模擬電子技術(shù)(江曉安)(第三版)第2章

第二章放大電路分析基礎(chǔ)2.1放大電路工作原理2.2放大電路的直流工作狀態(tài)2.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定及其偏置電路2.5多級(jí)放大電路2.1放大電路工作原理2.1.1放大電路的組成原理圖2-1共發(fā)射極基本放大電路

(1)為保證三極管V工作在放大區(qū),發(fā)射結(jié)必須正向運(yùn)用;集電結(jié)必須反向運(yùn)用。圖中Rb,UBB即保證e結(jié)正向運(yùn)用;Rc,UCC保證c結(jié)反向運(yùn)用。

(2)既然我們要放大信號(hào),那么電路中應(yīng)保證輸入信號(hào)能加至三極管的e結(jié),以控制三極管的電流。（3）圖中Rs為信號(hào)源內(nèi)阻；Us為信號(hào)源電壓；Ui為放大器輸入信號(hào)。電容C1為耦合電容,其作用是:使交流信號(hào)順利通過(guò)加至放大器輸入端，同時(shí)隔直流,使信號(hào)源與放大器無(wú)直流聯(lián)系。C1一般選用容量大的電解電容,它是有極性的,使用時(shí),它的正極與電路的直流正極相連,不能接反。C2的作用與C1相似,使交流信號(hào)能順利傳送至負(fù)載,同時(shí),使放大器與負(fù)載之間無(wú)直流聯(lián)系。圖2–2

單電源共發(fā)射極放大電路2.1.2直流通路和交流通路當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí),電路只有直流電流;當(dāng)考慮信號(hào)的放大時(shí),我們應(yīng)考慮電路的交流通路。所以在分析、計(jì)算具體放大電路前,應(yīng)分清放大電路的交、直流通路。由于放大電路中存在著電抗元件,因而直流通路和交流通路不相同。對(duì)于直流通路來(lái)說(shuō),電容視為開路,電感視為短路;對(duì)于交流通路,電容和電感應(yīng)作為電抗元件處理,當(dāng)其電抗與其所在回路的串聯(lián)電阻相比,可忽略其作用時(shí),電容一般按短路處理,電感按開路處理。直流電源因?yàn)槠鋬啥穗妷褐倒潭ú蛔?內(nèi)阻視為零,故在畫交流通路時(shí)也按短路處理。根據(jù)上述原則,圖2－2電路的直流通路和交流通路可畫成如圖2－3(a)、(b)所示。圖2–3

基本共e極電路的交、直流通路放大電路的分析主要包含兩個(gè)部分:

直流分析,又稱為靜態(tài)分析,用于求出電路的直流工作狀態(tài),即基極直流電流IB;集電極直流電流IC;集電極與發(fā)射極間直流電壓UCE。交流分析,又稱動(dòng)態(tài)分析,用來(lái)求出電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻三項(xiàng)性能指標(biāo)。2.2放大電路的直流工作狀態(tài)2.2.1解析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)由圖2-3(a)所示,首先由基極回路求出靜態(tài)時(shí)基極電流IBQ:硅管鍺管(2-1)(2-2)根據(jù)三極管各極電流關(guān)系,可求出靜態(tài)工作點(diǎn)的集電極電流ICQ：再根據(jù)集電極輸出回路可求出UCEQ(2-3)(2-4)

【例1】估算圖2-2放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。設(shè)UCC=12V,Rc=3kΩ,

Rb=280kΩ,β＝５０。解根據(jù)公式(2-1)、(2-3)、(2-4)得2.2.2圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)將圖2-3(a)直流通路改畫成圖2-4(a)。由圖a、b兩端向左看,其iC~uCE關(guān)系由三極管的輸出特性曲線確定,如圖2-4(b)所示。由圖a、b兩端向右看,其iC～uCE關(guān)系由回路的電壓方程表示:uCE=UCC-iCRcuCE與iC是線性關(guān)系,只需確定兩點(diǎn)即可:令iC=0,uCE=UCC,得M點(diǎn);令uCE=0,iC=UCC/Rc,得N點(diǎn)。將M、N兩點(diǎn)連接起來(lái),即得一條直線,因?yàn)樗从沉酥绷麟娏?、電壓與負(fù)載電阻Rc的關(guān)系，所以稱為直流負(fù)載線,如圖2-4(c)所示。由于在同一回路中只有一個(gè)iC值和uCE值,即iC、uCE既要滿足圖2-4(b)所示的輸出特性,又要滿足圖2-4(c)所示的直流負(fù)載線,所以電路的直流工作狀態(tài),必然是IB=IBQ的特性曲線和直流負(fù)載線的交點(diǎn)。只要知道IBQ即可,一般可通過(guò)(2-1)式直接求出。Q點(diǎn)的確定如圖2-4(d)所示。圖2–4

靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解法由上可得出用圖解法求Q點(diǎn)的步驟: (1)在輸出特性曲線所在坐標(biāo)中,按直流負(fù)載線方程uCE=UCC-iCRc,作出直流負(fù)載線。

(2)由基極回路求出IBQ。

(3)找出iB=IBQ這一條輸出特性曲線,與直流負(fù)載線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。讀出Q點(diǎn)坐標(biāo)的電流、電壓值即為所求。

【例2】如圖2-5(a)所示電路,已知Rb=280kΩ,Rc=3kΩ,UCC=12V,三極管的輸出特性曲線如圖2-5(b)所示,試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。圖2–5

例2電路圖解首先寫出直流負(fù)載方程,并作出直流負(fù)載線:然后,由基極輸入回路,計(jì)算IBQ直流負(fù)載線與iB=IBQ=40μA這一條特性曲線的交點(diǎn),即為Q點(diǎn),從圖上查出IBQ=40μA,ICQ=2mA,UCEQ=6V,與例1結(jié)果一致。2.2.3電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

1.

Rb對(duì)Q點(diǎn)的影響為明確元件參數(shù)對(duì)Q點(diǎn)的影響,當(dāng)討論Rb的影響時(shí),固定Rc和UCC。

Rb變化,僅對(duì)IBQ有影響,而對(duì)負(fù)載線無(wú)影響。如Rb增大,IBQ減小,工作點(diǎn)沿直流負(fù)載線下移;如Rb減小,IBQ增大,則工作點(diǎn)將沿直流負(fù)載線上移,如圖2－6(a)所示。圖2–6

電路參數(shù)對(duì)Q點(diǎn)的影響2.

Rc對(duì)Q點(diǎn)的影響

Rc的變化,僅改變直流負(fù)載線的N點(diǎn),即僅改變直流負(fù)載線的斜率。

Rc減小,N點(diǎn)上升,直流負(fù)載線變陡,工作點(diǎn)沿iB=IBQ這一條特性曲線右移。

Rc增大,N點(diǎn)下降,直流負(fù)載線變平坦,工作點(diǎn)沿iB=IBQ這一條特性曲線向左移。如圖2-6(b)所示。

3.UCC對(duì)Q點(diǎn)的影響

UCC的變化不僅影響IBQ,還影響直流負(fù)載線,因此,UCC對(duì)Q點(diǎn)的影響較復(fù)雜。

UCC上升,

IBQ增大,同時(shí)直流負(fù)載線M點(diǎn)和N點(diǎn)同時(shí)增大,故直流負(fù)載線平行上移,所以工作點(diǎn)向右上方移動(dòng)。

UCC下降,IBQ下降,同時(shí)直流負(fù)載線平行下移。所以工作點(diǎn)向左下方移動(dòng)。如圖2-6(c)所示。實(shí)際調(diào)試中,主要通過(guò)改變電阻Rb來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn),而很少通過(guò)改變UCC來(lái)改變工作點(diǎn)。2.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.3.1圖解法分析動(dòng)態(tài)特性1.交流負(fù)載線的作法圖2–7

交流負(fù)載線的畫法交流負(fù)載線具有如下兩個(gè)特點(diǎn):(1)交流負(fù)載線必通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn),因?yàn)楫?dāng)輸入信號(hào)ui的瞬時(shí)值為零時(shí),如忽略電容C1和C2的影響,則電路狀態(tài)和靜態(tài)時(shí)相同。

(2)另一特點(diǎn)是交流負(fù)載線的斜率由表示。過(guò)Q點(diǎn),作一條的直線,就是交流負(fù)載線。具體作法如下:

