三極管放大電路及分析

1、第第4章章三極管及三極管及放大電路基礎放大電路基礎4.1BJT結構及性能參數(shù)結構及性能參數(shù)4.2基本共發(fā)射極放大電路基本共發(fā)射極放大電路4.3放大電路的主要技術指標放大電路的主要技術指標4.4放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法4.5工作點的穩(wěn)定問題工作點的穩(wěn)定問題4.6放大電路的三種基本組態(tài)放大電路的三種基本組態(tài)4.7組合（多級）放大電路組合（多級）放大電路4.8放大電路頻率響應放大電路頻率響應第四章 放大電路的基本原理4.2.1放大的概念放大的概念本質：本質：實現(xiàn)能量的控制。實現(xiàn)能量的控制。在放大電路中提供一個能源，由能量較小的輸入在放大電路中提供一個能源，由能量較小的輸入信號控制

2、這個能源，使之輸出較大的能量，然后推動信號控制這個能源，使之輸出較大的能量，然后推動負載。負載。小能量對大能量的控制作用稱為小能量對大能量的控制作用稱為放大作用放大作用。放大的對象是放大的對象是變化量。變化量。元件：輸出信號能受輸入信號的控制，元件：輸出信號能受輸入信號的控制，雙極型三雙極型三極管和場效應管。極管和場效應管。4.2基本共射極放大電路基本共射極放大電路第四章 放大電路的基本原理放大原件的受控作用：放大原件的受控作用：1、三極管（、三極管（BJT）的輸出電流（如集電極電流）的輸出電流（如集電極電流IC受輸入電流受輸入電流IB的控制），場效應管（的控制），場效應管（FET、JFET、

3、MOS）輸出電流）輸出電流ID受輸入電場受輸入電場UGS的控制的控制。2、輸出受輸入控制，輸入信號的微小變化都能、輸出受輸入控制，輸入信號的微小變化都能在輸出端有較大變換。在輸出端有較大變換。3、輸出信號的能量由另一個電源提供。、輸出信號的能量由另一個電源提供。第四章 放大電路的基本原理4.2.2單管共發(fā)射極放大電路單管共發(fā)射極放大電路4.2.2.1單管共發(fā)射極放大電路的組成單管共發(fā)射極放大電路的組成圖圖 1單管共射放大電路的單管共射放大電路的原理電路原理電路VT：NPN 型三極管，為放大元件；型三極管，為放大元件；VCC：為輸出信號提供能量；為輸出信號提供能量；RC：當當 iC 通過通過 R

4、c，將，將電流的變化轉化為集電極電流的變化轉化為集電極電壓的變化，傳送到電路電壓的變化，傳送到電路的輸出端；的輸出端；VBB 、Rb：為發(fā)射結提為發(fā)射結提供正向偏置電壓供正向偏置電壓。第四章 放大電路的基本原理組成放大電路的原則：組成放大電路的原則：1. 外加直流電源的外加直流電源的極性必須使發(fā)射結正偏，極性必須使發(fā)射結正偏，集電結反偏。則有：集電結反偏。則有：BCii 2. 輸入回路的接法應使輸入電壓輸入回路的接法應使輸入電壓 u 能夠傳送到三能夠傳送到三極管的基極回路，使基極電流產(chǎn)生相應的變化量極管的基極回路，使基極電流產(chǎn)生相應的變化量 iB。3. 輸出回路的接法應使變化量輸出回路的接法應

5、使變化量 iC 能夠轉化為變化能夠轉化為變化量量 uCE，并傳送到放大電路的輸出端。，并傳送到放大電路的輸出端。原理電路的缺點：原理電路的缺點：1. 雙電源供電；雙電源供電； 2. uI、uO 不共地。不共地。第四章 放大電路的基本原理單管共射放大電路單管共射放大電路圖圖 3單管共射放大電路單管共射放大電路C1 、C2 ：為隔直電容或耦合電容；為隔直電容或耦合電容； RL：為負載電阻。為負載電阻。該電路也稱該電路也稱阻容耦合阻容耦合單管共射放大電路。單管共射放大電路。第四章 放大電路的基本原理4. 3放大電路的主要技術指標放大電路的主要技術指標圖圖 4放大電路技術指標測試示意圖放大電路技術指標

6、測試示意圖1、放大倍數(shù)、放大倍數(shù)) )( (uA 電壓放大倍數(shù)ioUUAu ) )( (iA 電流放大倍數(shù)ioIIAi 第四章 放大電路的基本原理2、輸出電阻、輸出電阻 Ro從放大電路輸出端看進去的等效電阻。從放大電路輸出端看進去的等效電阻。輸出電阻輸出電阻Ro定義定義：輸入端信號源短路輸入端信號源短路( );輸出端負載開路輸出端負載開路( )時外加一個正弦輸出電壓時外加一個正弦輸出電壓 ，得到相應的輸出電，得到相應的輸出電流流 ，二者的比值為輸出電阻。，二者的比值為輸出電阻。SLoo0oURURIS0ULR oUoI第四章 放大電路的基本原理輸入端正弦電壓輸入端正弦電壓 ，分別測量空載和輸出

