02—第二章基本放大电路ppt课件

1、l 晶体管在满足一定条件下，其集电极电流与基极电流成比例关系，即晶体管在满足一定条件下，其集电极电流与基极电流成比例关系，即集电极电流是基极电流的集电极电流是基极电流的倍。所以，如果能够使得管子的基极电流倍。所以，如果能够使得管子的基极电流按照信号的变化规律而变化，则集电极电流也必将按照信号规律而变按照信号的变化规律而变化，则集电极电流也必将按照信号规律而变化，但是却是基极电流的化，但是却是基极电流的倍。如果让集电极电流成为流过负载的电倍。如果让集电极电流成为流过负载的电流，则负载电流将会得到放大。同时，负载电阻将管子的集电极电流流，则负载电流将会得到放大。同时，负载电阻将管子的集电极电流转换

2、成负载电压，如果负载合适，则负载上将会获得比较大的信号电转换成负载电压，如果负载合适，则负载上将会获得比较大的信号电压。从而实现信号的电流电压放大，即实现信号的功率放大。压。从而实现信号的电流电压放大，即实现信号的功率放大。l 信号源、放大器、负载、电源之间的连接关系如下图所示。信号源、放大器、负载、电源之间的连接关系如下图所示。放大是电子线路的最基本的功能，也是应用最为广泛的功能。例放大是电子线路的最基本的功能，也是应用最为广泛的功能。例如如。放大器则是最为基本和重要的电子线路，几乎所有的电子设备中放大器则是最为基本和重要的电子线路，几乎所有的电子设备中都有放大器的参与。例如：都有放大器的参

3、与。例如：放大器信号源负载直流电源l由于放大器件的电特性本质上是非线性的，只是在很由于放大器件的电特性本质上是非线性的，只是在很小的信号范围内才近似为线性的，故放大器必将会产小的信号范围内才近似为线性的，故放大器必将会产生失真。尤其是当信号在大范围内变动时，放大器件生失真。尤其是当信号在大范围内变动时，放大器件的非线性更为突出。所以，放大器的失真是绝对的，的非线性更为突出。所以，放大器的失真是绝对的，不失真是相对的，绝对不失真是不可能的。不失真是相对的，绝对不失真是不可能的。l放大器与前后极之间的连接称为耦合，耦合的目的是放大器与前后极之间的连接称为耦合，耦合的目的是为了传送信号。耦合的具体电

4、路最常用的是电容耦合，为了传送信号。耦合的具体电路最常用的是电容耦合，也有变压器耦合或者其它的耦合方式。但是无论是变也有变压器耦合或者其它的耦合方式。但是无论是变压器还是电容，都有频率特性，故耦合效果与频率有压器还是电容，都有频率特性，故耦合效果与频率有关。当频率比较低时将导致放大器的增益下降。关。当频率比较低时将导致放大器的增益下降。l 分析放大器时，要根据不同的情况采用不同的分析方法。分析放大器时，要根据不同的情况采用不同的分析方法。对于小信号情况，往往将电子器件等效为线性的数学模对于小信号情况，往往将电子器件等效为线性的数学模型；而对于大信号情况，则往往采用图解分析方法。型；而对于大信号

5、情况，则往往采用图解分析方法。l 放大器中往往既有直流参数，也有交流参数，所以分析放大器中往往既有直流参数，也有交流参数，所以分析时往往将直流和交流情况分开进行，但是最终分析结果时往往将直流和交流情况分开进行，但是最终分析结果应该是直流和交流分析结果的叠加在放大器件处于线应该是直流和交流分析结果的叠加在放大器件处于线性区域的时候）。性区域的时候）。l 管子的结电容虽然很小，但是当频率升高时容抗将会降管子的结电容虽然很小，但是当频率升高时容抗将会降低，从而影响放大器的高频端的增益。所以，放大器在低，从而影响放大器的高频端的增益。所以，放大器在频率很高或者很低时增益都会下降。故放大器的频带是频率很

6、高或者很低时增益都会下降。故放大器的频带是有限的。有限的。l 放大器的负载可以是下一级电路的输入端阻抗，也可以放大器的负载可以是下一级电路的输入端阻抗，也可以是实际的负载例如扬声器等）；信号源可以是实际的是实际的负载例如扬声器等）；信号源可以是实际的信号源例如麦克风等），也可以是前级电路的输出信信号源例如麦克风等），也可以是前级电路的输出信号。号。l 放大器的测试信号。对于放大器的分析和测试往往采用放大器的测试信号。对于放大器的分析和测试往往采用正弦波信号虽然实际被放大的电信号往往都不是正弦正弦波信号虽然实际被放大的电信号往往都不是正弦波），这是因为非正弦波可以被分解为一系列不同频率波），这是

