02—第二章基本放大電路ppt課件

1、l 晶體管在滿足一定條件下，其集電極電流與基極電流成比例關系，即晶體管在滿足一定條件下，其集電極電流與基極電流成比例關系，即集電極電流是基極電流的集電極電流是基極電流的倍。所以，如果能夠使得管子的基極電流倍。所以，如果能夠使得管子的基極電流按照信號的變化規(guī)律而變化，則集電極電流也必將按照信號規(guī)律而變按照信號的變化規(guī)律而變化，則集電極電流也必將按照信號規(guī)律而變化，但是卻是基極電流的化，但是卻是基極電流的倍。如果讓集電極電流成為流過負載的電倍。如果讓集電極電流成為流過負載的電流，則負載電流將會得到放大。同時，負載電阻將管子的集電極電流流，則負載電流將會得到放大。同時，負載電阻將管子的集電極電流轉(zhuǎn)換

2、成負載電壓，如果負載合適，則負載上將會獲得比較大的信號電轉(zhuǎn)換成負載電壓，如果負載合適，則負載上將會獲得比較大的信號電壓。從而實現(xiàn)信號的電流電壓放大，即實現(xiàn)信號的功率放大。壓。從而實現(xiàn)信號的電流電壓放大，即實現(xiàn)信號的功率放大。l 信號源、放大器、負載、電源之間的連接關系如下圖所示。信號源、放大器、負載、電源之間的連接關系如下圖所示。放大是電子線路的最基本的功能，也是應用最為廣泛的功能。例放大是電子線路的最基本的功能，也是應用最為廣泛的功能。例如如。放大器則是最為基本和重要的電子線路，幾乎所有的電子設備中放大器則是最為基本和重要的電子線路，幾乎所有的電子設備中都有放大器的參與。例如：都有放大器的參

3、與。例如：放大器信號源負載直流電源l由于放大器件的電特性本質(zhì)上是非線性的，只是在很由于放大器件的電特性本質(zhì)上是非線性的，只是在很小的信號范圍內(nèi)才近似為線性的，故放大器必將會產(chǎn)小的信號范圍內(nèi)才近似為線性的，故放大器必將會產(chǎn)生失真。尤其是當信號在大范圍內(nèi)變動時，放大器件生失真。尤其是當信號在大范圍內(nèi)變動時，放大器件的非線性更為突出。所以，放大器的失真是絕對的，的非線性更為突出。所以，放大器的失真是絕對的，不失真是相對的，絕對不失真是不可能的。不失真是相對的，絕對不失真是不可能的。l放大器與前后極之間的連接稱為耦合，耦合的目的是放大器與前后極之間的連接稱為耦合，耦合的目的是為了傳送信號。耦合的具體電

4、路最常用的是電容耦合，為了傳送信號。耦合的具體電路最常用的是電容耦合，也有變壓器耦合或者其它的耦合方式。但是無論是變也有變壓器耦合或者其它的耦合方式。但是無論是變壓器還是電容，都有頻率特性，故耦合效果與頻率有壓器還是電容，都有頻率特性，故耦合效果與頻率有關。當頻率比較低時將導致放大器的增益下降。關。當頻率比較低時將導致放大器的增益下降。l 分析放大器時，要根據(jù)不同的情況采用不同的分析方法。分析放大器時，要根據(jù)不同的情況采用不同的分析方法。對于小信號情況，往往將電子器件等效為線性的數(shù)學模對于小信號情況，往往將電子器件等效為線性的數(shù)學模型；而對于大信號情況，則往往采用圖解分析方法。型；而對于大信號

5、情況，則往往采用圖解分析方法。l 放大器中往往既有直流參數(shù)，也有交流參數(shù)，所以分析放大器中往往既有直流參數(shù)，也有交流參數(shù)，所以分析時往往將直流和交流情況分開進行，但是最終分析結(jié)果時往往將直流和交流情況分開進行，但是最終分析結(jié)果應該是直流和交流分析結(jié)果的疊加在放大器件處于線應該是直流和交流分析結(jié)果的疊加在放大器件處于線性區(qū)域的時候）。性區(qū)域的時候）。l 管子的結(jié)電容雖然很小，但是當頻率升高時容抗將會降管子的結(jié)電容雖然很小，但是當頻率升高時容抗將會降低，從而影響放大器的高頻端的增益。所以，放大器在低，從而影響放大器的高頻端的增益。所以，放大器在頻率很高或者很低時增益都會下降。故放大器的頻帶是頻率很

6、高或者很低時增益都會下降。故放大器的頻帶是有限的。有限的。l 放大器的負載可以是下一級電路的輸入端阻抗，也可以放大器的負載可以是下一級電路的輸入端阻抗，也可以是實際的負載例如揚聲器等）；信號源可以是實際的是實際的負載例如揚聲器等）；信號源可以是實際的信號源例如麥克風等），也可以是前級電路的輸出信信號源例如麥克風等），也可以是前級電路的輸出信號。號。l 放大器的測試信號。對于放大器的分析和測試往往采用放大器的測試信號。對于放大器的分析和測試往往采用正弦波信號雖然實際被放大的電信號往往都不是正弦正弦波信號雖然實際被放大的電信號往往都不是正弦波），這是因為非正弦波可以被分解為一系列不同頻率波），這是