7、端接負載，分別測量空載和輸出端接負載 RL 的輸出電壓的輸出電壓 、 。oU iUoULooo)1(RUUR 輸出電阻愈小，帶載能力愈強。輸出電阻愈小，帶載能力愈強。LoLooRRRUU 輸出電阻輸出電阻Ro的測量的測量：圖圖 3放大電路技術指標測試示意圖放大電路技術指標測試示意圖第四章 放大電路的基本原理4、最大輸出幅度、最大輸出幅度在輸出波形沒有明顯失真情況下放大電路能夠提供在輸出波形沒有明顯失真情況下放大電路能夠提供給負載的最大輸出電壓給負載的最大輸出電壓( (或最大輸出電流或最大輸出電流) )可用峰可用峰-峰值表峰值表示，或有效值表示示，或有效值表示( (Uom 、Iom) )。5、非

8、線性失真系數(shù)、非線性失真系數(shù) D3、輸入電阻、輸入電阻 Ri所有諧波總量與基波成分之比，即所有諧波總量與基波成分之比，即12322UUUD 從放大電路輸入端看進去的等從放大電路輸入端看進去的等效電阻。效電阻。iiiIUR 第四章 放大電路的基本原理Aum6、通頻帶、通頻帶BWm21uA7、最大輸出功率與效率、最大輸出功率與效率 輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率。用符號輸出不產(chǎn)生明顯失真的最大輸出功率。用符號 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流電源消耗的功率：直流電源消耗的功率fL fHfL：下限頻率：下限頻率fH：上限頻率：上限頻率圖圖 4第四章 放大電路的基本原理2.4放大

9、電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法基本分析方法兩種基本分析方法兩種圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法靜態(tài)分析：電路中未施加輸入信號，僅存在偏置電靜態(tài)分析：電路中未施加輸入信號，僅存在偏置電路直流作用時的電路工作狀態(tài)，如輸入、輸出回路路直流作用時的電路工作狀態(tài)，如輸入、輸出回路的電流及電壓的電流及電壓動態(tài)分析：當外加交流輸入信號時，電路中存在直動態(tài)分析：當外加交流輸入信號時，電路中存在直流、交流信號并存狀態(tài)時的電路狀態(tài)，如放大倍數(shù)、流、交流信號并存狀態(tài)時的電路狀態(tài)，如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、最大輸出功率等。輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、最大輸出功率等?；痉治鏊悸罚合褥o態(tài)

10、，后動態(tài)基本分析思路：先靜態(tài)，后動態(tài)第四章 放大電路的基本原理4.4放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法靜態(tài)工作點：當外加輸入信號為零時，在直流電源靜態(tài)工作點：當外加輸入信號為零時，在直流電源VCC的作的作用下，三極管的基極回路及集電極回路均存在直流電流及用下，三極管的基極回路及集電極回路均存在直流電流及直流電壓，這些值在三極管輸入、輸出特性曲線上對應一直流電壓，這些值在三極管輸入、輸出特性曲線上對應一個點，該點稱靜態(tài)工作點。個點，該點稱靜態(tài)工作點。電路中電抗原件及電源的特點：電容對直流信號的阻抗無窮電路中電抗原件及電源的特點：電容對直流信號的阻抗無窮大，可以認為開路，但對交流信號，阻

11、抗為大，可以認為開路，但對交流信號，阻抗為1/wc,當電容足當電容足夠大，可認為短路；電感對直流信號的阻抗很小，可認為短夠大，可認為短路；電感對直流信號的阻抗很小，可認為短路，而對交流信號，感抗大小為路，而對交流信號，感抗大小為wL; 對理想電壓源，由于電對理想電壓源，由于電壓變化為零，在交流通路中相當于短路；對理想電流源，由壓變化為零，在交流通路中相當于短路；對理想電流源，由于電流變化為于電流變化為0，故在交流通路中相當于開路。，故在交流通路中相當于開路。第四章 放大電路的基本原理圖圖 5( (b) )4.4放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法4.4.1直流通路與交流通路直流通路與交

