第九章基本放大电路

1、1第九章第九章基本放大电路基本放大电路29.1 9.1 放大电路的工作原理放大电路的工作原理9.2 9.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析9.3 9.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析9.4 9.4 共射放大电路共射放大电路9.5 9.5 共集放大电路共集放大电路9.6 9.6 共基放大电路共基放大电路9.9 9.9 多级放大电路多级放大电路9.109.10差分放大电路差分放大电路9.119.11互补对称放大电路互补对称放大电路3 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电信号（电压、电信号（电压、电流、功率）电流、功率）放大为所需数量等级的大信号。放大为所需数量等

2、级的大信号。扩音器扩音器放放大大器器话筒话筒扬声器扬声器 要求要求: :输出信号功率大于输入信号并且输出信号输出信号功率大于输入信号并且输出信号波形不失真。波形不失真。 放大的实质放大的实质: : 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。中直流电源的能量转化成交流能量输出。49.1 放大电路工作原理放大电路工作原理三极管放大电三极管放大电路的三种组态路的三种组态共射放大电路共射放大电路共基放大电路共基放大电路共集放大电路共集放大电路以共射放大电路为以共射放大电路为例讲解工作原理例讲解工作原理5晶体管

3、晶体管T：放大元：放大元件件iC= iB，要保证，要保证集电结反偏，发射集电结反偏，发射结正偏；使晶体管结正偏；使晶体管工作在放大区工作在放大区 。RB+UCCUBBRCC1C2T共射放大电路共射放大电路uiuo输入输入输出输出一、放大电路的组成一、放大电路的组成6基极电源基极电源UBB与基极电阻与基极电阻RB：使发射结正偏，并：使发射结正偏，并提供适当的基极电流提供适当的基极电流IB 以保证晶体管工作在放大以保证晶体管工作在放大状态。状态。RB+UCCUBBRCC1C2T+UBEBBEBBBRUUIIB7集电极电阻集电极电阻：又：又称为集电极负载称为集电极负载电阻，将变化的电阻，将变化的电流

4、转变为变化电流转变为变化的电压实现电压的电压实现电压放大。放大。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+UCCUBBRCC1C2TCECCCCUUI R8耦合电容耦合电容作用：作用：隔直传交隔直传交隔离输入输出与隔离输入输出与放大电路直流的放大电路直流的联系，同时能使联系，同时能使信号顺利输入输信号顺利输入输出。容抗值很小出。容抗值很小压降可以忽略。压降可以忽略。RB+UCCUBBRCC1C2T9RBUCCUBBRCC1C2T单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+UCCRCC1C2T10二、基本放大电路的工作原理二、基本放大电路的工作

5、原理RSes+uiuo输入输入输出输出RLRB工作状态工作状态静态静态: 放大电路输入端未加信号放大电路输入端未加信号动态动态: 放大电路输入端加上信号放大电路输入端加上信号（正弦信号）（正弦信号）+UCCRCC1C2T11文字符号文字符号静态直流分量：静态直流分量：大写字母大写字母+大写下标大写下标IB 、 IC 、 UCE 动态交流分量：动态交流分量：小写字母小写字母+小写下标小写下标ib 、 ic 、 uce 动态动态实际实际分量：分量：小写字母小写字母+大写下标大写下标iB 、 iC 、 uCE RSes+uiuo输入输入输出输出RLRB+UCCRCC1C2T12ICIBIE静态时基极

6、电流静态时基极电流IB 称为称为偏置电流简称偏置电流简称偏流偏流UBEIBICUCE静态静态：未加输入信号时未加输入信号时 uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+UBE+UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtORB ：偏置电阻：偏置电阻13ICUCEOIBUBEO结论：结论： (1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流: :IB、UBE和和 IC、UCE 。QIBUBEQUCEIC14UBEIB静态：静态：未加输入信号时未加输入信号时 uo = 0uBE = UBEuCE =

7、 UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uo uo = iC RC ICuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE iB = IB+ ib , iC = IC+ ic15RB+UCCRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形各点波形u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 ）u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 = UCE+ uceiB = IBE

