第2章放大电路的基本原理2013.2.1

1、第二章第二章放大电路的基本原理放大电路的基本原理2.1放大的概念放大的概念2.2单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路2.3放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标2.4放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2.5工作点的稳定问题工作点的稳定问题2.6放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组态2.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.8多级放大电路多级放大电路 单管放大电路是复杂放大电路的基本单元，单管放大电路是复杂放大电路的基本单元，也是本章的学习重点。我们将在本章利用图也是本章的学习重点。我们将在本章利用图解分析法或微变等效电路分析法这两个工具，解分析法或微变等效电路分析法这

2、两个工具，定性和定量地分析放大电路的工作原理和各定性和定量地分析放大电路的工作原理和各项参数。项参数。 一、静态工作点的物理一、静态工作点的物理 意义及分析方法意义及分析方法 ( (估算法与图解法估算法与图解法) )二、共发射极放大电路二、共发射极放大电路 工作原理及分析方法工作原理及分析方法三、共集电极放大电路三、共集电极放大电路 工作原理及分析方工作原理及分析方法法四、共基极放大电路工四、共基极放大电路工 作原理及分析方法作原理及分析方法五、各放大电路电压、五、各放大电路电压、 电流放大倍数和输入、电流放大倍数和输入、输出电阻的计输出电阻的计 算方法算方法六、温度对放大电路六、温度对放大电

3、路 参数的影响及改参数的影响及改 进型电路进型电路七、多级放大电路静七、多级放大电路静 态、动态参数的态、动态参数的 计算方法计算方法一、从微观上看一、从微观上看2.1 放大的概念放大的概念二、从宏观上看二、从宏观上看 将输入信号的幅度由小增大，称为将输入信号的幅度由小增大，称为“放大放大”。用小能量的输入信号控制另外一个能源，使输出端负用小能量的输入信号控制另外一个能源，使输出端负载得到能量比较大的信号，称为载得到能量比较大的信号，称为“放大放大”。负载上的信号的变化规律是由输入负载上的信号的变化规律是由输入信号控制，负载上得到的比较大的信号控制，负载上得到的比较大的能量是由另外一个能源能量

4、是由另外一个能源( (直流电源直流电源) )提供的。提供的。放大的对象是变化量放大的对象是变化量Vi=0Vi=Vsin t )( )(CCCEOBCBBERiuuiiiuu VBBVCCVBEIBIEIC+-vI+vBEvO+-+iC+iE+iB vI = 20mV 设设若若则则电压放大倍数电压放大倍数4920mVV98. 0IOVvvA iB = 20 uA vO = - iC RL = -0.98 V，使使2.12.1放大的概念放大的概念 =49BCii =0.98mA本质：本质：实现能量的控制。实现能量的控制。在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入在放大电路中提供一个能源，由能量较小

5、的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。负载。小能量对大能量的控制作用称为小能量对大能量的控制作用称为放大作用放大作用。放大的对象是放大的对象是变化量。变化量。元件：元件：双极型三极管和场效应管。双极型三极管和场效应管。特点：特点：1、放大电路核心元件、放大电路核心元件-器件伏安特性的非线性。器件伏安特性的非线性。2、电路中的电压、电流、电路中的电压、电流-交直流并存。交直流并存。3、受控源特点。、受控源特点。4、温度对电路有影响。、温度对电路有影响。放大电路的基本知识放大电路的基本知识 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 电压放

6、大模型电压放大模型 电流放大模型电流放大模型1. 1. 模拟信号的放大模拟信号的放大2. 2. 放大电路模型放大电路模型 3.3.放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 增益增益 频率响应及带宽频率响应及带宽 非线性失真非线性失真电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 电流增益电流增益ioIIAI 信号源信号源负载负载2. 放大电路模型放大电路模型 放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大放大电路是一个双口网络。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。电路，可将其等效成具有某种端口特性的

7、等效电路。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL信号源信号源负载负载 输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入端口特性可以等效为一个输入电阻 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式Ri 另一方面，考虑到另一方面，考虑到输入回路对信号源的输入回路对信号源的衰减衰减Rs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOsiRR 理想理想有有sisiiVRRRV 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？ iR负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益电压放大模型电压放大模型Rs+Vi+Vo+RLVsRs+VsVi+Vo+RiRLRs+VsVi+Vo

8、+RiRLViAVORs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOOVAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiOoRRRVAVV 则电压增益为则电压增益为ioVVAV LoLORRRAV 由此可见由此可见 LR VA即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？ （考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）LoRR 理想情况理想情况0o R1 1、输入电阻、输入电阻 RiRi愈大愈好，说明本级放大电路从信号源索取的电愈大愈好，说明本级放大电路从信号源索取的电流越小。流越小。 从放大电路输入端