12、流通路 圖圖5圖圖 5( (a) )第四章 放大電路的基本原理4.4.2靜態(tài)工作點的近似計算靜態(tài)工作點的近似計算bceIBQICQ UCEQ圖圖 6bBEQCCBQRUVI 硅管硅管 UBEQ = (0.6 0.8) V鍺管鍺管 UBEQ = (0.1 0.2) VICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RC第四章 放大電路的基本原理【例例】圖示單管共射放大電路中，圖示單管共射放大電路中，VCC = 12 V，Rc = 3 k ，Rb = 280 k ，NPN 硅管的硅管的 = 50，試估算靜，試估算靜態(tài)工作點。態(tài)工作點。圖圖 7解：解：設設 UBEQ = 0.7 VA 40mA )280

13、7.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V第四章 放大電路的基本原理4.4.3圖解法圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。法求解放大電路的工作情況。一、圖解法的過程一、圖解法的過程( (一一) )圖解分析靜態(tài)圖解分析靜態(tài)1. 先用估算的方法計算輸入回路先用估算的方法計算輸入回路 IBQ、 UBEQ。2. 用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值方法：方法：根據(jù)根據(jù) uCE = V

14、CC iCRc 式確定兩個特殊點式確定兩個特殊點cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 時時，當當時時，當當?shù)谒恼?放大電路的基本原理輸出回路輸出回路輸出特性輸出特性CCCCCECCCEC0 0 RViuVui ，直流負載線直流負載線Q圖圖 2.4.2由靜態(tài)工作點由靜態(tài)工作點 Q 確 定 的確 定 的 IC Q、UCEQ 為靜態(tài)值。為靜態(tài)值。第四章 放大電路的基本原理圖圖 8【例例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集電極直流電源，集電極直流電源 VCC = 12 V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點。試用

15、圖解法確定靜態(tài)工作點。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流負載線，確定做直流負載線，確定 Q 點點根據(jù)根據(jù) UCEQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .第四章 放大電路的基本原理0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 點確定靜態(tài)值為：點確定靜態(tài)值為：iC /mA圖圖 2.4.3( (b) )第四章 放大電路的基本原理( (二二) ) 圖解分

16、析動態(tài)圖解分析動態(tài)1. 交流通路的輸出回路交流通路的輸出回路圖圖 8 輸出通路的外電路是輸出通路的外電路是 Rc 和和 RL 的并聯(lián)。的并聯(lián)。2. 交流負載線交流負載線交流負載線交流負載線交流負載線斜率為：交流負載線斜率為：LCLL/ 1RRRR ，其中，其中OIBiC / mAuCE /VQ圖圖 9第四章 放大電路的基本原理3. 動態(tài)工作情況圖解分析動態(tài)工作情況圖解分析圖圖 10 輸入回路工作情況輸入回路工作情況0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE第四章 放大電路的基本原理交流負載線交流負載線直流負載線直流負載線4.57.5

17、uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC圖圖 11輸出回路工作輸出回路工作情況分析情況分析第四章 放大電路的基本原理4. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)BECEIOuuuuAu 圖圖 12【例例】用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸出特性曲線如右圖，出特性曲線如右圖，RL = 3 k 。 uCE = (4.5 7.5) V = 3 V uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V解：解：求求 確定交流負載線確定交流負載線LR k 5 . 1/LCLRRR

18、取取 iB = (60 20) A = 40 A則輸入、輸出特性曲線上有則輸入、輸出特性曲線上有7504. 03BECE uuAu第四章 放大電路的基本原理 二、圖解法的應用二、圖解法的應用( (一一) )用圖解法分析非線性失真用圖解法分析非線性失真1. 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點過低，引起過低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui結論：結論：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真第四章 放大電路的基本原理iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真波形失真NPN 管截止失真時管截止失真時的輸出的輸出 uo 波形。波形

19、。uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQ第四章 放大電路的基本原理OIB = 0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib( (不失真不失真) )ICQUCEQ2. Q 點過高，引起點過高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真飽和失真飽和失真第四章 放大電路的基本原理( (二二) )用圖解法估算最大輸出幅度用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流負載線交流負載線 輸出波形沒有輸出波形沒有明顯失真時能夠輸明顯失真時能夠輸出最大電壓。即輸出最大電壓。即輸出特性的

20、出特性的 A、B 所所限定的范圍。限定的范圍。22omDECDU Q 盡量設在線段盡量設在線段 AB 的中點。則的中點。則 AQ = QB，CD = DE第四章 放大電路的基本原理( (三三) )用圖解法分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響用圖解法分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響1. 改變改變 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不變；不變；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 減小，減小，Q 點下移；點下移；Q 點上移；點上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32. 改變改變 VCC，保持，保持 Rb，Rc ， 不變；不變； 升高升高 VCC，直流負載線平，直流負載線平行右移，動態(tài)工作范圍增大，

