第二章基本放大电路邱关源

1、(2-1)电子技术电子技术 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路模拟电路部分模拟电路部分(2-2)第二章第二章 基本放大电路基本放大电路本章主要讨论：本章主要讨论：什么是放大？什么是放大？ 如何将晶体管接入电路才能使其起放大作用？如何将晶体管接入电路才能使其起放大作用？组成放大电路的原则是什么？组成放大电路的原则是什么？如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？晶体管的三种基本放大电路各有什么特点？晶体管的三种基本放大电路各有什么特点？场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同之处？场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同之处？在不同场合下，如何选择基

2、本放大电路？在不同场合下，如何选择基本放大电路？(2-3)2.1 概述概述2.2 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理2.3 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定2.5 共集电极放大电路共集电极放大电路2.6基本共基极放大电路基本共基极放大电路2.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.8多级阻容耦合多级放大电路多级阻容耦合多级放大电路(2-4) 2.1 概述概述2.1.1 放大的概念放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放大放大成较大的信号。成较大的信号。图2.1.1 扩音机示意图(2-5)

3、放大电路的本质是放大电路的本质是能量的控制和转换能量的控制和转换。电子电路放大的基本特征是功率放大。电子电路放大的基本特征是功率放大。在输入信号的作用下，通过放大电路将在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源直流电源的能量的能量转换成负载所需要的能量。转换成负载所需要的能量。 放大的放大的前提是不失真（输出信号按照输入信号规律变前提是不失真（输出信号按照输入信号规律变化）化），只有在不失真的情况下放大才有意义。，只有在不失真的情况下放大才有意义。在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，在放大电路中必须存在能够控制能量的元件，即即有源有源元件元件，如三极管和场效应管。，如三极管和场效应管。由于

4、任何稳态信号均可以分解为若干频率的正弦信号由于任何稳态信号均可以分解为若干频率的正弦信号的叠加，所以放大电路常常以正弦波作为测试信号。的叠加，所以放大电路常常以正弦波作为测试信号。(2-6)2.1.2 放大电路主要性能指标放大电路主要性能指标任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络。任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络。从端口特性从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。在正弦波信号源和负载相同的情况下，不同的放大电路的在正弦波信号源和负载相同的情况下，不同的放大电路的输入电流、输出电压、输出电流都将不同。说明

5、不同的放大输入电流、输出电压、输出电流都将不同。说明不同的放大电路从信号源索取的电流不同，对同样信号的放大能力不同。电路从信号源索取的电流不同，对同样信号的放大能力不同。对于不同频率的信号同一放大电路的放大能力也不相同。对于不同频率的信号同一放大电路的放大能力也不相同。uiuoAu(2-7)电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）ioUUAu电流增益（电流放大倍数）电流增益（电流放大倍数）ioIIAI 互阻增益互阻增益)(ioIUAAuiR互导增益互导增益)S(ioUIAAiuG一、放大倍数一、放大倍数(2-8)二、输入电阻二、输入电阻Ri放大电路一定要有信号源为其提供信号，那么就放大

6、电路一定要有信号源为其提供信号，那么就要从信号源取电流。要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大电路从是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。其前级取电流大小的参数。iiiIVR定义：定义：(2-9)三、输出电阻三、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，我们而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南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。等效电路的内阻就是输出电阻。roUS(2-10)OLOLOURRRULOOORUUR1OUOU为空载时输出电压的有效值为空载时输出电压的有效值为带负载时输出电压的有效值为带

7、负载时输出电压的有效值则则所以所以(2-11)四、通频带四、通频带通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率变化曲放大倍数随频率变化曲线线幅频特性曲线幅频特性曲线fL下限截止频率下限截止频率fH上限截止频率上限截止频率fAuAum0.7AumfLfH中频段（通频带）中频段（通频带）低频段低频段高频段高频段通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。但是在选频电通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。但是在选频电路中希望只对单一频率信号放大，则希望通频带尽可能窄。路中希望只对单一频率信号放大，则希望通频带尽可能窄。(2-12)2.1.3 符号规定符号规定UA大写字母、

