基本放大电路

1、NNPBECBECIBIEICBECIBIEICEEBRBRCBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCCBOBCBOCBECEIIIIIIIIBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIBICCEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略即即管子管子各极各极电压与电流的关系曲线，是管子内部电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线共发射极电路共发射

2、极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+常数常数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区OO BCII_ BCII ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEOECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEE

3、CRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuotO+UCCRBRCC1C2Tui+uo+iCiBuo = 0uBEtOuCEtOiBtOiCtOICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEICuotO+UCCRBRCC1C2T+uo+iCiBuo 0uBEtOuCEtOiBtOiCtOuitO uCE = UCC iC

4、RC +集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析uitOuotO直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断断开开断断开开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的内短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流定，直流电源对交流可看作短路。可看作短路

5、。短路短路短路短路对地短路对地短路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 (1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB+UCCRBRCT+UBEUCEICIB根据电流放大作

6、用根据电流放大作用CEOBC III BB II BCCBRUI 已知已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIBBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC在输出特性曲线上画直流负载线在输出特性曲线上画直流负载线UCE /VIC/mAQ由由IB确定的那条输出特确定的那条输出特性与直

7、流负载线的交点性与直流负载线的交点就是就是Q点点O动画动画Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1动画动画uiuotiB B/ AiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE 把非线性放大把非线性放大电路电路等效等效为一个为一个线性电路。即线性电路。即 把把非线性的非线性的晶体管晶体管等效等效为一个线性元件。为一个线性元件。 晶体管工作在晶体管工作在小信号（微变量）小信号（微变量）情况下。情况下。 在在静态工作点附近小范围内的静态工作点附近小范围内的特性曲线可用特性曲线可用 直线直线近似代替。近似代

8、替。 利用微利用微变等效电路分析变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大电压放大 倍数倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。)()mA()mV(26)1 ()(200Ebe几百几千IrCEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBECB、E之间用之间用rbe等效代替。等效代替。C、E之间用受控电流源之间用受控电流源等效等效代替。代替。ibice

9、Srbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEC 短路短路,直流直流电源对电源对交流可看作短路。交流可看作短路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIULCL/RRR iou :UUA定义Lb / RIRRIULCCO）（iUiIbIcIoUbIS

10、ErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeLrRUUAiou- iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeLrRAu- rbebeCrRAu iroUiUiIoISERL+ +- -+ +- -RSoriUAu+ +- -iroUiUiIoISERL+ +- -+ +- -RSoriUAu+ +- -iii IUr定义：iiIUri解：beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU beirr iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSriBRIEebebiR

11、IrIU解：Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREriBRIiroUiUiIoISERL+ +- -+ +- -RSoriUAu+ +- -iroUiUiIoISERL+ +- -+ +- -RSoriUAu+ +- -oooIUr 定义：iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3:求求ro的的步骤：步骤：oU外加外加电压电压oI求求or外外加加oICRcoIII bcII

12、CoRCRUI 0 0 cb II所所以以或0iU0SE断开断开负载负载RLCRIRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+B2105II）（若： 2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+EBEBECRUVII 时）（当：BEBUV EB RVRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定 RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+从稳

13、定从稳定Q Q点的来看点的来看I I2 2、V VB B越大越好。越大越好。VB过高必使过高必使VE也增高也增高,在在UCC一定时一定时,势必使势必使UCE减小减小,从而减小放大电路输出电压的动态范围从而减小放大电路输出电压的动态范围。I I2 2大大, ,R RB1B1、R RB2B2必取值较小必取值较小, ,将增加损耗，降低将增加损耗，降低r ri。I2= (5 10) IB；VB= (5 10) UBE， RB1、RB2= =几十千欧。几十千欧。C CE E=30=30100uF100uFRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UC

14、Cuiuo+ICRSeS+画出直流通道（电容开路）。画出直流通道（电容开路）。CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBIIEECCCCCERIRIUU RB1RCRB2REI1I2IB+UCCICB画出放大电路的交流通道画出放大电路的交流通道( (电容短路电容短路,U,UCCCC对地短路对地短路) )。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+RB2RCRL+RB1 画出放大电路画出放大电路的微变等效电路的微变等效电路(T(T等效代替等效代替) )。RSesRB2RCRL+RB1iUiIbIcIoUbISErbeRB2RCRLEBC+ +