21、行右移，動態(tài)工作范圍增大，但管子的動態(tài)功耗也增大。但管子的動態(tài)功耗也增大。Q2圖圖 13( (a) )圖圖 13( (b) )第四章 放大電路的基本原理3. 改變改變 Rc，保持，保持 Rb，VCC ， 不變；不變；4. 改變改變 ，保持保持 Rb，Rc ，VCC 不變；不變；增大增大 Rc ，直流負載，直流負載線斜率改變，則線斜率改變，則 Q 點向點向飽和區(qū)移近。飽和區(qū)移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，IC Q 增大，增大，UCEQ 減小，則減小，則 Q 點移近飽點移近飽和區(qū)。和區(qū)。圖圖 13 ( (c) )圖圖 13 ( (d) )第四章 放大電路的基本

22、原理圖解法小結圖解法小結1. 能夠形象地顯示靜態(tài)工作點的位置與非線性能夠形象地顯示靜態(tài)工作點的位置與非線性失真的關系；失真的關系；2. 方便估算最大輸出幅值的數(shù)值；方便估算最大輸出幅值的數(shù)值；3. 可直觀表示電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響；可直觀表示電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響；4. 有利于對靜態(tài)工作點有利于對靜態(tài)工作點 Q 的檢測等。的檢測等。第四章 放大電路的基本原理4.4.4微變等效電路法微變等效電路法 晶體管在小信號晶體管在小信號( (微變量微變量) )情況下工作時，可以在靜情況下工作時，可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內態(tài)工作點附近的小范圍內用直線段近似地代替三極管的用直線段近似地代替三極管的

23、特性曲線特性曲線，三極管就可以，三極管就可以等效為一個線性元件等效為一個線性元件。這樣就。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。線性電路。微變等效條件微變等效條件研究的對象僅僅是研究的對象僅僅是變化量變化量信號的信號的變化范圍很小變化范圍很小第四章 放大電路的基本原理一、簡化的一、簡化的 h 參數(shù)微變等效電路參數(shù)微變等效電路( (一一) ) 三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路 iB uBE 晶體管的輸入特性曲線晶體管的輸入特性曲線 常數(shù)常數(shù) CEBBEbeUiurrbe ：晶體管的輸入電阻。：晶體管的輸入電阻。 在

24、小信號的條件下，在小信號的條件下，rbe是一常是一常數(shù)。晶體管的輸入電路可用數(shù)。晶體管的輸入電路可用 rbe 等效等效代替。代替。1. 輸入電路輸入電路Q 點附近的工作段點附近的工作段近似地看成直線近似地看成直線 可認為可認為 uBE 與與 iB 成正比成正比QOiB uBE 圖圖 14( (a) )第四章 放大電路的基本原理2. 輸出電路輸出電路假設在假設在 Q 點附近特性曲線基本上是水平的點附近特性曲線基本上是水平的( ( iC 與與 uCE無關無關) )，數(shù)量關系上，數(shù)量關系上， iC 比比 iB 大大 倍；倍； iB iB從三極管輸出端看，從三極管輸出端看，可以用可以用 iB 恒流源代

25、恒流源代替三極管；替三極管；該恒流源為受控源；該恒流源為受控源；為為 iB 對對 iC 的控制。的控制。uCE QiC O圖圖 14( (b) )第四章 放大電路的基本原理3. 三極管的簡化參數(shù)等效電路三極管的簡化參數(shù)等效電路注意：注意：這里忽略了這里忽略了 uCE 對對 iC與輸出特性的影響，在與輸出特性的影響，在大多數(shù)情況下，簡化的微變等效電路對于工程計算來說大多數(shù)情況下，簡化的微變等效電路對于工程計算來說誤差很小。誤差很小。圖圖 15三極管的簡化三極管的簡化 h 參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路cbe + uBE + uCE iC iBebcrbe iB+ uBE + uCE iC iB第四章

26、放大電路的基本原理( (二二) ) rbe 的近似估算公式的近似估算公式rbb ：基區(qū)體電阻?；鶇^(qū)體電阻。re b ：基射之間結電阻?；渲g結電阻。歐歐姆姆，可可忽忽略略。只只有有幾幾：發(fā)發(fā)射射區(qū)區(qū)體體電電阻阻，一一般般 er EQEQbe26IIUrT EQbbBBEbe26)1(ddIriur 低頻、小功率管低頻、小功率管 rbb 約為約為 300 。UT ：溫度電壓當量。：溫度電壓當量。c beiBiCiEbb rbe rer e b 圖圖 16第四章 放大電路的基本原理例例. 求電路電壓放大倍數(shù)求電路電壓放大倍數(shù) Au；輸入電阻輸入電阻 Ri、輸出電阻、輸出電阻 ROC1RcRb+V

