第二章放大电路的分析基础

1、第二章 放大电路分析基础引言实际中常常需要把一些微弱信号，放大到便于测量和利用的程度。例如，从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号，有时只有微伏或毫伏的数量级，必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。所谓放大，表面上是将信号的幅度由小增大，但是，放大的实质是能量的转换，即由一个较小的输入信号控制直流电源，使之转换成交流能量输出，驱动负载。（一） 课程内容1 放大电路的工作原理。 2 放大电路的静态分析。3 放大电路的动态分析，三种基本组态放大电路。 4 稳定静态工作点的偏置电路。 5 多级放大电路。 （二） 教学基本要求1 理解放大电路的组成原则。2 理解静态、动态、

2、直流通路、交流通路的概念及放大电路主要动态指标的含意。3 熟悉放大电路的静态和动态分析方法。4 了解放大电路非线性失真产生的原因及消除方法。5 会计算三种组态放大电路的静态工作点和动态指标A u 、 ri 、 r 0 等。 6 了解多级放大电路的耦合方式及其特点和熟悉多级放大电路的指标计算。 （三） 本章重点1 放大电路的工作原理。2 三种组态放大电路的静态和动态指标的计算。第二章 第 2.1 节 放大电路工作原理布置作业:引言实际中常常需要把一些微弱信号，放大到便于测量和利用的程度。例如，从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号，有时只有微伏或毫伏的数量级，必须经过放大才能驱动扬

3、声器或者进行观察、记录和控制。所谓放大，表面上是将信号的幅度由小增大，但是，放大的实质是能量的转换，即由一个较小的输入信号控制直流电源，使之转换成交流能量输出，驱动负载。§2.1放大电路工作原理211放大电路的组成原理以共发射极放大电路为例 一放大电路的组成： 输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）上图是常见的电容耦合共射放大器电路, 我们将它分成7个部分, 每部分作用如下: (1 信号源: Us为开路电压, Rs为内阻。(2 输入耦合电容C1: 其作用是隔断信号源与晶体管之间的直流联系; 对信号频率而言, 其容抗足够小, 可视为短路, 因而信号可顺利地通过, 起到耦合信号(传送

4、交流 的作用。(3 偏置电路: 这是一种最简单的偏置电路, 只有一个偏流电阻Rb 。它的作用是使晶体管有一个合适的基极直流电流。(4 晶体管V 和集电极电阻Rc: 晶体管是放大器的核心, 起电流控制作用。Rc 保证合适的工作状态, 并从Rc 上取出信号电压。(5 输出端耦合电容C2: 用于隔断晶体管与负载RL 的直流联系, 对交流短路。 (6 放大器负载RL 。 (7 电源电压EC 。二放大电路的组成的原则：第一, 要有直流通路, 即保证发射结处于正向偏置, 集电结处于反向偏置, 使晶体管工作在放大区, 以实现电流控制作用。第二, 要有交流通路, 即待放大的输入信号能加到发射结上, 以控制三极

5、管的电流, 而且放大了的信号能从电路中取出。电容器C 1和C 2作用相同，即：(1 传递交流信号 对信号频率而言，其容抗足够小，可视作短路，从而保证信号可以顺利地通过，即起到耦合信号的作用，所以常称作耦合电容。(2 隔断直流 电容器可以隔断电路中不必要的直流成分以免互相影响，因此C 1和C 2也称为隔直电容。耦合电容容量较大，一般采用电解电容器，而电解电容分正负极，接反就会损坏。212 直流通路和交流通路当输入信号为零时，电路只有直流电流；当考虑信号的放大时，我们应考虑电路的交流通路。所以在分析、计算具体放大电路前，应分清放大电路的交、直流通路。一放大电路交、直流通路的区分原则：由于放大电路中

6、存在着电抗元件，所以直流通路和交流通路不相同。在分析、计算具体的放大电路之前, 应分清直流通路、交流通路；直流通路：电容视为开路，电感视为短路交流通路：电容和电感作为电抗元件处理，一般电容按短路处理，电感按开路处理。 直流电源：因其两端的电压固定不变，内阻视为零，故在画交流通路时也按短路处理。 L(b (c (a R基本共发射极电路的交、直流通路。 二放大电路的工作状态及分析：静态：是指无交流信号输入时（v i= 0 或 i i= 0），电路中的电流、电压都不变的状态，也称直流工作状态。电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为点。一般用I B 、I