7、因為非正弦波可以被分解為一系列不同頻率的正弦波的疊加。在某些特殊性況下，也會采用矩形波的正弦波的疊加。在某些特殊性況下，也會采用矩形波作為測試信號。作為測試信號。l 電子學中的放大是指電信號通過放大器后其功率得到一電子學中的放大是指電信號通過放大器后其功率得到一定的增益。這種電信號往往來自各種換能器傳感器），定的增益。這種電信號往往來自各種換能器傳感器），但是它們輸出的電信號功率往往很小，不足以驅(qū)動負載，但是它們輸出的電信號功率往往很小，不足以驅(qū)動負載，所以需要放大。故所謂放大，是指信號功率的增強，在所以需要放大。故所謂放大，是指信號功率的增強，在電子學中，沒有功率增益的放大器是沒有意義的。電

8、子學中，沒有功率增益的放大器是沒有意義的。l 放大器實際上是一種能量功率控制與轉(zhuǎn)換電路，它放大器實際上是一種能量功率控制與轉(zhuǎn)換電路，它將直流供電電源的能量功率轉(zhuǎn)換為信號能量功將直流供電電源的能量功率轉(zhuǎn)換為信號能量功率）。但是放大器中的放大器件在進行能量轉(zhuǎn)換的同時，率）。但是放大器中的放大器件在進行能量轉(zhuǎn)換的同時，自身也會消耗功率管耗等于集電極自身也會消耗功率管耗等于集電極發(fā)射極電壓乘以發(fā)射極電壓乘以集電極電流的平均值），所以放大器存在著一個效率問集電極電流的平均值），所以放大器存在著一個效率問題。題。一、放大倍數(shù)增益）放大倍數(shù)是指放大器的輸出量 與輸入量 之比。即電壓增益：輸出電壓 與輸入電壓

9、 之比。即電流增益：輸出電流 與輸入電流 之比。即互阻增益：輸出電壓 與輸入電流 之比。即互導增益：輸出電流 與輸入電壓 之比。即l 在增益表達式中，所有的變量都取向量，這是為了表在增益表達式中，所有的變量都取向量，這是為了表達增益與頻率的關系，具體的表示方式是放大器的幅達增益與頻率的關系，具體的表示方式是放大器的幅頻特性和相頻特性，但是一般情況下只需要關心其幅頻特性和相頻特性，但是一般情況下只需要關心其幅頻特性。（正弦穩(wěn)態(tài)，線性電路）頻特性。（正弦穩(wěn)態(tài)，線性電路）l 最常用的增益形式是電壓增益和電流增益，尤其是電最常用的增益形式是電壓增益和電流增益，尤其是電壓增益。而互阻增益和互導增益使用較

10、少。壓增益。而互阻增益和互導增益使用較少。l 增益的測試和表達是有一定前提的，這個前提就是信增益的測試和表達是有一定前提的，這個前提就是信號的失真很小滿足一定的要求），所以，只有放大號的失真很小滿足一定的要求），所以，只有放大器輸出信號的失真滿足給定要求時，增益才有實際意器輸出信號的失真滿足給定要求時，增益才有實際意義。義。UoUiIoIiUoIiIoUiUUAAiOuuuIIAAiOiiiUIAiOiuIUAiOuiiXoXAXoXil輸入電阻多大合適需要根據(jù)信號源的內(nèi)阻來決定；而放大器的內(nèi)阻則要根輸入電阻多大合適需要根據(jù)信號源的內(nèi)阻來決定；而放大器的內(nèi)阻則要根據(jù)負載電阻決定。但是，一般要求

11、放大器的內(nèi)阻大于信號源內(nèi)阻據(jù)負載電阻決定。但是，一般要求放大器的內(nèi)阻大于信號源內(nèi)阻510倍以倍以上，而負載電阻則要求大于放大器內(nèi)阻上，而負載電阻則要求大于放大器內(nèi)阻510倍以上。倍以上。l在低頻領域，通常并不要求放大器的輸入電阻與信號源內(nèi)阻匹配，也不要在低頻領域，通常并不要求放大器的輸入電阻與信號源內(nèi)阻匹配，也不要求負載電阻與放大器內(nèi)阻匹配。這是因為如果放大器的輸入電阻與信號源求負載電阻與放大器內(nèi)阻匹配。這是因為如果放大器的輸入電阻與信號源內(nèi)阻匹配，固然放大器的輸入端將會從信號源上獲得最大功率但并不是內(nèi)阻匹配，固然放大器的輸入端將會從信號源上獲得最大功率但并不是負載上所獲得的最大功率），但是并

12、不能獲得最大電壓，當放大器的增益負載上所獲得的最大功率），但是并不能獲得最大電壓，當放大器的增益一定時，就不能使得負載獲得最大電壓功率輸出）。一定時，就不能使得負載獲得最大電壓功率輸出）。l在低頻領域，通常也不要求負載電阻與放大器的內(nèi)阻匹配。這是因為按照在低頻領域，通常也不要求負載電阻與放大器的內(nèi)阻匹配。這是因為按照放大器輸出端的等效電路實現(xiàn)阻抗匹配，使得負載功率即放大器的輸出放大器輸出端的等效電路實現(xiàn)阻抗匹配，使得負載功率即放大器的輸出功率達到最大時，往往此時已經(jīng)不滿足放大器輸出端等效電路的條件了，功率達到最大時，往往此時已經(jīng)不滿足放大器輸出端等效電路的條件了，所以并不實用。所以并不實用。二