8、+ ibiC = IC+ icu输入信号电输入信号电压压ui和输出电和输出电压压u0相位相反相位相反16结论：结论：(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。不变。+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iCtOiCtICOiCticO17结论：结论：(3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(4) 输出电压与输

9、入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有即共发射极电路具有反相反相作用。作用。uitOuotO(5)放大的实质放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。路中直流电源的能量转化成交流能量输出。18实现放大的条件实现放大的条件1、晶体管必须偏置在放大区。、晶体管必须偏置在放大区。 发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电

10、流。、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极、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。电压，经电容滤波只输出交流信号。19+UCCRCC1C2RB教材教材P240分析与思考分析与思考(a)9.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理20+UCCC1C2RB(b)RC9.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理21RB+UCCRCC1C2(c)9.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理22RB+UCCRCC2(d)C1C19.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理23+UCCRCC2(e)

11、RBC1RBC19.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理24RB+UCCRCC1C2(f)PNP型型NPN型型9.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理25RB+UCCRCC1C2(f)PNP型型9.1 9.1 放大电路工作原理放大电路工作原理26放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大电放大电路分析路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路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真27放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上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。附加了小的交流信号。电路中电容对交、直流的作用不同。如

12、果电容容电路中电容对交、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，即对交流短量足够大，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、直流所走的路。而对直流可以看成开路，这样，交、直流所走的通道是不同的。通道是不同的。 直流通道直流通道 -只考虑只考虑直流信号直流信号的分电路。的分电路。无信号无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。 交流通道交流通道-只考虑只考虑交流信号交流信号的分电路。的分电路。有信号有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、时交流分量（变化量）的通路，用来计

13、算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。输入电阻、输出电阻等动态参数。 不同的信号可以在不同的通道进行分析。不同的信号可以在不同的通道进行分析。9.2 9.2 放大电路的放大电路的静态静态分析分析28画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路( 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）+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE对直流信号（只有对直流信号（只有+UCC）RB+UCCRCC1C2开路开路开路开路29RB+UCCRCC1C2对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路

14、短路短路置零置零 XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。电压恒定，直流电源对交流可看作短路。30uiRBRCuo交流通路交流通路 将电路中的隔直将电路中的隔直电容电容C1、C2短路，短路，UCC 置零，交流通道的简化置零，交流通道的简化电路如图所示。电路如图所示。RB+UCCRCC1C231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。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。 (1)静态工作点静

15、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。( (一一) ) 用放大电路的直流通路确定静态值用放大电路的直流通路确定静态值 321.1.用估算法确定静态值用估算法确定静态值（1 1） 直流通路估算直流通路估算 I IB BBBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II （2 2） 由直流通路估算由直流通路估算U UCECE、I IC C当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB所以所以 U UCE CE = = U UCC CC I IC C R RC

16、C 33已知：已知：UCC=12V，RC=4k ， RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImA5 . 1mA04. 05 .37BCIIVV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB例题例题9.2.19.2.134EECCCCCERIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI CB IIEEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由例由例1 1、例、例2 2可知，当电路不同时，计算可知，当电路不同时，计算静态值的公式也静态值的公式也不同。不同。由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+U

17、CCRBRCT+UBEUCEICIBRE例题例题9.2.29.2.235用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：步骤： 1. 1. 用估算法确定用估算法确定I IB B 优点：优点： 能直观地分析和了解静能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路态值的变化对放大电路 的影响。的影响。2. 2. 由输出特性确定由输出特性确定I IC C 和和U UCECE+ +U UCCCCR RB BR RC CT T+ + +U UBEBEU UCECEI IC CI IB B2.2.用图解法确定静态值用图解法确定静态值36ICUCEUCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEU

18、CC非线性非线性线性线性CCC, 0RU0,CCU直流负载线直流负载线CECCCCUUI R常数常数 B)(CECIUfI U UCECE = U= UCCCC I IC CR RC C 直流负载线方程直流负载线方程 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 伏安特性曲线伏安特性曲线的交点确定，这个交点称为工作点。的交点确定，这个交点称为工作点。37BBECCBRUUI CtanR1 ICUCECCCRUUCCUCE /VIC/mA直流负载线直流负载线由由IB确定的那条输确定的那条输出特性与直流负载出特性与直流负载线的交点就是线的交点就是Q点点O R RC C的

19、直流负载线与晶体管的某条（由估算的直流负载线与晶体管的某条（由估算I IB B确定）输出特性确定）输出特性曲线的交点曲线的交点Q Q，称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。的电压和电流的静态值。Q38（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。3mAA104123CCCCRUIUCE= 0 时时根据根据 UCE=UCC - RCIC 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流负载线；）作直流负载线；（2）求静态值。

20、）求静态值。例题例题9.2.39.2.3（2）求静态值）求静态值基极电流基极电流ARUI4010300123BCCB公式法：公式法：IC = IB =37.5 4010-6=1.5mAUCE=UCC RCIC=12-41.5=6VUCCICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)CCCRU IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V图解法：由图中图解法：由图中Q点得点得Q39（二）（二） 静态工作点的影响静态工作点的影响为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设

21、置在直流负载线的设置在直流负载线的中间部分。如果中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成造成非线性失真非线性失真。合适的静态工作点合适的静态工作点iCuCE可输出的最大可输出的最大不失真信号不失真信号icuoib40iCuCEQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形uouoiBIB41iCuCE信号波形信号波形uouoiBIBQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真42动态：动态：放大电路有信号输入（放大电路有信号输入（u ui i 0 0）时的工作状态。）时的工作状

22、态。分析方法：分析方法： 微变等效电路法，图解法。微变等效电路法，图解法。所用电路：所用电路： 放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。动态分析动态分析: : 计算电压放大倍数计算电压放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r ro o等。等。分析对象：分析对象： 各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。目的：目的： 找出找出A Au u、 r ri i、 r ro o与电路参数的关系，为设计与电路参数的关系，为设计 打基础。打基础。9.3 9.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析43（一）（一） 放大电路的性能指标放大电路的性能指标(1) 电压

23、放大倍数（电压增益）电压放大倍数（电压增益）AuiouUUA电压放大倍数反映了放大电路的放大能力电压放大倍数反映了放大电路的放大能力。iouUUAimomiouUUUUAuuAdBAlg20Au44AuIiUi (2)输入电阻输入电阻 ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。那么就要从信号源取电流。iiiIUriiiIUrUSRS输入电阻输入电阻就是从就是从放大电路输入端看进去的等效电阻放大电路输入端看进去的等效电阻。对信号源来说，放大电路就相当于它的负载，它的等对信号源来说，放大电路就相当于它的负载，它的等效电阻就是

24、输入电阻效电阻就是输入电阻ri 即：即：希望希望输入电阻输入电阻能远大于信号源的内阻能远大于信号源的内阻Rs 。riri45irSUSRiIiUsSiisSiiiURrIURrrU1 电路的输入电阻愈大，可增大放大电路的输出电压；电路的输入电阻愈大，可增大放大电路的输出电压；可减小从信号源取用的电流即减轻信号源负担。因此可减小从信号源取用的电流即减轻信号源负担。因此希望输入电阻大一些，最好是希望输入电阻大一些，最好是能远大于信号源的内阻能远大于信号源的内阻Rs 。ouUA46(3)输出电阻输出电阻roAuUS 是是从负载两端向放大电路的输出端看进从负载两端向放大电路的输出端看进去的等效电阻。去

25、的等效电阻。放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，这个号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，这个戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。roeSUscocoIUrscocoIUriooceSUAUU受控受控电压源电压源47esUoU 电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，则放大电路带负载能力较强。小，则放大电路带负载能力较强。 放大电路有载时：放大电路有载时：oLoLiOCLoLiouOCLoLesLoLoARrRUURrRUUAURrRURrR