9、看进去的等效电阻为输入电从放大电路输入端看进去的等效电阻为输入电阻阻 Ri ，在中频段，在中频段 Ri 可认为是纯阻性的。可认为是纯阻性的。iiiIUR 2.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2 2、输出电阻、输出电阻 Ro1、输入信号源短路；、输入信号源短路；2、输出端负载开路；、输出端负载开路；3、外加一个正弦输出电压、外加一个正弦输出电压得到得到I。 从放大电路输出端看进去的等效电阻，在中频从放大电路输出端看进去的等效电阻，在中频段段 Ro 可认为是纯阻性的。可认为是纯阻性的。理论上测量输出电阻理论上测量输出电阻 Ro 的条的条件件实际测量实际测量RO的方法的方法 Looo

10、oooR/UIR/ )UU(IoooLoR/ )UU(R/U 将上式合并得：将上式合并得：整理：整理：LoooLoooR) 1UU(U/R)UU(R 开路输出电压 具体方法：具体方法：先使负载开路，测出一个端电压先使负载开路，测出一个端电压 ，再接上，再接上负载负载RL，测出一个，测出一个 (实际输出电压实际输出电压)，代入下式，代入下式即可得出即可得出RO的值。的值。oU oU 输出电阻输出电阻 Ro 是衡量放大电路带负载能力的重是衡量放大电路带负载能力的重要指标。要指标。 Ro 愈小愈好，说明本级放大电路带负载愈小愈好，说明本级放大电路带负载的能力很强。的能力很强。注意：输入、输出电阻为交

11、流电阻注意：输入、输出电阻为交流电阻3、电压放大倍数、电压放大倍数uAiouUUA 4、电流放大倍数、电流放大倍数iAioiIIA 正弦电流向量的比正弦电流向量的比值值5 5、最大输出幅度、最大输出幅度Uom 放大电路不失真时最大的能够输出给负载的电放大电路不失真时最大的能够输出给负载的电压压 (或电流或电流) 幅度，一般指有效值，用幅度，一般指有效值，用 Uom 表示。也表示。也可以用峰可以用峰峰值来表示，但须将有效值乘以峰值来表示，但须将有效值乘以 。226 6、非线性失真系数、非线性失真系数DU1 、U2、 U3：分别表示基波、二次谐波、三次谐波的幅值。：分别表示基波、二次谐波、三次谐波

12、的幅值。 由于晶体管自身的非线性原因，造成放大电由于晶体管自身的非线性原因，造成放大电路输入了单个正弦波后在输出端得到不仅有单个路输入了单个正弦波后在输出端得到不仅有单个正弦波而且还增生了一定数量的谐波信号，这种正弦波而且还增生了一定数量的谐波信号，这种现象称非线性失真，用非线性失真系数现象称非线性失真，用非线性失真系数D来描述。来描述。12n2n12322UUUUUD 7 7、通频带、通频带 在中频段，放大器一般呈纯阻性，此时放大在中频段，放大器一般呈纯阻性，此时放大倍数最大。而在低、高频段受放大器中电抗性元倍数最大。而在低、高频段受放大器中电抗性元件的影响件的影响(耦合电容、三极管极间电容

13、耦合电容、三极管极间电容)，使放大，使放大倍数下降。倍数下降。 我们定义：我们定义： 在低、高频段，在低、高频段，放大倍数下降至最放大倍数下降至最大值的大值的0.707倍时所倍时所包括的频率范围称包括的频率范围称为通频带为通频带BW。 通频带愈宽，说明电路的放大范围通频带愈宽，说明电路的放大范围愈大，适应能力愈强。愈大，适应能力愈强。 通频带愈窄，说明电路的放大范围通频带愈窄，说明电路的放大范围愈小，选择性愈好。愈小，选择性愈好。 由元器件非线性特性由元器件非线性特性引起的失真。引起的失真。非线性失真系数非线性失真系数O t IO t Oend 小写字母、大写下标表示小写字母、大写下标表示总总

14、量量（含交、直（含交、直流）。如，流）。如，vCE、iB等。等。 大写字母、大写下标表示大写字母、大写下标表示直流量直流量。如，。如，VCE、IC等。等。 小写字母、小写下标表示小写字母、小写下标表示纯纯交流量交流量。如，。如，vce、ib等。等。 上方有圆点的大写字母、小写下标表示相上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。量。如，如， 、 等。等。书中有关符号的约定书中有关符号的约定ceVbI2.3单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路2.3.1单管共发射极放大电路的组成单管共发射极放大电路的组成图图 2.3.1单管共射放大电路单管共射放大电路的原理电路的原理电路VT：NPN 型三极管，为

