q，常将这四个物理量，常将这四个物理量记作记作IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。在近似估算中常认为。在近似

13、估算中常认为UBEQ为已知量，对于硅管，取为已知量，对于硅管，取|UBEQ|为为0.7v；对于锗管，取为；对于锗管，取为0.2v。在如附图所示的电。在如附图所示的电路中，令路中，令Ui=0。RIVUIIRUVICCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ,模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 既然放大电路的放大对象是动态信号，既然放大电路的放大对象是动态信号，那么为什么要设置静态工作点呢？为了说那么为什么要设置静态工作点呢？为了说明这一问题，不妨将基极电源去掉。明这一问题，不妨将基极电源去掉。 二、为什么要设置静态工作点二、为什么要设置静态工作点 在上图所示的

14、电路中在上图所示的电路中, ,静态时将输入端静态时将输入端ui短路短路,必然得出必然得出IBQ=0，ICQ=0，UCEQ=VCC的结论的结论, ,因而晶体管处于截止状态。因而晶体管处于截止状态。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 对于放大电路的对于放大电路的最基本要求：一是不失最基本要求：一是不失真，二是能够放大。真，二是能够放大。若波形严重失真，放大若波形严重失真，放大就毫无意义了。只有在信号的整个周期内晶就毫无意义了。只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会体管始终工作在放大状态，输出信号才不会失真。因此，设置合适的静态工作点

15、，以保失真。因此，设置合适的静态工作点，以保证放大电路不产生失真是非常必要的。证放大电路不产生失真是非常必要的。 输出电压必然失真！输出电压必然失真！ 设置合适的静态工作点，首先要解决失真设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路t tuCEUCEQVCCO截止失真截止失真顶部失真顶部失真动态信号动态信号驮载在静驮载在静态之上态之上输出和输入反相！输出和输入反相！ 2.2.3 基本共射放大电基本共射放大电路的工作原理及波形分析路的工作原理及波形分析图图2

16、.2.3 基本共射放大基本共射放大电路的波形分析电路的波形分析t tuCEUCEQVCCO饱和失真饱和失真底部失真底部失真模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路iB=IBQ+ib 当有输入电压时，基极电流是在原当有输入电压时，基极电流是在原来直流分量来直流分量IBQ的基础上叠加一个正弦交流的基础上叠加一个正弦交流电流电流ib。 通过耦合电容输出，通过耦合电容输出，uo比比ui幅度大的幅度大的多。但频率相同，放大后波形没有改变。多。但频率相同，放大后波形没有改变。u0与与ui相位相差相位相差180o，反相，反相uCE(瞬时量瞬时量)=UCE(直流成分直流成分)

17、+uce(交流成分交流成分) )iC=ICQ+iC 静态时的静态时的IBQ、ICQ、UCEQ如图如图2.2.3(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)中虚线所标注。是恒定的直流。中虚线所标注。是恒定的直流。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 共射电路共射电路: :三极管的基极电位三极管的基极电位ub的变的变化和集电极电位化和集电极电位uc的变化倒相的变化倒相。基极电位。基极电位上升上升, ,集电极电位下降。集电极电位下降。 1501801501801500.023(5)uioiOiOuiOimOmiOuuuiOuAUArgUArgUUArgAArgUU

18、UUUUAAUUA 负号表示放大器的输出电压与输入电负号表示放大器的输出电压与输入电压相位相差压相位相差180o，即倒相作用。，即倒相作用。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 2.2.4 放大电路的组成原则放大电路的组成原则一、组成原则一、组成原则 静态工作点合适：合适的直流电源、合静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。适的电路参数。 动态信号能够作用于晶体管的输入回路动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。，在负载上能够获得放大了的动态信号。 对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源共地、直流电

19、源种类尽可能少、负载上无直流分量。种类尽可能少、负载上无直流分量。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路问题：问题：1.1.两种电源两种电源2.2.信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共地共地”将两个电源将两个电源合二为一合二为一共地，且要共地，且要使信号驮载使信号驮载在静态之上在静态之上静态时，静态时，b1BEQRUU动态时，动态时，b-e间电间电压是压是uI与与Rb1上的上的电压之和。电压之和。二、常见的两种共射放大电路二、常见的两种共射放大电路直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路图图2.2.4 直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路模模拟拟电电