13、、輸入電阻和輸出電阻l放大器的輸入電阻影響到信號源的電壓能否有效地耦合到放大器的輸入端。放大器的輸入電阻影響到信號源的電壓能否有效地耦合到放大器的輸入端。l放大器的輸出電阻影響到放大器的輸出電壓能否有效地耦合到負載上。放大器的輸出電阻影響到放大器的輸出電壓能否有效地耦合到負載上。l耦合耦合電路之間的連接，或者信號的傳送。耦合方式即信號的傳送方式。電路之間的連接，或者信號的傳送。耦合方式即信號的傳送方式。l放大器從信號源獲得的信號電壓和負載從放大器獲得的輸出電壓分別為：放大器從信號源獲得的信號電壓和負載從放大器獲得的輸出電壓分別為：RiRsRiUsUiL0LRRRUoUo放大電路USRLRSRi

14、UoUoUiRo還應該注意的是，放大器的輸入電阻和輸出電阻都是在放大器處于線性放還應該注意的是，放大器的輸入電阻和輸出電阻都是在放大器處于線性放大區(qū)時才有效的。大區(qū)時才有效的。l輸入電阻和輸出電阻都是一種等效的概念，是對放大器輸入端和輸出端的輸入電阻和輸出電阻都是一種等效的概念，是對放大器輸入端和輸出端的外特性的一種表示。放大器的輸出電阻只有在放大器的最大輸出電流范圍外特性的一種表示。放大器的輸出電阻只有在放大器的最大輸出電流范圍內(nèi)有效。內(nèi)有效。l輸入電阻定義：輸入電阻定義：l輸出電阻定義輸出電阻定義1：l Uoo輸出開路電壓輸出開路電壓 Iosh輸出短路電流輸出短路電流l輸出電阻定義輸出電阻

15、定義2：Ro外加電壓外加電壓V/電流電流I內(nèi)部電壓源短路、電流源開路。內(nèi)部電壓源短路、電流源開路。IiUiRiIoshUooRo三、通頻帶三、通頻帶影響放大器通頻帶的因素：影響放大器通頻帶的因素：耦合元件等影響放大器的低頻增益。耦合元件等影響放大器的低頻增益。結(jié)電容等影響放大器的高頻特性。結(jié)電容等影響放大器的高頻特性。低端截止頻率高端截止頻率帶寬=fH-fL四、非線性失真系數(shù)失真度）四、非線性失真系數(shù)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二次諧波及高次諧波幅度。二次諧波及高次諧

16、波幅度。工程上往往用工程上往往用THD表示失真系數(shù)表示失真系數(shù)Total Harmonic Distortion。五、效率五、效率%100PPoE電源功率輸出功率效率l對于大信號的放大器功率放大器要求講究效率。如果功率放大器對于大信號的放大器功率放大器要求講究效率。如果功率放大器效率很低，則電源提供的功率大部分將會被放大器自身消耗，而且這效率很低，則電源提供的功率大部分將會被放大器自身消耗，而且這將會導致放大器件的發(fā)熱，這不僅會導致電路的熱不穩(wěn)定，而且為此將會導致放大器件的發(fā)熱，這不僅會導致電路的熱不穩(wěn)定，而且為此需要配置大型散熱器，和配置大功率的供電電源，導致體積龐大。需要配置大型散熱器，和

17、配置大功率的供電電源，導致體積龐大。l對于便攜式設備，往往也需要講究效率，以便便攜式電源的功率能夠?qū)τ诒銛y式設備，往往也需要講究效率，以便便攜式電源的功率能夠得到充分的利用。得到充分的利用。l一般情況下，對于小信號放大器不需要講究效率。一般情況下，對于小信號放大器不需要講究效率。l大信號、小信號大信號、小信號大信號放大器也稱為功率放大器，小信號放大器大信號放大器也稱為功率放大器，小信號放大器也稱為電壓放大器，根據(jù)放大器的輸出功率劃分。一般輸出功率大于也稱為電壓放大器，根據(jù)放大器的輸出功率劃分。一般輸出功率大于1W的放大器稱為功率放大器；的放大器稱為功率放大器；0.5W以下的放大器為小功率放大器

18、，即以下的放大器為小功率放大器，即電壓放大器；電壓放大器；0.5W1W的放大器稱為中功率放大器。的放大器稱為中功率放大器。l發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。l基極電阻基極電阻Rb，防止發(fā)射，防止發(fā)射結(jié)電流過大而燒毀。結(jié)電流過大而燒毀。l基極電源和集電極電源共基極電源和集電極電源共地。（只要集電極電位高于地。（只要集電極電位高于基極電位就可以實現(xiàn)集電結(jié)基極電位就可以實現(xiàn)集電結(jié)反偏）反偏）l將信號源電壓將信號源電壓ui作用到發(fā)作用到發(fā)射結(jié)上，使得基極電流按照射結(jié)上，使得基極電流按照信號電壓的變化規(guī)律而變化。信號電壓的變化規(guī)律而變化。l通過集電極電阻通過集電極電阻Rc將集電將集電極電

19、流轉(zhuǎn)換為輸出電壓極電流轉(zhuǎn)換為輸出電壓uo。使得輸出功率大于信號源功使得輸出功率大于信號源功率，即使得交流信號得到放率，即使得交流信號得到放大。大。l為了只采用一個電源，將為了只采用一個電源，將基極電源與集電極電源合并基極電源與集電極電源合并成一個電源。同時使得信號成一個電源。同時使得信號源電壓源電壓Ui可以不經(jīng)過基極電可以不經(jīng)過基極電阻阻Rb而直接耦合到發(fā)射結(jié)。而直接耦合到發(fā)射結(jié)。并且并且Ui和電源實現(xiàn)共地。和電源實現(xiàn)共地。l為了防止信號源將基極直為了防止信號源將基極直流短路到地，在信號源與放流短路到地，在信號源與放大器之間串聯(lián)一個隔直電容大器之間串聯(lián)一個隔直電容Ci。l為了將集電極電壓耦合到