15、放大元件；型三极管，为放大元件；VCC：为输出信号提供能量；为输出信号提供能量；RC：当当 iC 通过通过 Rc，将，将集电极电流的变化转化为集电极电流的变化转化为集电极电压的变化，传送集电极电压的变化，传送到电路的输出端；到电路的输出端；VBB 、Rb：为发射结提为发射结提供正向偏置电压，提供静供正向偏置电压，提供静态基极电流态基极电流( (静态基流静态基流) )。一、放大过程（定性分析）一、放大过程（定性分析）uiuBE1iB2iC32.3.2 2.3.2 工作原理工作原理uRCuCE5uo462.3.2单管共发射极放大电路的单管共发射极放大电路的工作原理工作原理一、放大作用：一、放大作用

16、： )( )(CCCEOBCBBERiuuiiiuu 实实现现了了放放大大作作用用。 Ouu 设设若若则则 iB = 20 uA使使 =49BCii =0.98mA vI = 20mV= 20mV v vO O = - = - i iC C R RL L = -0.98 V= -0.98 V4920mVV98. 0IOVvvA电压放大倍数电压放大倍数二、组成放大电路的原则：二、组成放大电路的原则：1. 外加直流电源的外加直流电源的极性必须使极性必须使发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。则有：。则有：BCii 2. 输入回路输入回路的接法应使输入电压的接法应使输入电压 u 能够传送到三

17、能够传送到三极管的基极回路极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量，使基极电流产生相应的变化量 iB。3. 输出回路输出回路的接法应使变化量的接法应使变化量 iC 能够转化为变化能够转化为变化量量 uCE，并传送到放大电路的输出端。，并传送到放大电路的输出端。三、原理电路的缺点：三、原理电路的缺点：1. 双电源供电；双电源供电； 2. uI、uO 不共地。不共地。四、推论四、推论: : 要保证电路能够正常地将微小的输入信号要保证电路能够正常地将微小的输入信号 放大并且输出，必须做到以下三点：放大并且输出，必须做到以下三点： 1、保持发射结正偏，集电结反偏，电路处于、保持发射结正偏，集电结反偏

18、，电路处于 放大放大状态。满足状态。满足iC =iB 2、 必须将输入信号的变化量加进基极回路，使必须将输入信号的变化量加进基极回路，使基极产生变化的基极产生变化的基流基流iB。 3、输出回路必须使、输出回路必须使iC 转化成变化的转化成变化的uCE，并，并能送出到输出端。能送出到输出端。 共射极基本放大电路共射极基本放大电路五、单管共射放大电路的改进电路五、单管共射放大电路的改进电路C C1 1 、C C2 2 ：为隔直电容或耦合电容；为隔直电容或耦合电容；R RL L：为负载电阻。为负载电阻。该电路也称该电路也称阻容耦合阻容耦合单管共射放大电路。单管共射放大电路。图图 2.4.1( (b)

19、 )交流通道交流通道2.4放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法基本分析方法两种基本分析方法两种图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法2.4.1直流通路与交流通路直流通路与交流通路图图 2.2.2( (b) )图图 2.4.1( (a) )直流通道直流通道1、电容的处理：、电容的处理： 一、直流通道的等效变换处理一、直流通道的等效变换处理 电容电容“隔直隔直”，所以将电容及电容以外的，所以将电容及电容以外的电路电路(包括输入和输出端及负载电阻包括输入和输出端及负载电阻)除掉。除掉。2、电感的处理：、电感的处理：电感电感“通直通直”，所以将电感保留，所以将电感保留(或视为短或视为短路路)

20、。 3、电阻的处理：、电阻的处理：电阻是中性元件，可以电阻是中性元件，可以“通直通直”，也保，也保留。留。 4、直流通道等效电路、直流通道等效电路5、直流通道的用途、直流通道的用途用于计算放大电路的静态参数用于计算放大电路的静态参数(静态工作静态工作点点)。1、电容的处理、电容的处理 二、交流通道的等效变换处理二、交流通道的等效变换处理 电容的交流阻抗小，所以将电容视为短路。电容的交流阻抗小，所以将电容视为短路。 2、电感的处理、电感的处理电感存在一定的交流阻抗，应将电感保留。电感存在一定的交流阻抗，应将电感保留。 3、电阻的处理、电阻的处理 电阻是中性元件，既可电阻是中性元件，既可“通直通直

21、”又可又可“通交通交”，故也保留。故也保留。 4、供电电源的处理、供电电源的处理 因为供电的电压源是恒定不变的，对于交因为供电的电压源是恒定不变的，对于交流电压信号无阻碍作用，所以将流电压信号无阻碍作用，所以将其视为短路其视为短路。 若采用电流源供电方式，对于交流电压信号若采用电流源供电方式，对于交流电压信号来讲有很强的阻碍作用，所以将其视为开路。来讲有很强的阻碍作用，所以将其视为开路。 5、交流通道等效电路、交流通道等效电路6、交流通道的用途、交流通道的用途主要用于分析或计算放大电路的主要用于分析或计算放大电路的动态参数动态参数。2.4.2 静态工作点的近似估算静态工作点的近似估算一、静态工