15、- -+ +- -+ +- -RSRB1beLrRAu- LCLRRR/ CoRr be2B1Bi/rRRr RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS+UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS画出放大电路的交流通道画出放大电路的交流通道( (电容短路电容短路,U,UCCCC对地短路对地短路) )。RBRui+uo+es+RSRLBEC画出放大电路的微变等效电路。画出放大电路的微变等效电路。RBRui+uo+es+RSRLBE

16、CrbebIbIOIRBRui+uo+es+RSRLBECeIrbebIbIOIRBRui+uo+es+RSRLBECeILEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbebIbIOIRBRui+uo+es+RSRLBECeIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr irir rbebIbIOIRBRui+uo+es+RSRLBECeIorbesbeo1rRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEos

17、beE) 1 ( RRr 通通常常：LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRrrrbeo.在在图示放大电路中，已知图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB = 200 k， RL= 2 k， 晶体管晶体管 = 60， UBE=0.6V, 信号源内阻信号源内阻RS= 100，试求，试求: 静态静态工作点工作点 IB、IE 及及 UCE；画画出微变等效电路；出微变等效电路； Au、ri 和和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS.mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.

18、035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 RB1RCC1C2RB2CBRERLI1IB+UCCuo+ICuiRB1RCRB2REIB+UCCICB画出直流通道（电容开路）。画出直流通道（电容开路）。RB1RCC1C2RB2CBRERLI1IB+UCCuo+ICui共基极放大电路的直流通道与共发射极电路一样，共基

19、极放大电路的直流通道与共发射极电路一样，静态工作点参数也一样。静态工作点参数也一样。RB1RCC1C2RB2CBRERLI1IB+UCCuo+ICui画出放大电路的交流通道画出放大电路的交流通道( (电容短路电容短路,U,UCCCC对地短路对地短路) )。RERui+uo+es+RSRLECBRERui+uo+es+RSRLECB画出放大电路的画出放大电路的微变等效电路。微变等效电路。RLrbebIbIOIRERui+uo+es+RSECBiILCL/ RRR LbRILoRIUCbebirIUbeLrRAuRLrbebIbIOIRERui+uo+es+RSECBiIii/rRrE1/)1 (

20、bebeiibibiirrUUIIUIIUrbCirir 1/beirRrERLrbebIbIOIRERui+uo+es+RSECBiIoroU外加外加电压电压 bcII 0 0 cb II所所以以或0iU0SE断开断开负载负载RLCoooRIUrCCRRcoIIIICoRCRUI 由于耦合电容和三由于耦合电容和三极管极管的结电容的的结电容的容抗随频率容抗随频率变化，故变化，故当输入信号的当输入信号的幅值不变幅值不变频频率不同率不同时，放时，放大电路的输出电大电路的输出电压和压和相位都将发生变化。相位都将发生变化。0.7070.707| Auo |fLfHf|Au | Auo |幅频特性幅频特

21、性f 270 180 150相频特性相频特性 0.707| Auo |fLfHf| Auo |幅频特性幅频特性两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2 由于由于电容隔直，各级电容隔直，各级放大电路的直流放大电路的直流通路相互不通路相互不通，通，。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2212ioi1o1o1oioiouuAAUUUUUUUUUUA

22、u第一级第一级第二级第二级RS1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -iUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+ +- -oU2b2IB1R B2R RB1多级放大器的电压放大倍数多级放大器的电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积。等于各级放大倍数的乘积。第一级第一级第二级第二级RS1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -iUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+ +- -oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/ rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUAu

23、 1iirr 2oorr L2CL2/ RRR 2ir如图如图所示的两级电压放大电路，所示的两级电压放大电路， 已知已知1 1= =2 2=50, T=50, T1 1和和T T2 2均为均为3DG8D3DG8D。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k RE21RE22解解: : (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 (B1E1

24、II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE1RIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k RE21RE22V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 82221BE2B2C2EERRUUI解解: :RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k RE21RE22A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V