7、 C 和U CE （或I BQ 、I CQ 和U CEQ ）表示。直流分析：又称为静态分析，主要是确定放大电路中的静态值（电路的直流工作状态），即基极直流电流I B ；集电极直流电流I C ；集电极与发射极间的直流电压U CE 。动态：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。也称交流工作状态。由于动态时放大电路是在直流电源U CC 和交流输入信号ui 共同作用下工作，电路中的电压u CE 、电流i B 和i C 均包含交、直流两个分量。交流分析：又称为动态分析，用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 三例：判断所示电路是否具有电压放大作用。 图(a由于C1隔直流

8、作用, 无输入直流通路。图(b由于C1的旁路作用使得输入信号电压无法加入。图(c由于没有Rc, 只有信号电流, 无信号电压输出, 或者说输出信号电压无法取出。 图(d发射结没有正向偏置电压。 所以均无电压放大作用。C(d (c (b (a 213 放大电路的信号及常用符号由于放大器电路中既有直流成分又有交流成分, 因而晶体管的各极电流、电压都有瞬时值、 直流分量和交流分量之分。一信号及符号uBE(小写字母、大写下标 基极到发射极电压的瞬时值; 即实际的物理信号。 UBE(大写字母、大写下标 基极到发射极电压的直流成分; 或u BE 中的直流成分； ube(小写字母、小写下标 基极到发射极交流电

9、压的瞬时值; 即u BE 中的交流成分；Ube(大写字母、小写下标 基极到发射极交流电压复数量简化表示, 也表示ube 的有效值;Ubem ube 的峰值或振幅。二信号的图示及数学表达式式 可以清楚地表示出它们的含义：§2.2 放大电路的直流工作状态放大电器核心器件是具有放大能力的三极管，而三极管要保证工作在放大区，其e 结应正向偏置，c 结应反向偏置，即要求对三极管设置正常的直流工作状态，如何计算出一个放大电路的直流工作状态，是本节讨论的主要问题。直流工作状态的计算又称为静态分析，主要要确定放大电路的直流工作点，又称静态工作点，简称Q 点（Quiescent adj. 静止的）。即

10、基极直流电流I B ；集电极直流电流I C ；集电极与发射极间的直流电压U CE 。它可通过公式求出，也可以通过作图的方法求出。2. 2. 1 解析法确定静态工作点采用该方法，必须已知三极管的 值。已知晶体管的参数, 根据直流通路, 可以估算出放大电路的工作点。 直流通路：耦合电容可视为开路。一. 求I B 首先由基极回路求出静态时基极电流I BQ:由于三极管导通时，U BE 变化很小，可视为常数。一般地 硅管 U BE 0.60.8V 取0.7V 锗管 U BE 0.10.3V 取0.2V 当U CC 、R b 已知，可求出I BQ 二. 求IC根据三极管各极电流关系, 可求出静态工作点的集

11、电极电流I CQ ：BQCQ I I =BEBE BE be BE BE m be BE BE u U u tU U u t U U u +=+=+=sin 2sin u BEU BER BbBE CC BQR U U I -=6三. 求U C E再根据集电极输出回路可求出U CEQC C CC CEQ R I U U -=四例估算图2 - 2放大电路的静态工作点。设U CC=12 V, R c=3k, R b=280k, 。 解222、图解法确定静态工作点图解法是通过作图对各极电流、电压进行分析的一种方法。采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。分析方法为: 画出直流通路

12、, 分别写出输入、输出回路的外特性方程, 在输入、输出特性曲线上作出外特性曲线, 交点即为静态工作点。 分析对象是直流通路，分析的关键是作直流负载线。一图解法求Q 点的步骤:1 在输出特性曲线所在坐标中, 按直流负载线方程 uCE=UCC-iCRc, 作出直流负载线。 2 由基极回路求出IBQ 。3 找出iB=IBQ这一条输出特性曲线, 与直流负载线的交点即为Q 点。读出Q 点坐标的电流、电压值即为所求。二【例】如下图电路，已知R b =280k，R c =3k，U cc =12V，三极管的输出特性曲线也如下图所示，试用图解法确定静态工作点。解：首先写出直流负载方程，并做出直流负载线u CE

13、=U CC i C R ci C =0，u CE =U CC =12V，得M 点；u CE =0，i C =U CC /R c =12/3=4mA，得N 点；连接MN ，即得直流负载线。AmA . . R U U I b BE CC BQ 400401028070123=-=-=直流负载线与i B =I BQ =40A 这一条特性曲线的交点，即为Q 点，从图上可得I CQ =2mA，U CEQ =6V。VU mA I A mA I CEQ CQ BQ 63212204. 05040040. 02807. 012=-=-= CEQC7 BE BE2. 2. 3 电路参数对静态工作点的影响在后面我