20、子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.2.4 直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路 将图将图2.2.4所示电路的输入端短路便可求所示电路的输入端短路便可求出静态工作点。出静态工作点。RIVUIIRURUVICCQCCCEQBQCQb1BEQb2BEQCCBQ 应当指出，应当指出，Rb1是必不可少的。试想，是必不可少的。试想，若若Rb1=0，则静态时，由于输入端短路，则静态时，由于输入端短路，IBQ=0，晶体管将截止，电路不可能正常工，晶体管将截止，电路不可能正常工作。作。Rb1、Rb2的取值与的取值与VCC相配合，才能得到相配合，才能得到合适的基极电流合适的

21、基极电流IBQ，合理地选取，合理地选取RC，才能，才能 图图2.2.5阻容耦合共射放大电路。当输阻容耦合共射放大电路。当输入信号作用时，由于信号电压将在图入信号作用时，由于信号电压将在图2.2.4所示电路中的所示电路中的Rb1上均有损失，因而减少了上均有损失，因而减少了晶体管基极与发射极之间的信号电压，也晶体管基极与发射极之间的信号电压，也就会影响电路的放大能力。图就会影响电路的放大能力。图2.2.5所示电所示电路既解决了路既解决了“共地共地”问题，又使一定频率问题，又使一定频率范围内的输入信号几乎毫无损失地加到放范围内的输入信号几乎毫无损失地加到放大管的输入回路。下面对该电路加以分析大管的输

22、入回路。下面对该电路加以分析。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路得到合得到合适适的压降的压降UCEQ。当有输入信号时的。当有输入信号时的波形分析如图波形分析如图2.2.3所示。所示。阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 耦合电容的容量耦合电容的容量应足够大，即对于交应足够大，即对于交流信号近似为短路。流信号近似为短路。其作用是其作用是“隔离直流隔离直流、通过交流、通过交流”。静态时，静态时，C1、C2上电压？上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时，动态时，C1、C2为耦合

23、电容！为耦合电容！U UBEQBEQU UCEQCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。图图2.2.5 阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路令输入端短路，可以求出静态工作点。令输入端短路，可以求出静态工作点。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 2.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路直流通路：直流通路： 定义：定义：放大器中直放大器中直流电源作用下直流电流所流电源作用下直流电流所通过的路径。通过的路径。直流通路的画法直流通路的画法

24、通常，放大电路中直流电源的作用和交通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。流通路和交流通路的概念。用途：用途：用于研究静态工作点。用于研究静态工作点。图图2.2.5 阻容耦合阻容耦合共射放大电路共射放大电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路交流通路交流通路 定义定义: :输入信号作用输入信号作用下交流信号流经的通路。下交流信号流经的通路。用途：用途：用于研究动态参数。用于研究动态参数。交

25、流通路画法交流通路画法 原则：原则：电容电容Cb1、Cb2对直流相当于开路对直流相当于开路，电感线圈视为短路，电感线圈视为短路，信号源视为短路信号源视为短路，但应保留其内阻。见附图但应保留其内阻。见附图a a。附图附图a a：直流通路：直流通路 原则：原则：电容电容Cb1、Cb2( (电容量较大电容量较大10f)10f)对交流相当于短路对交流相当于短路。无内阻的。无内阻的直流电源直流电源Vcc对对交流没有贡献，交流没有贡献，相当于短路相当于短路。见附图。见附图b b。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路附图附图b b：交流通路：交流通路 在分析放大电路时，

26、应遵循在分析放大电路时，应遵循“先静态先静态，后动态，后动态”的原则，求解静态工作点时应的原则，求解静态工作点时应利用直流通路，两种通路不可混淆。静态利用直流通路，两种通路不可混淆。静态工作点合适，动态分析才有意义。工作点合适，动态分析才有意义。图图2.2.5 阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVIVBB越大，越大，UBEQ取不同取不同的值所引起的值所引起的的IBQ的误差的误差越小。越小。 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ

27、作为已知条件，令作为已知条件，令ICQIBQ，可估算，可估算出静态出静态工作点。工作点。基本共射放大电路的直流通路和交流通路基本共射放大电路的直流通路和交流通路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI当当VCCUBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V，Rb600k，Rc3k ，100。 Q？直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路直流通路和交流通路交流通路交流通路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路讨

28、论一讨论一画出图示电路的直流通路和交流通路。画出图示电路的直流通路和交流通路。将将uS短路，即为直流通路。短路，即为直流通路。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ直流负载线直流负载线 2.3.2 图解法图解法一、静态工作点的分析一、静态工作点的分析 图解二元方程图解二元方程RiVuU| )uf(iQ：bBBBBE常数CEBEB两两点点式式: :RiVuI| )uf(iQ：CCCCCE常数BCEC模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本

29、放放大大电电路路 在输出特性坐标系中，画出上式所确定在输出特性坐标系中，画出上式所确定的直线的直线两点式两点式: :令令ic=0；uCE=VCC,得得M点点(VCC，0)。令。令uCE =0，ic=VCC/RC得得N点点(0,VCC/RC)，连接，连接，该直线为输出回路负载线该直线为输出回路负载线，斜，斜率为率为-1/C,并找到并找到IB=IBQ的那条输出特性曲的那条输出特性曲线，该曲线与线，该曲线与直线的交点就是静态工作直线的交点就是静态工作点点，其纵坐标值为，其纵坐标值为ICQ，横坐标值为，横坐标值为UCEQ。 应指出应指出, ,如果输出特性曲线中没有的如果输出特性曲线中没有的IB=IBQ

30、那条输出特性曲线，则应当补测那条输出特性曲线，则应当补测( (画画) )该曲线。该曲线。 直流负载线的画法直流负载线的画法:模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 根据根据ui在输入特性上求在输入特性上求i二、动态情况分析（用图解法）二、动态情况分析（用图解法）附图附图1 1：利用图解法进行动态分析：利用图解法进行动态分析1 1模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 根据根据i在输出特性上求在输出特性上求iC和和uCE。附图附图2 2：利用图解法进行动态分析：利用图解法进行动态分析2 2模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第

31、第 二二章章 基基本本放放大大电电路路bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变斜率不变图图2.3.5 利用图解法求解静态工作点和电压放大倍数利用图解法求解静态工作点和电压放大倍数符符号号为为“”。反反相相，与与给给定定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.3.7 基本共射放大电路的截止失真基本共射放大电路的截止失真三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析工作点偏低，易产生截止失真。工作点偏低，易产生截止失真。消除方法：消除方法：增大增大VBB，即向上平移输入回路，即向上平移

32、输入回路负载线。负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！Q减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？t顶部失真顶部失真能能! !模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路工作点偏高，易产生饱和失真工作点偏高，易产生饱和失真图图2.3.8 基本共射放大电路的饱和失真基本共射放大电路的饱和失真饱和失真产生于晶体管的输出回路！饱和失真产生于晶体管的输出回路！底部失真底部失真模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路消除饱和失真的方法消除饱和失真的方法 Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC这

33、可不是这可不是好办法！好办法！ 消除方法：消除方法：增大增大Rb，减小，减小VBB，减小减小Rc，减小减小，增大增大VCC。 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom:比较比较(UCEQ U CES )与与 ( VCC UCEQ )，取其小者，取其小者，除以除以 。2模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 输入信号太强，使放大器的工作范输入信号太强，使放大器的工作范围超出了晶体管特性曲线的线性范围。截围超出了晶体管特性曲线的线性范围。截止、饱和都失真。止、饱和都失真。降低降低ui，或增加，或增加CC可改善此种失真。可改善此种失真。 因在示波器上看的是电压输

34、出，所以当因在示波器上看的是电压输出，所以当正半周削顶正半周削顶( (顶部失真顶部失真) )就是截止失真就是截止失真，负半负半周削顶周削顶( (底部失真底部失真) )就是饱和失真就是饱和失真，正负半周，正负半周都削顶既有截止都削顶既有截止, ,又有饱和失真，将来做实又有饱和失真，将来做实验要用到。验要用到。在示波器上怎样判别是饱和还是截止失真呢在示波器上怎样判别是饱和还是截止失真呢？模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路四、交流负载线四、交流负载线 定义：定义：动态信号遵循的负载线。动态信号遵循的负载线。 两个特征：两个特征：四、四、图解法的特点图解法的特点

