电工学第10章交流放大电路

1、返回返回 ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE10.1放大电路的组成放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtiBtiCtUBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时:uCE=UCC-RCiCuo = 0uC

2、1 = UBEuC2 = UCEuCEt+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuituottUBEtiBIBtUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uC1 = UBEuC2 = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uC1 UBEuC2 UCEiCtIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE 和和分别对应于输入、输分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点出特性曲线上的一个点Q Q，称为，称为静态工作点静态工作点。IBUBEICUCEQICiCtiCtIC+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静

3、态分析静态分析动态分析动态分析iCticuituot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）断开断开断开断开+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻，电源的端电内阻，电源的端电压恒定，直流电源压恒定，直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。+UCCRBRCC1C2RLuo+esRS+短路短路短路短路对地短路对地短路RBRCuiuoRLRSes+放大电路无信号输入

4、（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。 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。IB、IC、 IE 、 UBE 、 UCE BEBBCC : KVLURIU 由由BBECCBRUUI BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时，时，CECCCC : KVLURIU 由由CCCCCE RIUU +UCCRBRCT+UBEUCEI

5、CIB已知：已知：UCC=12V，RC=4K ，RB=300K ， 。解：解：Am04. 030012BCCB RUImA5 . 104. 05 .37BC II V645 . 112 CCCCCE RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCRIRIUUCE EBBECCB) 1 (RRUUIBC II EEBEBBCCRIURIU+UCCEBBEBB) 1 (RIURI由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：RBRCT+UBEUCEICIBIE 常常数数 BIUfI)(CECBBECCBRUUI CR1 tanICQUCEQCCCRUUCC常常数数 BIUfI)(CEC

6、UCE /VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那条确定的那条输出特性与直流输出特性与直流负载线的交点就负载线的交点就是是Q点点 动态分析动态分析 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一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。即把非线性的晶体管线性化，等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。一个线性元件。 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信号（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。似代替。 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

7、效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。 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。IBUBE 当信号很小时，在静态工作点当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近附近的输入特性在小范围内可近似线性化。似线性化。对于小功率三极管：对于小功率三极管：)mA()mV(26)1()(200EbeIr rbe一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。CEBBEbeUIUr 1) 输入回路输入回路QCEbbeUiu 输入特性输入特性晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻 晶

8、体管的输入回路晶体管的输入回路(B、E之间之间)可用可用rbe等效代替，即由等效代替，即由rbe来确定来确定ube和和 ib之间的关系。之间的关系。CEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu ibicicBCEib 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+ +- -+ +- -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之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic= ib等效代替。等效代替。uceRBRCuiuoRL+ + +- - -RSeS+ +- -ibic

9、BCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISEbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR iu :UUAo 定义定义Lb RI beCrRAu iUiIbIcIoUbISE LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUb ISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiU

10、iiIUri beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU iriUiIbIcIoUb ISEBRIEebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr iUiIbIcIoUb ISEeIBRIir0USU 0USE输出电阻输出电阻iUiIbIcIoUb ISEBRICooRIUrS 例例1：求求ro的步骤：的步骤：1) 断开断开RL，求开路电压，求开路电压2) 求短路电流求短路电流3) 求求r ro oorsI+UCCRBRCC1C2RLuo+esRS+例：例：求以下两种情况下的求以下两种情况下的静态分析静态分析动态分析动态

11、分析解：解：已知已知iCuCEQQ Q 合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。件的变化而发生变动。 前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温

12、度的变化。的变化。 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时，UBE 、 、 ICBO 。 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。CBOBBECCCEOBC)1( 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。iCuCEQQ 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动增加

13、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点基本稳定。点基本稳定。B2II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+EBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBE RVRUVIIC VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般

14、为十几千欧到几十千欧。的阻值一般为十几千欧到几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VB固定，温度升高，固定，温度升高，IC增大，发射级电阻增大，发射级电阻RE上上压降增大，压降增大，UBE减小，减小，IB减小，减小，IC减小。减小。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII BIIC EECCCCCERIRIUU VBVERB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+ 对交流：旁路电容对交流：旁路电容 C

15、E 将将R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？RB1RCC1C2RB2CERERL+Uuiuo+RSeS+旁路电容旁路电容2B1BB/ RRR RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+iUiIbIcIoUbISEeIBRIEbeL) 1(RrRAu beLrRAu )1 (/EbeBiRRrr CRr obeB/ rRri CoRr 2B1BB/ RRR 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， RE2= 2.7K，

16、 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、r0及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V312206020CC2B1B2BB URRRVmA8 . 036 . 03EBEBEC RUVII A16 500.8B IICV8 . 438 . 068 . 012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+U

17、CEIEIBICVB K6CoRrKr86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe K 15/2B1BB RRR其其中中)3 . 05186. 1/(15) 1(/1EbeBi RrRrK0 .816.17/15 1EL) 1(RrRAbeu 74. 83 . 05186. 16/650 iUiIbIcIoUbISEeIBRIBR RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE )1 (II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICesRB+UCCC1C2RERLui+uo+RS断开断开断开断开LEL/ RRR LeR

18、IUo Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLbu)1()1(RIrIRIA LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr )1 (/LbeBiRrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEo) 1 ( sbeERRr 通常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +-

19、-+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRELbeLu) 1 () 1 (RrRA LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo. 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，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: :(1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) Au、ri 和和 r0 。esRB+UCCC1C2RERLui+uo+RSmA0350260)(12006012) (1EBBECCB.RRUUI

20、mA142 0.03560)(1 )(1BE.II V727142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3 .1760100940Sbeo Rrrk94.014.2266120026) (1200E Irbe 1)16(0.94/200 ) 1(/LbeBi RrRrk741 . LbeLu) 1()(1RrRA 980 22619402260././ rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电指输入信号电压为零时，输出电 压发生缓慢变化的现象。压发生缓慢变化的现象

21、。uot0产生的原因产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电晶体管参数随温度变化、电源电 压波动、电路元件参数的变化。压波动、电路元件参数的变化。 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件的参数值都相等。 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同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）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即电压为零，即 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差动电