20、為了將集電極電壓耦合到負載上，在集電極與地之間負載上，在集電極與地之間接入負載電阻，同時為避免接入負載電阻，同時為避免負載對管子集電極直流電位負載對管子集電極直流電位的影響，在集電極與負載之的影響，在集電極與負載之間串聯(lián)一個隔直電容間串聯(lián)一個隔直電容Co。管子發(fā)射結(jié)上的電壓相當于兩個電壓的疊加：直流偏置電壓和交流信號電管子發(fā)射結(jié)上的電壓相當于兩個電壓的疊加：直流偏置電壓和交流信號電壓管子發(fā)射結(jié)電壓壓管子發(fā)射結(jié)電壓=輸入電容輸入電容Ci上的直流電壓上的直流電壓+信號源交流電壓）。任信號源交流電壓）。任何時候都要保證發(fā)射結(jié)的正偏，所以輸入電壓幅度不能夠超過發(fā)射結(jié)的靜何時候都要保證發(fā)射結(jié)的正偏，所以

21、輸入電壓幅度不能夠超過發(fā)射結(jié)的靜態(tài)電壓態(tài)電壓VbeQ。一、靜態(tài)工作點一、靜態(tài)工作點靜態(tài)：靜態(tài)： 指在沒有輸入交流信號稱為動態(tài)信號的情況下的電路指在沒有輸入交流信號稱為動態(tài)信號的情況下的電路狀態(tài)。狀態(tài)。工作點：工作點： 管子的基極和集電極電流和集電極管子的基極和集電極電流和集電極發(fā)射極電壓直流）。發(fā)射極電壓直流）。在管子的輸入輸出特性曲線上表現(xiàn)為一個坐標點。在管子的輸入輸出特性曲線上表現(xiàn)為一個坐標點。靜態(tài)工作點參數(shù)：靜態(tài)工作點參數(shù)：靜態(tài)基極電流：靜態(tài)基極電流：IBQ靜態(tài)集電極電流：靜態(tài)集電極電流： ICQ靜態(tài)集電極靜態(tài)集電極發(fā)射極壓降：發(fā)射極壓降：VCEQ靜態(tài)基極靜態(tài)基極發(fā)射極壓降：發(fā)射極壓降：

22、VBEQ（鍺管：（鍺管：0.2V0.3V 硅管：硅管：0.6V0.8V）二、為什么要設置靜態(tài)工作點？二、為什么要設置靜態(tài)工作點？l放大器實際上是利用晶體管的電流放大特性來實現(xiàn)放大的，但是晶體管的這放大器實際上是利用晶體管的電流放大特性來實現(xiàn)放大的，但是晶體管的這種電流放大特性，需要滿足管子的種電流放大特性，需要滿足管子的“發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的條件。這發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的條件。這就需要設置合適的靜態(tài)工作點，使得管子能夠滿足這個條件。就需要設置合適的靜態(tài)工作點，使得管子能夠滿足這個條件。l放大器的輸入信號必須有效地耦合到管子的發(fā)射結(jié)，使得基極電流能夠按照放大器的輸入信號必須有效地耦合到管子

23、的發(fā)射結(jié)，使得基極電流能夠按照輸入信號的規(guī)律變化，從而可以得到比較大的按照信號規(guī)律變化的集電極電輸入信號的規(guī)律變化，從而可以得到比較大的按照信號規(guī)律變化的集電極電流，即得到電流放大，再通過集電極電阻將電流變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，從而流，即得到電流放大，再通過集電極電阻將電流變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，從而實現(xiàn)電壓放大，最終實現(xiàn)功率放大。實現(xiàn)電壓放大，最終實現(xiàn)功率放大。l設置靜態(tài)工作點就是為了使得管子在輸入信號的整個電平范圍始終處于放大設置靜態(tài)工作點就是為了使得管子在輸入信號的整個電平范圍始終處于放大區(qū)，即使得管子既不會進入截止區(qū)，也不會進入飽和區(qū)因為無論是截止區(qū)區(qū)，即使得管子既不會進入截止區(qū)，也不會進入飽

24、和區(qū)因為無論是截止區(qū)還是飽和區(qū)，管子不再能夠滿足集電極電流與基極電流的還是飽和區(qū)，管子不再能夠滿足集電極電流與基極電流的倍的關系）。倍的關系）。l從放大器的輸入回路來看，由于發(fā)射結(jié)本身設置有靜態(tài)偏置，所以設法使得從放大器的輸入回路來看，由于發(fā)射結(jié)本身設置有靜態(tài)偏置，所以設法使得動態(tài)的、有正有負的輸入信號電壓疊加在發(fā)射結(jié)的靜態(tài)偏置之上，只要信號動態(tài)的、有正有負的輸入信號電壓疊加在發(fā)射結(jié)的靜態(tài)偏置之上，只要信號電壓幅度與偏置電壓合適，就可以保證在整個輸入信號的電平范圍內(nèi)，發(fā)射電壓幅度與偏置電壓合適，就可以保證在整個輸入信號的電平范圍內(nèi)，發(fā)射結(jié)始終處于正偏狀態(tài)，即整個輸入信號的電平范圍內(nèi)管子不會截止