14、们将看到静态工作点的位置十分重要，而静态工作点与电路参数有关。下面将分析电路参数R b 、R c 、U CC 对静态工作点的影响，为调试电路给出理论指导。1. R b 对Q 点的影响R b I BQ 工作点沿直流负载线下移 R b I BQ 工作点沿直流负载线上移 2. R C 对Q 点的影响R C 的变化，仅改变直流负载线的N 点，即仅改变直流负载线的斜率。 R C N 点上升直流负载线变陡工作点沿i b =I BQ 这一条特性曲线右移 R C N 点下降直流负载线变平坦工作点沿i b =I BQ 这一条特性曲线左移 3. U C C 对Q 点的影响U CC 的变化不仅影响I BQ ，还影响

15、直流负载线，因此，U CC 对Q 点的影响较复杂。 U CC I BQ M N 直流负载线平行上移工作点向右上方移动 U CC I BQ M N 直流负载线平行下移工作点向左下方移动实际调试中，主要通过改变电阻R b 来改变静态工作点，而很少通过改变U CC 来改变工作点。§2。3 放大电路的动态分析当输入端加入信号u i 时，输入电流i B 不会静止不动，而是变化的。这样三极管的工作状态将来回移动，故又将加进输入交流信号时的状态称为动态。动态分析的对象是交流通路， 分析的关键是作交流负载线。2.3.1、图解法分析动态特性交流图解分析是在输入信号作用下，通过作图来确定放大管各级电流和

16、极间电压的变化量。由于交流信号的加入，此时应按交流通路来考虑。交流负载L C L R R R /'。在信号的作用下。三极管的工作状态的移动不再沿直流负载线，而是按交流负载线移动。一根据静态分析方法，在输入特性曲线上求出静态工作点Q 。 CC (a (b 8二根据输入信号ui 在输入特性曲线上求uBE 和iB 设输入到放大器的交流信号电压ui=Uimsint由交流通路可知，输入电压u i 连同U BEQ 一起直接加在发射结上，从而产生i B 的变化。 三极管基-射之间的总电压为： uBE=U BEQ+u i =UBEQ+Uimsint当ui 足够小时，输入特性的工作范围很小， 可近似看作

17、线性段，因此，交流电流i b 也是按正弦规律变化： 根据u BE 的变化规律，在输入特性上可画出对应的i B 波形。三根据iB 在输出特性曲线上求iC 和uCE1 在输出特性上作交流负载线。利用斜率为-1/R L 的直线作交流负载线： 在交流通路输出回路中，集电极交流电流i c 不仅流过集电极电阻R c ，也流过负载电阻R L ，因此放大电路的交流负载电阻 为：输出电压u o 为 ： 所以，输出回路中交流分量的电压与电流的关系可用斜率为-1/R L 的直线来表示，这条直线称为交流负载线。由于R L =R c R L ，所以通常R L 小于R c ，交流负载线比直流负载线更陡。交流负载线是有交流

18、输入信号时Q 点的运动轨迹。过输出特性曲线上的Q 点做一条斜率为-1/R 'L 直线，该直线即为交流负载线。利用交流负载线的直线方程作交流负载线：首先通过静态分析作出直流负载线， 确定静态工作点Q 。交流负载线和直流负载线必然在Q 点相交。 这是因为在线性工作范围内，输入电压在变化过程中一定经过零点。在输入电压u i=0的瞬间，放大电路工作在静态工作点Q 。因此在u i=0时刻，Q 点既是动态工作中的一点，又是静态工作中的一点。这样，这一时刻的i C 和u CE 应同时在两条负载线上，那么， 只有两条负载线的交点才满足条件。第二步，确定交流负载线上的另一点。将式 中的交流电压、电流信号

19、用瞬时信号和直流信号表示， 即：（交流实际直流）则得 （实际交流+直流）将交流 代入上式整理得：CQ c c I i i -=即为交流负载线的直线方程。 静态工作点Q 已确定且在交流负载线上，Q 点坐标值i C=I CQ ，u CE=U CEQ 满足该式的关系。；令交流负载线的直线方程中的iC 0(实际值0 ，则即点P （iC,uCE ）=(0, 在在交流负载线上。连接PQ 就是所要作的交流负载线。如图所示。2 根据i B 波形和交流负载线，求i C 和u CE 波形。前面由输入特性得到基极电流i B 波形，在i B 作用下，i C 和u CE 的动态关系是由交流负载线来描述的。i B / I