7、因为非正弦波可以被分解为一系列不同频率的正弦波的叠加。在某些特殊性况下，也会采用矩形波的正弦波的叠加。在某些特殊性况下，也会采用矩形波作为测试信号。作为测试信号。l 电子学中的放大是指电信号通过放大器后其功率得到一电子学中的放大是指电信号通过放大器后其功率得到一定的增益。这种电信号往往来自各种换能器传感器），定的增益。这种电信号往往来自各种换能器传感器），但是它们输出的电信号功率往往很小，不足以驱动负载，但是它们输出的电信号功率往往很小，不足以驱动负载，所以需要放大。故所谓放大，是指信号功率的增强，在所以需要放大。故所谓放大，是指信号功率的增强，在电子学中，没有功率增益的放大器是没有意义的。电

8、子学中，没有功率增益的放大器是没有意义的。l 放大器实际上是一种能量功率控制与转换电路，它放大器实际上是一种能量功率控制与转换电路，它将直流供电电源的能量功率转换为信号能量功将直流供电电源的能量功率转换为信号能量功率）。但是放大器中的放大器件在进行能量转换的同时，率）。但是放大器中的放大器件在进行能量转换的同时，自身也会消耗功率管耗等于集电极自身也会消耗功率管耗等于集电极发射极电压乘以发射极电压乘以集电极电流的平均值），所以放大器存在着一个效率问集电极电流的平均值），所以放大器存在着一个效率问题。题。一、放大倍数增益）放大倍数是指放大器的输出量 与输入量 之比。即电压增益：输出电压 与输入电压

9、 之比。即电流增益：输出电流 与输入电流 之比。即互阻增益：输出电压 与输入电流 之比。即互导增益：输出电流 与输入电压 之比。即l 在增益表达式中，所有的变量都取向量，这是为了表在增益表达式中，所有的变量都取向量，这是为了表达增益与频率的关系，具体的表示方式是放大器的幅达增益与频率的关系，具体的表示方式是放大器的幅频特性和相频特性，但是一般情况下只需要关心其幅频特性和相频特性，但是一般情况下只需要关心其幅频特性。（正弦稳态，线性电路）频特性。（正弦稳态，线性电路）l 最常用的增益形式是电压增益和电流增益，尤其是电最常用的增益形式是电压增益和电流增益，尤其是电压增益。而互阻增益和互导增益使用较

10、少。压增益。而互阻增益和互导增益使用较少。l 增益的测试和表达是有一定前提的，这个前提就是信增益的测试和表达是有一定前提的，这个前提就是信号的失真很小满足一定的要求），所以，只有放大号的失真很小满足一定的要求），所以，只有放大器输出信号的失真满足给定要求时，增益才有实际意器输出信号的失真满足给定要求时，增益才有实际意义。义。UoUiIoIiUoIiIoUiUUAAiOuuuIIAAiOiiiUIAiOiuIUAiOuiiXoXAXoXil输入电阻多大合适需要根据信号源的内阻来决定；而放大器的内阻则要根输入电阻多大合适需要根据信号源的内阻来决定；而放大器的内阻则要根据负载电阻决定。但是，一般要求

11、放大器的内阻大于信号源内阻据负载电阻决定。但是，一般要求放大器的内阻大于信号源内阻510倍以倍以上，而负载电阻则要求大于放大器内阻上，而负载电阻则要求大于放大器内阻510倍以上。倍以上。l在低频领域，通常并不要求放大器的输入电阻与信号源内阻匹配，也不要在低频领域，通常并不要求放大器的输入电阻与信号源内阻匹配，也不要求负载电阻与放大器内阻匹配。这是因为如果放大器的输入电阻与信号源求负载电阻与放大器内阻匹配。这是因为如果放大器的输入电阻与信号源内阻匹配，固然放大器的输入端将会从信号源上获得最大功率但并不是内阻匹配，固然放大器的输入端将会从信号源上获得最大功率但并不是负载上所获得的最大功率），但是并

12、不能获得最大电压，当放大器的增益负载上所获得的最大功率），但是并不能获得最大电压，当放大器的增益一定时，就不能使得负载获得最大电压功率输出）。一定时，就不能使得负载获得最大电压功率输出）。l在低频领域，通常也不要求负载电阻与放大器的内阻匹配。这是因为按照在低频领域，通常也不要求负载电阻与放大器的内阻匹配。这是因为按照放大器输出端的等效电路实现阻抗匹配，使得负载功率即放大器的输出放大器输出端的等效电路实现阻抗匹配，使得负载功率即放大器的输出功率达到最大时，往往此时已经不满足放大器输出端等效电路的条件了，功率达到最大时，往往此时已经不满足放大器输出端等效电路的条件了，所以并不实用。所以并不实用。二