27、CCC2RL+VT+ iUOUbebirIU 而而ocLb LUI RI R io UUAu beLio rRUUAu 所所以以)/(LcLRRR Ri = rbe / Rb ，Ro = RcoUrbe ebcRcRLRbbIcIbI + + iU圖圖 17單管共射放大電路的等效電路單管共射放大電路的等效電路第四章 放大電路的基本原理電流放大倍數(shù)與電壓放大倍數(shù)之間關系電流放大倍數(shù)與電壓放大倍數(shù)之間關系討論討論1. 當當 IEQ 一定時，一定時， 愈大則愈大則 rbe 也愈大，選用也愈大，選用 值值較大的三極管其較大的三極管其 Au 并不能按比例地提高；并不能按比例地提高；EQbeL26)1(3

28、00beIrrRAu 因：因：2. 當當 值一定時，值一定時，IEQ 愈大則愈大則 rbe 愈小，可以得到較愈小，可以得到較大的大的 Au ，這種方法比較有效。，這種方法比較有效。 第四章 放大電路的基本原理( (三三) ) 等效電路法的步驟等效電路法的步驟( (歸納歸納) )1. 首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路首先利用圖解法或近似估算法確定放大電路的靜態(tài)工作點的靜態(tài)工作點 Q 。2. 求出靜態(tài)工作點處的微變等效電路參數(shù)求出靜態(tài)工作點處的微變等效電路參數(shù) 和和 rbe 。3. 畫出放大電路的微變等效電路?？上犬嫵鋈嫵龇糯箅娐返奈⒆兊刃щ娐??？上犬嫵鋈龢O管的等效電路，然后畫出放大電路其

29、余部分的交極管的等效電路，然后畫出放大電路其余部分的交流通路。流通路。4. 列出電路方程并求解。列出電路方程并求解。第四章 放大電路的基本原理*改進的引入發(fā)射級電阻的共發(fā)射極放大電路及分析改進的引入發(fā)射級電阻的共發(fā)射極放大電路及分析 uA . 1 計算電壓放大倍數(shù)計算電壓放大倍數(shù)如圖所示接有發(fā)射極電阻的單管放大電路，計算電壓如圖所示接有發(fā)射極電阻的單管放大電路，計算電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。C1RcRb+VCCC2RL+VT+ iUOURerbe bcRcRLRboUbIcIbI + ReeIe+ iU圖圖 18接有發(fā)射極電阻的放大電路接有發(fā)射極電阻的放大電路第四

30、章 放大電路的基本原理rbe bcRcRLRboUbIcIbI + ReeIe+ iU根據(jù)微變等效電路列方程根據(jù)微變等效電路列方程eebebiRIrIU be)1( II 其其中中LbLCO RIRIU 而而ebeLiO)1(RrRUUAu eLRRAu 引入發(fā)射極電阻引入發(fā)射極電阻后，后， 降低了。降低了。uA若滿足若滿足(1 + ) Re rbe 與三極管的參數(shù)與三極管的參數(shù) 、rbe 無關。無關。uA第四章 放大電路的基本原理2. 放大電路的輸入電阻放大電路的輸入電阻 bebeiii/)1(RRrIUR 引 入引 入 Re 后，輸入電阻后，輸入電阻增大了。增大了。3. 放大電路的輸出電阻

31、放大電路的輸出電阻coRR rbe ebcRcRLRboUbIcIbI + + ReeIcIrbe bcRcRbbIbI ReeIe將放大電路的輸入將放大電路的輸入端短路，負載電阻端短路，負載電阻 RL 開開路路 ，忽略，忽略 c 、e 之間的之間的內電阻內電阻 rce 。RLiU圖圖 19第四章 放大電路的基本原理4.5工作點的穩(wěn)定問題工作點的穩(wěn)定問題4.5.1溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響 三極管是一種對溫度十分敏感的元件。溫度變化對管三極管是一種對溫度十分敏感的元件。溫度變化對管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有：子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有： 1. UBE 改變。改變。UBE 的溫度系數(shù)約

32、為的溫度系數(shù)約為 2 mV/ C，即溫度，即溫度每升高每升高 1 C，UBE 約下降約下降 2 mV 。 2. 改變。改變。溫度每升高溫度每升高 1 C， 值約增加值約增加 0.5% 1 %， 溫度系數(shù)分散性較大。溫度系數(shù)分散性較大。 3. ICBO 改變。改變。溫度每升高溫度每升高 10 C ，ICBQ 大致將增加一大致將增加一倍，說明倍，說明 ICBQ 將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。第四章 放大電路的基本原理溫度升高將導致溫度升高將導致 IC 增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C圖