20、 BEQsin B BQ bm i I I t=+Lc L R R R /' ='L c ce o R i u u -=CEQCE ce CQ c c Uu u I i i -=-=CEQce CE U u u +='' LC L CQ CEQ CE R i R I U u -+='L c ce o R i u u -=i C I L ce c R u i '-=1' Lc ce o Ri u u -='LCQ CEQ CE R I U u +=' L CQ CEQ CE R I U u +=9当i B 在MaxMin之间

21、变动时，输出特性与交流负载线的交点也随之改变，设对应于i B=Max的那条输出特性曲线与交流负载线的交点为Q ，对应于i B=Min的那条输出特性曲线与交流负载线的交点为Q ，则放大电路的工作点随着i B 的变化将沿着交流负载线在Q Q 之间移动，因此直线段Q Q 是工作点运动的轨迹，常称为动态工作范围。i c 、i b 、u be 三者同相，u ce 与它们的相位相反。输出电压与输入电压相位是相反的。这是共e 极放大电路的特征之一。因此共射放大电路又称为反相电压放大器。通过图解分析，可得如下结论：1. v i vBE iB iC vCE |-vo | 2. v o 与v i 相位相反；四输入

22、输出信号表达式及交流波形图 1数学表达式2信号的交流波形 I i Uu Ou Ou O (a 输入回路 (b 输出回路I t U U u U u t I I i I i t I I i I i tU U u U u cem CEQ ce CEQ CE cm CQ C CQ C bm BQ b BQ B bem BEQ be BEQ BE cos sin sin sin +=+=+=+=+=+=+=+='Lc ce o R i u u -=10232放大电路的非线性失真作为对放大电路的要求，应使输出电压尽可能的大，但它受到三极管非线性的限制，当信号过大或工作点选择不合适，输出电压波形将产

23、生失真。这些失真是由于三极管的非线性(特性曲线的非线性 引起的失真，所以称为非线性失真。一. 由三极管特性曲线非线性引起的失真主要表现在输入曲线的起始部分弯曲，导致输出特性间距不匀；当输入信号又比较大时，使i c 、i b 、u be 的正负半周不对称，产生非线性失真。输入特性曲线弯曲引起的失真。 输出曲线簇上疏下密引起的失真。 输出曲线簇上密下疏引起的失真。 输出曲线弯曲也引起失真。二. 工作点不合适引起的失真当输入电压为正弦波时，若静态工作点合适且输入信号幅值较小，则三极管工作在放大区，集电极电流i c 随基极电流i b 按倍变化，输出电压是一个被放大了的正弦波，且与输入电压相位相反。1截

24、止失真当工作点设置过低(I B 过小 ，在输入信号的负半周，三极管的工作状态进入截止区。因而引起i B 、i C 、u CE 的波形失真，称为截止失真。对于NPN 型共e 极放大电路，截止失真时，输出电压u CE 的波形出现顶部失真。对于PNP 型共e 极放大电路，截止失真时，输出电压u CE 的波形出现底部失真。2饱和失真。当工作点设置过高(I B 过大 ，在输入信号的正半周，三极管的工作状态进入饱和区。因而引起i C 、u CE 的波形失真，称为饱和失真。对于NPN 型共e 极放大电路，饱和失真时，输出电压u CE 的波形出现底部失真。对于PNP 型共e 极放大电路，饱和失真时，输出电压u

25、 CE 的波形出现顶部失真。 I (b 输出曲线簇上疏下密引起的失真 (c 输出曲线簇上密下疏引起的失真 O(a 截止失真(b 饱和失真I CQ11三最大不失真输出电压U o m对放大电路应要求其输出电压尽可能地大, 而且不失真。 但由于三极管为非线性器件, 在工作点不合适或要求输出幅度过大时, 会产生失真：Q 点位置偏高, 输入信号又较大时, 动态运用范围易先进入饱和区, 产生饱和失真; Q 点位置偏低, 输入信号又较大时, 动态运用范围易先进入截止区, 产生截止失真。由于存在截止失真和饱和失真，放大电路存在最大不失真输出电压幅值U max (或最大峰峰U p-p 。最大不失真输出电压是指：