8、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 (2-13) 2.2 基本放大电路组成及工作原理基本放大电路组成及工作原理三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理(2-14)2.2.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成放大元件放大元件iC=b b iB，工作在放大区

9、，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RB+ECEBRCC1C2T(2-15)作用：作用：使发射使发射结正偏，并提结正偏，并提供适当的静态供适当的静态工作点。工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2T(2-16)集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T(2-17)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+ECEBRCC1C2T(2-18)耦合（隔直）电容：耦合（隔直

10、）电容：电解电容，有极性。电解电容，有极性。大小为大小为10m mF50m mF作用：作用：隔隔离输入输离输入输出与电路出与电路直流的联直流的联系，同时系，同时能使变化能使变化的交流信的交流信号顺利输号顺利输入输出，入输出，保证各级保证各级之间静态之间静态工作点相工作点相互独立。互独立。RB+ECEBRCC1C2T(2-19)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+ECEBRCC1C2T(2-20)单电源供电电路单电源供电电路+ECRCC1C2TRB(2-21)2.2.2 基本共射放大电路工作原理及波形分析基本共射放大电路工作原理及波形分析vi=0 时时vi=Vi

11、msin t 时时设设 vi的的 f=1kHz ， Cb1（ Cb2 ）=10uF，则电容的阻抗：，则电容的阻抗： 161010102121163b1b1Cb1 fCCjZ O t iB O t iC O t vCE O t vo O t vi VBB VCC vBE vi + c e + b iE RL vBE + iB iC Rb 300k 12V 12V 4k Cb1 + A O T Cb2 + O B vo + O t iB O t iC O t vCE O t vo O t vi VBB VCC vBE vi + c e + b iE RL vBE + iB iC Rb 300k 1

12、2V 12V 4k Cb1 + A O T Cb2 + O B vo + 既有直流、又有交流既有直流、又有交流 ！ 静态静态动态动态(2-22)(2-23)(2-24)2.3 放大电路的分析方法放大电路的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微变等效电路法路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真(2-25)2.3.1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 三极管在工作过程中各点的电压或电流都是三极管在工作过程中各点的电压或电流都是在静态直流量基础上附加了一个小的交流量。所在静态直流量基础上附加了一个小的交流量。所以分析时，采用直流通路和交

13、流通路的方法。以分析时，采用直流通路和交流通路的方法。直流通路：直流通路：只考虑直流分量的通路。只考虑直流分量的通路。交流通路：交流通路：只考虑交流分量的通路。只考虑交流分量的通路。信号的不同分量分别在不同的通道分析。信号的不同分量分别在不同的通道分析。直流通路中，电容相当于断路。直流通路中，电容相当于断路。交流通路中交流通路中 ，电容相当于短路。，电容相当于短路。各直流电源相当于短路，因为可以忽略其内阻。各直流电源相当于短路，因为可以忽略其内阻。(2-26)例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+EC）开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC(2-27)对交流

14、信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路短路短路RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路(2-28)一、静态工作情况分析一、静态工作情况分析2.3.2 图解分析法图解分析法当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压、电流都当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静态工作情况。是不变的直流，称为直流工作状态或静态工作情况。在静态工作情况下，三极管各极的直流量的数值将在三极在静态工作情况下，三极管各极的直流量的数值将在三极管特性曲线上确定一点管特性曲线上确定一点 ，称为静态工作点，称为静态工作点Q.当放大电路输入信号后，电

15、路中各处的电压当放大电路输入信号后，电路中各处的电压 、电流就处于、电流就处于变动状态，称为动态工作情况。变动状态，称为动态工作情况。(2-29)1、近似估算静态工作点的数值、近似估算静态工作点的数值bCCRVRVVIbBECCB IB、IC和和VCE这些量代表的工作状态称为这些量代表的工作状态称为静态工作点静态工作点，用用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位地的电位VB、VE和和VC即可确定三极管的静态工作状态即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通路对放大电路的静态进行计算根据直流通路对放大电路的静态进行计算BCIIcCCC