13、、输入电阻和输出电阻l放大器的输入电阻影响到信号源的电压能否有效地耦合到放大器的输入端。放大器的输入电阻影响到信号源的电压能否有效地耦合到放大器的输入端。l放大器的输出电阻影响到放大器的输出电压能否有效地耦合到负载上。放大器的输出电阻影响到放大器的输出电压能否有效地耦合到负载上。l耦合耦合电路之间的连接，或者信号的传送。耦合方式即信号的传送方式。电路之间的连接，或者信号的传送。耦合方式即信号的传送方式。l放大器从信号源获得的信号电压和负载从放大器获得的输出电压分别为：放大器从信号源获得的信号电压和负载从放大器获得的输出电压分别为：RiRsRiUsUiL0LRRRUoUo放大电路USRLRSRi

14、UoUoUiRo还应该注意的是，放大器的输入电阻和输出电阻都是在放大器处于线性放还应该注意的是，放大器的输入电阻和输出电阻都是在放大器处于线性放大区时才有效的。大区时才有效的。l输入电阻和输出电阻都是一种等效的概念，是对放大器输入端和输出端的输入电阻和输出电阻都是一种等效的概念，是对放大器输入端和输出端的外特性的一种表示。放大器的输出电阻只有在放大器的最大输出电流范围外特性的一种表示。放大器的输出电阻只有在放大器的最大输出电流范围内有效。内有效。l输入电阻定义：输入电阻定义：l输出电阻定义输出电阻定义1：l Uoo输出开路电压输出开路电压 Iosh输出短路电流输出短路电流l输出电阻定义输出电阻

15、定义2：Ro外加电压外加电压V/电流电流I内部电压源短路、电流源开路。内部电压源短路、电流源开路。IiUiRiIoshUooRo三、通频带三、通频带影响放大器通频带的因素：影响放大器通频带的因素：耦合元件等影响放大器的低频增益。耦合元件等影响放大器的低频增益。结电容等影响放大器的高频特性。结电容等影响放大器的高频特性。低端截止频率高端截止频率带宽=fH-fL四、非线性失真系数失真度）四、非线性失真系数失真度）AAAAAAAA12n2322212n2322D D失真度失真度Distortion）A幅度幅度Amplitude）A1基波幅度；基波幅度；A2An二次谐波及高次谐波幅度。二次谐波及高次谐

16、波幅度。工程上往往用工程上往往用THD表示失真系数表示失真系数Total Harmonic Distortion。五、效率五、效率%100PPoE电源功率输出功率效率l对于大信号的放大器功率放大器要求讲究效率。如果功率放大器对于大信号的放大器功率放大器要求讲究效率。如果功率放大器效率很低，则电源提供的功率大部分将会被放大器自身消耗，而且这效率很低，则电源提供的功率大部分将会被放大器自身消耗，而且这将会导致放大器件的发热，这不仅会导致电路的热不稳定，而且为此将会导致放大器件的发热，这不仅会导致电路的热不稳定，而且为此需要配置大型散热器，和配置大功率的供电电源，导致体积庞大。需要配置大型散热器，和

17、配置大功率的供电电源，导致体积庞大。l对于便携式设备，往往也需要讲究效率，以便便携式电源的功率能够对于便携式设备，往往也需要讲究效率，以便便携式电源的功率能够得到充分的利用。得到充分的利用。l一般情况下，对于小信号放大器不需要讲究效率。一般情况下，对于小信号放大器不需要讲究效率。l大信号、小信号大信号、小信号大信号放大器也称为功率放大器，小信号放大器大信号放大器也称为功率放大器，小信号放大器也称为电压放大器，根据放大器的输出功率划分。一般输出功率大于也称为电压放大器，根据放大器的输出功率划分。一般输出功率大于1W的放大器称为功率放大器；的放大器称为功率放大器；0.5W以下的放大器为小功率放大器

18、，即以下的放大器为小功率放大器，即电压放大器；电压放大器；0.5W1W的放大器称为中功率放大器。的放大器称为中功率放大器。l发射结正偏，集电结反偏。发射结正偏，集电结反偏。l基极电阻基极电阻Rb，防止发射，防止发射结电流过大而烧毁。结电流过大而烧毁。l基极电源和集电极电源共基极电源和集电极电源共地。（只要集电极电位高于地。（只要集电极电位高于基极电位就可以实现集电结基极电位就可以实现集电结反偏）反偏）l将信号源电压将信号源电压ui作用到发作用到发射结上，使得基极电流按照射结上，使得基极电流按照信号电压的变化规律而变化。信号电压的变化规律而变化。l通过集电极电阻通过集电极电阻Rc将集电将集电极电