26、当直流工作状态Q 已定的前提下，逐渐增大输入信号（振幅增大），三极管尚未进入截止或饱和时，输出所能获得的最大不失真电压。如u i 增大首先进入饱和区，则最大不失真输出电压受饱和区限制，则ces CEQ cem U U U -=如u i 增大首先进入截止区，则最大不失真输出电压受截止区限制，则'LCQ cem R I U =最大不失真输出电压值，选取其中小的一个。为了提高最大不失真输出电压幅度, 应调整静态工作点Q 的位置(可通过调整IBQ 来实现, 使Q 点位于交流负载线的中点附近(如果忽略临界饱和电压uCES, 则应位于交流负载线中点, 这时得到的最大不失真输出电压为最大。如果想进一

27、步提高最大不失真输出电压幅度, 可以提高电源电压。2. 3. 3 微变等效电路法一建立小信号模型的意义和思路 意义：图解法分析时非常直观, 但存在一定的局限性, 如信号很小时, 作图很难准确; 如果负载为电抗时, 交流负载线不再是一条直线; 当电路复杂时, 图解法甚至无法进行等。由于三极管是非线性器件，这样就使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型，就是将非线性器件做线性化处理，从而简化放大电路的分析和设计。思路：当放大电路的输入信号电压很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。在小信号输入时, 只要Q 点位置选

28、得合适, 这时各极电流、 电压之间就有相应的线性关系, 因而可以用线性等效电路取代三极管。等效电路形式有多种, 这里讨论H 参数低频小信号微变(或交流、增量 等效电路。二、H 参数的引出三极管处于共发射极状态时，对于BJT 双口网络，输入输出特性曲线（输入回路和输出回路各变量之间的关系）由以下形式表示： i B =f (v BE | v CE =const i C =f (v CE i B =const 可以写成： , (CE B BE u i f u =, (CE B C u i f i =BJT 双口网络 C (a 三极管 (b 三极管的微变等效电路12式中i B 、 i C 、 u BE

29、 、u CE 代表各电量的总瞬时值, 为直流分量和交流瞬时值之和, 即在小信号情况下，对上两式取全微分得:瞬时值直流分量交流瞬时值，瞬时值的微分（即变化量）即为交流分量。用小信号交流分量表示：v be = h 11i b + h 12v ce i c = h 21i b + h 22v ce当输入交流分量为正弦量并用有效值表示时，以上两式可写为：式中：分别定义为晶体管输出交流短路时的输入电阻、输入交流开路时的反向电压传输系数、输出交流短路时的电流放大系数和输入交流开路时的输出电导。可见，这四个参数具有不同的量纲，而且要在输入开路或输出交流短路条件下求得。四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H

30、 参数）。三H 参数小信号模型由式并根据四个参数的意义，得出的低频H 参数电路模型（完整的h 参数等效电路）如图所示：· H 参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 · H 参数与工作点有关，在放大区基本不变。 · H 参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。ceCEQ CE c CQ C be BEQ BE b BQ B u U u i I i u U u i I i +=+=+=+=, , , CEI CEC B U BC C CEI CEBE B U BBE BE du u u di i i di du u u di i u du BQCEQ BQ

31、CEQ +=+=ceb c ce b be U h I h I U h I h U 22211211+=+=02202112011=b ce b ce I cec QCE C U b c QBCI cebe QCEBE U b be QB BE U I u i h I I i i U U u u h I U i u h 22211211h u i h i i h u u h i u BQCEQBQCEQI CEC U BC I CE BE U B BE =ceb c ce b be Uh I h I U h I h U 22211211+=+= 13四. h 参数的意义和求法三极管输出交流短路

32、时的输入电阻(也可写成h ie 三极管输入交流开路时的电压反馈系数(也可写成h re 三极管输出交流短路时的电流放大系数(也可写成h fe 三极管输入交流开路时的输出导纳(也可写成h oe 由于共射极输入、输出特性曲线本身就是描述晶体管端口特性的一种方式，因此，在工作点处，当用变化量的比值近似偏导数时，可在特性曲线上通过图解求出电路模型中每一参数值。其方法见上图。五模型的简化一般采用习惯符号即 r be = h ie = h fe u T = h re r ce = 1/h oe 则BJT 的H 参数模型为·由于h 12（u T = h re ）、h 22 (rce = 1/h oe