25、。結(jié)始終處于正偏狀態(tài)，即整個輸入信號的電平范圍內(nèi)管子不會截止。l從放大器的輸出回路來看，只要集電極電阻合適，就可以保證在輸入從放大器的輸出回路來看，只要集電極電阻合適，就可以保證在輸入信號的整個電平范圍內(nèi)，管子不會飽和即管子的集電極信號的整個電平范圍內(nèi)，管子不會飽和即管子的集電極發(fā)射極電發(fā)射極電壓壓Vce0.3V）。）。otVbe=VbeQ+uiVbeQ輸入信號幅度uil放大器的輸入回路分析：放大器的輸入回路分析：l輸入回路是指包含有信號源或者電路輸入端的回路；而輸輸入回路是指包含有信號源或者電路輸入端的回路；而輸出回路則是指包含負載或者電路輸出端的回路。出回路則是指包含負載或者電路輸出端的回

26、路。l由基極電源由基極電源VBB提供基極偏置電流；輸入交流信號提供基極偏置電流；輸入交流信號ui疊加疊加在靜態(tài)積極電壓在靜態(tài)積極電壓VbeQ之上，所以，晶體管發(fā)射結(jié)的波形如下圖之上，所以，晶體管發(fā)射結(jié)的波形如下圖所示。所示。l放大器的輸出回路分析：放大器的輸出回路分析：l由集電極電源由集電極電源Vcc提供對管子集電結(jié)的反向偏置。提供對管子集電結(jié)的反向偏置。l基本關系式：基本關系式： Vcc = Vce +IcRc 或或 lVce = VccIcRc = VccIbRcl（在假定在輸入信號電平范圍，發(fā)射結(jié)總是正偏，集電（在假定在輸入信號電平范圍，發(fā)射結(jié)總是正偏，集電結(jié)總是反偏）結(jié)總是反偏）l式中

27、可以看到，式中可以看到， Vce與與Ib反相，即反相，即Vce與與ui反相。反相。l Vce波形如下：波形如下：otVceVceQ輸出交流信號otVbeVbeQ輸入交流信號otUb、IbotuiotUc、Icotuo交流耦合放大器交流耦合放大器直流供電電源。作用：提供靜態(tài)偏置電源；為放大器提供輸出直流供電電源。作用：提供靜態(tài)偏置電源；為放大器提供輸出功率。功率。直流偏置電路。直流偏置電路。電源電源基極偏置電阻基極偏置電阻發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)地線地線基極偏置回路。基極偏置回路。電源電源集電極電阻集電極電阻集電極集電極發(fā)射極發(fā)射極集電極偏置回路。集電極偏置回路。輸入信號有效地作用于發(fā)射結(jié)。輸入信號有效地作

28、用于發(fā)射結(jié)。集電極電流盡可能地流過負載電阻。集電極電流盡可能地流過負載電阻。放大器中各元器件的作用：放大器中各元器件的作用：信號源信號源Ui需要被放大的信號。來自前級電路的信號輸出，或者來自各種傳需要被放大的信號。來自前級電路的信號輸出，或者來自各種傳感器。感器。輸入耦合電容輸入耦合電容Ci避免信號源對基極直流電位的影響，使得輸入交流信號能夠耦合避免信號源對基極直流電位的影響，使得輸入交流信號能夠耦合到管子的發(fā)射結(jié)。到管子的發(fā)射結(jié)?；鶚O偏置電阻基極偏置電阻Rb發(fā)射結(jié)正偏時的限流電阻。與發(fā)射結(jié)正偏時的限流電阻。與電源配合，為發(fā)射結(jié)提供合適電源配合，為發(fā)射結(jié)提供合適的靜態(tài)基極電流。的靜態(tài)基極電流。

29、集電極電阻集電極電阻Rc兩個作用：一是將集電極電流變化轉(zhuǎn)換為電壓變化；另一個是與電兩個作用：一是將集電極電流變化轉(zhuǎn)換為電壓變化；另一個是與電源配合，為管子提供合適的靜態(tài)集電極源配合，為管子提供合適的靜態(tài)集電極發(fā)射極電壓，使得管子工發(fā)射極電壓，使得管子工作在放大區(qū)。作在放大區(qū)。輸出電容輸出電容Co避免負載對集電極直流電位的影響，將管子集電極的交流電壓耦合避免負載對集電極直流電位的影響，將管子集電極的交流電壓耦合到負載到負載RL上。上。負載電阻負載電阻RL從放大器的輸出端得到信號功率。從放大器的輸出端得到信號功率。2.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路直流靜態(tài)工作點是否正常，是交流信號能

30、否正確直流靜態(tài)工作點是否正常，是交流信號能否正確放大的基本前提。放大的基本前提。分析時，將直流狀態(tài)和交流狀態(tài)分開進行分析，而最分析時，將直流狀態(tài)和交流狀態(tài)分開進行分析，而最終的結(jié)果則是直流分析結(jié)果和交流分析結(jié)果的疊加。終的結(jié)果則是直流分析結(jié)果和交流分析結(jié)果的疊加。條件是：放大器中的管子處于線性區(qū)域，即放大區(qū)。條件是：放大器中的管子處于線性區(qū)域，即放大區(qū)。直流通路直流等效電路）：直流通路直流等效電路）： 將電容視為開路，電感視為短路。將電容視為開路，電感視為短路。2.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路交流通路交流等效電路）：交流通路交流等效電路）： 將耦合電容和旁路電路視為短路其容量比