首先作一條的輔助線(此線有無(wú)數(shù)條),然后過(guò)Q點(diǎn)作一條平行于輔助線的線即為交流負(fù)載線,如圖2-7所示。由于,故一般情況下交流負(fù)載線比直流負(fù)載線陡。交流負(fù)載線也可以通過(guò)求出在uCE坐標(biāo)的截距,再與Q點(diǎn)相連即可得到。連接Q點(diǎn)和點(diǎn)即為交流負(fù)載線。(2-5)

【例3】作出圖2-5(a)的交流負(fù)載線。已知特性曲線如圖2-5(b)所示,UCC=12V,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,Rb=280kΩ。解首先作出直流負(fù)載線,求出Q點(diǎn),如例2所示。為方便將圖2-5(b)重畫于圖2-8。顯然作一條輔助線,使其取ΔU=6V、ΔI=4mA,連接該兩點(diǎn)即為交流負(fù)載線的輔助線,過(guò)Q點(diǎn)作輔助線的平行線,即為交流負(fù)載線?？梢钥闯鱿嘁恢?。與按

相一致。圖2–8

例3中交流負(fù)載線的畫法2.交流波形的畫法表2-140604020402321264.567.56仍以例3為例,設(shè)輸入加交流信號(hào)電壓為ui=Uimsinωt,則基極電流將在IBQ上疊加進(jìn)ib,即iB=IBQ+Ibmsinωt,如電路使Ibm=20μA,則圖2-9

基極、集電極電流和電壓波形由以上可看出,在放大電路中,三極管的輸入電壓uBE、電流iB,輸出端的電壓uCE、電流iC均含直流和交流成分。交流是由信號(hào)ui引起的,是我們感興趣的部分。直流成分是保證三極管工作在放大區(qū)不可少的。在輸入端,直流成分疊加交流成分,然后進(jìn)行放大;在輸出端,用電容將直流隔掉,取出經(jīng)放大后的交流成分。它們的關(guān)系式為由圖2－9可看出,基極、集電極電流和電壓的交流成分保持一定的相位關(guān)系。ic、ib和ube三者相位相同;uce與它們相位相反。即輸出電壓與輸入電壓相位是相反的。這是共e極放大電路的特征之一。2.3.2放大電路的非線性失真

1.由三極管特性曲線非線性引起的失真這種失真主要表現(xiàn)在輸入特性的起始彎曲部分,輸出特性間距不勻,當(dāng)輸入信號(hào)又比較大時(shí),將使ib、uce和ic正負(fù)半周不對(duì)稱,即產(chǎn)生了非線性失真,如圖2－10所示。圖2–10

三極管特性的非線性引起的失真

2.工作點(diǎn)不合適引起的失真當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)低,在輸入信號(hào)的負(fù)半周,工作狀態(tài)進(jìn)入截止區(qū),因而引起iB、iC和uCE的波形失真,這稱為截止失真。由圖2－11(a)可以看出,對(duì)于NPN三極管共e極放大電路,對(duì)應(yīng)截止失真,輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)頂部失真。如果工作點(diǎn)設(shè)置過(guò)高,則在輸入信號(hào)的正半周,三極管工作狀態(tài)會(huì)進(jìn)入飽和區(qū),此時(shí),iB繼續(xù)增大而iC不再隨之增大,因此引起iC和uCE的波形失真,這稱為飽和失真。由圖2－11(b)可看出,對(duì)于NPN三極管共e極放大電路,當(dāng)產(chǎn)生飽和失真時(shí),輸出電壓uCE的波形出現(xiàn)底部失真。圖2–11

靜態(tài)工作點(diǎn)不合適產(chǎn)生的非線性失真放大電路存在最大不失真輸出電壓幅值Umax或峰-峰值Up-p。最大不失真輸出電壓是指:當(dāng)工作狀態(tài)已定的前提下,逐漸增大輸入信號(hào),三極管尚未進(jìn)入截止或飽和時(shí),輸出所能獲得的最大不失真輸出電壓。如ui增大首先進(jìn)入飽和區(qū),則最大不失真輸出電壓受飽和區(qū)限制,Ucem=UCEQ-Uces;如首先進(jìn)入截止區(qū),則最大不失真輸出電壓受截止區(qū)限制,Ucem=ICQ·R,最大不失真輸出電壓值,選取其中小的一個(gè)。如圖2-12所示,所以圖2–12