26、U 放大电路空载时：放大电路空载时：oiOCiouOCesoAUUUUAUUU希望希望输出电阻输出电阻能远小于负载电阻能远小于负载电阻RL 。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。48f|Au |0.707| Aum |fLfH| Aum|幅频特性幅频特性放大倍数随频放大倍数随频率变化曲线率变化曲线通频带：通频带：fbw=fHfL(4) 放大电路的频率特性放大电路的频率特性fO90 180270相频特性相频特性 0耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成49 （二）微变等效电路：（二）微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等

27、效为一个线把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把性电路。即把非线性的晶体管线性化非线性的晶体管线性化，等效为一个线性，等效为一个线性元件。元件。线性化的条件：线性化的条件： 晶体管在晶体管在小信号小信号（微变量）情况下工作。因此，在静（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压电压放大倍数放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r ro o

28、等。等。50 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。1. 1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路（小信号电路模型）（小信号电路模型） U UBEBE I IB B(1) (1) 输入回路输入回路Q Q输入特性输入特性I IB BU UBEBEO O 当输入信号很小时，在静态工作点当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工附近的工作段输入特性在小范围内可认为是近似线性化。作段输入特性在小范围内可认为是近似线性化。 BEbeBUrIbebui晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻对于小功率三极管：对于小功率三极管：26()200( )()beCmV

29、rImAr rbebe一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。 晶体管的输入回路晶体管的输入回路(B(B、E E之间之间) )可用可用r rbebe等效等效代替，即由代替，即由r rbebe来确定来确定u ubebe和和 i ib b之间的关系。之间的关系。BC+EuCEuBEiCiB则对于输入的小交流信号而言，三极管相当于一则对于输入的小交流信号而言，三极管相当于一个电阻，表示输入特性。个电阻，表示输入特性。26()200( )1()beEmVrImArbeBE51(2) (2) 输出回路输出回路CBII输出特性输出特性I IC CU UCECEQ Q 输出特性在线性工作区是一组近似等距

30、输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。的平行直线。cbii晶体管的电流晶体管的电流放大系数放大系数 晶体管的输出回路晶体管的输出回路(C(C、E E之之间间) )可用一受控电流源可用一受控电流源 i ic c= = i ib b等效代替，即由等效代替，即由 来确定来确定i ic c和和 i ib b之间的关系。之间的关系。 一般在一般在2020200200之间，在手册中常用之间，在手册中常用h hfefe表示。表示。O OCE ib52ibicicBCEib 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+ +- -（3 3

31、）晶体管的微变等效电路）晶体管的微变等效电路rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用一受之间可用一受控电流源控电流源ic= ib等效代替。等效代替。53 将交流通路中的晶体管将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效即可得放大电路的微变等效电路。电路。ibicrbe ibEBCuo+ +- -RBeSRCRLui+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii54 分析时假设输入为分析时假设输入为正弦交流，所以等效

32、电正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用路中的电压与电流可用相量表示。相量表示。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 将交流通路中的晶体管将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效即可得放大电路的微变等效电路。电路。553.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义当放大电路当放大电路输出端开路输出端开路( (未

33、接未接R RL L) )时时Lb RI beCrRAu 式中的式中的负号负号表示输出电压的相位与输入表示输出电压的相位与输入相反。相反。iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 显然负载电阻显然负载电阻R RL L越小，放大倍数越低。越小，放大倍数越低。A Au u还与还与和和r rbe be 有关。有关。oc CUI R LCRR 56 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb)

34、1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 由此可知，当电路不同时，计算由此可知，当电路不同时，计算电压放大倍数电压放大倍数 Au 的的公式也不同。公式也不同。要根据微变等效电路找出要根据微变等效电路找出 ui与与ib的关系、的关系、 uo与与ic 的关系。的关系。574.4.放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放大电路对信号源( (或对前级放大电路或对前级放大电路) )来说，是一个来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻载电阻, ,也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。 输入电