25、5 . 751. 010(96. 024)(E2221C2C2CCCE2RRRIUUE解解: :RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+oUiUB1R B2R T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k RE21RE22 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它。第一级是射极输出器，它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。2ir1iirr 2bI2cIrbe2RC

26、2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_21ER(2) 计算计算 r i和和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E21be2B2B12RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_21ER k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rr

27、r2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_21ER(3)(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_21ER(3)(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 1851. 050)(179. 11050)1 (212be22C2ERrRAu总电压

28、放大倍数总电压放大倍数9 . 1718)(994. 021 uuuAAA2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_21ER将前级的输出端直接接后级的输入将前级的输出端直接接后级的输入端。端。 用于放大直流或缓慢用于放大直流或缓慢变化变化的信号。的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2前后前后级静态工作点相互影响级静态工作点相互影响+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2指指输入信号为零时，输入信号为零时， 输出电压发生缓慢地输出电压发生缓慢地 、无规则无规则地变化。地变化。uotO晶体管参数随

29、温度变化、晶体管参数随温度变化、电源电电源电 压波动压波动、电路元件参数的变化。、电路元件参数的变化。 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没严重时，可能淹没有效信号，有效信号，无法分辨是无法分辨是有效信有效信 号号电压还是漂移电压。电压还是漂移电压。电路电路结构对称结构对称，在理，在理想想的情况下，两的情况下，两管的管的特性及特性及对应对应电阻元件电阻元件的的参数值都相等。参数值都相等。差分放大差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。两个输入、两个输出两个输入、两个输出两管两管静态工作

30、点相同静态工作点相同+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+稳定静态工作点稳定静态工作点,限制每个管子限制每个管子的漂移。的漂移。UEE：用于补偿用于补偿RE上的压降上的压降，以，以获得合适获得合适的工作点。的工作点。+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+T iC1 iC2 iRE uRE uBE1

31、uBE2 iB1 iB2 iC2 iC1+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+Uuoui1RCT1RCui2RE+-+T- - UEE+差模信号差模信号 是有用信号是有用信号例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 可分解可分解成成: :ui1 = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 （Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK 差分放大器有两差分放大器有

32、两个输入、两个输入、两个输出。个输出。+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+1、输入、输出方式输入、输出方式双端双端输入、双端输出输入、双端输出1、输入、输出方式输入、输出方式双端双端输入、单端输出输入、单端输出ui2+Uuoui1RCT1RCRE+T- - UEE+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+1、输入、输出方式输入、输出方式单端单端输入、双端输出输入、双端输出+UuouiRCT1RCRE+T- - UEE+UuoRCT1RCuiRE+T- - UEE1、输入、输出方式输入、输出方式单端输入、单端输出单端输入、单端输出+UuouiRCT1RCRE+T

33、- - UEE+UuoRCT1RCRE+T- - UEEui+2、反相输入反相输入+Uuoui1RCT1RCui2RE+T- - UEE+3、同相输入同相输入输入端为反相输入端输入端为反相输入端输入端为同相输入端输入端为同相输入端输出与输入反相。输出与输入反相。输出与输入同相。输出与输入同相。4 4、R RE E把把单端输入信号单端输入信号分解为分解为差分信号差分信号+iu21iu21+UuouiRCT1RCRE+T- - UEE+URCT1RCRET- - UEEEBEEC2RUUIIEEIICBECEECCRRUURIUU2CCCCCEEEBURIUEEE22/LCLRRR 111o11-

34、 beLidrRUUA1222o22- dbeLidArRUUAbeLiiidrRUUUUUUA21o2o1o- 电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 晶体管晶体管在在输入信号的整个输入信号的整个周期都周期都导通导通 , ,波形好。静态波形好。静态I IC C较大，管耗较大，管耗大效率低大效率低。UCEOuCEtICiCOtavCCOOEOIUUIPP%254122222 ICCCCCCCCECCCCEUUUUIUU有无信号输入、输出，电路功耗一样有无信号输入、输出，电路功耗一样。晶体管晶体管只在只在输入信号的输入信号的半个半个周期内导通周期内导通，静态，静态I IC C=0=0，波形严重失真，波形严重失真, , 管耗小，效率管耗小，效率高。高。UCE=UC