第3章 基本放大电路

1、.第三章第三章 分立元件基本电路分立元件基本电路.3.1 3.1 共发射极放大电路共发射极放大电路 放大器的目的是将微弱的放大器的目的是将微弱的变化电信号变化电信号转换为转换为 较强的电信号。较强的电信号。放大器实现放大的条件：放大器实现放大的条件： 1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。 2. 正确设置静态工正确设置静态工 作点，使整个波形处于作点，使整个波形处于放大区。放大区。 3. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化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。的集电极电压，经电容滤波只输出交流

2、信号。返回返回.uiuo 共射极放大电路共射极放大电路1. 晶体管晶体管T的作用的作用RB+UCCRCC1C2 放大元件满足放大元件满足 iC= iB，T应工作在放大区，应工作在放大区，即保证集电结反即保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。ibicie返回返回.2. 集电极电源集电极电源 UCC作用作用 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2 集电极电集电极电源作用，是为源作用，是为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结并保证集电结反偏。反偏。返回返回.3. 集电极负载电阻集电极负载电阻 RC作用作用 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2 集电极电集电极电

3、阻的作用是将阻的作用是将变化的电流转变化的电流转变为变化的电变为变化的电压。压。返回返回.4. 基极电阻基极电阻RB的作用的作用+UCCRCC1C2TRB 共射极放大电路共射极放大电路 基极电基极电阻能提供适阻能提供适当的静态工当的静态工作点。并保作点。并保证发射结正证发射结正偏。偏。返回返回.5. 耦合电容耦合电容C1和和C2作用作用(1) 隔直作用隔直作用 隔离输入隔离输入.输出输出与电路的直流与电路的直流通道。通道。(2)交流耦合作用交流耦合作用 能使交流信号能使交流信号顺利通过。顺利通过。 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2返回返回.3.1.2 3.1.2 静态分析静

4、态分析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。流上附加了小的交流信号。电路中电容对交、直流的作用不同。如果电电路中电容对交、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。不同的信号可以在不同的通道进行分析。不同的信

5、号可以在不同的通道进行分析。3.1 3.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析返回返回.1. 直流通道直流通道RB+UCCRCICUCEIBT 将电路中的隔直将电路中的隔直电容电容C1、C2开路，直开路，直流通道的简化电路如流通道的简化电路如图所示。图所示。直流通道的简化电路直流通道的简化电路返回返回. IB = UCC - UBERB基极电流基极电流集电极电流集电极电流IC = IB 集集-射极电压射极电压UCE= UCC - RCIC2. 静态时静态时当当UBE UCC时时BCCBRUI返回返回.解解根据直流通道可得出根据直流通道可得出IC = IB =37.5 0.04 = 1.5 m

6、AUCE = UCC ICRC=12 - 1.5 10-3 4103= 6 VRB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT=12300103IB = UCCRBA返回返回 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 , 试求试求放大电路的静态值。放大电路的静态值。例题例题15.115.1.2 2 用图解法确定静态值用图解法确定静态值 电路的工作情况由负载线与非线性元件的电路的工作情况由负载线与非线性元件的 伏安特性曲线的交点确定。这个交点称为工作伏安特性曲线的交点确定。这个交点称为工作点。点。 RC的直流负载线与晶体管的某条（由的直流负载线与晶体管的某条（由I

7、B确定）输出特性曲线的交点确定）输出特性曲线的交点Q，称为放大电称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。和电流的静态值。返回返回.IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ 如图所示，如图所示，(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应分别对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点点Q。 输入输出特性曲线输入输出特性曲线1. 输入输出特性曲线输入输出特性曲线返回返回.UCE= UCC ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2. 直流负载线直流负载线CCCRU

8、RUICCEC返回返回IBUBEQIBUBEQUCCCCBUR.QUCC（1）作直流负载线）作直流负载线解解IC = 0 时时 UCE=UCC可在图上作直流负载线。可在图上作直流负载线。ICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)3mAA104123CCCCRUIUCE= 0 时时根据根据 UCE=UCC - RCICCCCRU返回返回 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流负）作直流负载线；（载线；（2）求静态值。）求静态值。例题例题15.215.