16、CERIVV直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-(2-30)例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：EC=12V，RC=4k ，RB=300k ，b b=37.5。解：解：A40mA04. 030012mBCBREImA51040537.IIIBBCbbV645 . 112CCCCCERIUU请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。(2-31) 采用该方法分析静态工作点，必须已知采用该方法分析静态工作点，必须已知BJT的的输入、输出特性曲线。输入、输出特性曲线。 共射极放大电路共射极放大电路2、用图解法确定静态工作点、用图解法确定静态工作

17、点步骤步骤（1） 画直流通路画直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-(2-32)（2） 求解输入回路的方程组求解输入回路的方程组 iB=f(vBE) vCE=1V vBE =VCCiBRb （直流负载线）（直流负载线）即即在输入特性曲线上作直流负载线在输入特性曲线上作直流负载线 ，它们的交点即为，它们的交点即为Q点点,其纵坐标其纵坐标值就是值就是IBQ。（3） 求解输出回路的方程组求解输出回路的方程组 iC=f (vCE) i B = IB vCE=VCCiCRc（直流负载线）（直流负载线）即即在输出特性曲线上作这两条线在输出特性曲线上作这两条线 ，两线的交点即为，两线的交点即为

18、Q点点,其纵坐标值其纵坐标值就是就是ICQ , 横坐标值就是横坐标值就是VCEQ。vCEiC斜斜率率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-(2-33)a. 根据根据IBQ、VBEQ及及vi 波形在输入特性曲线上作波形在输入特性曲线上作vBE 和和iB的波形。的波形。1. 输入交流信号时，电流和电压波形的图解分析输入交流信号时，电流

19、和电压波形的图解分析 3.3.2 动态工作情况分析动态工作情况分析 共射极放大电路共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQI

20、CQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAb. 在输出特性曲线上作交流负载线在输出特性曲线上作交流负载线 vCE =VCE - icRL， 并根据并根据iB的变化范围画出的变化范围画出iC和和vCE的波形。的波形。 通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论：1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反；3. 3. 可以算出放大电路的电压放大倍数；可以算出放大电路的电压放大倍数；4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。(2-34) 耦合电容：通

21、交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流相直流电源和耦合电容对交流相当于短路当于短路 共射极放大电路共射极放大电路2. 交流通路及交流负载线交流通路及交流负载线交流通路交流通路icvce+-(2-35)vCE - VCEQ = -(iC - ICQ ) R L 由交流通路得交流负载线：由交流通路得交流负载线： 共射极放大电路共射极放大电路交流通路交流通路icvce+-vce= -ic (Rc /RL)又又 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 令令 R L = Rc/RL则交流负载线为则交流负载线为即即 iC =

22、(-1/R L) vCE + (1/R L) VCEQ+ ICQ斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜斜率率 -1Rc斜斜率率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC在输出特性曲线上过在输出特性曲线上过Q点作一条斜率为点作一条斜率为1/R L 的的直线，该直线即为交流直线，该直线即为交流负载线。负载线。 交流负载线是有交流负载线是有交流输入信号时工作交流输入信号时工作点移动的轨迹。点移动的轨迹。 RL= RLRc， 是是交流负载电阻。交流负载电阻。 RL表示交流分量表示交流分量

23、电压与电流的关系电压与电流的关系 (2-36)3. BJT的三个工作区的三个工作区QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点： iC不再随不再随iB的增加而线性增加，即的增加而线性增加，即BCii b b此时此时CBii b b截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES(2-37)饱和失真饱和失真 由于放大电路的静态工作点偏高（接近三极管由于放大电路的静态工作点偏高（接近三极

24、管的饱和区）而引起的非线性失真。对于的饱和区）而引起的非线性失真。对于NPN管，表现为输出管，表现为输出电压的负半周出现失真。电压的负半周出现失真。 截止失真截止失真 由于放大电路的静态工作点偏低（接近三极管由于放大电路的静态工作点偏低（接近三极管的截止区）而引起的非线性失真。对于的截止区）而引起的非线性失真。对于NPN管，表现为输出管，表现为输出电压的正半周出现失真。电压的正半周出现失真。 注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式与NPN管正好相反。1. 非线性失真的分析非线性失真的分析(2-38)饱和失真与截止失真饱和失真与截止失真(2-39)2. 最大动态范围的分析最大动态范