22、作点一、静态工作点 在没有外加输入信号时，放大电路处于静在没有外加输入信号时，放大电路处于静 止状态，此时三极管的各个参数都对应某一个止状态，此时三极管的各个参数都对应某一个 固定的数值，这个固定的数值就称为静态工作固定的数值，这个固定的数值就称为静态工作 点，常用点，常用Q(Quiescent)来表示。来表示。在对应在对应Q点时：点时：IBQ；UBEQ；ICQ； 集射间的电压集射间的电压UCEQ；射极电流；射极电流IE称称IEQ。2.4.2静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算bceIBQICQ UCEQ图图 2.4.1( (a) )bBEQCCBQRUVI 硅管硅管 UBEQ = (0.

23、6 0.8) V锗管锗管 UBEQ = (0.1 0.2) VICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC【例例1】图示单管共射放大电路中，图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，Rc = 3 k ，Rb = 280 k ，NPN 硅管的硅管的 = 50，试估算静，试估算静态工作点。态工作点。图图 2.4.3( (a) )解：解：设设 UBEQ = 0.7 VA 40mA )2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 VbBEQCCBQRUVI ICQ IBQ

24、UCEQ = VCC ICQ RC1. 静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算直流通路直流通路C1 C2 C1 C2 视为开路视为开路交流通路交流通路C1 C2 VccC1 C2 Vcc视为短路视为短路2. 画交直流通路的原则画交直流通路的原则小结小结例例2 已知下电路中：已知下电路中：VT为为NPN型三极管，型三极管，VCC=12V， RC=3K，Rb=280K， =50，估算静态工作点，估算静态工作点 (设设UBEQ=0.7V)，并在输出特性曲线上画出，并在输出特性曲线上画出Q点。点。解：解： 估算估算 IBQ mA04. 0K280V7 . 012RUVIbBEQCCBQ 估算估算 I

25、CQ 估算估算 UCEQ mA2mA04. 050IIBQCQ V6K3mA2V12RIVUCCQCCCEQ 因为在放大区域中因为在放大区域中ICQ与与IBQ是线性关系。是线性关系。 画出画出 Q 点点QQ 例例3 3 已知下电路中：已知下电路中：Rb=28K，Rc=3K，=50， Vcc=12V，判断下电路的工作状态，并在输出，判断下电路的工作状态，并在输出 特性曲线上标出特性曲线上标出Q点。（点。（UBEQ=0.7V）解：解： 首先画出直流通道，估算首先画出直流通道，估算IBQ、ICQ和和UCEQ mA4 . 0K28V7 . 012RUVIbBEQCCBQ mA20mA4 . 050II

26、BQCQ V48K3mA20V12RIVUCCQCCCEQ 其关键原因是电路不在放大状态，而我们还认其关键原因是电路不在放大状态，而我们还认为电路符合放大的特点，仍采用为电路符合放大的特点，仍采用去获得去获得ICQ。我们。我们必须找到一个定量判断放大与饱和的方法。必须找到一个定量判断放大与饱和的方法。 估算实际灌入基极的电流估算实际灌入基极的电流IB mA4 . 0K28V7 . 012RUVIbBEQCCB (0.3 )/3.9()CSCCCIVVRmA 估算临界饱和集电极电流估算临界饱和集电极电流ICS 折算临界饱和基流折算临界饱和基流IBS)mA(077. 0/IICSBS 判断比较判断

27、比较BSBII 所以该电路饱和。所以该电路饱和。VUCES3 . 0最后在输出特性曲线上画出最后在输出特性曲线上画出Q点点ICS=3.9mAUCES=0.3VQQ补充：三极管放大与饱和状态的定量判断补充：三极管放大与饱和状态的定量判断 由于三极管在放大或饱和状态时，其发射结的偏由于三极管在放大或饱和状态时，其发射结的偏置均为正偏，若收集结的偏置无法确定时则必须根据置均为正偏，若收集结的偏置无法确定时则必须根据下面的方法判断三极管工作在哪个状态。下面的方法判断三极管工作在哪个状态。1、 首先判断三极管的发射结的偏置，若是反偏首先判断三极管的发射结的偏置，若是反偏则可判定为截止状态；若是正偏则三极

28、管有则可判定为截止状态；若是正偏则三极管有可能工作在放大或饱和状态。可能工作在放大或饱和状态。2、 根据电路估算出实际注入基极的电流根据电路估算出实际注入基极的电流IB(估算时估算时视视 UBES=0.7V)。这个电流愈大，三极管愈容易工。这个电流愈大，三极管愈容易工作在饱和状态。作在饱和状态。3、 假定三极管工作在临界饱和状态假定三极管工作在临界饱和状态(仍符合放仍符合放大规律大规律)，根据电路结构估算出临界饱和集，根据电路结构估算出临界饱和集流流 ICS(估算时视估算时视UCES0.3V)。4、 将临界饱和集电极电流除以将临界饱和集电极电流除以换算为临界饱换算为临界饱和基极电流和基极电流