19、流转换为输出电压极电流转换为输出电压uo。使得输出功率大于信号源功使得输出功率大于信号源功率，即使得交流信号得到放率，即使得交流信号得到放大。大。l为了只采用一个电源，将为了只采用一个电源，将基极电源与集电极电源合并基极电源与集电极电源合并成一个电源。同时使得信号成一个电源。同时使得信号源电压源电压Ui可以不经过基极电可以不经过基极电阻阻Rb而直接耦合到发射结。而直接耦合到发射结。并且并且Ui和电源实现共地。和电源实现共地。l为了防止信号源将基极直为了防止信号源将基极直流短路到地，在信号源与放流短路到地，在信号源与放大器之间串联一个隔直电容大器之间串联一个隔直电容Ci。l为了将集电极电压耦合到

20、为了将集电极电压耦合到负载上，在集电极与地之间负载上，在集电极与地之间接入负载电阻，同时为避免接入负载电阻，同时为避免负载对管子集电极直流电位负载对管子集电极直流电位的影响，在集电极与负载之的影响，在集电极与负载之间串联一个隔直电容间串联一个隔直电容Co。管子发射结上的电压相当于两个电压的叠加：直流偏置电压和交流信号电管子发射结上的电压相当于两个电压的叠加：直流偏置电压和交流信号电压管子发射结电压压管子发射结电压=输入电容输入电容Ci上的直流电压上的直流电压+信号源交流电压）。任信号源交流电压）。任何时候都要保证发射结的正偏，所以输入电压幅度不能够超过发射结的静何时候都要保证发射结的正偏，所以

21、输入电压幅度不能够超过发射结的静态电压态电压VbeQ。一、静态工作点一、静态工作点静态：静态： 指在没有输入交流信号称为动态信号的情况下的电路指在没有输入交流信号称为动态信号的情况下的电路状态。状态。工作点：工作点： 管子的基极和集电极电流和集电极管子的基极和集电极电流和集电极发射极电压直流）。发射极电压直流）。在管子的输入输出特性曲线上表现为一个坐标点。在管子的输入输出特性曲线上表现为一个坐标点。静态工作点参数：静态工作点参数：静态基极电流：静态基极电流：IBQ静态集电极电流：静态集电极电流： ICQ静态集电极静态集电极发射极压降：发射极压降：VCEQ静态基极静态基极发射极压降：发射极压降：

22、VBEQ（锗管：（锗管：0.2V0.3V 硅管：硅管：0.6V0.8V）二、为什么要设置静态工作点？二、为什么要设置静态工作点？l放大器实际上是利用晶体管的电流放大特性来实现放大的，但是晶体管的这放大器实际上是利用晶体管的电流放大特性来实现放大的，但是晶体管的这种电流放大特性，需要满足管子的种电流放大特性，需要满足管子的“发射结正偏，集电结反偏的条件。这发射结正偏，集电结反偏的条件。这就需要设置合适的静态工作点，使得管子能够满足这个条件。就需要设置合适的静态工作点，使得管子能够满足这个条件。l放大器的输入信号必须有效地耦合到管子的发射结，使得基极电流能够按照放大器的输入信号必须有效地耦合到管子

23、的发射结，使得基极电流能够按照输入信号的规律变化，从而可以得到比较大的按照信号规律变化的集电极电输入信号的规律变化，从而可以得到比较大的按照信号规律变化的集电极电流，即得到电流放大，再通过集电极电阻将电流变化转换成电压变化，从而流，即得到电流放大，再通过集电极电阻将电流变化转换成电压变化，从而实现电压放大，最终实现功率放大。实现电压放大，最终实现功率放大。l设置静态工作点就是为了使得管子在输入信号的整个电平范围始终处于放大设置静态工作点就是为了使得管子在输入信号的整个电平范围始终处于放大区，即使得管子既不会进入截止区，也不会进入饱和区因为无论是截止区区，即使得管子既不会进入截止区，也不会进入饱

24、和区因为无论是截止区还是饱和区，管子不再能够满足集电极电流与基极电流的还是饱和区，管子不再能够满足集电极电流与基极电流的倍的关系）。倍的关系）。l从放大器的输入回路来看，由于发射结本身设置有静态偏置，所以设法使得从放大器的输入回路来看，由于发射结本身设置有静态偏置，所以设法使得动态的、有正有负的输入信号电压叠加在发射结的静态偏置之上，只要信号动态的、有正有负的输入信号电压叠加在发射结的静态偏置之上，只要信号电压幅度与偏置电压合适，就可以保证在整个输入信号的电平范围内，发射电压幅度与偏置电压合适，就可以保证在整个输入信号的电平范围内，发射结始终处于正偏状态，即整个输入信号的电平范围内管子不会截止