35、 形象直观；形象直观； 适应于适应于Q点点分析分析、失真分析、最大不失、失真分析、最大不失 真输出电压的分析；真输出电压的分析； 能够用于大信号分析；能够用于大信号分析； 不易准确求解；不易准确求解； 不能求解输入电阻、输出电阻、频带等不能求解输入电阻、输出电阻、频带等 参数。参数。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.3.9直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线 由于集电极由于集电极动态电流动态电流iC仅决定于仅决定于基极动态电流基极动态电流ib，而，而动态管压降动态管压降uce等于等于iC与与C/RL的乘积，所的乘积，所以以交流负载线的斜率

36、交流负载线的斜率为为-1/(RC/RL)=-1/RL只要过只要过Q点做一条斜点做一条斜率为率为-/(RC/RL)的直线的直线就是交就是交流负载线。流负载线。 由于输入电压由于输入电压ui时，晶体管的时，晶体管的集电极电流应为集电极电流应为ICQ，管压降应为，管压降应为uCEQ，所，所以它必以它必过过Q点点；交流负载线应过交流负载线应过Q点，且点，且斜率决定于（斜率决定于（RCRL）BRILCQBRILCQ 在在QAB中，已中，已知直角边知直角边QA为为ICQ，斜率为斜率为-1/(RC/RL)。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路v34)/1.5(4/LCC

37、QCQ)(1LCRRIABRRABIABQAtg 交流负载线的画法截距法：交流负载线的画法截距法： 已知直线上一点为已知直线上一点为Q，再寻找另一点，再寻找另一点，连接两点即可。关键求出连接两点即可。关键求出点在横轴的坐标点在横轴的坐标，设，设点为交流负载线在横轴上的交点。点为交流负载线在横轴上的交点。(UCEQ+ICQ(RC/RL),0)=(6+3,0)=(9,0)B点的坐标点的坐标模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 交流负载线反映动态时电压、电流的变交流负载线反映动态时电压、电流的变化关系化关系，输出电压的波形、幅度，以后讨论，输出电压的波形、幅度，

38、以后讨论放大器的动态问题如放大器的动态问题如: :静态工作点的动态范围静态工作点的动态范围由交流负载线考虑。由交流负载线考虑。i. .直流负载线用来确定静态工作点。直流负载线用来确定静态工作点。 交、直流负载线的比较交、直流负载线的比较通过通过Q 、两点就可作出交流负载线。两点就可作出交流负载线。ii. .直流负载线斜率：直流负载线斜率：tg=1/RC交流负载线斜率：交流负载线斜率：tg=1/RLRL= RC/RL1/RC，tgtg交流负载线比直流负载线更陡。交流负载线比直流负载线更陡。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 说明：在相同的说明：在相同的u

39、i下下uo的幅值将要减小的幅值将要减小，放大倍数下降。，放大倍数下降。 图解法一般多适用于分析输出幅值比较图解法一般多适用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高的情况。在实际应用中大而工作频率不太高的情况。在实际应用中，多用于分析，多用于分析Q点位置、最大不失真输出电点位置、最大不失真输出电压和失真情况。压和失真情况。五、图解法的适用范围五、图解法的适用范围 原则：原则：波形在放大的过程中不失真时，波形在放大的过程中不失真时，工作点选得低一些好，效率高，省电。工作点选得低一些好，效率高，省电。( (直直流电消耗小流电消耗小) ) 静态工作点选择静态工作点选择：iii. .L L开路，交直流负载线

40、重合。开路，交直流负载线重合。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 当电路的静态工作点分别为当电路的静态工作点分别为Q1Q4时，哪种情况下最易产生截止失真？哪种情时，哪种情况下最易产生截止失真？哪种情况下最易产生饱和失真？哪种情况下最大不况下最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压失真输出电压Uom最大最大?其值约为多少？其值约为多少？ 讨论二讨论二: :例例2.3.1见书见书P P9393 在图在图2.2.1所示基本共射放大电路中，由所示基本共射放大电路中，由于电路参数的改变使静态工作点产生如图于电路参数的改变使静态工作点产生如图2.3.10所示的