29、IBS 。这个电流愈小，三极管。这个电流愈小，三极管 愈易工作在饱和状态。愈易工作在饱和状态。5 5、 最后将实际注入基极的电流最后将实际注入基极的电流I IB B与临界饱和基流与临界饱和基流IBSIBS进行比较。若进行比较。若IBIBSIBIBS，则判定三极管工作在饱和状态；，则判定三极管工作在饱和状态；反之三极管放大。反之三极管放大。 如果忽略临界饱和的基射间和集如果忽略临界饱和的基射间和集射间的电压射间的电压UBES、UCES，可以得到，可以得到共射电路的饱和条件：共射电路的饱和条件：BScccbccBIRVRVI bcRR 注意：已知注意：已知Rb、Rc和和就可以判就可以判 断电路是否

30、饱和。断电路是否饱和。【例【例4】设图】设图P2-5中的三极管中的三极管=100，UBEQ=0.6V，VCC=12V，Rc=3k ，Rb=120k 。求静态工作点处。求静态工作点处的的IBQ、ICQ和和UCEQ值。值。Rb+VCCRcC13k 120k iBiC+ +-+ +-uIuO解：解：()(1)CCCQBQcBQbBEQcBQbBEQVIIRIRURIRU0.027(1)CCBEQBQcbVUImARR3.82CEQCCCQBQcUVIIRV2.4.3图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。法求解放大

31、电路的工作情况。一、图解法的过程一、图解法的过程( (一一) )图解分析静态图解分析静态1. 先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ2. 在输出特性曲线上作直流负载线在输出特性曲线上作直流负载线,确定确定ICQ UCEQ 方法：方法：根据根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 时，时，当当时，时，当当bceIBQICQ UCEQ输出回路输出回路输出回路输出回路输出特性输出特性CCCCCECCCEC0 0 RViuVui ，直流负载线直流负载线Q由静态工作点由静态工作点 Q 确 定 的确 定 的 I

32、C Q、UCEQ 为静态值。为静态值。【例例1】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集电极直流电源，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A1342246

33、81012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mAbBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC1.1.静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算小结小结(2) 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，点，从而得到从而得到VCEQ 和和ICQ。2.2.用用图解法求解静态图解法求解静态工作点工作点(1) 先估算先估算IBQ，在输出特性曲线上确定一条线在输出特性曲线上确定一条线三、图

34、解法分析动态电路三、图解法分析动态电路(交流通路交流通路) 1、作出输出回路的交流通路、作出输出回路的交流通路(仍以上电路为例仍以上电路为例) 左边仍是三极左边仍是三极管部分，右边是输管部分，右边是输出回路。因为是交出回路。因为是交流通道，所以集电流通道，所以集电极电流和输出电压极电流和输出电压分别用分别用 i iC C和和 uCE表示。表示。 交流通路的总电阻为交流通路的总电阻为 ，它是，它是RC和和RL的并联值，的并联值，因此动态的阻值因此动态的阻值 要小于静态的阻值要小于静态的阻值RC。LR LR 2、作出交流负载线、作出交流负载线LCLCLCLRRRRR/RR 推论：因为推论：因为CL

35、R1R1 所以交流所以交流 负载线要比直负载线要比直 流负载线的斜流负载线的斜 率大，率大，交流负交流负 载线更陡峭载线更陡峭。 当外加正弦输入电当外加正弦输入电 压时，放大电路的压时，放大电路的 工作点将沿交流负工作点将沿交流负 载线运动。载线运动。 当当ui 瞬时值为瞬时值为0时，电路相当于是静态电路，因时，电路相当于是静态电路，因 此动态此动态Q和静态和静态Q是在同一个点上。我们只要作是在同一个点上。我们只要作一条斜率为一条斜率为 的直线经过的直线经过Q点就可以得到交点就可以得到交流负载线。流负载线。LR/1 注注 意意 只有交流负载线才能描述动只有交流负载线才能描述动态时态时 iC与与

36、 uCE的关系，而直流的关系，而直流负载线只能用来确定静态工作点。负载线只能用来确定静态工作点。(不能描述动态参数不能描述动态参数)3. 动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析图图 2.4.5( (a) )输入回路工作情况输入回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC图图 2.4.5( (b) )输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析

37、3 3 动态工作情况分析动态工作情况分析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20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt

38、交流负载线交流负载线20uA40uA60uA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. 可以测量出放大电路的电压放大倍数；可以测量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。例例1 用图解法求下电路的电压放大倍数用图解法求下电路的电压放大倍数(五大步五大步骤骤) K5 . 13333R/RRLCL2、再求动态电阻、再求动态电阻LR 解解1、作直流负载线确定、作直流负载线确定Q点。由前面例题已求出：点。由前面例题已求出

39、： IBQ=40A ICQ=2mA UCEQ=6V（从交流通道中可（从交流通道中可得）得）3、作交流负载线、作交流负载线具体操作：具体操作： V6K5 . 1mA4RiULCCE 用虚线连接这两点后，再平移过用虚线连接这两点后，再平移过Q点，就可以得到点，就可以得到 交流负载线。交流负载线。 在横轴上再找另一特殊点。在横轴上再找另一特殊点。令：令：iC=4mA 在纵轴在纵轴iC上找一特殊点。上找一特殊点。 方法是先作一条斜率为方法是先作一条斜率为 的直线，然后再平的直线，然后再平移过移过Q点即可。点即可。LR/1 4、 根据图中各处波形的投影得到变化量根据图中各处波形的投影得到变化量5、 最后

40、根据实测数据算出电压放大倍数最后根据实测数据算出电压放大倍数Au A402060iB V04. 068. 072. 0uBE mA213i,A40iCB 则则当当 V35 . 75 . 4uCE 7504. 03uuABECEu 例例2 2 已知下电路三极管的输出特性曲线，试用图解法已知下电路三极管的输出特性曲线，试用图解法 确定静态工作点确定静态工作点(IBQ，ICQ，UCEQ)。解：解： 首先估算首先估算IBQ（设（设UBEQ=0.7V） A40mA04. 0K280V7 . 012RUVIbBEQCCBQ 做直流负载线做直流负载线 当当iC=0时：时： uCE=12V 在横轴上作一个点在

41、横轴上作一个点 当当uCE=0时：时：iC=4mA 在纵轴上作一个点在纵轴上作一个点CCCCCERiVu 连接两点作直流负载线，与连接两点作直流负载线，与iB=40A的曲线相的曲线相交形成交形成Q点。点。 分别向横、纵轴投影得：分别向横、纵轴投影得：ICQ=2mA，UCEQ=6V50I /IBQCQ 所所以以 例例3 3 已知图中：已知图中：Rb=510K，Rc=10K，RL=1.5K，VCC=10V 三极管特性曲线如图所示：三极管特性曲线如图所示： 用图解法求静态工作点，并分析此点选得是否合适；用图解法求静态工作点，并分析此点选得是否合适；VCC和三极管不变，为把静态集压和三极管不变，为把静

42、态集压UCEQ提高到提高到5V左右，左右， 可以改变哪些参数？如何改法？可以改变哪些参数？如何改法？VCC和三极管不变，为使和三极管不变，为使ICQ=2mA, ,UCEQ=2V, ,应改哪些应改哪些 参数？改成什么数值？参数？改成什么数值？解解 求静态工作点，并分析此点选得是否合适；求静态工作点，并分析此点选得是否合适；A2 .18RUVIbBEQCCBQ 由于未知由于未知，所以只能通过，所以只能通过输出特性曲线估算输出特性曲线估算ICQ。作直流负载线：作直流负载线：V10VU,mA0ICCCEC 令令mA1RVI ,V0UCCCCCE 再再令令1Q连接两点得连接两点得Q1点：投影找到点：投影

43、找到 ICQ=0.8mA，UCEQ=2V =ICQ/IBQ=44分析分析Q1点选得是否合适：点选得是否合适： Q1点靠近饱和区，点靠近饱和区，不合适。不合适。 欲使欲使UCEQ增大，显然要改变原来的负载线的斜率。增大，显然要改变原来的负载线的斜率。因此最佳的方案是因此最佳的方案是大幅度地减小大幅度地减小RC，可增加负载线的仰，可增加负载线的仰角；然后还要调大角；然后还要调大IBQ ，使，使Q点上移到放大区域。所以还点上移到放大区域。所以还需利用需利用减小减小Rb的办法来配合调大的办法来配合调大IBQ。解解 将将UCEQ提高到提高到5V 左右时，改变哪些左右时，改变哪些 参数？如何改法？参数？如

44、何改法？ccBEQBQbVUIRK4IUVRCQCEQCCC 解解 VCC，三极管不变，三极管不变， ICQ=2mA, ,UCEQ=2V， 应改哪些参数？改应改哪些参数？改 成什么数值？成什么数值？由题意的条件所确定的由题意的条件所确定的Q3点投影可知：点投影可知：IBQ=40AK5 .232IUVRBQBEQCCb 所以：所以： 例例 作出下电路中的负载线。已知：作出下电路中的负载线。已知：Rb=560K， RC=5.1K ，R1=R=10K ，RL=1M， VCC1=VCC2=12V。解：解： 先求出先求出IBQA20mA02. 0K560V7 . 0V12RUVIbBEQ1CCBQ 解：