9、2.（2）求静态值）求静态值基极电流基极电流= 40 A IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V63BCCB10401030012RUI由图中由图中Q点得点得:集电极电流集电极电流发射极电流发射极电流IC = IB =37.5 4010-61=1.5mAIE = ( 1+)IB = 1.5mA返回返回.1. 1. 微变等效电路法微变等效电路法iBUBE 当输入信号很小时，在静态工当输入信号很小时，在静态工作点作点Q附近的工作段可认为是直线。附近的工作段可认为是直线。对输入的小交流信号而言，三极管对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻相当于电阻rbe，表示输入特性。，表示输入

10、特性。 UBE IBCECEUUiuiurbbeBBEbe1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路（1）输入特性曲线）输入特性曲线Q3.1.3 3.1.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析返回返回. 对于低频小功率晶体管的输入电阻对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：估算为：)mA()mV(26)1 ()(200EbeIr 式中，式中， IE ：发射极电流的静态值：发射极电流的静态值; ：晶：晶体管的放大倍数；体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧一般为几百欧到几千欧(动态电阻动态电阻)。返回返回.iCuCE)(bBcCCiIiIibBiICEC

11、EUbCUBCiiII 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源控制的电流源。 输出端还等效并联一输出端还等效并联一个大电阻个大电阻rce。（2）输出特性曲线输出特性曲线在线性工作区是一族平行直线。在线性工作区是一族平行直线。ibiC返回返回.iCuCE iC uCECCECCEceiuIUr在小信号的条件下，在小信号的条件下， rce也是一个常数。阻值很也是一个常数。阻值很高，约为几十到几百高，约为几十到几百k。在后面微变等效电路中，在后面微变等效电路中，可忽略不计。可忽略不计。输出电阻输出电阻rce返回返回.icubeibuce+-+-BCErbe+-+-CB先将交流通道中的

12、三极管用微变等效电路代替。先将交流通道中的三极管用微变等效电路代替。（1）三极管的微变等效电路）三极管的微变等效电路返回返回3.1.3 3.1.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析ube ibibicuce.(2) 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将放大电路交流通道中的三极管用微将放大电路交流通道中的三极管用微变等效电路代替。变等效电路代替。rbe ibibiiicuiuoRBRCRL+-bebirIULboRIULCL/ RRR 返回返回.bIrUbeibOLLURIRI 式中式中LCL/RRR故放大电路的电压放大倍数故放大电路的电压放大倍数0LubeiURArU 输出端开

13、路时输出端开路时beCurRA3. 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算以上图微变等效电路来计算。以上图微变等效电路来计算。 显然负载电阻显然负载电阻RL越小，放大倍数越低。越小，放大倍数越低。Au还与还与和和rBE 有关。有关。返回返回.解解: 已求得已求得 IC= 1.5mA IERL = RC RL = 2kk867. 01.5(mA)mV)(26)5 .371 (200ber5 .86867. 025 .37beLurRA返回返回 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5， RL=4k ，试求电压放大倍数，试求电压放大倍数。例题例题15.315.3.4. 放

14、大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算 放大电路对信号源来说，是一个负载，可放大电路对信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻载电阻，也就是放大电路的输入电阻r ri i ，即，即iiIUri输入电阻对交流而言是动态电阻。输入电阻对交流而言是动态电阻。返回返回.iiIUribeBrR /ber 电路的输入电阻越大，从信号源取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得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。较大的输入电阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI

15、oU BI 返回返回.5. 放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算 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(可以将可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。出电阻，它也是动态电阻。 (1) 将信号源短路（将信号源短路（ Ui=0）和输出端开）和输出端开路从输出端看进去的电阻。路从输出端看进去的电阻。 (2)将信号源短路（将信号源短路（ Ui=0）保留受控源，）保留受控源，输入端加电压（输入端加电压（ U0）以产生电流）以产生电流 I0。r0 RC 000IUr返回返回.RSriroR