41、变化。试问：所示的变化。试问： 当静态工作点从当静态工作点从Q1移到移到Q2、从、从Q2移移到到Q3、从、从Q3移到移到Q4时，分别是因为电路的时，分别是因为电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？的？模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.3.10 例例2.3.1图图 解：解：因为因为Q2与与Q1都在一条输出特性都在一条输出特性上，所以基极静态电上，所以基极静态电流流IBQ相同，说明相同，说明Rb、VBB均没变；均没变；Q2与与Q1不在一条负载线上，不在一条负载线上，说明说明RC变化了，由于变化了，由于负

42、载线变陡，所以负载线变陡，所以静静态工作点从态工作点从Q1移到移到Q2的原因是的原因是RC减小。减小。 电路的静态工作点为电路的静态工作点为Q4时，集电极电时，集电极电源源VCC的值为多少伏？集电极电阻的值为多少伏？集电极电阻RC为多少为多少千欧？千欧？模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 因为因为Q3与与Q2都同在一条负载线上，所都同在一条负载线上，所以以RC没变；而没变；而Q3与与Q2不在同一条输出特性不在同一条输出特性曲线上，说明曲线上，说明Rb、VBB均产生变化；从图上均产生变化；从图上可知可知Q3的的IBQ(20A)大于大于Q2的的IBQ(10A

43、)，因，因此从此从Q2移到移到Q3的原因是的原因是Rb减小或减小或VBB增大增大，当然也可能兼而有之。当然也可能兼而有之。 因为因为Q4与与Q3在同一条输出特性曲线上在同一条输出特性曲线上，所以输入回路参数没有变化；而，所以输入回路参数没有变化；而Q4所在所在负载线平行于负载线平行于Q3所在负载线，说明所在负载线，说明RC没变没变；从负载线与横轴交点可知，从；从负载线与横轴交点可知，从Q3移到移到Q4的原因是集电极电源的原因是集电极电源VCC增大。增大。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路VuuuCESCEQom75. 32 从从Q点在晶体管输出特性坐标平

44、面中点在晶体管输出特性坐标平面中的位置可知，的位置可知，Q2最靠近截止区最靠近截止区，因而易出现，因而易出现截止失真；截止失真；Q3最靠近饱和区最靠近饱和区，因而易出现饱，因而易出现饱和失真；和失真；Q4距饱和区和截止区最远，所以在距饱和区和截止区最远，所以在Q4下电路的最大不失真输出电压下电路的最大不失真输出电压Uom最大。最大。 因为因为Q4下下UCEQ=6V，正居负载线中点，正居负载线中点，所以其最大不失真电压有效值所以其最大不失真电压有效值:为留有一定余地，式中为留有一定余地，式中UCES取取0.7V。 根据根据Q4所在负载线与横轴交点可知所在负载线与横轴交点可知，集电极电源为，集电极

45、电源为12V；模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 根据根据Q4所在负载线与横轴交点可知，集所在负载线与横轴交点可知，集电极电阻：电极电阻：RC=VCC/IC=(12/4)K=3 K练习题：练习题：2.2.空载和带载两种情况下空载和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？3.3.在图示电路中，有无可能在空载时输出电在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？压失真，而带上负载后这种失真消除？ 已知：已知：ICQ2mA，UCES0.7V。 1.1.在空载情况下，在空载情况下，当输入信号增大时，电当输入信号增大时，电路首先出现饱和

46、失真还路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载是截止失真？若带负载的情况下呢？的情况下呢？模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 2.2.3 等效电路法等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。述非线性器件的特性。cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQRIVUI IRUVI输入回路等输入回路等效为恒压源效为恒压源输出回路等效为电输出回路等效为电流控制的电流源流控制的电流源一、直流模型一、直流模型: :适于适于Q点的分析点的分