31、較大），將耦合電容和旁路電路視為短路其容量比較大），電壓源視為短路，電流源視為開路。電壓源視為短路，電流源視為開路。2.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路直流等效電路直流等效電路交流等效電路交流等效電路IbQ、IcQVbeQ、VceQIb、IcVbe、VceIb、IcVbe、Vce2.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路IbQ、IcQVbeQ、VceQIb、IcVbe、VceIb= IbQ+Ib 、Ic= IcQ+IcVbe = VbeQ+Vbe 、Vce = VceQ +Vce2.3.2 圖解分析法圖解分析法晶體管特性曲線非線性曲線知，而晶體管外接電路晶體管特性曲線非線性曲

32、線知，而晶體管外接電路則是線性電路，很容易得到其線性方程，從而可以在同則是線性電路，很容易得到其線性方程，從而可以在同一個坐標平面上得到交點，該交點即為電路參數(shù)的求解一個坐標平面上得到交點，該交點即為電路參數(shù)的求解值。值。晶體管輸入特性曲線變量：晶體管輸入特性曲線變量：Ib Ube，故晶體管發(fā)射結(jié)，故晶體管發(fā)射結(jié)的外電路也需要以此為變量。的外電路也需要以此為變量。晶體管輸出特性曲線變量：晶體管輸出特性曲線變量：Ic Uce，故晶體管發(fā)射極，故晶體管發(fā)射極集電極的外電路也需要以此為變量。集電極的外電路也需要以此為變量。2.3.2 圖解分析法圖解分析法2.3.2 圖解分析法圖解分析法管子的輸入特性

33、曲線：管子的輸入特性曲線：輸入回路管子的外電路輸入回路管子的外電路方程：方程：縱軸截距：縱軸截距：橫軸截距：橫軸截距：Ube (V)204060800.40.8Ib (A)RbIbVccUbeRbVccIb VccUbe RbVccIb VccUbe 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q (IbQ,UbeQ)2.3.2 圖解分析法圖解分析法管子的輸出特性曲線：管子的輸出特性曲線：輸出回路管子的外電路輸出回路管子的外電路方程：方程：縱軸截距：縱軸截距：橫軸截距：橫軸截距：RcUceVccIcRcVccIc VccUce 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q (IcQ,UceQ)2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法一、直

34、流模型及靜態(tài)工作點的估算法一、直流模型及靜態(tài)工作點的估算法條件：管子處于放大區(qū)并且忽略條件：管子處于放大區(qū)并且忽略ICBO和和ICEO。2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型H參數(shù)參數(shù)混合混合Hybrid參數(shù)參數(shù)條件：交流、小信號、管子處于放大區(qū)條件：交流、小信號、管子處于放大區(qū)端口端口1端口端口22.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型ube (V)0.4204060800.8ib (A)uce)f(CEBBEuiu,2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型0ic

35、(mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10A),f(CEBCuii2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型),f()f(CEBCCEBBEuiiuiu,2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型對管子的輸入輸出關系式求全微分：對管子的輸入輸出關系式求全微分：CEBCEC BCEBCCCEBCEBE BCEBBEBEduuidiiididuuudiiudu|IUIU2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法

36、二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型|BCECCEBCBCEBECEBBEBb CE C BEI22e21eI12e11ececbeuihiihuuhiuhdiIduUdiIduUUU令令正弦穩(wěn)態(tài)分析才可以用向量正弦穩(wěn)態(tài)分析才可以用向量2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型注意：注意：bcecbeIUIU、 IcUce、交流量交流量直流量直流量總量直流總量直流+交流）交流）cb、ce、be、iiuu2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法ceUhIhcIceUhIhU22eb21e12eb11ebe二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型2.

37、3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型各參數(shù)的物理意義：各參數(shù)的物理意義：|0UIU UhcebbeCEBBE11eiuh11e實際上是管子在共射實際上是管子在共射組態(tài)下的輸入電阻。組態(tài)下的輸入電阻。一般用一般用rbe表示。表示。rbe與兩個因素有關：與兩個因素有關： 與基極靜態(tài)電流與基極靜態(tài)電流IBQ有關；有關； 與集電極與集電極發(fā)射發(fā)射極電壓極電壓VCEQ有關。有關。2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法|0I12eBcebeBIUUuuhCEBE二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型各參數(shù)的物理意義：各參數(shù)的物理意義：h12e晶體管的反向電壓

38、傳輸系數(shù)。晶體管的反向電壓傳輸系數(shù)。當當uce1V時，時， h12e0 h12e反映反映 uce 對管子輸入特性曲線對管子輸入特性曲線的影響。的影響。2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法|0c21eCECEBCUUbIIiih二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型各參數(shù)的物理意義：各參數(shù)的物理意義：h21e晶體管的電流放大倍數(shù)晶體管的電流放大倍數(shù)。從管子的輸出特性曲線上看，從管子的輸出特性曲線上看， h21e與與uce有關，但是往往將有關，但是往往將其近似認為是常數(shù)。其近似認為是常數(shù)。|0IUIuihBcecBI22eCEC2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法二、共射二、共射H參數(shù)

39、等效模型參數(shù)等效模型各參數(shù)的物理意義：各參數(shù)的物理意義：h22e晶體管的輸出電導，往往將其晶體管的輸出電導，往往將其倒數(shù)稱為管子的輸出電阻，用倒數(shù)稱為管子的輸出電阻，用Roe表示。表示。從管子的輸出特性曲線上看，從管子的輸出特性曲線上看，曲線上翹的程度越甚，則曲線上翹的程度越甚，則h22e越大。但是近似分析時，往往越大。但是近似分析時，往往認為該參數(shù)為零，即認為該參數(shù)為零，即Roe，因為曲線上翹不劇。因為曲線上翹不劇。2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法ceUhIhcIceUhIhU22eb21e12eb11ebe二、共射二、共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型2.3.3 等效電路分析法等效電路