最大不失真輸出電壓關(guān)于圖解法分析動(dòng)態(tài)特性的步驟歸納如下:(1)首先作出直流負(fù)載線,求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。(2)

作出交流負(fù)載線。根據(jù)要求從交流負(fù)載線可畫出輸出電流、電壓波形,或求出最大不失真輸出電壓值。2.3.3微變等效電路法

1.物理等效電路三極管的微變等效電路，可從電路知識(shí)引入h參數(shù)微變等效電路。下面我們從管子工作原理直接得出簡(jiǎn)化微變等效電路。電路如圖2－13(a)所示。對(duì)信號(hào)而言三極管發(fā)射結(jié)是信號(hào)源的負(fù)載，它向信號(hào)索取電流Ib，如在信號(hào)源間接入電阻rbe，如圖2－13(b)所示，此時(shí)信號(hào)源也向rbe提供電流Ib，則稱rbe是三極管be間的等效電阻，即三極管be間可用電阻rbe等效；根據(jù)三極管輸出特性，只要三極管工作在放大區(qū)，三極管就可視為電流源，輸出電流IC≈βIb,它是一個(gè)受控電流源，其大小和方向均受基極電流Ib的控制。故三極管ce間可用受控電流源βIb等效，如圖2－14所示。圖2－13三極管電路及其be間等效電路綜合上述結(jié)論，三極管的微變等效電路可用圖2－15所示。該等效電路稱為三極管的簡(jiǎn)化微變等效電路，因?yàn)樗鼪]考慮ce間的電壓變化引起的基區(qū)寬度變化，從而使基極電流Ib變化(有時(shí)稱此為基區(qū)寬變效應(yīng))。由于該影響較小，一般情況下均將此影響忽略。而ce間的等效電路中，沒考慮電阻rce，由于其數(shù)值較大，一般在數(shù)十千歐到數(shù)百千歐，遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻，其影響也很小，故也將此影響忽略。在放大電路指標(biāo)分析和計(jì)算中，一般均采用簡(jiǎn)化等效電路。圖2－14三極管輸出特性及ce間等效電路圖2-15三極管的簡(jiǎn)化等效電路

rbe如何計(jì)算呢?畫出三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,如圖2-16(a)所示,基極與發(fā)射極之間由三部分電阻組成:基區(qū)體電阻rbb′,對(duì)于低頻小功率管，rbb′約為300Ω,對(duì)于高頻小功率管，rbb′約為幾十~100Ω；re′為發(fā)射區(qū)體電阻,由于重?fù)诫s,故re′很小,一般可忽略；re為發(fā)射結(jié)電阻?；鶚O和集電極之間,rc為集電結(jié)電阻,rc′為集電區(qū)體電阻,βIb是受控電流源。一般由于集電結(jié)反向運(yùn)用,rc很大,可視為開路，則輸入等效電路如圖2-16(b)所示。圖2-16

rbe估算等效電路分析輸入等效電路可以寫出又Ie=(1+β)Ib

則故其中,發(fā)射結(jié)動(dòng)態(tài)電阻re可由公式(1-5)求出，即所以(IEQ取mA)

2.三極管的h參數(shù)微變等效電路三極管處于共e極狀態(tài)時(shí),輸入回路和輸出回路各變量之間的關(guān)系由以下形式表示:

輸入特性:輸出特性:式中iB、

iC、

uBE、uCE代表各電量的總瞬時(shí)值,為直流分量和交流瞬時(shí)值之和,即(2-7)(2-8)用全微分形式表示uBE和iC，則有（2-9）（2-10）令(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)則(2-

9)、(2-10)式可寫成（2-15）（2-16）則式(2-

15)、(2-16)可改寫成（2-17）（2-18）圖2–

17

完整的h參數(shù)等效電路*3.h參數(shù)的意義和求法三極管輸出交流短路時(shí)的輸入電阻(也可寫成hie)三極管輸入交流開路時(shí)的電壓反饋系數(shù)(也可寫成hre）三極管輸出交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)(也可寫成hfe）三極管輸入交流開路時(shí)的輸出導(dǎo)納(也可寫成hoe)圖2–