47、析 利用估算法求解静态工作点，实质上利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用了直流模型。理想二极管理想二极管模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路二、晶体管的二、晶体管的h参数等效模型参数等效模型( (交流等效模型交流等效模型) ) 在交流通路中可将晶体在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一输入回路、输出回路各为一个端口。个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，图图2.3.13(b) 、(c) 晶体管的输入、输出特性曲线晶体管的输入、输出特性曲线图图2.3.13（a) 将晶体管看成

48、线性双口网络将晶体管看成线性双口网络模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 h参数等效模型的由来参数等效模型的由来在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CEICECBUBCCCEICEBEBUBBEBEduuidiiididuuudiiuduBCEBCECEBCCEBBEUhIhI UhIhU22211211交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导图图2.3.13（d) 晶体管的共射晶体管的共射h参数等效模型参数等效模型)()(CEBCCEBBEuifiuifu，模模拟拟电电子子技技术

49、术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路beUBBE11riuhCEBICEBE12uuhiihCEUBC21ceiCEC22r1uihBb-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈系数内反馈系数电流放电流放大系数大系数c-e间的间的电导电导 分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？ h参数的定义、物理意义、图解法、数量级参数的定义、物理意义、图解法、数量级图图2.3.14 h h参数的物理意义及求解方法参数的物理意义及求解方法模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 由于上述方程中四

50、个参数的由于上述方程中四个参数的量纲不同，量纲不同，故故称为称为h( (混合混合) )参数参数。由此得到的等效电路。由此得到的等效电路称为晶体管共射称为晶体管共射h参数等效模型。参数等效模型。 rhUiuhbeieCEBBEe|11定义：定义：物理意义：物理意义：输出端交流短路时的输出端交流短路时的输入电阻输入电阻。 在三极管两输入端加电压在三极管两输入端加电压uBE就产生就产生了了iB的电流，三极管的输入端就相当于有的电流，三极管的输入端就相当于有一个输入电阻存在。一个输入电阻存在。( (动态电阻动态电阻) )图解法：图解法：见书见书P P9898图图2.3.13(a)(a)所示。所示。数量

51、级：数量级：103=1k，小功率管。，小功率管。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路定义：定义：hIuuhrreBCEBEe|12 物理意义：物理意义：输入端交流开路时的电压输入端交流开路时的电压反馈系数。反馈系数。 输出电压输出电压uCE变化，反馈到输入变化，反馈到输入端使输入电压端使输入电压uBE变化变化了多少伏。了多少伏。( (反映了输反映了输出对输入电压影响的程度出对输入电压影响的程度) )图解法：图解法：见书见书P P9898图图2.3.13(b)(b)所示。所示。数量级：数量级：10-310-4 , , 小小定义：定义：hU|iihfeCEBC

52、21e 物理意义：物理意义：输入电流输入电流iB变化变化u u，输出电流输出电流iC变化了多少变化了多少m。( (反映了输入反映了输入电流对输出电流的控制能力电流对输出电流的控制能力) )。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路(S)hI|uihoeBCEC22e定义：定义：数量级：数量级：10102 2 几十几十几百。几百。图解法：图解法：见书见书P P9898图图2.3.13(c)(c)所示。所示。物理意义：物理意义：输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。 在输出端加在输出端加uCE的电压，产生了的电压，产生了iC的的电流，相当于晶体

53、管输出端有一个输出电电流，相当于晶体管输出端有一个输出电阻阻存在。存在。数量级：数量级：10-5S S Khr22ece几百1图解法：图解法：见书见书P P9898图图2.3.13(d)(d)所示。所示。理想的输出特性是水平的，理想的输出特性是水平的，rce。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 对于低频放大电路，输入回路中对于低频放大电路，输入回路中h12u比比u小得多，而输出回路中负载电阻小得多，而输出回路中负载电阻C(或或)比三极管的输出电阻比三极管的输出电阻h22e小得多小得多，所以在等效电路中常常可以把，所以在等效电路中常常可以把h12e、h22