40、分析法2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法NPNbec確定管子的輸入電阻確定管子的輸入電阻rbe：基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻rb大約幾十歐姆大約幾十歐姆幾百歐姆）幾百歐姆）發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻re （正偏）（正偏）發(fā)射區(qū)體電阻很小，可忽略不計）發(fā)射區(qū)體電阻很小，可忽略不計） QIe26mVi26mVer2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法) )( (常常溫溫 1)mAIs(1)Is(1)Is(ieee26mVuUukTquT26mVie26mV1Isdudir126mVue2.3.3 等效電路分析法等效電路分析法

41、NPNbec確定管子的輸入電阻確定管子的輸入電阻rbe：QIe26mV1e1II1IIIIIUbbbbebbecbbbbbeberrrrrrrr例題講解：例題講解：例題例題1電路如圖所示：設電路中電阻均為已知，管子的值、發(fā)射結(jié)導通壓降Vbe以及管子的飽和壓降均為知。求：1靜態(tài)工作點；2最大不削峰輸出電壓；（空載和滿載）3放大器的電壓增益、輸入電阻、輸出電阻空載和滿載）bbeQCCBQRVVI設管子處于放大區(qū)，那么：設管子處于放大區(qū)，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，則說明假設正確，否則說明管則說明假設正

42、確，否則說明管子飽和，則子飽和，則VCEQ 0.3V。1求靜態(tài)工作點求靜態(tài)工作點2求最大不削峰輸出電壓空載）求最大不削峰輸出電壓空載）管子輸出回路的外電路方程：管子輸出回路的外電路方程：RcceVcccui縱軸截距：縱軸截距：RcVccci橫軸截距：橫軸截距：Vccceu0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt最大不削峰輸出峰值最大不削峰輸出峰值電壓：電壓：1/2Vcc0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14

43、16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt飽和截止失真飽和截止失真0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(ICQ, VCEQ)0tibt截止失真：最大不失真輸出截止失真：最大不失真輸出電壓電壓（Vcc - VceQ）0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Ib=70AIb=60AIb=50AIb=40AIb=30AIb=20AIb=10AQ(I

44、CQ, VCEQ)t0ibt飽和失真：最大不失真輸出飽和失真：最大不失真輸出電壓電壓（VceQ - Vces）例題講解：例題講解：例題例題1負載開路時，放大器的最大不削峰輸出正弦峰負載開路時，放大器的最大不削峰輸出正弦峰值電壓：值電壓：Min (VCEQ-VCES)，(VCC-VCEQ)最佳工作點：最佳工作點：CCCESCCCEQV21)V-(V21V2求最大不削峰輸出電壓帶載）求最大不削峰輸出電壓帶載）交流通路交流通路2求最大不削峰輸出電壓帶載）求最大不削峰輸出電壓帶載）管子輸出端外電路方程：管子輸出端外電路方程：LccecRR|ui斜率：斜率：LcR|R1k2求最大不削峰輸出電壓帶載）求最

45、大不削峰輸出電壓帶載）0icuceLcR|R1k0IcUceQ(ICQ, VCEQ)交流負載線，交流量交流負載線，交流量直流負載線，直流量直流負載線，直流量交流量交流量+直流量直流量=總量總量0IcUceQ(ICQ, VCEQ)0icuceLcR|R1k2求最大不削峰輸出電壓帶載）求最大不削峰輸出電壓帶載）0ic (mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Q(ICQ, VCEQ)交流負載線橫軸截距：交流負載線橫軸截距：LCCEQCQR|R1VI橫橫軸軸截截距距CEQLCCQV)R|(RI橫軸截距橫軸截距2求最大不削峰輸出電壓帶載）求最大不削峰輸出電壓帶載）0ic

46、(mA)uce (V)2468101224681012 14 16 18Q(ICQ, VCEQ)最佳工作點：最佳工作點：CEQLCCQCEQV)R|(RIV2121橫橫軸軸截截距距從而：從而：)R|(RRV-V)R|(RIVLCCCEQCCLCCQCEQ從而：從而：LCLCCCEQRRRVV2在管子臨界截止瞬間，得到最大輸出在管子臨界截止瞬間，得到最大輸出正峰值電壓正峰值電壓Vo+max：輸出電容輸出電容Co上的電壓就是上的電壓就是VCEQLLCCEQCCmaxoRRRVVV在管子臨界飽和瞬間，得到最大輸出在管子臨界飽和瞬間，得到最大輸出負峰值電壓負峰值電壓Vo-max：CEQmaxoVV令令

47、Vo+max = Vo-max ，得，得到：到：LCLCCCEQRRRVV23求放大器的電壓增益求放大器的電壓增益AV交流通路交流通路放大器的輸出電壓放大器的輸出電壓)R|(R)R|(RLCBLCCOiiu放大器的輸入電壓放大器的輸入電壓EbBbeBI26mV)(1rriiiu放大器的電壓增益放大器的電壓增益QEbLCbeLCVI26mV)(1R|RR|RrrA放大器的輸入電阻放大器的輸入電阻be|RbRir放大器的輸出電阻放大器的輸出電阻RcccRcoshooRoiiiu歸總歸總beLCVrAR|Rbe|RbRirRcRo 放大器的靜態(tài)工作點對放大器性能的影響：放大器的靜態(tài)工作點對放大器性能