25、围的分析 要想放大电路要想放大电路获得获得最大动态范围，最大动态范围，即即最大不失真输出最大不失真输出电压幅度，则要求：电压幅度，则要求： Q点位于点位于 BJT 输出输出特性曲线的放大区中特性曲线的放大区中间部位；间部位； 要有合适的交流要有合适的交流负载线负载线。 (2-40)建立建立BJT小信号小信号模型的必要性和条件模型的必要性和条件 当放大电路的当放大电路的输入信号电压很小输入信号电压很小时，可以把时，可以把BJT在在Q点附近的特性曲线近似地用直线来代替，从而把由点附近的特性曲线近似地用直线来代替，从而把由BJT这个非线性器件组成的放大电路当作线性电路来这个非线性器件组成的放大电路当

26、作线性电路来处理。处理。 (用用H H参数小信号模型参数小信号模型) 分析计算放大电路的交流性分析计算放大电路的交流性能指标时，要用其交流通路。由能指标时，要用其交流通路。由于于BJT是非线性器件，就使得分析是非线性器件，就使得分析计算非常困难。如果能建立一个计算非常困难。如果能建立一个模型，将模型，将BJT转化为线性器件，即转化为线性器件，即可简化放大电路的分析计算和设可简化放大电路的分析计算和设计。计。交流通路交流通路icvce+-2.3.3 微变等效电路微变等效电路(2-41)一、简化三极管微变等效电路一、简化三极管微变等效电路1. 输入回路输入回路当信号很小时，将输入特性当信号很小时，

27、将输入特性在小范围内近似线性。在小范围内近似线性。D DuBEiBuBED DiBbbeBBEbeiuiurDD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 ()(300EbeIrbrbe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：注意注意rbe是动态电阻，不同的静态工作点其是动态电阻，不同的静态工作点其rbe数值也不同。数值也不同。(2-42)2. 输出回路输出回路iCuCE)(bBcCCiIiIibbBiIbb所以：所以：bciib(1) 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控

28、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D DiCD DuCEcceCCEceiuiurDD(2-43)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rbeb bibib rcerbeb bibibbce等等效效cbe(2-44)3、根据交流通路得到微变等效电路、根据交流通路得到微变等效电路1、用直流通路确定三极管静态工作点数据、用直流通路确定三极管静态工作点数据4、根据微变等效电路计算交流电压放

29、大倍数以、根据微变等效电路计算交流电压放大倍数以及输入电阻、输出电阻及输入电阻、输出电阻2、根据三极管静态工作点数据，估算、根据三极管静态工作点数据，估算rbe的数的数值值。 在三极管不失真放大情况下，可以采用下列步在三极管不失真放大情况下，可以采用下列步骤进行其动态分析。骤进行其动态分析。(2-45)例题：已知一共射极基本放大电路各参数，计算电压放大倍数，输例题：已知一共射极基本放大电路各参数，计算电压放大倍数，输入输出电阻。入输出电阻。三极管为三极管为3DG63DG6，=40=40ARVRVVIbCCm40bBEQCCBQmAII6 . 1BQCQVRIVV6 . 5cCQCCCEQ解：解

30、：1、画出直流通路，根据直流通路计算静态工作点、画出直流通路，根据直流通路计算静态工作点(2-46) 2、估算rbeKImVrEQ965. 026)1 (300beb 3、画出交流通路及微变等效电路 (2-47)3 3、计算电压增益、计算电压增益beib/rVIbcIIb LcoRIVLcL/= RRR1808383965. 0240beLbebLbbebLcioVrRrIRIrIRIVVAbb(2-48)(4)输入电阻输入电阻TTiIVRRiKrRRbeb965. 0/i( (4) )输出电阻输出电阻0SVTToIVRKRRCo4Ro(2-49)1. H参数的引出参数的引出),(CEB1BE

31、vifv 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEdddBCEvvviivvIV 于是有于是有vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceBJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型 对于对于BJT双口网络，已知双口网络，已知输入、输出特性曲线如下：输入、输出特性曲线如下：iB=f(vBE) vCE=constiC=f(vCE) iB=const可以写成：可以写成：),(CEB2Cvifi CECECBBCCdddBCEvviiiiiIV vBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络dvBE 等是瞬时全量的等