45、解： 利用戴维南定理来处理三极管集射极以外的利用戴维南定理来处理三极管集射极以外的电路电路 将其等效为一个总电源和一个总电阻。将其等效为一个总电源和一个总电阻。11RCR2CC1CCRI)RR(IVV LRCR1CCRI)RR(IVL LR1RRIII 解上方程组可以算出：解上方程组可以算出： Uce=7.1V K4)R/R(R/RRL1C再将其等效内阻算出：再将其等效内阻算出：最后找出两个特殊点，作负载线：最后找出两个特殊点，作负载线：1ceccRcUVI R设：设：IC=0，V1 . 7UUcece 在横轴上作一个点。在横轴上作一个点。 最后作负载线。最后作负载线。找出找出Q点。点。 本题

46、没有电容，本题没有电容，因此交、直流负载因此交、直流负载线相同。线相同。设：设：UCe=0，mA78. 1K4V1 . 7IC 在纵轴上作另在纵轴上作另一个点。一个点。Q单管共射放大电路单管共射放大电路当输入正弦波当输入正弦波 uI 时，时，放大电路中相应的放大电路中相应的 uBE、iB、iC、uCE、uO 波形。波形。图图 2.4.6单管共射放大电路的单管共射放大电路的电压电流波形电压电流波形( (三三) )用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响1. 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb

47、减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32. 改变改变 VCC，保持，保持 Rb，Rc ， 不变；不变； 升高升高 VCC，直流负载线平，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2图图 2.4.9( (a) )图图 2.4.9( (b) )3. 改变改变 Rc，保持，保持 Rb，VCC ， 不变；不变；4. 改变改变 ，保持保持 Rb，Rc ，VCC 不变；不变；增大增大 Rc ，直流负载，直流负载线斜率改变，则线斜率改变，则 Q 点向点向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE

48、 Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，IC Q 增大，增大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱点移近饱和区。和区。图图 2.4.9 ( (c) )图图 2.4.9 ( (d) )cccVR特点：特点： 1 1、各级电压和电流都在原来静态直、各级电压和电流都在原来静态直 流的基础上叠加一个正弦交流成分流的基础上叠加一个正弦交流成分2 2、具有电压放大作用、具有电压放大作用3 3、输出电压、输出电压uouo与输入信号相位相反与输入信号相位相反 二、图解法的应用二、图解法的应用 （一）（一）用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真三极管的三个工作区三极管的三个工作区QQ1Q2vC

49、E/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 此时此时CBii 截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值为，典型值为0.3V 二、图解法的应用二、图解法的应用( (一一) )用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真ibui结论：结论：iB 波形底部失真波形底部失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/

50、ViB / AIBQ1.1.由于静态工作点由于静态工作点设置得过低，而造设置得过低，而造成的顶部失真叫做成的顶部失真叫做截止失真。截止失真。iC 波形底部失真；波形底部失真； uCECE ( (u uo )o )顶部失真顶部失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形波形(顶顶部失真部失真)。uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQOIB = 0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib( (不失真不失真) )ICQUCEQ2.2.由于静态工作点设置得过高，而造成的底部失真叫做由于静

51、态工作点设置得过高，而造成的底部失真叫做饱和失真。饱和失真。i iC顶部失真，顶部失真，Uo、Uce底部失真底部失真（二）、（二）、 用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度 最大输出幅度最大输出幅度Uom的定义的定义 输出波形没有明显失真的情况下，放大电输出波形没有明显失真的情况下，放大电路路 能够输出的最大电压能够输出的最大电压(用有效值表示用有效值表示)。 最大输出幅度与最大输出幅度与VCC有关。有关。 VCC愈大，交流负载线愈大，交流负载线愈长，愈长，Uom就愈宽，输出幅就愈宽，输出幅度就愈大。度就愈大。 最大输出幅度与最大输出幅度与Q点的定位有关点的定位有关 Q点若定得太高，

52、点若定得太高，BQAQ，即，即EDCD； Q点若定得太低，点若定得太低，AQBQ，即，即CDED。 若要不失真，只能在这两个波峰中取较短的一若要不失真，只能在这两个波峰中取较短的一个，因此只有在个，因此只有在Q点为中点为中心点时心点时( (即即CD=ED) )，才，才可获得最大输出幅度。可获得最大输出幅度。2ED2CDUom 例例 求图中的最大输出幅度求图中的最大输出幅度Uom 从图中可看出从图中可看出Q点选点选得较低，得较低，CDED，容易，容易截止。截止。 取最短的幅度段取最短的幅度段ED来估算最大输出幅度。来估算最大输出幅度。 V8 . 221014Uom ( (三三) )用图解法分析电