16、L+iIoI.SUOUoUiU放大电路放大电路放大电路的输入电阻和输出电阻放大电路的输入电阻和输出电阻当 输 入 信当 输 入 信号 电 压 加号 电 压 加到 放 大 电到 放 大 电路 的 输 入路 的 输 入端 时 ， 放端 时 ， 放大 电 路 相大 电 路 相当 于 一 个当 于 一 个负载负载对于负载而对于负载而言，放大电言，放大电路相当于一路相当于一个信号源，个信号源，内阻就是放内阻就是放大电路的输大电路的输出电阻出电阻.解解 放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电动势动势E0和内阻和内阻r0表示。等效电源的内阻即为输出电阻。表示。等

17、效电源的内阻即为输出电阻。00oUE输出端开路时输出端开路时输出端接上负载电阻时输出端接上负载电阻时由上列两式可得出由上列两式可得出LOL000) 1(RUUr本例中本例中)106() 134(30r2k00oLLLE RUrR返回返回 已知已知U0O=4V, RL=6k, U0L=3V, 求放大电路的输出求放大电路的输出电阻。放大电路同上图。电阻。放大电路同上图。例题例题15.415.4.IBUBEQICUCEuiibibicQ由图可见，电压和电流都含有直流分量和交流分量。由图可见，电压和电流都含有直流分量和交流分量。返回返回2. 2. 图解法图解法.iCuCEuoibQ 合适的静态工合适的

18、静态工作点可输出最大的作点可输出最大的不失真信号，输出不失真信号，输出电压与输入信号反电压与输入信号反相。相。 返回返回.iCuCEuo称为截止失真称为截止失真3.非线性失真非线性失真Q (1) Q点过低，信点过低，信号进入截止区号进入截止区返回返回.iCuCEuo称为饱和失真称为饱和失真Q (2) Q点过高，点过高，信号进入饱和区信号进入饱和区3.非线性失真非线性失真返回返回.结结 论论（1）交流信号的传输情况）交流信号的传输情况ui (即即ube)ibiCu0（即（即uce ）（2）电压和电流都含有直流分量和交流分量）电压和电流都含有直流分量和交流分量uBE = UBE+ ubeuCE =

19、 UCE+ uceiB = IBE+ ibiC = IC+ ic（3）输入信号电压）输入信号电压ui和输出电压和输出电压u0相位相反相位相反（4）电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值与输）电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。入正弦电压的幅值之比。RL的阻值愈小，交流负载线的阻值愈小，交流负载线愈陡，电压放大倍数下降得也愈多。愈陡，电压放大倍数下降得也愈多。返回返回.3.1.4 3.1.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 为了保证放大电路的稳定工作，必须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，温有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化

20、会严重影响静态工作点度的变化会严重影响静态工作点Q 。 对于固定偏置电路，静态工作点是由对于固定偏置电路，静态工作点是由UBE、 和和ICEO决定，这三个参数易随温度决定，这三个参数易随温度而变化，所以温度对静态工作点而变化，所以温度对静态工作点Q的影响的影响比较大。比较大。返回返回.1. 温度对温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEIBICBCCBBECCRURUUIB- - - - -UBE1UBE2显然显然 UBE2 UBE1IB返回返回.2. 温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ1 总的效果是：总的效果是： 温 度 上 升温 度

21、 上 升时 ， 输 出 特时 ， 输 出 特性曲线上移，性曲线上移，造成造成Q点上移。点上移。返回返回.RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBB2II B21BCC21RRUIIB22BRIV CC2BB1B2URRR采用分压式偏置电路采用分压式偏置电路VB（1）RB2的作用的作用VB不受温度变化的影响。不受温度变化的影响。返回返回.RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBEBERUVIIC RE越大，越大，稳定性越好。稳定性越好。但太大将使输但太大将使输出电压降低。出电压降低。一般取几百欧一般取几百欧几几k。ICIEEBRVTUBEIBI