35、阻是对交流输入电阻是对交流信号而言的，是动态信号而言的，是动态电阻。电阻。iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiU58iiIUri beB/ rR 时，时，当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRI例题例题9.3.19.3.159 5. 放大电路输出电阻

36、的计算放大电路输出电阻的计算放大电路放大电路对负载对负载( (或对后级放大电路或对后级放大电路) )来说来说，是一个信，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。大电路的输出电阻。oUesUoooIUr 输出电阻：输出电阻：输出电阻是动输出电阻是动态电阻，与负载态电阻，与负载无关。无关。oUSE60iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSSCOCoIUrorCcOCRIU例题例题9.3.29.3.2cSCIISCICSCOCRIUrooUesU61iUiIbI

37、cIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSooCoUrRI求求ro的步骤：的步骤：1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所以所以2) 令令 或或0i U0S E例题例题9.3.29.3.262rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIbbReRo EEIIIIIISBbeoEo/1RRrURUESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求

38、求2) 令令 或或0i U0S EERI例题例题9.3.39.3.363QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo64IB9.4 9.4 共射放大电路共射放大电路65 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，决定，当当温度升高时，温度升高时，UBE 、 、 ICEO 。所以温度对静态工作点所以温度对静态工作点Q的影的影响比较大。响比较大。 1. 1. 温度对温度对U UBEBE的影响的影响iBuBE25 C50CTUBEI

39、BICBBECCRUUIB- - - - -UBE1UBE2显然显然 UBE2 UBE1IB( (一一) ) 温度影响温度影响66 上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。CEOBBECCCEOBC IRUUIII温度升高时，温度升高时， IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。2. 温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOIC67iCuCEQ温度升高时，输出温度升高时，输出特性曲线上移特性曲线上移Q 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工

40、作点Q Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 I IC C 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少I IB B，从而抑制，从而抑制Q Q点的变化，保持点的变化，保持Q Q点基本稳定。点基本稳定。结论：结论： 当温度升高时，当温度升高时， I IC C将增加，将增加，使使Q Q点沿负载线上移，容易点沿负载线上移，容易使晶体管使晶体管 T T进入饱和区造成进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。坏三极管。O常采用常采用分压式偏置电路分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。来稳定静态工作点。电路见下页

41、。68RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBB2II B21BCC21RRUIIB22BRIUCC2BB1B2URRR3、采用分压式偏置电路、采用分压式偏置电路UBUB不受温度变化的影响。不受温度变化的影响。（1）增加偏置电阻）增加偏置电阻RB2固固定基极对地电压定基极对地电压UB69eSUEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRS+IEEBEBEEERUURUIICEBRUICEEBEBBERIUUUUBEUUBBEBEUUUBEII 1EEIIII1BC（2）增加发射极电阻）增加发射极电阻RE使使IC固定固定70eSUEUBR

42、B1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRS+IE从从Q Q点稳定的角度来看似乎点稳定的角度来看似乎I I2 2、U UB B越大越好。越大越好。但但 I I2 2 越大，越大，R RB1B1、R RB2B2必须取必须取得较小，将增加损耗，降低输得较小，将增加损耗，降低输入电压。入电压。而而U UB B过高必使过高必使U UE E也增高，在也增高，在U UCCCC一定时，势必使一定时，势必使U UCECE减小，从减小，从而减小放大电路输出电压的动而减小放大电路输出电压的动态范围。态范围。在估算时参数一般选取：在估算时参数一般选取：I I2 2= (5 = (5 10

43、) 10) I IB B，U UB B= (5 = (5 10) 10) U UBEBE， R RB1B1、R RB2B2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。（2）增加发射极电阻）增加发射极电阻RE使使IC固定固定71稳定工作点的实质：稳定工作点的实质：UEUBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICUEICUB 固定固定 R RE E：温度补偿电阻：温度补偿电阻 对直流：对直流：R RE E越大越大, ,稳定稳定Q Q点效果越好；点效果越好； 对交流：对交流：R RE E越大越大, ,交流损交流损失越大失越大, ,为避免交流损失