25、。结始终处于正偏状态，即整个输入信号的电平范围内管子不会截止。l从放大器的输出回路来看，只要集电极电阻合适，就可以保证在输入从放大器的输出回路来看，只要集电极电阻合适，就可以保证在输入信号的整个电平范围内，管子不会饱和即管子的集电极信号的整个电平范围内，管子不会饱和即管子的集电极发射极电发射极电压压Vce0.3V）。）。otVbe=VbeQ+uiVbeQ输入信号幅度uil放大器的输入回路分析：放大器的输入回路分析：l输入回路是指包含有信号源或者电路输入端的回路；而输输入回路是指包含有信号源或者电路输入端的回路；而输出回路则是指包含负载或者电路输出端的回路。出回路则是指包含负载或者电路输出端的回

26、路。l由基极电源由基极电源VBB提供基极偏置电流；输入交流信号提供基极偏置电流；输入交流信号ui叠加叠加在静态积极电压在静态积极电压VbeQ之上，所以，晶体管发射结的波形如下图之上，所以，晶体管发射结的波形如下图所示。所示。l放大器的输出回路分析：放大器的输出回路分析：l由集电极电源由集电极电源Vcc提供对管子集电结的反向偏置。提供对管子集电结的反向偏置。l基本关系式：基本关系式： Vcc = Vce +IcRc 或或 lVce = VccIcRc = VccIbRcl（在假定在输入信号电平范围，发射结总是正偏，集电（在假定在输入信号电平范围，发射结总是正偏，集电结总是反偏）结总是反偏）l式中

27、可以看到，式中可以看到， Vce与与Ib反相，即反相，即Vce与与ui反相。反相。l Vce波形如下：波形如下：otVceVceQ输出交流信号otVbeVbeQ输入交流信号otUb、IbotuiotUc、Icotuo交流耦合放大器交流耦合放大器直流供电电源。作用：提供静态偏置电源；为放大器提供输出直流供电电源。作用：提供静态偏置电源；为放大器提供输出功率。功率。直流偏置电路。直流偏置电路。电源电源基极偏置电阻基极偏置电阻发射结发射结地线地线基极偏置回路。基极偏置回路。电源电源集电极电阻集电极电阻集电极集电极发射极发射极集电极偏置回路。集电极偏置回路。输入信号有效地作用于发射结。输入信号有效地作

28、用于发射结。集电极电流尽可能地流过负载电阻。集电极电流尽可能地流过负载电阻。放大器中各元器件的作用：放大器中各元器件的作用：信号源信号源Ui需要被放大的信号。来自前级电路的信号输出，或者来自各种传需要被放大的信号。来自前级电路的信号输出，或者来自各种传感器。感器。输入耦合电容输入耦合电容Ci避免信号源对基极直流电位的影响，使得输入交流信号能够耦合避免信号源对基极直流电位的影响，使得输入交流信号能够耦合到管子的发射结。到管子的发射结。基极偏置电阻基极偏置电阻Rb发射结正偏时的限流电阻。与发射结正偏时的限流电阻。与电源配合，为发射结提供合适电源配合，为发射结提供合适的静态基极电流。的静态基极电流。

29、集电极电阻集电极电阻Rc两个作用：一是将集电极电流变化转换为电压变化；另一个是与电两个作用：一是将集电极电流变化转换为电压变化；另一个是与电源配合，为管子提供合适的静态集电极源配合，为管子提供合适的静态集电极发射极电压，使得管子工发射极电压，使得管子工作在放大区。作在放大区。输出电容输出电容Co避免负载对集电极直流电位的影响，将管子集电极的交流电压耦合避免负载对集电极直流电位的影响，将管子集电极的交流电压耦合到负载到负载RL上。上。负载电阻负载电阻RL从放大器的输出端得到信号功率。从放大器的输出端得到信号功率。2.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路直流静态工作点是否正常，是交流信号能

30、否正确直流静态工作点是否正常，是交流信号能否正确放大的基本前提。放大的基本前提。分析时，将直流状态和交流状态分开进行分析，而最分析时，将直流状态和交流状态分开进行分析，而最终的结果则是直流分析结果和交流分析结果的叠加。终的结果则是直流分析结果和交流分析结果的叠加。条件是：放大器中的管子处于线性区域，即放大区。条件是：放大器中的管子处于线性区域，即放大区。直流通路直流等效电路）：直流通路直流等效电路）： 将电容视为开路，电感视为短路。将电容视为开路，电感视为短路。2.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路交流通路交流等效电路）：交流通路交流等效电路）： 将耦合电容和旁路电路视为短路其容量比

31、较大），将耦合电容和旁路电路视为短路其容量比较大），电压源视为短路，电流源视为开路。电压源视为短路，电流源视为开路。2.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路直流等效电路直流等效电路交流等效电路交流等效电路IbQ、IcQVbeQ、VceQIb、IcVbe、VceIb、IcVbe、Vce2.3.1 直流通路与交流通路直流通路与交流通路IbQ、IcQVbeQ、VceQIb、IcVbe、VceIb= IbQ+Ib 、Ic= IcQ+IcVbe = VbeQ+Vbe 、Vce = VceQ +Vce2.3.2 图解分析法图解分析法晶体管特性曲线非线性曲线知，而晶体管外接电路晶体管特性曲线非线性曲