18

從特性曲線上求出h參數(shù)由于h12、h22是uCE變化通過(guò)基區(qū)寬度變化對(duì)iC及uBE的影響,一般這個(gè)影響很小,所以可忽略不計(jì)。這樣(2-16)、(2-17)式又可簡(jiǎn)化為(2-19)(2-20)2.3.4三種基本組態(tài)放大電路的分析放大電路的性能指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)Au。(2-21)(2-22)(2)電流放大倍數(shù)Ai。(3)功率放大倍數(shù)Ap。(2-23)(2-24)(4)輸入電阻ri。(5)輸出電阻ro。(2-25)(2-26)圖2–

19

ro測(cè)量原理圖實(shí)際中,也可通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得ro,測(cè)量原理圖如圖2-17所示。第一步令RL→∞時(shí),測(cè)出放大器開路電壓Uo。第二步接入RL,測(cè)得相應(yīng)電壓為Uo′。而(2-27)

2.共e極放大電路電路如圖2-20(a)所示,畫出其微變等效電路如圖2-20(b)所示。畫微變等效電路時(shí),把電容C1、C2和直流電源UCC視為短路。圖2–

20

共e極放大電路及其微變等效電路(1)電壓放大倍數(shù)由圖2-20(b)等效電路得(2-28)(2)電流放大倍數(shù)考慮Rb的作用,電流在輸入端存在分流關(guān)系。考慮負(fù)載Rc、RL的影響,電流在輸出端也存在一個(gè)分流關(guān)系。由等效電路圖2–20(b)可得Ii≈Ib,流過(guò)負(fù)載 的電流為輸出電流Io，則Io≈Ic=βIb,所以

(3)輸入電阻ri:

由圖2-18(b)可直接看出ri=Rb∥ri′,式中由于Ui′=Ibrbe，所以

ri′=rbe。當(dāng)Rb>>rbe時(shí),則ri=Rb∥rbe≈rbe(2-30)

(4)輸出電阻ro:

由于當(dāng)Us=0時(shí),Ib=0,從而受控源βIb=0,因此可直接得出ro=Rc。注意,因ro常用來(lái)考慮帶負(fù)載RL的能力,所以,求ro時(shí)不應(yīng)含RL,應(yīng)將其斷開。(5)源電壓放大倍數(shù)(2-31)

3.共c極放大電路電路如圖2-21(a)所示,信號(hào)從基極輸入,射極輸出,故又稱為射極輸出器。圖2-21(b)為其微變等效電路。圖2–

21共c極放大電路及其微變等效電路(1)電壓放大倍數(shù)(2-32)(2)電流放大倍數(shù)流過(guò)Re′=Re‖RL的電流為Io，則所以(2-33)(3)輸入電阻ri:共c極放大電路輸入電阻高,這是共c極電路的特點(diǎn)之一。因故(2-34)

(4)輸出電阻ro:

按輸出電阻計(jì)算方法,信號(hào)源Us短路,在輸出端加入U(xiǎn)2,求出電流I2,則其等效電路如圖2-22所示。由圖可得圖2–

22

求ro等效電路則綜上所述,共c極放大電路是一個(gè)具有高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1的放大電路。所以共c極放大電路可用來(lái)作輸入級(jí)、輸出級(jí),也可作為緩沖級(jí),用來(lái)隔離它前后兩級(jí)之間的相互影響。4.共b極放大電路圖2–

23共b極放大電路及其微變等效電路(1)電壓放大倍數(shù)：(2-36)(2)輸入電阻ri:與共e極放大電路相比,其輸入電阻減小到rbe/(1+β)。(2-37)(3)輸出電阻ro:(4)電流放大倍數(shù)(2-38)(2-39)表2-2三種基本放大器的比較2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定及其偏置電路