32、是瞬时全量的变化量部分，对正弦变化量部分，对正弦波而言，用波而言，用 vbe等表示，等表示，可以用其向量表示。可以用其向量表示。ceoebfeccerebieUhIhIUhIhUbe 或或(2-50)CEBBEie Vivh 输出端交流短路时的输入电阻；量纲：欧姆。输出端交流短路时的输入电阻；量纲：欧姆。输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；无量纲。流放大系数；无量纲。输入端交流开路时的反向电压传输比；无量纲。输入端交流开路时的反向电压传输比；无量纲。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。 西门子（西门子（S S）。）。其中：其中

33、：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H H参数）。参数）。vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevceCEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih BJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型be rT mbcer1ceoebfeccerebieUhIhIUhIhUbe (2-51)2. H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得可得BJT的小信号模型的小信号模型BJT的的H参数模型参数模型vbe= hieib+ hrevceic= hfeib+ hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口

34、网络双口网络BJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型(2-52)讨论：讨论：1、电路模型中、电路模型中 等效电流源是从电路分析角度虚拟出来的，等效电流源是从电路分析角度虚拟出来的，只代表晶体管的电流控制作用，当只代表晶体管的电流控制作用，当 时该电流源就不存在了。时该电流源就不存在了。BJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型bihfe 0bibfe h2、在导出电路模型时，、在导出电路模型时， 等效电流源的方向是在假定正方向下定出等效电流源的方向是在假定正方向下定出的，其方向由的，其方向由 决定，不能随意假定。决定，不能随意假定。bihfe 3、电路模型的对象是信号的变化量，所

35、以不能用微变等效电路来求解、电路模型的对象是信号的变化量，所以不能用微变等效电路来求解Q，也不能用来计算某一时间的电压和电流的总值。也不能用来计算某一时间的电压和电流的总值。4、电路模型的对象是信号的变化量，所以不能用微变等效电路来求解、电路模型的对象是信号的变化量，所以不能用微变等效电路来求解Q，也不能用来计算某一时间的电压和电流的总值。也不能用来计算某一时间的电压和电流的总值。be u(2-53)3. 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie b b = hfe T = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则

36、BJT的的H参数模型变为参数模型变为b ibicvceibvbeT vcerberce T很小，一般为很小，一般为10-3 10-4 。 rce很大，约为很大，约为100k 。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 b b ib 是受控电流源，受控于是受控电流源，受控于电流电流ib。b b ib的大小和方向的大小和方向由由ib的大小和方向决定。的大小和方向决定。 BJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型(2-54)4. H参数值的确定参数值的确定 b b 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出

37、。也可用公式估算也可用公式估算 rbe rbe= rb + (1+ b b ) re其中其中rb是基区体电阻，对于低频小功率管是基区体电阻，对于低频小功率管 rb200 。 re是发射结结电阻。是发射结结电阻。则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIrb b )mA()mV(26)mA()mV(EQEQeIIVrT (T=300K) rbe能用万用表测得吗？能用万用表测得吗？ H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 H H参数只适合于对交流小信号的分析，不能用来求参数只适合于对交流小信号的分析，不能用来求Q Q点。点。 H H参数与静

38、态工作点的位置有关。参数与静态工作点的位置有关。BJT共射电路共射电路H参数参数等效模型等效模型(2-55)例题例题 解：解：（1）4Vk4mA2V12cCCCCE RIVVmA2A4050BC IIA40k300V12bCCbBECCB RVRVVI（2） 863)mA()mV(26)1(200)mA()mV(26)1(200CEbeIIrb bb b87.115)/(beLcio rRRVVAVb b 863/bebebirrRRk4coRR36.73)87.115(500863863siiiosisoS VVARRRVVVVVVA Rs + Vs Vi + 放大电路放大电路 Ri ioV

