第二章三极管基本放大器

1、第二章第二章 三极管基本放大器三极管基本放大器 基本放大电路一般是指由一个三极管与基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。相应元件组成的三种基本组态放大电路。 1.1.放大电路主要用于放大微弱信号，输放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。号的能量得到了加强。 2. 2.输出信号的能量实际上是由直流电源输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。成信号能量，提供给负载。共发射极组态交流基本放

2、大电路的组成共发射极组态交流基本放大电路的组成 图 2.1 共发射极组态交流基本放大电路Rb固定偏置电阻器RC集电极负载电阻器RL负载C1、 C2耦合电容器静态和动态的关系静态和动态的关系 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道动态，正确地区分直流通道和交流通道。 动态动态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称交流工作状态交流工作状态。0iv 静态静态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态

3、直流工作状态。0iv直流通道和交流通道直流通道和交流通道 (a)直流通道图 2.2 共射极放大电路的直流通道和交流通道 (b)交流通道静态工作状态的估算法静态工作状态的估算法cCQCCCEQBCQbBECCBQRIVVIIRVVI IBQ、ICQ和和VCEQ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静态工作点工作点，用用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位量三个电极对地的电位VBQ、VEQ和和VCQ即可确定三极即可确定三极管的静态工作状态管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态进行计算根据直流通道可对放大电路的静态进行计算

4、静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法图 2.3 共射极放大电路静态工作状态的图解分析放大电路的静态工作状态的图解分析如图2.3所示。bBEQCCBQRVVICCQCCCEQRIVV交流负载线交流负载线 1. 1. 通过输出特性曲线上通过输出特性曲线上的的Q Q点做一条直线，其斜点做一条直线，其斜率为率为-1/R-1/RL L。 2. R2. RL L= R= RL LRcRc，是交，是交流流 负载电阻。负载电阻。3. 3. 交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。 4. 4. 交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交于负载线

5、相交于Q Q点。点。 图图2.4 2.4 动态工作状态的图解分析动态工作状态的图解分析)/()/()/)()/(LCCLCCCEQLCCCCEQLCcCEQCERRiRRIVRRIiVRRiVv交流分析的图解法交流分析的图解法图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。0 (a) 输入回路 (b) 输出回路uCEiCQICQUCCuBEiB0uBEtiBt0iCt0tQQQQQIBQUBEQuCEUCEQ直流负载线交流负载线00饱和失真饱和失真输出回路ouCEiCQICQiCt

6、otQQuCEUCEQo输入回路IuBEiBouBEtiBtoQQQIBQUBEQo截止失真截止失真输出回路输入回路IuBEiB0uBEtiBt0QIBQUBEQ0(b) 截止失真0uCEiCICQiCt0tQQUCEQ0uCEQ放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度1 1、工作点、工作点Q Q要设置要设置在在交流负载线的中交流负载线的中间间部位部位2 2、注意区分、注意区分“最大最大交流电压增益交流电压增益”与与“最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度”。存在电压增益的。存在电压增益的最大值是因为最大值是因为分布分布的不均匀性的不均匀性。非线性失真非线性失真 由于三极管存在非

7、线性，使输出信号产生了由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线非线性失真性失真。 非线性失真系数：非线性失真系数：在某一正弦信号输入下，输出在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用基波分量之比，用THDTHD表示，表示，即即: :%10012322VVVTHD三极管的中频微变等效模型三极管的中频微变等效模型bbeBBEbeiuIUrUBEIB0IBUBEQ把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，然后用线性电路的分析方法来分析。是晶体管在中频小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作

8、点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。)mA(mV)(26)1 (300EQbeIr三极管的中频微变等效模型（续三极管的中频微变等效模型（续1）0UCEICIBICQbcii输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流的微小变化IB有关，而与电压VCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：+ube+uceicibCBErbe+uceicibCBE+ubeib (a) 三极管 (b) 三极管的微变等效电路共发射极基本放大电路的中频微变等效电路共发射极基本放大电路的中频微变等效电路rbe+ov&cI&bI&CBEbI&RcRL

9、Rb +iv& 电压放大倍数beLbbebLbbecL.orRIrIRIrIRVVAiu&式中式中RL = RC / RL输入电阻beb/rRIVRiii输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，一般希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于Rb比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。cI&bI&Rirbe+oV&CBE+iV&bI&RcRLRb +iI&输出电阻coRIUR&对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变

10、化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。rbe+V&cI&bI&CBEbI&RcRbI&Ro的计算方法是：信号源iV&短路，断开负载RL，在输出端加电压V&，求出由产生的电流 I&，则输出电阻 Ro为：V&Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+例例2.12.1：图示电路，已知V12CCU，300BRk，3CRk，3LRk，3sRk，50，试求：（1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数uA&；（2）输入电阻 Ri和输出电阻 Ro；（3）输出端开路时的源电压放大倍数susUUA&o。