33、圖 20溫度對溫度對 Q 點和輸出波點和輸出波形的影響形的影響第四章 放大電路的基本原理4.5.2靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路一、電路組成一、電路組成改進的分壓式偏置電路改進的分壓式偏置電路C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB圖圖 21分壓式工作點穩(wěn)定電路分壓式工作點穩(wěn)定電路由于由于 UBQ 不隨溫度變化，不隨溫度變化，電流負反饋式工作點穩(wěn)定電路電流負反饋式工作點穩(wěn)定電路T ICQ IEQ UEQ UBEQ ( (= UBQ UEQ) ) IBQ ICQ 第四章 放大電路的基本原理說明：說明：1. Re 愈大，同樣的愈大，同樣的 IEQ 產(chǎn)

34、生的產(chǎn)生的 UEQ 愈大，則愈大，則溫度穩(wěn)定性愈好。但溫度穩(wěn)定性愈好。但 Re 增大，增大，UEQ 增大，要保持輸增大，要保持輸出量不變，必須增大出量不變，必須增大 VCC。2. 接入接入 Re ，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在 Re 兩端并聯(lián)大電容兩端并聯(lián)大電容 Ce ，交流電壓降可以忽略，則，交流電壓降可以忽略，則 Au 基基本無影響。本無影響。 Ce 稱旁路電容稱旁路電容3. 要保證要保證 UBQ 基本穩(wěn)定，基本穩(wěn)定，IR IBQ，則需要，則需要 Rb1、Rb2 小一些，但這會使電阻消耗功率增大，且電路的小一些，但這會使電阻消耗功率增大，且電路的輸入電阻降低。實際

35、選用輸入電阻降低。實際選用 Rb1、Rb2 值，取值，取 IR = (5 10)IBQ，UBQ = (5 10)UBEQ。第四章 放大電路的基本原理二、靜態(tài)與動態(tài)分析二、靜態(tài)與動態(tài)分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII 則則)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 靜態(tài)基極電流靜態(tài)基極電流 CQBQII 第四章 放大電路的基本原理動態(tài)分析動態(tài)分析C1RcRb2+VCCC2RL+ +Ceu

36、oRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRLoUbIcIiUbI + + Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+ uiuoRb1Re beLrRAu LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 第四章 放大電路的基本原理4.6放大電路的三種基本組態(tài)放大電路的三種基本組態(tài)三種基本接法三種基本接法共射組態(tài)共射組態(tài)共集組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)共基組態(tài)4.6.1共集電極放大電路共集電極放大電路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoUiUoUsU +_ _+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI ( (b) )等效電路等效電路為射極輸出器為射極輸出器圖圖 22共集電極放大電路

37、共集電極放大電路( (a) )電路圖電路圖第四章 放大電路的基本原理一、靜態(tài)工作點一、靜態(tài)工作點C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+SUOU由基極回路求得靜態(tài)基極電流由基極回路求得靜態(tài)基極電流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 則則eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU ( (a) )電路圖電路圖圖圖 22共集電極放大電路共集電極放大電路第四章 放大電路的基本原理二、電流放大倍數(shù)二、電流放大倍數(shù)biII eoII )1(beioi IIIIA所以所以三、電壓放大倍數(shù)三、電壓放大倍數(shù)ebeeo)1(RIRIU ebbebeebebi)1(RIrIRIrIU oeibee(1)(

38、1)uURAUrRLee/ RRR 結論：電壓放大倍數(shù)恒小于結論：電壓放大倍數(shù)恒小于 1，而接近，而接近 1，且輸出電，且輸出電壓與輸入電壓同相，又稱壓與輸入電壓同相，又稱射極跟隨器。射極跟隨器。iUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI ( (b) )等效電路等效電路第四章 放大電路的基本原理四、輸入電阻四、輸入電阻eebebiRIrIU ebeiii)1(RrIUR iUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 輸入電阻較大。輸入電阻較大。Ri第四章 放大電路的基本原理五、輸出電阻五、輸出電阻OU+_rbeSR bIeIoIbeccIbI

39、bsssbebo/ )( RRRRrIU 式式中中 1)1(sbeooobeoRrIURIII所以所以而而 輸出電阻低，故帶載能力比較強。輸出電阻低，故帶載能力比較強。Ro圖圖 23求射極輸出器求射極輸出器 Ro 的等效電路的等效電路第四章 放大電路的基本原理C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+SUOURc 該電路為何種組態(tài)放大電路？該電路為何種組態(tài)放大電路？第四章 放大電路的基本原理4.6.2共基極放大電路共基極放大電路圖圖 24共基極放大電路共基極放大電路( (a) )原理電路原理電路VEE 保證發(fā)射結正偏；保證發(fā)射結正偏；VCC 保證集電結反偏；三極管保證集電結反偏；三極管工作在放大區(qū)