44、加为避免交流损失加旁路电容旁路电容C CE E。72RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（3）交流旁路电容）交流旁路电容CE的的作用作用 CE将将RE短路，短路，RE对交流不起作对交流不起作用，放大倍数不用，放大倍数不受影响。受影响。eEibeiRuu 在在 ui相同时没有相同时没有CE则则ube减小，使得减小，使得ib和和ic减小，减小， uo减小，减小，则放大倍数下降。则放大倍数下降。73（二）静态分析：（二）静态分析：RB1+UCCRCRB2I1IBI2REUCEUBECECCCEECCCCCEEBEBEBECCBBBBIRRUIRIRUUIIRUUIURRR

45、U)(1212直流通路直流通路IE74 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路， R 不起作用不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+（三）动态分析：（三）动态分析：RB1RCRLuiRB2uO75交流通路交流通路RBRCRLuiuo微变等效电路微变等效电路其中其中21/BBBRRR 12/oLubeiiBBbeoCRUArUrRRrrR rbeRBRCRLiUiI bI cI oU bI76RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ R

46、RR iUiIbIcIoUbISEeIBRI77EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 分压式偏置电路分压式偏置电路78？即：即： Sos EUAu对信号源电压的对信号源电压的放大倍数？放大倍数？考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+79 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE

47、2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶体管，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求试求: :(1) (1) 静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) (3) 输入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2例题例题9.4.19.4.180V3V12206020CCB2B1B2BURRRUmA8 . 0mA 36 . 03EBEBECRUUII A16 A500.8CB IICECCCCEE1E2()120.8 60.8 3V4.8 VUUI

48、 RIRR RB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICUB81(2) 由微变等效电路求由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中1EbeBi) 1 (/RrRrk03.8 1EbeL) 1 (RrRAu69. 8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI82动态：动态：放大电路有信号输入（放大电路有信号输入（u ui i 0 0）时的工作状态。）时的工作状态。分析方法：分析方法： 微变等效电路法，图解法。微变等效电路法，图解法。所用电路：所用电路： 放大电路的交流通路。

49、放大电路的交流通路。动态分析动态分析: : 计算电压放大倍数计算电压放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r ro o等。等。分析对象：分析对象： 各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。目的：目的： 找出找出A Au u、 r ri i、 r ro o与电路参数的关系，为设计与电路参数的关系，为设计 打基础。打基础。9.3 9.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析83（一）（一） 放大电路的性能指标放大电路的性能指标(1) 电压放大倍数（电压增益）电压放大倍数（电压增益）AuiouUUA电压放大倍数反映了放大电路的放大能力电压放大倍数反映了放

50、大电路的放大能力。iouUUAimomiouUUUUAuuAdBAlg20Au84AuIiUi (2)输入电阻输入电阻 ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。那么就要从信号源取电流。iiiIUriiiIUrUSRS输入电阻输入电阻就是从就是从放大电路输入端看进去的等效电阻放大电路输入端看进去的等效电阻。对信号源来说，放大电路就相当于它的负载，它的等对信号源来说，放大电路就相当于它的负载，它的等效电阻就是输入电阻效电阻就是输入电阻ri 即：即：希望希望输入电阻输入电阻能远大于信号源的内阻能远大于信号源的内阻Rs 。ri

51、ri85irSUSRiIiUsSiisSiiiURrIURrrU1 电路的输入电阻愈大，可增大放大电路的输出电压；电路的输入电阻愈大，可增大放大电路的输出电压；可减小从信号源取用的电流即减轻信号源负担。因此可减小从信号源取用的电流即减轻信号源负担。因此希望输入电阻大一些，最好是希望输入电阻大一些，最好是能远大于信号源的内阻能远大于信号源的内阻Rs 。ouUA86(3)输出电阻输出电阻roAuUS 是是从负载两端向放大电路的输出端看进从负载两端向放大电路的输出端看进去的等效电阻。去的等效电阻。放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，这个