22、CVEICEEBEBBERIVUVU（2）RE的作用的作用VBVE返回返回.RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（3）CE的作用的作用 CE将将RE短短路，路，RE对交流对交流不起作用，放不起作用，放大倍数不受影大倍数不受影响。响。返回返回.rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR REEbeibb)1 (RIrIULboRIUEbeL0)1 (RrRA无电容无电容CE会有何结果？会有何结果？无电容无电容CE的微变的微变等效电路。等效电路。A0)1 (/EbeBiRrRrCoRr 返回返回. 解解 应用戴维南定理法应用戴维南定理法 将输入电路在将输入电

23、路在“”断断开开, ,求求BOBO间开路间开路电压电压UBO，即，即戴维宁等效电路的戴维宁等效电路的EB为为a.a.直流通路直流通路= 4V等效电路的等效电路的EBB212RRUREBCCBB3310)1020(121010RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBBCE返回返回 分压式偏置放大电路中分压式偏置放大电路中, 已知已知UCC =12V， RC =2k， RE =2k， RB1 =20k， RB2=10k， =37.5。试求静态值。试求静态值。例题例题15.515.5.求求BOBO间的等效内阻间的等效内阻R Rb b( (将电源短路将电源短路) ) EB =

24、RB IB + UBE + RE IE = RB IB + UBE + (1+)RE IB IC = IB = 37.50.04 mA = 1.5mAUCE = UCC - RC IC - RE IE = UCC - (RC + RE) IC = 12 (2+2)1031.5103 V = 6V= 6.7103 = 6.7kB212121/RRRRRRRBBBBBb或或= 0.04103 A= 0.04mABbBEBBIRRUEIE)1 (返回返回.v采用微变等效电路分析时，忽略了电容的容抗，并采用微变等效电路分析时，忽略了电容的容抗，并且把负载看作纯电阻，即整个电路看作是由纯电阻且把负载看作

25、纯电阻，即整个电路看作是由纯电阻和受控源构成的电路。这时，和受控源构成的电路。这时，放大倍数与频率无关放大倍数与频率无关。v实际上，输入信号往往不是单频的，电容所表现出实际上，输入信号往往不是单频的，电容所表现出来的容抗就不一样，因而放大电路对不同频率信号来的容抗就不一样，因而放大电路对不同频率信号的放大倍数和相位移就不一样，使得输出信号不能的放大倍数和相位移就不一样，使得输出信号不能重现输入信号的波形，造成信号的重现输入信号的波形，造成信号的频率失真频率失真。3.1.5 3.1.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性.v放大电路的放大倍数和相位移随频率变化关系称放大电路的放大倍数和相位移随

26、频率变化关系称为放大电路频率特性。为放大电路频率特性。00000uiuiiiiUUUAAUUUv频率特性又可以分为幅频特性和相频特性。频率特性又可以分为幅频特性和相频特性。.放大电路的频率范围放大电路的频率范围:30Hz - 10000 Hz:30Hz - 10000 Hz 低频段低频段 由于信号频率较低，而级间耦合电由于信号频率较低，而级间耦合电容的容抗值较大容的容抗值较大, ,产生压降，使产生压降，使Ube UUbe Ui i 、放大倍数降、放大倍数降低。低。C CO O的容抗大，可视作开路。的容抗大，可视作开路。 中频段中频段 由于耦合电容和发射极电阻旁路的电由于耦合电容和发射极电阻旁路

27、的电容的容抗值较大容的容抗值较大, ,故对故对中频段信号来讲其中频段信号来讲其容抗很小，可容抗很小，可视作短路，放大倍数与信号频率无关。视作短路，放大倍数与信号频率无关。 高频段高频段 由于信号频率较高，耦合电容和发射由于信号频率较高，耦合电容和发射极电阻旁路电容的容抗比极电阻旁路电容的容抗比中频段更小，故皆可中频段更小，故皆可视作短视作短路。但路。但C CO O的容抗将减少，它与输出端的电阻并联后，使的容抗将减少，它与输出端的电阻并联后，使总阻抗减小，电压放大倍数降低。总阻抗减小，电压放大倍数降低。返回返回.2. 放大器的通频带放大器的通频带fAuf1下限截止下限截止频率频率f2上限截止上限