33、 是u CE 变化通过基区宽度变化对i C 及u BE 的影响, u T 很小，一般为10-310-4 ， · r ce 很大，约为100kW 。一般这个影响很小, 所以可忽略不计。得到简化电路为。 ib 是受控源 ，且为电流控制电流源(CCCS。 · 电流方向与ib 的方向是关联的。CEQCEQUB BE U BBEi u i u h =11BQBQ I CEBE I CEBE u u u u h =12CEQCEQUB C U B Ci i i i h =21BQBQ I CEC I CEC u i u u h =22 BE常数h 11u BE i BU CEr b e

34、 BEI BI B CE CEU CEi I B从特性曲线上求出h 参数 ib i cv cei b v beu T v ce r be r ce ce ce b c ce T b be be r U I I U u I r U /+=+=bc bbe be I I I r U =14io u U U A =六H 参数的确定· 一般用测试仪测出； · r be 与Q 点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算 r be ：其中对于低频小功率管 r b 200 (261(200+=EQbe I r 2. 3. 4 三种基本组态放大电路的分析一放大电路的性能指标1. 电压放大倍数

35、A u通常定义输出电压U o 与输入电压U i 之比为放大器的电压放大倍数， 记作A u而U o 与信号源开路电压U s 之比称考虑信号源内阻时的电压放大倍数，记作A us ，即输出电流I o 与输入电流I i 之比称为电流放大倍数，记作A其中，A u 和A i 为无量纲的数值，有时为了方便，A u 和A i 可取分贝(dB为单位，即2. 输入电阻R i输入电阻是从放大器输入端看进去的电阻，它定义为输入电压与输入电流之比，即放大器输入电阻的大小表明了放大器对信号源的影响程度, 也是衡量放大器向信号源索取电流多少的一个指标。对信号源来说，放大器相当于它的负载，R i 则表征该负载能从信号源获取多

36、大信号。 可求出A u 与A us 的关系式(261(26( (26 1(' ' +=+=EQbb be EQEQ e e bb be I r r I mA I mV r r r r U s Ls o us U U A =io i I I A =ii i I U R =sis ii U R R R U +=si i uus R R R A A +=, (lg20, (lg20dB I I A dB U U A ioi iou =u iS ii O s i s O us A R R R U U U U U U A +=15ooLo Lo U R R R U +=2 U s(b 等

37、效电路U (a 放大电路iOu U U A =Lc L L b O R R R R I U /''=-=式中beLu be b i r R A r I U '-=3. 输出电阻R o放大器输出电阻也叫放大器内阻，它是从负载电阻R L 左边向放大器视入的等效电阻。测定输出电阻时，应使U s =0(保留R s ， 断开R L 后，在输出端加电压源U 2，求出由U 2产生的I 2，便可求得该放大器的输出电阻，即对负载来说，放大器相当于它的信号源，而R o 正是该信号源的内阻。R o 是一个表征放大器带负载能力的参数。 放大器输出电阻R o 的大小, 反映了放大器带负载能力的强

38、弱。 输出电阻越小, 带负载能力越强。4 通频带由于放大器中含有电抗元件, 所以放大倍数将随信号频率而变化。共射电路的电压放大倍数|Au (jf |与频率的关系可用右图所示的曲线表示。一般情况下, 在中间频段, 电抗影响可以忽略, 放大倍数基本不变, 记作|Aum |。在低频段和高频段|Au|都要下降。当下降到|Aum|/ 时的低端频率和高端频率称为放大器的下限频率和上限频率, 分别记作 f l 和f h 。定义上、 下限频率之差为放大器的通频带,f bw =fh -f l放大器所需的通频带是由传送信号的频带(带宽 来确定的, 为了不失真地放大, 要求放大器通频带必须大于信号的频带。二用H 参

39、数小信号模型分析共射极基本放大电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:1 电压放大倍数特点：负载电阻越小，放大倍数越小。22=s U o I U R lhfA um A um2 输入电阻r i :由图可直接看出r i =R b r be 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的输入电阻。输入电阻R i 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R i 越大越好。另外，较大的输入电阻R i ，也可以降低信号源内阻R s 的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于R B 比r be 大得多，R i 近似等于r b

40、e ，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。3 输出电阻r o :由于当U s =0时, I b =0, 从而受控源I b =0, 因此可直接得出 r o =R c 。注意, 因r o 常用来考虑带负载R L 的能力, 所以, 求r o 时不应含R L , 应将其断开。对于负载而言，放大器的输出电阻R o 越小，负载电阻R L 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R o 越小越好。上式中R o 在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。4 源电压放大倍数三用H 参数小信号模型分析共集电极基本放大电路电路如下图所示，信号从基极输入，射极输出，故又称为射