32、线知，而晶体管外接电路则是线性电路，很容易得到其线性方程，从而可以在同则是线性电路，很容易得到其线性方程，从而可以在同一个坐标平面上得到交点，该交点即为电路参数的求解一个坐标平面上得到交点，该交点即为电路参数的求解值。值。晶体管输入特性曲线变量：晶体管输入特性曲线变量：Ib Ube，故晶体管发射结，故晶体管发射结的外电路也需要以此为变量。的外电路也需要以此为变量。晶体管输出特性曲线变量：晶体管输出特性曲线变量：Ic Uce，故晶体管发射极，故晶体管发射极集电极的外电路也需要以此为变量。集电极的外电路也需要以此为变量。2.3.2 图解分析法图解分析法2.3.2 图解分析法图解分析法管子的输入特性

33、曲线：管子的输入特性曲线：输入回路管子的外电路输入回路管子的外电路方程：方程：纵轴截距：纵轴截距：横轴截距：横轴截距：Ube (V)204060800.40.8Ib (A)RbIbVccUbeRbVccIb VccUbe RbVccIb VccUbe 静态工作点静态工作点Q (IbQ,UbeQ)2.3.2 图解分析法图解分析法管子的输出特性曲线：管子的输出特性曲线：输出回路管子的外电路输出回路管子的外电路方程：方程：纵轴截距：纵轴截距：横轴截距：横轴截距：RcUceVccIcRcVccIc VccUce 静态工作点静态工作点Q (IcQ,UceQ)2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法一、直

34、流模型及静态工作点的估算法一、直流模型及静态工作点的估算法条件：管子处于放大区并且忽略条件：管子处于放大区并且忽略ICBO和和ICEO。2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型H参数参数混合混合Hybrid参数参数条件：交流、小信号、管子处于放大区条件：交流、小信号、管子处于放大区端口端口1端口端口22.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型ube (V)0.4204060800.8ib (A)uce)f(CEBBEuiu,2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型0ic

35、(mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10A),f(CEBCuii2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型),f()f(CEBCCEBBEuiiuiu,2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型对管子的输入输出关系式求全微分：对管子的输入输出关系式求全微分：CEBCEC BCEBCCCEBCEBE BCEBBEBEduuidiiididuuudiiudu|IUIU2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法

36、二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型|BCECCEBCBCEBECEBBEBb CE C BEI22e21eI12e11ececbeuihiihuuhiuhdiIduUdiIduUUU令令正弦稳态分析才可以用向量正弦稳态分析才可以用向量2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型注意：注意：bcecbeIUIU、 IcUce、交流量交流量直流量直流量总量直流总量直流+交流）交流）cb、ce、be、iiuu2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法ceUhIhcIceUhIhU22eb21e12eb11ebe二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型2.

37、3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型各参数的物理意义：各参数的物理意义：|0UIU UhcebbeCEBBE11eiuh11e实际上是管子在共射实际上是管子在共射组态下的输入电阻。组态下的输入电阻。一般用一般用rbe表示。表示。rbe与两个因素有关：与两个因素有关： 与基极静态电流与基极静态电流IBQ有关；有关； 与集电极与集电极发射发射极电压极电压VCEQ有关。有关。2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法|0I12eBcebeBIUUuuhCEBE二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型各参数的物理意义：各参数的物理意义：h12e晶体管的反向电压

38、传输系数。晶体管的反向电压传输系数。当当uce1V时，时， h12e0 h12e反映反映 uce 对管子输入特性曲线对管子输入特性曲线的影响。的影响。2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法|0c21eCECEBCUUbIIiih二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型各参数的物理意义：各参数的物理意义：h21e晶体管的电流放大倍数晶体管的电流放大倍数。从管子的输出特性曲线上看，从管子的输出特性曲线上看， h21e与与uce有关，但是往往将有关，但是往往将其近似认为是常数。其近似认为是常数。|0IUIuihBcecBI22eCEC2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法二、共射二、共射H参数

39、等效模型参数等效模型各参数的物理意义：各参数的物理意义：h22e晶体管的输出电导，往往将其晶体管的输出电导，往往将其倒数称为管子的输出电阻，用倒数称为管子的输出电阻，用Roe表示。表示。从管子的输出特性曲线上看，从管子的输出特性曲线上看，曲线上翘的程度越甚，则曲线上翘的程度越甚，则h22e越大。但是近似分析时，往往越大。但是近似分析时，往往认为该参数为零，即认为该参数为零，即Roe，因为曲线上翘不剧。因为曲线上翘不剧。2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法ceUhIhcIceUhIhU22eb21e12eb11ebe二、共射二、共射H参数等效模型参数等效模型2.3.3 等效电路分析法等效电路