39、VAV soSVVAV 1. 放大电路如图所示。试求：（放大电路如图所示。试求：（1）Q点；（点；（2）、oi RR 、。已知已知b b =50。 +VCC + RC + 300k +12V 4k Cb2 + Rb RL vo vi 500 Rs vs 50m mF Cb1 50m mF e b c T 4k + + (2-56) 2. 放大电路如图所示。放大电路如图所示。试画其小信号等效电路。试画其小信号等效电路。 -VCC Rc RL Re Rb2 Rb1 Cb2 Cb1 + - vo + - vi + + c e b bI bIb b rbe e b c bI bIb b Re rbe

40、e b c bI iI iV bIb b Rb2 Re rbe + - e b c bI iI iV bIb b Rb1 Rb2 Re rbe + - e b c bI iI iV bIb b Rb1 Rb2 Rc Re rbe + - e b c bI iI iV bIb b oV Rb1 Rb2 Rc Re RL rbe + - + - e b c 解：解：例题例题(2-57)2.4 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，必须有合适的、稳定的静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，由于半导体材料的导电性能受温度影响比态工作点。但是，由于半导

41、体材料的导电性能受温度影响比较大，所以温度的变化会严重影响静态工作点的稳定。较大，所以温度的变化会严重影响静态工作点的稳定。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、b b 和和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静决定，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方面。态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBEb bICEOQ一、温度对一、温度对Q的影响的影响(2-58)1、温度对、温度对UBE的影响的影响iBuBE25C50CTUBEIBICBBECBRUEI(2-59)2、温度对、温度对b b 值及值

42、及ICEO的影响的影响Tb b、 ICEOIC总的效果是：总的效果是：iCuCEQQ温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。温度每升高温度每升高1 C ， b b 要增加要增加0.5% 1.0%温度温度T b b 输出特性曲线族间距增大输出特性曲线族间距增大(2-60)小结：小结：TIC 固定偏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点点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或不稳定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，需要改进偏截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、置电路，当温度升高、 IC

43、增加时，能够自动增加时，能够自动减少减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本点基本稳定。稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。(2-61)1. 电路结构特点电路结构特点增加基极分压电阻增加基极分压电阻Rb2和射极偏置电阻和射极偏置电阻Re以固定基极电位。以固定基极电位。2. 稳定稳定Q点的原理点的原理利用利用I IC C随温度的变化来抑制它自身的变化。随温度的变化来抑制它自身的变化。VB VBE （1 1）使）使基极基极电位基本不变：电位基本不变：选择大小合选择大小合适的适的Rb1和和Rb2，使使I1 IB 。CCb2b1b

44、2BVRRRV 一般取一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V。二、分压式射极偏置电路二、分压式射极偏置电路(2-62)稳定稳定Q的过程的过程T IC IE IC VE 、VB不变不变 VBE IB （反馈控制）（反馈控制）（2）利用射极电阻将射极电流的变化转换为电压的变化）利用射极电阻将射极电流的变化转换为电压的变化使发射极电位使发射极电位VE及电压及电压VBE随随IC而变化。而变化。EEBEBRIVVVUBECEII 维持静态工作点不变是一个动态的过程，实质上是一个负维持静态工作点不变是一个动态的过程，实质上是一个负反馈过程。反馈过程。(2-63)EEBEBCRIURIE11I

45、1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路3. 求静态工作点求静态工作点算法一：算法一：EEBEBRIURI22BIII21BEI )(Ib 1上述四个方程联立，可求出上述四个方程联立，可求出IE ，进而，可求出，进而，可求出UCE 。本算法比较麻烦，通常采用下本算法比较麻烦，通常采用下面介绍的算法二、三。面介绍的算法二、三。(2-64)I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路+EC方框中部分用戴维方框中部分用戴维南定理等效为：南定理等效为：RdESB21/BBdRRR CBBBSBERRRU212EdBESBBR)(RUUIb1进而，可求出进而，可求出IE 、UC

46、E 。算法二：算法二：(2-65)BII 22121BBCRREII22BBRIV CBBBERRR212EEBEBBERIVVVUEBEBEBECRURUUIII1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路EECCCCERIRIEU算法三：算法三：(2-66)EBCRUI可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。似乎似乎I2越大越好，越大越好，但是但是RB1、RB2太小，太小，将增加损耗，降低输将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取入电阻。因此一般取几十几十k 。I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路(2-67)例：例：已知已知b b=50， EC=12V， Rb1=