41、极输出器，等效电路如下图所示。 1 电压放大倍数 通常，所以A u <1且A u 1。即共集电极放大电路的电压放大倍数小于1而接近于1，且输入电压的输出电压同相位，故又称为射极跟随器。(2 电流放大倍数uis ius i s is i u s ii O s i s O us A r R r A r R r U U A U U U U U U U U A +=+=U s(b 等效电路U (a 放大电路bee e be e i O u b ebe b i Le e e b O r R R r R U U A I R r I U R R R R I U >>+=+=+='

42、' '' ' ' 1( 1( 1( 1(/ 1( 1( 1(, +-=+-=-=-=bbb e i bi e O I I I I A I I I Ibes b b s s bbes er R U I I R R R I r R U I R U I I I I I +=-=-=+=+=' 2' ' ' ' ' 2' ' 2' ' ' ' " ' 2. /式中 +=+=1/' 22' 222bes e o bes e r R R

43、I U r r R R U I (a 放大电路(b 等效电路U sC U sI(3 输入电阻r i :共c 极放大电路输入电阻高, 这是共c 极电路的特点之一。(4 输出电阻r o :综上所述, 共c 极放大电路是一个具有高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1的放大电路。所以共c 极放大电路可用来作输入级、 输出级, 也可作为缓冲级, 用来隔离它前后两级之间的相互影响。四用H 参数小信号模型分析共基极基本放大电路(1 电压放大倍数(2 输入电阻r i : 与共e 极放大电路相比, 其输入电阻减小到r be /(1+ 。1(/ 1(/' ' ' 'e be b

44、i e be bii i b i R r R r R r I U r r R r +=+=22I U r o =beb i L c L L b O r I U R R R R I U -=-=, /, '' beLu r R A '=-=-=-=cci e i c O I I A I I I I ,(3 输出电阻r o :(4 电流放大倍数五 三种组态电路的比较(1 共射电路既能放大电压又能放大电流， 输入电阻和输出电阻在三种组态中居中，频带较窄，常用作低频电压放大电路中的单元电路。(2 共集电路只能放大电流不能放大电压，电压放大倍数小于且接近于1，具有电压跟随的特点，

45、其输入电阻大，输出电阻小，常被用于多级放大电路的输入级和输出级，或作为隔离用的中间级。 (3 共基电路只能放大电压不能放大电流，且具有很低的输入电阻，这使得三极管的结电容影响不明显，所以其频率特性是三种接法中最好的， 常用于宽频带放大电路。+=+=+-=-=-=11/1 1(, , /' ' '' ' bebe e i be i b e i be b i i i i i e i rr R r r r I I I r I U I U r r R r 故时当, 0, 0, 0=b b s I I U cO R r =§2.4 静态工作点的稳定及其偏

46、置电路一、温度对晶体管的影响(1 温度上升, 反向饱和电流I CBO 增加, 穿透电流I CEO=(1+ I CBO 也增加。 反映在输出特性曲线上是使其上移。(2 温度上升, 发射结电压U BE 下降, 在外加电压和电阻不变的情况下, 使基极电流I B 上升。 (3 温度上升, 使三极管的电流放大倍数增大, 使特性曲线间距增大。I CBO I CEO 输出特性曲线上移。 U BE I B 输出特性曲线间距增大可见，I C Q 点上移将导致饱和失真； 反之，I C Q 点下移将导致截止失真； 使三极管电路难于应用。解决的方法：保持I C 不变：温度不变或使I C 不随温度变化。我们知道，工作点

47、的变化集中在集电极电流Ic 的变化。因此，工作点稳定的具体表现就是Ic 的稳定。为了克服Ic 的漂移，可将集电极电流或电压变化量的一部分反过来馈送到输入回路，影响基极电流Ib 的大小，以补偿IC 的变化，这就是反馈法稳定工作点。反馈法中常用的电路有电流反馈式偏置电路、电压反馈式偏置电路和混合反馈式偏置电路三种。二、电流反馈式偏置电路最常用的是电流反馈式偏置电路，电路如图。原理： 利用I E 在R e 上产生的压降U E 调节U BE ，进而调节I B ，控制I C 。I C U E U BE I B I C 电路上要满足要保持基极电位U B 恒定，使它与I B 无关U CC =(I R +I