40、分析法2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法NPNbec确定管子的输入电阻确定管子的输入电阻rbe：基区体电阻基区体电阻rb大约几十欧姆大约几十欧姆几百欧姆）几百欧姆）发射结电阻发射结电阻re （正偏）（正偏）发射区体电阻很小，可忽略不计）发射区体电阻很小，可忽略不计） QIe26mVi26mVer2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法) )( (常常温温 1)mAIs(1)Is(1)Is(ieee26mVuUukTquT26mVie26mV1Isdudir126mVue2.3.3 等效电路分析法等效电路分析法

41、NPNbec确定管子的输入电阻确定管子的输入电阻rbe：QIe26mV1e1II1IIIIIUbbbbebbecbbbbbeberrrrrrrr例题讲解：例题讲解：例题例题1电路如图所示：设电路中电阻均为已知，管子的值、发射结导通压降Vbe以及管子的饱和压降均为知。求：1静态工作点；2最大不削峰输出电压；（空载和满载）3放大器的电压增益、输入电阻、输出电阻空载和满载）bbeQCCBQRVVI设管子处于放大区，那么：设管子处于放大区，那么：BQCQIIRcIVVBQCCCEQVbeQ可取可取0.7V或或0.3V。如果求出的如果求出的VCEQ大于大于0.3V，则说明假设正确，否则说明管则说明假设正

42、确，否则说明管子饱和，则子饱和，则VCEQ 0.3V。1求静态工作点求静态工作点2求最大不削峰输出电压空载）求最大不削峰输出电压空载）管子输出回路的外电路方程：管子输出回路的外电路方程：RcceVcccui纵轴截距：纵轴截距：RcVccci横轴截距：横轴截距：Vccceu0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt最大不削峰输出峰值最大不削峰输出峰值电压：电压：1/2Vcc0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14

43、16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt饱和截止失真饱和截止失真0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt截止失真：最大不失真输出截止失真：最大不失真输出电压电压（Vcc - VceQ）0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(I

44、CQ, VCEQ)t0ibt饱和失真：最大不失真输出饱和失真：最大不失真输出电压电压（VceQ - Vces）例题讲解：例题讲解：例题例题1负载开路时，放大器的最大不削峰输出正弦峰负载开路时，放大器的最大不削峰输出正弦峰值电压：值电压：Min (VCEQ-VCES)，(VCC-VCEQ)最佳工作点：最佳工作点：CCCESCCCEQV21)V-(V21V2求最大不削峰输出电压带载）求最大不削峰输出电压带载）交流通路交流通路2求最大不削峰输出电压带载）求最大不削峰输出电压带载）管子输出端外电路方程：管子输出端外电路方程：LccecRR|ui斜率：斜率：LcR|R1k2求最大不削峰输出电压带载）求最

45、大不削峰输出电压带载）0icuceLcR|R1k0IcUceQ(ICQ, VCEQ)交流负载线，交流量交流负载线，交流量直流负载线，直流量直流负载线，直流量交流量交流量+直流量直流量=总量总量0IcUceQ(ICQ, VCEQ)0icuceLcR|R1k2求最大不削峰输出电压带载）求最大不削峰输出电压带载）0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Q(ICQ, VCEQ)交流负载线横轴截距：交流负载线横轴截距：LCCEQCQR|R1VI横横轴轴截截距距CEQLCCQV)R|(RI横轴截距横轴截距2求最大不削峰输出电压带载）求最大不削峰输出电压带载）0ic

46、(mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Q(ICQ, VCEQ)最佳工作点：最佳工作点：CEQLCCQCEQV)R|(RIV2121横横轴轴截截距距从而：从而：)R|(RRV-V)R|(RIVLCCCEQCCLCCQCEQ从而：从而：LCLCCCEQRRRVV2在管子临界截止瞬间，得到最大输出在管子临界截止瞬间，得到最大输出正峰值电压正峰值电压Vo+max：输出电容输出电容Co上的电压就是上的电压就是VCEQLLCCEQCCmaxoRRRVVV在管子临界饱和瞬间，得到最大输出在管子临界饱和瞬间，得到最大输出负峰值电压负峰值电压Vo-max：CEQmaxoVV令令

47、Vo+max = Vo-max ，得，得到：到：LCLCCCEQRRRVV23求放大器的电压增益求放大器的电压增益AV交流通路交流通路放大器的输出电压放大器的输出电压)R|(R)R|(RLCBLCCOiiu放大器的输入电压放大器的输入电压EbBbeBI26mV)(1rriiiu放大器的电压增益放大器的电压增益QEbLCbeLCVI26mV)(1R|RR|RrrA放大器的输入电阻放大器的输入电阻be|RbRir放大器的输出电阻放大器的输出电阻RcccRcoshooRoiiiu归总归总beLCVrAR|Rbe|RbRirRcRo 放大器的静态工作点对放大器性能的影响：放大器的静态工作点对放大器性能