54、e忽忽略掉，这在工程计算上不会带来显著的误差略掉，这在工程计算上不会带来显著的误差。用时采用习惯符号，即得到图。用时采用习惯符号，即得到图2.3.15简化简化的的h参数等效模型。参数等效模型。简化的简化的h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型图图2.3.15 简化的简化的h参数等效模型参数等效模型模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 简易等效法简易等效法。2 2个：个：、rbe。 已知，已知，只需确定只需确定rbe。 h参数的确定参数的确定 采用仪器直接测量采用仪器直接测量。晶体管。晶体管h参数测试参数测试仪仪( (测四个测四个) )基区体电阻

55、基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略图图2.3.16 晶体管输入回路的分析晶体管输入回路的分析)(26)(1)(1mAmvIrrrIUrEQbbebbbBBEbe模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路查阅手册查阅手册由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！re=rbe+re rbe=26(mv)/IEQ(mA)(1)(1rrIrIrIrIrIUebbbBebbbBebEbbBBEB利用利用PNPN结的电流方程可求得结的电流方程可求得模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第

56、第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 h参数等效模型也称为晶体管的低频小参数等效模型也称为晶体管的低频小信号模型。信号模型。在一些文献中，在一些文献中，常将常将h参数等效参数等效模型分析放大电路动态参数的方法称为模型分析放大电路动态参数的方法称为等效等效电路法电路法。二、共射放大电路的动态参数的分析二、共射放大电路的动态参数的分析 利用利用h参数等效模型可以求解放大电路参数等效模型可以求解放大电路的的电压放大倍数电压放大倍数、输入电阻输入电阻和和输出电阻输出电阻。图图2.2.1 基本共射放大电路基本共射放大电路放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第

57、 二二章章 基基本本放放大大电电路路)r(RI)r(RIUbebbbebiiccoRIUbebciourRR UUAbebiiirRIURcoRR 放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路基本共射放大电路基本共射放大电路的动态分析的动态分析模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析beLbebLcciourR rI)R(RIUUAbebebirrRRuisiiosisousARRRUUUUUUAcoRR 图图2.2.5 阻容耦合阻容耦合共射放大电路共射放大电路模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第

58、二二章章 基基本本放放大大电电路路图图2.3.18 图图2.2.5 (a) (a) 所示电路的交流等效电路所示电路的交流等效电路电压放大倍数电压放大倍数rRrIRRIUUAbeLbeBLCCiou)/( 在在放大电路的交流通路中，用放大电路的交流通路中，用h参数等参数等效模型取代晶体管就可得到放大电路的交流效模型取代晶体管就可得到放大电路的交流等效电路。如图等效电路。如图2.3.18所示。所示。模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路 当输入信号电压加到放大器的输入端当输入信号电压加到放大器的输入端时，放大器就相当于信号源的一个负载电时，放大器就相当于信号源的

59、一个负载电阻，这个负载电阻就是放大器本身的输入阻，这个负载电阻就是放大器本身的输入电阻。电阻。 )11(rRUrURUIIIIURbebibeibiBRiiiib定义：定义：负号表示负号表示 与与 反相。反相。输入电阻输入电阻i i输入电阻的概念输入电阻的概念输入电阻的计算输入电阻的计算UoUi 是是ui经过放大后空载时的输出电压。经过放大后空载时的输出电压。o o为带负载后的输出电压。为带负载后的输出电压。ui， 就不就不存在了。存在了。 模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路r/RrRIURbebbebiii111i i是从放大电路输入端看进去的等效电阻

60、。是从放大电路输入端看进去的等效电阻。输出电阻输出电阻o o输出电阻的概念输出电阻的概念 整个放大器可看成是一个内阻为整个放大器可看成是一个内阻为o o，电，电压大小为压大小为 的电压源，这个等效电源的内的电压源，这个等效电源的内阻阻o o就是放大器的输出电阻。就是放大器的输出电阻。UoUoUo模模拟拟电电子子技技术术基基础础 第第 二二章章 基基本本放放大大电电路路RIURCCceLsoooRrRU/,|0定定义义： 应当指出，虽然利用应当指出，虽然利用h参数等效模型分参数等效模型分析的是动态参数，但是由于析的是动态参数，但是由于rbe与与点紧密相点紧密相关，而且只有在关，而且只有在点合适时