40、。工作在放大區(qū)。( (b) )實際電路實際電路實際電路采用一個電實際電路采用一個電源源 VCC ，用，用 Rb1、Rb2 分分壓提供基極正偏電壓。壓提供基極正偏電壓。C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLVTC1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc第四章 放大電路的基本原理C1Rb1+VCCC2RL+Re+RS+SUOURcRb2Cb+ 該電路為何種組態(tài)放大電路？該電路為何種組態(tài)放大電路？第四章 放大電路的基本原理一、靜態(tài)工作點一、靜態(tài)工作點( (IBQ , ICQ , UCEQ) )圖圖 24( (b) )實際電路實際電路C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRL

41、iURcCQBEQCCb2b1b1eeBEQBQEQ)(1IUVRRRRRUUI 1EQBQII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 第四章 放大電路的基本原理二、電流放大倍數(shù)二、電流放大倍數(shù)微變等效電路微變等效電路由圖可得：由圖可得：coei,IIII 所以所以 ecioIIIIAi由于由于 小于小于 1 而近似等于而近似等于 1 ，所以共基極放電電路，所以共基極放電電路沒有電流放大作用。沒有電流放大作用。+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec圖圖 25共基極放大電路的等效電路共基極放大電路的等效電路第四章 放大電路的基本原理三、電壓放大倍數(shù)三

42、、電壓放大倍數(shù)+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec圖圖 26由微變等效電路可得由微變等效電路可得beLioLbobebi rRUUARIUrIUu 所所以以共基極放大電路沒有電流放大作用，但是共基極放大電路沒有電流放大作用，但是具有電壓放具有電壓放大作用大作用。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但沒有負號，說。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但沒有負號，說明該電路明該電路輸入、輸出信號同相位。輸入、輸出信號同相位。第四章 放大電路的基本原理四、輸入電阻四、輸入電阻暫不考慮電阻暫不考慮電阻 Re 的作用的作用 1)1(bebbebiiirIrIIUR五、輸出電阻五、輸出電阻暫不

43、考慮電阻暫不考慮電阻 Re 的作用的作用 Ro rcb . 已知共射輸出電阻已知共射輸出電阻 rce ，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可認為得多，可認為rcb (1 + )rce如果考慮集電極負載電阻，則共基極放大電路的輸如果考慮集電極負載電阻，則共基極放大電路的輸出電阻為出電阻為Ro = Rc / rcb Rc第四章 放大電路的基本原理4.6.3三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較大大( (數(shù)值同共射數(shù)值同共射電路，但同相電路，但同相) )小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十幾十幾 一幾百一幾百) ) 小小 大大( (幾十幾十 一百以上一百以上) ) 大大( (幾

44、十幾十 一百以上一百以上) )電電路路組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 第四章 放大電路的基本原理4.6.3三種基本組態(tài)的比較三種基本組態(tài)的比較 頻率頻率響應響應大大( (幾百千歐幾百千歐 幾兆歐幾兆歐) )大大( (幾歐幾歐 幾十歐幾十歐) )中中( (幾十千歐幾十千歐幾百千歐幾百千歐) )rce小小( (幾歐幾歐 幾十歐幾十歐) )小小( (幾十千

45、歐以上幾十千歐以上) )中中(幾百歐幾百歐幾千歐幾千歐) rbe組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差較好較好好好第四章 放大電路的基本原理4.7組合（多級）放大電路組合（多級）放大電路4.7.1多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式三種耦合方式三種耦合方式阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合一、阻容耦合一、阻容耦合圖圖 27阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路C1RC1Rb1+VCCC2RL+VT1+ iUoU+Rc2Rb2C3VT2+第第 一一 級級第第 二二 級

46、級第四章 放大電路的基本原理優(yōu)點：優(yōu)點：(1) (1) 前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點相前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點相互獨立；互獨立；(2) (2) 選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號幾乎不衰減地加到后一級輸入端，使信號得到充分利幾乎不衰減地加到后一級輸入端，使信號得到充分利用。用。不足：不足： (1) (1) 不適合傳送緩慢變化的信號；不適合傳送緩慢變化的信號；(2) (2) 無法實現(xiàn)線性集成電路。無法實現(xiàn)線性集成電路。第四章 放大電路的基本原理二、直接耦合二、直接耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2Rb2VT2圖圖 28