28、截止频率频率放大器的通频带：放大器的通频带：f 21 = f2 f1021A0A返回返回.270o180o90of共发射极放大电路的相频特性共发射极放大电路的相频特性.3.2 3.2 共集电极放大电路共集电极放大电路RB+UCCRCC1C2RERLuiuouCEuBE 放大电路是从发射极输出，在接法上是一个放大电路是从发射极输出，在接法上是一个共集电极电路（共集电极电路（UCC对交流信号相当于短路）。对交流信号相当于短路）。返回返回.RB+UCCREIEEBBECCB)1 (RRUUIBE)1 (IIEECCCERIUU3.2.1 3.2.1 静态分析静态分析IBTUCEUBE+-+-IC返回

29、返回.LEL/RRR LeoRIULb1RI）（LebebiRIrIULbbeb)1 (RIrI1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRERL3.2.2 3.2.2 动态分析动态分析LbbebLbu)1 ()1 (RIrIRIALbeL)1 (1RrR）（1返回返回.2. 输入电阻输入电阻)1 (/LbeBiRrRrrbeiU iI bI cI oU bI BRRERL输入电阻高输入电阻高返回返回. U IrbeiU iI bI bI BRRERseI 3、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r0。将信号源置。将信号源置0，求，

30、求各支路电流。各支路电流。返回返回.00oIUrEsbe111RRr)()1 ()(sbeSbeEERrRRrRebbIIIIEsbesbeRURrURrUBss/ RRR 其中其中返回返回.通常通常sbeE1RrR）（故故1sbeoRrr 射极输出器的输出电阻很低，带负射极输出器的输出电阻很低，带负载能力强载能力强, 说明具有恒压输出特性。说明具有恒压输出特性。返回返回.结结 论论 (1) 将射极输出器放在电路的首级，将射极输出器放在电路的首级，可以提高放大器的输入电阻，可以提高放大器的输入电阻，减少对前级减少对前级的影响的影响。 (2) 将射极输出器放在电路的末级，将射极输出器放在电路的末

31、级，可以降低放大器的输出电阻，可以降低放大器的输出电阻，提高带负载提高带负载能力能力。 (3) 将射极输出器放在电路的两级之将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的间，可以起到电路的阻抗变换作用阻抗变换作用，这一，这一级称为缓冲级或中间隔离级。级称为缓冲级或中间隔离级。返回返回.3.4 3.4 分立元件门电路分立元件门电路1. 1. 门电路的基本概念门电路的基本概念能够通过能够通过“门门”不能够通过不能够通过“门门”满足条件的电信号就是一种开关用电路做成这用电路做成这种开关种开关称为称为“门电路门电路”结论结论:门电路输入信号与输出信号之间存在一定的逻辑关系门电路输入信号与输出信号之间存

32、在一定的逻辑关系返回目录返回目录.门电路门电路的输入和输出信号都是用门电路的输入和输出信号都是用电位电位（或叫（或叫电平电平）高低表示）高低表示负逻辑负逻辑正逻辑正逻辑高电平用高电平用“1”表示表示低电平用低电平用“0”表示表示高电平用高电平用“0”表示表示低电平用低电平用“1”表示表示输入输入信号信号输出输出信号信号返回目录返回目录.1。“与与”门（门（ “与与”逻逻辑）辑）A、B、C 都满足一定条件时，事件都满足一定条件时，事件Y 才发生。才发生。EYABCYABC 灯灯Y亮的条件亮的条件：A “与与”B “与与”C 同时接同时接通通A1、B1、C1Y1A、B、C有一个为有一个为0Y0逻辑乘逻辑乘 逻辑与逻辑与返回目录返回目录.&与门的逻辑符号与门的逻辑符号ABCY返回目录返回目录.2。“或或”门（门（ “或或”逻辑）逻辑）A、B、C 只要有一个满足条件时只要有一个满足条件时,事件事件Y 就发生就发生.AEYBC 灯灯Y亮的条件亮的条件：A “或或”B “或或”C只要有一个接只要有一个接通通A1“或或”B1“或或”C1Y1A、B、C 都为都为