48、的影响： 影响放大器的动态范围。影响放大器的动态范围。 影响放大器的动态参数：输入电阻、电压增益等。影响放大器的动态参数：输入电阻、电压增益等。温度对放大器的静态工作点的影响：温度对放大器的静态工作点的影响： 基极电流固定时，温度越高，发射结压降越小；发射结压降基极电流固定时，温度越高，发射结压降越小；发射结压降固定时，温度越高，基极电流越大。固定时，温度越高，基极电流越大。 温度升高，则管子的电流放大倍数温度升高，则管子的电流放大倍数增大；温度升高，管子增大；温度升高，管子的穿透电流的穿透电流ICEO将增大。将增大。 总的现象是，温度升高，管子的集电极电流总的现象是，温度升高，管子的集电极电

49、流IC增大。增大。典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路直流通路直流通路如果基极电位如果基极电位VBQ能够稳定不变，则发射及电阻能够稳定不变，则发射及电阻Re的接入，的接入，使得电路的静态工作点具有良好的温度稳定性。因为电路具使得电路的静态工作点具有良好的温度稳定性。因为电路具有如下的自动调节过程：有如下的自动调节过程：T Ic VeQ VbeQ Ic Ic是管子输出端的量，而是管子输出端的量，而VbeQ则是管子输入端的量。通过一则是管子输入端的量。通过一定的方式将放大器输出端的量反过来作用到输入端从而对放定的方式将放大器输出端的量反过来作用到输入端从而对放大器性能产生影响，这种作用

50、方式称为反馈。而如果反馈的大器性能产生影响，这种作用方式称为反馈。而如果反馈的结果是使得放大器回到原先的状态，则称为负反馈。结果是使得放大器回到原先的状态，则称为负反馈。由于在这种自动调节的过程中要求基极静态电位由于在这种自动调节的过程中要求基极静态电位VbQ尽可能尽可能稳定不变不受基极电流大小的影响），所以一般要求流过稳定不变不受基极电流大小的影响），所以一般要求流过Rb1和和Rb2的电流的电流I远远大于基极电流远远大于基极电流Ib，一般要求满足，一般要求满足I(510) Ib。但是但是Re的接入会导致放大器电压增益的大幅度下降，所以在的接入会导致放大器电压增益的大幅度下降，所以在Re的两端

51、并联上旁路电容的两端并联上旁路电容Ce。交流等效电路交流等效电路beLCVrAR|Rbe|Rb|RbRir21RcRo 射极电阻射极电阻Re和射极旁路和射极旁路电容电容Ce的接入只影响放的接入只影响放大器的直流状态和动态范大器的直流状态和动态范围，而不影响放大器的交围，而不影响放大器的交流参数。流参数。不接入射极旁路电容的影响不接入射极旁路电容的影响交流等效电路交流等效电路线性模型线性模型电压增益：电压增益：输出电压：输出电压：输入电压：输入电压：电压增益：电压增益：)R|(Rc)R|(RcLbLCOiiubbbiRbeRberriiiue1e1eLeLeL|c1|c1|cRRRRrRRRrR

52、RbebbebVAii输入电阻：输入电阻：Ri|Rb2|Rb1Ri )Re(1bebbRe)(1bebbiRirriiiiu发射极接入电阻发射极接入电阻Re而而不采用旁路电容不采用旁路电容Ce则则使放大器的输入电阻使放大器的输入电阻增大。增大。思考题：电路如下图所示。思考题：电路如下图所示。 放大器增益放大器增益 放大器的输入电阻放大器的输入电阻 射极电阻射极电阻Re1、 Re2对电对电路直流和交流的影响。路直流和交流的影响。 如果电容如果电容Ci、Co和和Ce都是都是电解电容，则极性应如何标电解电容，则极性应如何标注？注？ 要利用晶体管的电流放大作用构成放大电路，则必须将信要利用晶体管的电流放大作用构成放大电路，则必须将信号作用到晶体管的发射结。号作用到晶体管的发射结。 晶体管的集电极和发射极都可以用作放大器的输出端，这晶体管的集电极和发射极都可以用作放大器的输出端，这是因为无论是集电极电流还是发射极电流都对基极电流实现是因为无论是集电极电流还是发射极电流都对基极电流实现了放大，所以，无论是在管子的集电极还是发射极串联电阻了放大，所以，无论是在管子的集电极还是发射极串联电阻都可以实现将放大的电流转换成电压，形成放大器的输出。都可以实现将放大的电流转换成电压，形成放