(1)溫度上升,反向飽和電流ICBO增加,穿透電流ICEO=(1+β)ICBO也增加。反映在輸出特性曲線上是使其上移。

(2)溫度上升,發(fā)射結(jié)電壓UBE下降,在外加電壓和電阻不變的情況下,使基極電流IB上升。(3)溫度上升,使三極管的電流放大倍數(shù)β增大,使特性曲線間距增大。綜合起來(lái),溫度上升,將引起集電極電流IC增加,使靜態(tài)工作點(diǎn)隨之升高。我們知道,靜態(tài)工作點(diǎn)選擇過(guò)高,將產(chǎn)生飽和失真,如圖2-24所示;反之亦然。顯然,不解決此問(wèn)題,三極管放大電路難于應(yīng)用,冬天設(shè)計(jì)的電路,夏天可能工作不正常;北方的電路,南方用不成。圖2–24

溫度對(duì)Q點(diǎn)和輸出波形的影響實(shí)線:20℃時(shí)的特性曲線虛線:50℃時(shí)的特性曲線解決辦法應(yīng)從兩個(gè)方面入手:使外界環(huán)境處于恒溫狀態(tài),把放大電路置于恒溫槽中,但這樣所付出的代價(jià)較高,因而此方法只用于一些特殊要求的地方。再有一個(gè)辦法就是本節(jié)所介紹的從放大電路自身去考慮,使其在工作溫度變化范圍內(nèi),盡量減小工作點(diǎn)的變化。圖2–

25電流反饋式偏置電路我們知道,工作點(diǎn)的變化集中在集電極電流IC的變化。因此,工作點(diǎn)穩(wěn)定的具體表現(xiàn)就是IC的穩(wěn)定。為了克服IC的漂移,可將集電極電流或電壓變化量的一部分反過(guò)來(lái)饋送到輸入回路,影響基極電流IB的大小,以補(bǔ)償IC的變化,這就是反饋法穩(wěn)定工作點(diǎn)。反饋法中常用的電路有電流反饋式偏置電路、電壓反饋式偏置電路和混合反饋式偏置電路三種,其中最常用的是電流反饋式偏置電路,如圖2-25所示。該電路利用發(fā)射極電流IE在Re上產(chǎn)生的壓降UE,調(diào)節(jié)UBE,當(dāng)IC因溫度升高而增大時(shí),UE將使IB減小,于是便減小了IC的增加量,達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)的目的。由于IE≈IC,因而只要穩(wěn)定IE,IC便穩(wěn)定了。為此，電路上要做到下述兩點(diǎn)。(1)要保持基極電位UB恒定,使它與IB無(wú)關(guān),由圖2-23可得此式說(shuō)明UB與晶體管無(wú)關(guān),不隨溫度變化而改變,故UB可認(rèn)為恒定不變。(2-40)(2-41)

(2)由于IE=UE/Re,所以要穩(wěn)定工作點(diǎn),應(yīng)使UE恒定,不受UBE的影響,因此要求滿足條件穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程可表示如下:TIEIEReUBEIE(2-42)(2-43)實(shí)際中公式(2-40)、(2-42)滿足如下關(guān)系:對(duì)硅管,UB=3~5V;鍺管,

UB=1~3V。(2-44)對(duì)圖2-

25所示靜態(tài)工作點(diǎn),可按下述公式進(jìn)行估算:(2-45)如要精確計(jì)算,應(yīng)按戴維寧定理,將基極回路對(duì)直流等效為如圖2-

26所示,然后按下式計(jì)算直流工作狀態(tài):圖2–

26

利用戴維寧定理后的等效電路圖2–

27

圖2-

25的微變等效電路圖2-

25的動(dòng)態(tài)分析如下所述:(1)電壓放大倍數(shù)其中所以(2)輸入電阻ri:由圖2-25可得(3)輸出電阻ro:

【例4】設(shè)圖2–25中UCC=24V,Rb1=20kΩ,Rb2=60kΩ,Re=1.8kΩ,Rc=33kΩ,β=50,UBE=0.7V，求其靜態(tài)工作點(diǎn)。

【例5】圖2-28(a)、(b)為兩個(gè)放大電路,已知三極管的參數(shù)均為β=50,rbb′=200Ω,UBEQ=0.7V,電路的其它參數(shù)如圖所示。