11、解：先求静态工作点解：先求静态工作点40A30012BCCBBEQCCBQRURUUIAmA204. 050BQCQ IIV63212CCQCCCEQRIUU再求三极管的动态输入电阻963)mA(2mV)(26)501 (300)mA(mV)(26)1 (300EQbeIr963. 0kRC+UCCVRB+UCEQ+UBEQ ICQIBQ（1）RL接入时的电压放大倍数uA&为：78963. 0333350beLrRAu&RL断开时的电压放大倍数uA&为：156963. 0350beCrRAu&（2）输入电阻Ri为：96. 0963. 0/300/beBrRRik输出电阻 Ro为：3Co RR

12、k（3）39)156(131oouisiisisusARRRUUUUUUA&有射极电阻器的共发射极放大电路有射极电阻器的共发射极放大电路Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（1）计算静态工作点）计算静态工作点EEQBEQBBQCCRIURIUEBBEQCCBQRRUUI)1(BQEQBQCQIIII)1 (EEQCCQCCCEQRIRIUU有射极电阻器的共发射极放大电路（续）有射极电阻器的共发射极放大电路（续）Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（2）交流计算）交流计算rbecI&bI&CBEbI&RcRLRBRERsUsUiUoUiEbbebLCbUR

13、IrIRRIA)1 ()/()1 (/EbeBiRrRRCORR静态工作点稳定的共发射极放大器静态工作点稳定的共发射极放大器：I2IB，则CCb2b1b2BVRRRV与温度基本无关。 温度tICIEVE(=IE Re)UBE(=UBIE Re)IB IC 调节过程：I2I1IBRb1-上偏置电阻器Rb2-下偏置电阻器（1）静态计算）静态计算CCbbbBQVRRRV212eBEQBQEQRVVI1EQBQIIBQCQIIeEQcCQCCCEQRIRIVVRb1、Rb2选用相同温度系数的电阻器（同一批号），以减小温度变化对三极管基极电位的影响。Re应选应选温度系数温度系数尽量尽量低低的电阻器的电阻

14、器（2）交流计算）交流计算beLCbebLCbUrRRrIRRIA)/()/(bebbirRRR/21CRvORRLi 01 1、为什么要设置稳定的、为什么要设置稳定的Q Q点？点？ （1 1）Q Q点设置不合适的话，将使输出波形失真点设置不合适的话，将使输出波形失真 （2 2）放大倍数与）放大倍数与Q Q点有关点有关 2 2、环境温度对工作点稳定的影响、环境温度对工作点稳定的影响 当温度升高时，三极管的反向饱和电流当温度升高时，三极管的反向饱和电流I ICBOCBO U UBEBE 、 I IC C 从而影响从而影响AuAu静态工作点稳定的共发射极放大器静态工作点稳定的共发射极放大器存在的意

15、义存在的意义共集电极放大电路共集电极放大电路Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+（1）静态计算）静态计算EBBEQCCBQRRUUI)1 (BQCQIIBQEQII)1 (EEQCCCEQRIUU信号从基极输入，从发射极输出。Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+ rbe + oU& cI& bI& C B E + iU& bI& RE RL RB Rs + sU& 共集电极放大器的微变等效电路 1I& eI& iI& （2）动态分析）动态分析)/)(1 ()/)(1 ()/()1 ()/()1 (LEbeLELEbbebLEbURRrRRRRIrIRRIA表明表

16、明: 同相、无电压放大。同相、无电压放大。)/)(1 (/)/()1 (/LEbeBbLEbbebBiRRrRIRRIrIRR表明表明: 输入阻抗较高。输入阻抗较高。Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+ rbe + oU& cI& bI& C B E + iU& bI& RE RL RB Rs + sU& 共集电极放大器的微变等效电路 1I& eI&iI& 1/beEbebEorReIrIRR表明表明: 输出阻抗较小。输出阻抗较小。U输出电阻的计算要点： （1）断开RL，令Ui=0。 （2）在输出端加电压U，使该电压在rbe上形成大小为Ib的电流。射极输出器的特点：电压放大倍数

17、小于1，但约等于1，即电压跟随。输入电阻较高。输出电阻较低。射极输出器的用途： 射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。例例2.2：如果用例2.1的共发射极放大器去推动一个阻抗为16欧姆的扬声器，其交流电压增益是多少？如果改为下图所示的连接方式，其交流电压增益有何改善？kkkkkRi1 . 4)016. 0/2)(2001 (1/20023k300k3kRL+uo+UCCC2C3RBRE+Rsus+uiRCC1RB+200k2k=200=200rbe2=1k=50=50rbe1=0.96k83. 096. 0)16/3(501kAu9096. 0)1 . 4/3(501kkAu共基极交流放大器共基极交流放大器共基组态