48、的影響： 影響放大器的動態(tài)范圍。影響放大器的動態(tài)范圍。 影響放大器的動態(tài)參數(shù)：輸入電阻、電壓增益等。影響放大器的動態(tài)參數(shù)：輸入電阻、電壓增益等。溫度對放大器的靜態(tài)工作點的影響：溫度對放大器的靜態(tài)工作點的影響： 基極電流固定時，溫度越高，發(fā)射結(jié)壓降越小；發(fā)射結(jié)壓降基極電流固定時，溫度越高，發(fā)射結(jié)壓降越?。话l(fā)射結(jié)壓降固定時，溫度越高，基極電流越大。固定時，溫度越高，基極電流越大。 溫度升高，則管子的電流放大倍數(shù)溫度升高，則管子的電流放大倍數(shù)增大；溫度升高，管子增大；溫度升高，管子的穿透電流的穿透電流ICEO將增大。將增大。 總的現(xiàn)象是，溫度升高，管子的集電極電流總的現(xiàn)象是，溫度升高，管子的集電極電

49、流IC增大。增大。典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路直流通路直流通路如果基極電位如果基極電位VBQ能夠穩(wěn)定不變，則發(fā)射及電阻能夠穩(wěn)定不變，則發(fā)射及電阻Re的接入，的接入，使得電路的靜態(tài)工作點具有良好的溫度穩(wěn)定性。因為電路具使得電路的靜態(tài)工作點具有良好的溫度穩(wěn)定性。因為電路具有如下的自動調(diào)節(jié)過程：有如下的自動調(diào)節(jié)過程：T Ic VeQ VbeQ Ic Ic是管子輸出端的量，而是管子輸出端的量，而VbeQ則是管子輸入端的量。通過一則是管子輸入端的量。通過一定的方式將放大器輸出端的量反過來作用到輸入端從而對放定的方式將放大器輸出端的量反過來作用到輸入端從而對放大器性能產(chǎn)生影響，這種作用

50、方式稱為反饋。而如果反饋的大器性能產(chǎn)生影響，這種作用方式稱為反饋。而如果反饋的結(jié)果是使得放大器回到原先的狀態(tài)，則稱為負反饋。結(jié)果是使得放大器回到原先的狀態(tài)，則稱為負反饋。由于在這種自動調(diào)節(jié)的過程中要求基極靜態(tài)電位由于在這種自動調(diào)節(jié)的過程中要求基極靜態(tài)電位VbQ盡可能盡可能穩(wěn)定不變不受基極電流大小的影響），所以一般要求流過穩(wěn)定不變不受基極電流大小的影響），所以一般要求流過Rb1和和Rb2的電流的電流I遠遠大于基極電流遠遠大于基極電流Ib，一般要求滿足，一般要求滿足I(510) Ib。但是但是Re的接入會導致放大器電壓增益的大幅度下降，所以在的接入會導致放大器電壓增益的大幅度下降，所以在Re的兩端

51、并聯(lián)上旁路電容的兩端并聯(lián)上旁路電容Ce。交流等效電路交流等效電路beLCVrAR|Rbe|Rb|RbRir21RcRo 射極電阻射極電阻Re和射極旁路和射極旁路電容電容Ce的接入只影響放的接入只影響放大器的直流狀態(tài)和動態(tài)范大器的直流狀態(tài)和動態(tài)范圍，而不影響放大器的交圍，而不影響放大器的交流參數(shù)。流參數(shù)。不接入射極旁路電容的影響不接入射極旁路電容的影響交流等效電路交流等效電路線性模型線性模型電壓增益：電壓增益：輸出電壓：輸出電壓：輸入電壓：輸入電壓：電壓增益：電壓增益：)R|(Rc)R|(RcLbLCOiiubbbiRbeRberriiiue1e1eLeLeL|c1|c1|cRRRRrRRRrR

52、RbebbebVAii輸入電阻：輸入電阻：Ri|Rb2|Rb1Ri )Re(1bebbRe)(1bebbiRirriiiiu發(fā)射極接入電阻發(fā)射極接入電阻Re而而不采用旁路電容不采用旁路電容Ce則則使放大器的輸入電阻使放大器的輸入電阻增大。增大。思考題：電路如下圖所示。思考題：電路如下圖所示。 放大器增益放大器增益 放大器的輸入電阻放大器的輸入電阻 射極電阻射極電阻Re1、 Re2對電對電路直流和交流的影響。路直流和交流的影響。 如果電容如果電容Ci、Co和和Ce都是都是電解電容，則極性應如何標電解電容，則極性應如何標注？注？ 要利用晶體管的電流放大作用構成放大電路，則必須將信要利用晶體管的電流放大作用構成放大電路，則必須將信號作用到晶體管的發(fā)射結(jié)。號作用到晶體管的發(fā)射結(jié)。 晶體管的集電極和發(fā)射極都可以用作放大器的輸出端，這晶體管的集電極和發(fā)射極都可以用作放大器的輸出端，這是因為無論是集電極電流還是發(fā)射極電流都對基極電流實現(xiàn)是因為無論是集電極電流還是發(fā)射極電流都對基極電流實現(xiàn)了放大，所以，無論是在管子的集電極還是發(fā)射極串聯(lián)電阻了放大，所以，無論是在管子的集電極還是發(fā)射極串聯(lián)電阻都可以實現(xiàn)將放大的電流轉(zhuǎn)換成電壓，形成放大器的輸出。都可以實現(xiàn)將放大的電流轉(zhuǎn)換成電壓，形成放