(1)分別求出兩個(gè)放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。

(2)如果三極管的β值均增大1倍,分析兩個(gè)電路的Q點(diǎn)各將發(fā)生什么變化。

(3)三極管的β值均增大1倍,兩個(gè)放大電路的電壓放大倍數(shù)如何變化?圖2-28例5電路圖

解

(1)圖2-28(a)是共發(fā)射極基本放大器,圖2-28(b)是具有電流負(fù)反饋的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。它們的微變等效電路如圖2-29(a)、(b)所示。圖2-29圖2-28的微變等效電路為求出動(dòng)態(tài)特性參數(shù),首先得求出它們的靜態(tài)工作點(diǎn)。在圖2-28(a)所示放大電路中，有在圖2-28(b)所示放大電路中，有兩個(gè)電路靜態(tài)工作點(diǎn)處的ICQ(IEQ)值相同,且rbb′和β也相同,則它們的rbe值均為由微變等效電路可求出圖2-29(a)所示電路的下列參數(shù)：同理求得圖2-29(b)所示電路的參數(shù)如下：可見上述兩個(gè)放大電路的Au和ro均相同,ri也近似相等。

(2)當(dāng)β由50增大到100時(shí),對(duì)于圖2-28(a)所示放大電路,可認(rèn)為IBQ基本不變,即IBQ仍為0.02mA,此時(shí),ICQ=βIBQ=100×0.02=2mAUCEQ=UCC-ICQRc=12-2×5=2V可見,β值增大后,共e極基本放大電路的ICQ增大,UCEQ減小,Q點(diǎn)移近飽和區(qū)。對(duì)本例,如β再增大,則三極管將進(jìn)入飽和區(qū),使電路不能進(jìn)行放大。圖2-29(b)所示的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中,當(dāng)β值增大時(shí),UB、UE、IEQ、ICQ、UCEQ均沒有變化,電路仍能正常工作,這也正是工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的優(yōu)點(diǎn)。但此時(shí)IBQ將減小，如上述Q點(diǎn)變化情況,可用圖2-30表示。圖2-30

β增大時(shí)兩種共射放大電路Q點(diǎn)的變化情況

(3)從上述兩電路中其電壓放大倍數(shù)表達(dá)式可以看出兩者是相同的,均為Au=-βRL′/rbe,似乎β上升,其Au均應(yīng)同比例增大。實(shí)際并非如此,因?yàn)榕c工作點(diǎn)電流IEQ有關(guān)。對(duì)于圖2-29(a),當(dāng)β=100時(shí),IEQ=2mA,則與β=50相比,rbe幾乎沒變,而｜Au｜基本上增大了1倍。對(duì)于圖2-29(b),當(dāng)β=100時(shí),IEQ基本不變,仍為1mA,則與β=50相比,rbe增大了,但Au基本不變。2.5多級(jí)放大電路

2.5.1多級(jí)放大電路的耦合方式常用的耦合方式有三種,即阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。

1.多級(jí)放大電路的組成圖2–

31多級(jí)放大電路組成的方框圖對(duì)輸入級(jí)的要求與信號(hào)源的性質(zhì)有關(guān)。例如,當(dāng)輸入信號(hào)源為高內(nèi)阻電壓源時(shí),則要求輸入級(jí)也必須有高的輸入電阻,以減少信號(hào)在內(nèi)阻上的損失。如果輸入信號(hào)源為電流源,為了充分利用信號(hào)電流,則要求輸入級(jí)有較低的輸入電阻。中間級(jí)的主要任務(wù)是電壓放大,多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)主要取決于中間級(jí),它本身就可能由幾級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)是推動(dòng)負(fù)載。當(dāng)負(fù)載僅需要足夠大的電壓時(shí),則要求輸出具有大的電壓動(dòng)態(tài)范圍。更多場(chǎng)合下,輸出級(jí)推動(dòng)揚(yáng)聲器、電機(jī)等執(zhí)行部件,需要輸出足夠大的功率,常稱為功率放大電路。

2.阻容耦合通過(guò)電阻、電容將前級(jí)輸出接至下一級(jí)輸入,如圖2-32所示。通過(guò)電容C1與輸入信號(hào)相連,通過(guò)電容C