47、7.5k ， Rb2=2.5k ， RC=2k ， Re=1k ， 求该电路的静态工作点。求该电路的静态工作点。算法一、二的结果：算法一、二的结果：mA04350.IBmA1752.IIBCbV435.RIRIEUEECCCCE算法三的结果：算法三的结果：V3212CbbbBERRRVmA32.IEV15.UCE结论：结论：三种算法的结果近似相等，但算法三的计算三种算法的结果近似相等，但算法三的计算过程要简单得多。过程要简单得多。(2-68)4、动态分析、动态分析uobebebbirrRRR|21CoRRbeLurRAb(2-69)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？

48、Ce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。(2-70)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(/ebebiRrRrbrbeRCRLoUReiUiIbIcIbIbRbebbebiRIrIU)1 (bLboRIUbebeLuRrRA)1(bbRb1RCRLuiuoRb2Re(2-71)用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。IUbIcIrbeRCRebIbRbRSbI)1 (b0)1 ()/(21ebbebbSbRIrRRRIb0bI0cICoRr 可见

49、，去掉可见，去掉Ce后，放大倍数减小、输出电阻后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。不变，但输入电阻增大了。(2-72)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？(2-73)I1I2IBRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE1RE2静态分析：静态分析：直流通路直流通路(2-74)RB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：动态分析：交流通路交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1(2-75)交流通

50、路：交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：微变等效电路：rbeRCRLoURE1iUiIbIcIbIbRB(2-76)5、其它静态工作点稳定电路、其它静态工作点稳定电路a.利用二极管的反向特性进行温度补偿利用二极管的反向特性进行温度补偿b.利用二极管的正向特性进行温度补偿利用二极管的正向特性进行温度补偿(2-77) 2.5 射极输出器射极输出器RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+VCCRE直流通路直流通路(2-78)一、静态分析一、静态分析IBIEEBBECBRRUEI)1 (bBEII)1 (bEECCERIEU折算折算RB+VCCRE直流通路直流通路(2-79)二

51、、动态分析二、动态分析RB+VCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通路交流通路(2-80)RBRERLuiuo交流通路交流通路rbeiUbIRERLRBoUcIbIbiI微变等效电路微变等效电路(2-81)LeoRIULELRRR/LbRI）（b1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (bLbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (bbLbeLRrR)1 (1bb）（1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiUbIRERLRBoUcIbIbiI(2-82)1.,)1 (LbeRrb所以所以，1uA但是，输出电流但是，输出电流Ie增加了。增加了。2. 输入输出同相，输出电压

52、跟随输入电压，输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称电压跟随器电压跟随器。结论：结论：LbeLuRrRA)1 (1bb）（(2-83)2. 输入电阻输入电阻RBbiIII 输入电阻比共射极电路大得多，所以常作为多级放大器输入电阻比共射极电路大得多，所以常作为多级放大器的第一级以提高输入电阻，减轻对信号源的影响。的第一级以提高输入电阻，减轻对信号源的影响。)1 (/LbeBiiiRrRIURbrbeiUbIRERLRBoUcIbIbiIRBIBiRBRUILbeibR)(rUIb1(2-84)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。robIiIrbeRERBc

53、IbIbSURSrbeRERBRSbIcIbIbiIeIUIebbIIIIbEsbesbeRURrURrUbBssRRR/:设电源置电源置0IURo)11/(1EsbeRRrbb1/sbeERrR(2-85)一般：一般：b1sbeERrR所以：所以：b1sbeoRrR 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。所以常作为多级放大器的输出级。所以常作为多级放大器的输出级。IURo)11/(1EsbeRRrbb1/sbeERrR 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。(2-86)RB+VCC

54、C1C2RERLuiuo例：例：已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：RB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ，b b=100，VCC=12V1.求电压增益和输入输出电阻求电压增益和输入输出电阻 。2.设：设：RS=1 k ，求：考虑电压增，求：考虑电压增益和输入输出电阻益和输入输出电阻 。3 . RL=1k 时，求电压增益。时，求电压增益。(2-87)EBBECCBRRUVI)1 (bmA0111.I )(IBEbRB+VCCC1C2RERLuiuoRB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ，b b=100，VCC=12V(2-88)RB=570k ，RE