47、兩個單管放大電路簡單的直接耦合兩個單管放大電路簡單的直接耦合特點：特點：( (1) ) 可以放大交流和可以放大交流和緩慢變化及直流信號；緩慢變化及直流信號；( (2) ) 便于集成化。便于集成化。( (3) )各級靜態(tài)工作點互相影各級靜態(tài)工作點互相影響；基極和集電極電位會隨著響；基極和集電極電位會隨著級數(shù)增加而上升；級數(shù)增加而上升；( (4) )零點漂移。零點漂移。第四章 放大電路的基本原理1. 解決合適靜態(tài)工作點的幾種辦法解決合適靜態(tài)工作點的幾種辦法改進電路改進電路( (a) )電路中接入電路中接入 Re2，保證第一級集電極有保證第一級集電極有較高的靜態(tài)電位，但較高的靜態(tài)電位，但第二級放大倍

48、數(shù)嚴重第二級放大倍數(shù)嚴重下降。下降。 改進電路改進電路( (b) )穩(wěn)壓管動態(tài)電阻穩(wěn)壓管動態(tài)電阻很小，可以使第二級很小，可以使第二級的放大倍數(shù)損失小。的放大倍數(shù)損失小。但集電極電壓變化范但集電極電壓變化范圍減小。圍減小。VDZRc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2RVT2( (b) )Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURc2Re2VT2( (a) )第四章 放大電路的基本原理改進電路改進電路( (c) )+VCCRc1Rb1+VT1+ iUOURc2Rb2VT2VDz改進電路改進電路( (d) ) 可降低第二級的可降低第二級的集電極電位，又不損集電極電位，又不損失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓

49、失放大倍數(shù)。但穩(wěn)壓管噪聲較大。管噪聲較大。可獲得合適的工可獲得合適的工作點。為經(jīng)常采用的作點。為經(jīng)常采用的方式。方式。( (c) )Rc1Rb1+VCC+VT1+ iUOURe2Rc2VT2 ( (d) )圖圖 29直接耦合方式實例直接耦合方式實例第四章 放大電路的基本原理2. 零點漂移零點漂移直接耦合時，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點，直接耦合時，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。原因：原因：放大器件的參數(shù)受溫度影響而使放大器件的參數(shù)受溫度影響而使 Q 點不穩(wěn)定。點不穩(wěn)定。圖圖 30零點漂移現(xiàn)象零點漂移現(xiàn)象uOtOuItO放大電路

50、級數(shù)愈多，放放大電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點漂移問題大倍數(shù)愈高，零點漂移問題愈嚴重。愈嚴重。第四章 放大電路的基本原理抑制零點漂移的措施：抑制零點漂移的措施：( (1) ) 引入直流負反饋以穩(wěn)定引入直流負反饋以穩(wěn)定 Q 點；點；( (2) ) 利用熱敏元件補償放大器的零漂；利用熱敏元件補償放大器的零漂；圖圖 31利用熱敏元件補償零漂利用熱敏元件補償零漂R2R1+VCC+VT2+ RcVT1uIuOiC1ReRuB1( (3) ) 采用差分放大電路。采用差分放大電路。第四章 放大電路的基本原理三、變壓器耦合三、變壓器耦合選擇恰當?shù)淖儽?，可在負載上得到盡可能大的輸出選擇恰當?shù)淖儽龋稍谪撦d上得

51、到盡可能大的輸出功率。功率。圖圖 32變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路第 二 級第 二 級VT2、VT3組組成推挽式放大成推挽式放大電路，信號正電路，信號正負半周負半周 VT2、VT3 輪流導電。輪流導電。第四章 放大電路的基本原理優(yōu)點：優(yōu)點：( (1) ) 能實現(xiàn)阻抗變換；能實現(xiàn)阻抗變換；( (2) ) 靜態(tài)工作點互相獨立。靜態(tài)工作點互相獨立。缺點：缺點：( (1) ) 變壓器笨重；變壓器笨重；( (2) ) 無法集成化；無法集成化；( (3) ) 直流和緩慢變化信號不能通過變壓器。直流和緩慢變化信號不能通過變壓器。第四章 放大電路的基本原理三種耦合方式的比較三種耦合方式的比較阻容耦合阻

52、容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合特點特點各級工作點互各級工作點互不影響；不影響；結構簡單結構簡單能放大緩慢變能放大緩慢變化的信號或直流化的信號或直流成分的變化；成分的變化； 適合集成化適合集成化有阻抗變換作用；有阻抗變換作用；各級直流通路互各級直流通路互相隔離。相隔離。存在存在問題問題 不能反應直流不能反應直流成分的變化，成分的變化，不適合集成化不適合集成化有零點漂移現(xiàn)有零點漂移現(xiàn)象；象；各級工作點互各級工作點互相影響相影響不能反應直流成不能反應直流成分的變化；不適合分的變化；不適合放大緩慢變化的信放大緩慢變化的信號；號；不適合集成化不適合集成化適合適合場合場合分立元件交流分立元件交流放大電路放大電路集成放大電路，集成放大電路，直流放大電