52、号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，这个戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。roeSUscocoIUrscocoIUriooceSUAUU受控受控电压源电压源87esUoU 电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，则放大电路带负载能力较强。小，则放大电路带负载能力较强。 放大电路有载时：放大电路有载时：oLoLiOCLoLiouOCLoLesLoLoARrRUURrRUUAURrRURrRU 放大电路空载时：放大电路空载时：oiOCiouOCesoAUUUUAUUU希望希望输出电阻输出电阻能远小于负载电

53、阻能远小于负载电阻RL 。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。88f|Au |0.707| Aum |fLfH| Aum|幅频特性幅频特性放大倍数随频放大倍数随频率变化曲线率变化曲线通频带：通频带：fbw=fHfL(4) 放大电路的频率特性放大电路的频率特性fO90 180270相频特性相频特性 0耦合电耦合电容造成容造成三极管结三极管结电容造成电容造成89 （二）微变等效电路：（二）微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把性电路。即把非线性的晶体管线性化非线性的晶体管线

54、性化，等效为一个线性，等效为一个线性元件。元件。线性化的条件：线性化的条件： 晶体管在晶体管在小信号小信号（微变量）情况下工作。因此，在静（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压电压放大倍数放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r ro o等。等。90 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。1. 1. 晶

55、体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路（小信号电路模型）（小信号电路模型） U UBEBE I IB B(1) (1) 输入回路输入回路Q Q输入特性输入特性I IB BU UBEBEO O 当输入信号很小时，在静态工作点当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工附近的工作段输入特性在小范围内可认为是近似线性化。作段输入特性在小范围内可认为是近似线性化。 BEbeBUrIbebui晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻对于小功率三极管：对于小功率三极管：26()200( )()beCmVrImAr rbebe一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。 晶体管的输入回路晶体管的输入回路(B(B、E E

56、之间之间) )可用可用r rbebe等效等效代替，即由代替，即由r rbebe来确定来确定u ubebe和和 i ib b之间的关系。之间的关系。BC+EuCEuBEiCiB则对于输入的小交流信号而言，三极管相当于一则对于输入的小交流信号而言，三极管相当于一个电阻，表示输入特性。个电阻，表示输入特性。26()200( )1()beEmVrImArbeBE91(2) (2) 输出回路输出回路CBII输出特性输出特性I IC CU UCECEQ Q 输出特性在线性工作区是一组近似等距输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。的平行直线。cbii晶体管的电流晶体管的电流放大系数放大系数 晶体管的

57、输出回路晶体管的输出回路(C(C、E E之之间间) )可用一受控电流源可用一受控电流源 i ic c= = i ib b等效代替，即由等效代替，即由 来确定来确定i ic c和和 i ib b之间的关系。之间的关系。 一般在一般在2020200200之间，在手册中常用之间，在手册中常用h hfefe表示。表示。O OCE ib92ibicicBCEib 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+ +- -（3 3）晶体管的微变等效电路）晶体管的微变等效电路rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效

58、代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用一受之间可用一受控电流源控电流源ic= ib等效代替。等效代替。93 将交流通路中的晶体管将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效即可得放大电路的微变等效电路。电路。ibicrbe ibEBCuo+ +- -RBeSRCRLui+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii94 分析时假设输入为分析时假设输入为正弦交流，所以等效电正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用路中的电压与电流可用相量表示。相量表示。ibiceSrbe ibRBRCR

59、LEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 将交流通路中的晶体管将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效即可得放大电路的微变等效电路。电路。953.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义当放大电路当放大电路输出端开路输出端开路( (未接未接R RL L) )时时Lb RI beCrRAu 式中的式中的负号负号表示输出电压的相位与输入表示输出电压的相

60、位与输入相反。相反。iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS 显然负载电阻显然负载电阻R RL L越小，放大倍数越低。越小，放大倍数越低。A Au u还与还与和和r rbe be 有关。有关。oc CUI R LCRR 96 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 由此可知，当电路不同时，计算由此可知，当电路不同时，计算电压放大倍数电压