55、=5.6k ，RL=5.6k ，b b=100，VCC=12V1.求电压增益和输入输出电阻求电压增益和输入输出电阻 rbeiUbIRERLRBoUcIbIbiI微变等效电路微变等效电路rbe=2.9 k ，RS=0LbeLuRrRA)1 (1bb）（)1 (/LbeBiRrRRb2.8)1001 (2.9570/190kb1/SbeEoRrRR990821019282101.10102.965/. 28(2-89)rbeiUbIRERLRBoUcIbIbiI微变等效电路微变等效电路2. 设：设：RS=1 k ， 求电压增益和输入输出电阻求电压增益和输入输出电阻 RB=570k ，RE=5.6k

56、 ，RL=5.6k ，b b=100，VCC=12Vrbe=2.9 k ，RS=0uSiiusARRRA98509901190190.)1 (/LbeBiRrRRb 190kb1/SbeEoRrRR101 15702.965/. 38(2-90) RL=1k 时时3. RL=1k 和和 时时比较：比较：空载时空载时, 电压增益为电压增益为0.995RL=5.6k 时时,电压增益为电压增益为0.990RL=1k 时时,电压增益为电压增益为0.967 RL= 时时LbeLuRrRA)1 (1bb）（967. 0) 1/6 . 5 (1019 . 2) 1/6 . 5 (101uA995. 06 .

57、 51019 . 26 . 5101uA可见：可见：射极输出器射极输出器带负载能力强。带负载能力强。(2-91)射极输出器的使用射极输出器的使用1. 将射极输出器放在电路的首级，可以将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2. 将射极输出器放在电路的末级，可以将射极输出器放在电路的末级，可以降降 低输出电阻，提高带负载能。低输出电阻，提高带负载能。3. 将射极输出器放在电路的两级之间，将射极输出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。(2-92)2.6 共基极电路共基极电路 直流通路与射极偏置直流通路与射极偏置电路相同电路相同1.直、交流通路直

58、、交流通路射极偏置电路的直流通路射极偏置电路的直流通路(2-93)2. 静态工作点静态工作点 直流通路与射极直流通路与射极偏置电路相同偏置电路相同CCb2b1b2BVRRRV eBEBECRVVII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVV b bCBII 射极偏置电路的直流通路射极偏置电路的直流通路(2-94)3. 动态指标动态指标电压增益电压增益输出回路有：输出回路有：输入回路有：输入回路有：bebirIV 电压增益：电压增益：beLbebLbioVrRrIRIVVA b bb bLbLcoRIRIV b bLcL/ RRR 特点特点1有电压放大作用有电压放大作用 ，且输，且输出

59、电压与输入电压同相。出电压与输入电压同相。又称为电流跟随器。又称为电流跟随器。共基极电路的小信号模型等效电路共基极电路的小信号模型等效电路(2-95)3. 动态指标动态指标 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻eiebiIVrRb bb b 11/bebeeebeiiirrRrRIVRcoRR reb是共基极连接时是共基极连接时BJT的输入电阻的输入电阻bb1)(1bebbebrIrI共基极电路的小信号模型等效电路共基极电路的小信号模型等效电路(2-96)* 基本放大电路派生电路简介基本放大电路派生电路简介作用：提高电流放大系数，增大电阻作用：提高电流放大系数，增大电阻r rbebe复合管也称为

60、复合管也称为达林顿管达林顿管 复合管电压跟随器复合管电压跟随器 互补型复合管互补型复合管1 1、复合管、复合管(2-97)2、 阻容耦合复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路返回返回(2-98)3、阻容耦合复合管共集放大电路、阻容耦合复合管共集放大电路返回返回(2-99)4、共射共基放大电路的交流通路、共射共基放大电路的交流通路返回返回(2-100)5、共集共基放大电路的交流通路、共集共基放大电路的交流通路返回返回(2-101)(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。