53、路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响1. 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32. 改变改变 VCC，保持，保持 Rb，Rc ， 不变；不变； 升高升高 VCC，直流负载线平，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2图图 2.4.9( (a) )图图 2.4.9( (b) )ccBEQBQbVUIRceccCcuVi R3. 改变改变 Rc，保持

54、，保持 Rb，VCC ， 不变；不变；4. 改变改变 ，保持保持 Rb，Rc ，VCC 不变；不变；增大增大 Rc ，直流负载，直流负载线斜率改变，则线斜率改变，则 Q 点向点向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，IC Q 增大，增大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱点移近饱和区。和区。图图 2.4.9 ( (c) )图图 2.4.9 ( (d) )cccVR1. 1. 能够形象地显示静态工作点的位置与能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系非线性失真的关系；2. 2. 方便估算最大输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；

55、3. 3. 可直观表示电路参数对静态工作点的可直观表示电路参数对静态工作点的影响；影响；4. 4. 有利于对静态工作点有利于对静态工作点 Q Q 的检测等。的检测等。2.4.4微变等效电路法微变等效电路法 晶体管在小信号晶体管在小信号( (微变量微变量) )情况下工作时，可以在静情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的用直线段近似地代替三极管的特性曲线特性曲线，三极管就可以，三极管就可以等效为一个线性元件等效为一个线性元件。这样就。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将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。

56、线性电路。微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小一、简化的一、简化的 h 参数微变等效电路参数微变等效电路( (一一) ) 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 iB uBE 晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线 常数常数 CEBBEbeUiurrbe ：晶体管的输入电阻。：晶体管的输入电阻。 在小信号的条件下，在小信号的条件下，rbe是一常是一常数。晶体管的输入电路可用数。晶体管的输入电路可用 rbe 等效等效代替。代替。1. 输入电路输入电路Q 点附近的工作段点附近的工作段近似地看成直线近似地看成直线 可认为可认为

57、uBE 与与 iB 成正比成正比QOiB uBE 图图 2.4.10( (a) )vBEvCEiBcebiC双口网络双口网络2. 输出电路输出电路假设在假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的点附近特性曲线基本上是水平的( ( iC 与与 uCE无关无关) )，数量关系上，数量关系上， iC 比比 iB 大大 倍；倍； iB iB从三极管输出端看，从三极管输出端看，可以用可以用 iB 恒流源代恒流源代替三极管；替三极管；该恒流源为受控源；该恒流源为受控源；表现为表现为 iB 对对 iC 的控制。的控制。uCE QiC O图图 2.4.10( (b) )3. 三极管的简化参数等效电路三极管的简化

58、参数等效电路注意：注意：这里忽略了这里忽略了 uCE 对对 iC与输出特性的影响，在与输出特性的影响，在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。误差很小。图图 2.4.11三极管的简化三极管的简化 h 参数等效电路参数等效电路cbe + uBE + uCE iC iBebcrbe iB+ uBE + uCE iC iB4. 三极管放大电路三极管放大电路(共射共射)的等效电路的等效电路 上等效电路主要用于定量计算动态参数。微变等效上等效电路主要用于定量计算动态参数。微变等效电路实际上是在交流通道的基础上，将三极管模型化。电路实际上

59、是在交流通道的基础上，将三极管模型化。5. 基本动态参数的计算基本动态参数的计算 输入电压：输入电压：bebirIU beibrUI 输出电压：输出电压： LcbLccoR/RIR/RIU beLiLcLcbeiLcbeiorRURRRRrUR/RrUU /1ocLuLibebeURRARUrr 从上式中可以看到输出电压与输入电压从上式中可以看到输出电压与输入电压的相位相反。的相位相反。 电压放大倍数：电压放大倍数：uA从右图中可以看出，假若从右图中可以看出，假若 Rb rbe 时：时：bbbebbbiiIRrIIRUI bbbebI)1Rr(I 电流放大倍数电流放大倍数 ：iAioiIIA

60、输入电流输入电流 ：iI bbbcioiIIIIIIALCCbLCCcoRRRIRRRII 若若RC RL时，有：时，有：从上式中可以看到输出电流与输入电流的相位相从上式中可以看到输出电流与输入电流的相位相同。同。输出电流输出电流 ：oIbLCCboIRRRII oI 输入电阻输入电阻Ri：ber/RRbi 从输入端看进去电路呈现出的阻抗为输入电从输入端看进去电路呈现出的阻抗为输入电阻。阻。 输出电阻：输出电阻： 将输入端将输入端短路，即：短路，即： 且保留且保留RS ，从输，从输 出端看进去，并且不包出端看进去，并且不包 括括RL的电阻。的电阻。 LsR0UcoRR0US 估算输出电压估算输