48、B R B2+I R R B1I R >>I B 21b b CCR R R U I +CCb b b B U R R R U 211+说明U B 与晶体管无关，不随温度而改变。由于I E =U E /R e ，所以要稳定工作点，应使U E 恒定，不受U BE 的影响，因此要求满足条件U B >>U BEe Be BE B e E E R U R U U R U I -=具备上述条件，就可以认为工作点与三极管参数无关，达到稳定工作点的目的。同时，当选用不同值的三极管时，工作点也近似不变，有利于调试和生产。稳定工作点的过程可表示如下： I E I E R e U BE I

49、 E 实际公式中应满足如下关系I R (510 I B (硅管可以更小 U B (510 U BE对于硅管，U B =35V ；锗管，U B =13V 。三、静态工作点的计算1近似算法CCb b b B U R R R U 211+=BE B E U U U -=CQeE EQ I R UI =+=1EQBQ I I(e c CQ CC CEQ R R I U U +-2应用戴维宁定理可以更精确地计算基极回路等效为CC b b b BB U R R R U 211+=21/b b b R R R =直流工作点的计算e b BEBB B R R U U I 1(+-=B C I I =(e c

50、C CC CE R R I U U +-四、动态分析首先画出微变等效电路图，和原来的电路相比只是多了一个电阻，只对输入电阻有影响。其它不变。 电压放大倍数be Lbe b L b i o u r R r I R I U U A '' -=-=输入电阻 be b b i r R R r /21=输出电阻c o R r =五、举例 例1：如图 U CC =24V ，R b1=20k，R b2=60k，R e =1.8k，R c =3.3k，=50， U BE =0.7V ，求其静态工作点解：VU R R R U CC b b b B 624206020211=+=+=V U U U

51、 BE B E 3. 57. 06=-=-=mAI R U I CQ e E EQ 9. 28. 13. 5= AII EQ BQ 581+=V R R I U U e c CQ CC CEQ 21. 91. 59. 224 (=-=+-例2：如图(a、(b为两个放大电路。已知三极管的参数均为=50，'bb r =200，U BEQ =0.7V ，电路的其它参数如图所示。分别求出两个放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。如果三极管的值均增大一倍，分析两个电路的Q 点各将发生什么变化。 三极管的值均增加一倍，两个放大电路的电压放大倍数如何变化。 解：求A u ，r i 和r o图(a是

52、共发射极基本放大电路，图(b是具有电流负反馈的工作点稳定电路。它们的微变等效电路分别如下图所示。为求出动态特性参数，首先得求出它们的静态工作点。 放大电路(a的静态工作点： A mA R U U I b BE CC BQ 2002. 0105607. 0123=-=-=mA I I BQ CQ 102. 050=V R I U U c CQ CC CEQ 75112=-=-=放大电路(b的静态工作点： 4. 350201220211+=+=b b CC b B R R U R UV U U U BE B E 7. 27. 04. 3=-=-=mAR U I I e E EQ CQ 17. 27

53、. 2=V R R I U U e c CQ CC CEQ 3. 47. 7112 (=-=+-mAI I CQ BQ 02. 0501=放大电路(a的动态特性参数：=+=+=k I r r EQ bb be 5. 11265120026 1('3. 835. 15/5(50'-=-=beLu r R A =k r R r be b i 5. 15. 1/560/ =k R r c o 5放大电路(b的动态特性参数：=+=+=k I r r EQ bb be 5. 112651200261('3. 835. 15/5(50'-=-=beLu r R A =k r

54、 R R r be b b i 36. 15. 1/50/20/21 =k R r c o 5由50变为100时，两个电路的工作点将发生什么变化。(aA mA R U U I b BE CC BQ 2002. 0105607. 0123=-=-= mA I I BQ CQ202. 0100=V R I U U c CQ CC CEQ 25212=-=-=I BQ 不变，I C 增大，U CE 】减小，Q 点移向饱和区。(b其它都没有变mAI I CQ BQ 01. 01001= 变为100时，两个放大电路的电压放大倍数如何变化(a+=+=k I r r EQ bb be 5. 1226101200261(' 1675. 15/5(100'-=-=-=be Lu r R A 于50相比，r be 不变，|Au |基本增加一倍。 (b=+=k r be 8. 22826126101200 3. 898. 25/5(100' -=-=be Lu r R A 于50相比，r be 增大，但|Au |基本不变。§2。5 多级放大电路251、多级放大电路的耦合方式 一多级放