第三章多級(jí)放大器及其頻率特性

第三章多級(jí)放大器及其頻率特性第一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.1多級(jí)放大電路與組合放大電路

3.1.1多級(jí)放大電路

在實(shí)際的電子設(shè)備中，為了得到足夠大的增益或者考慮到輸入電阻和輸出電阻等特殊要求，放大器往往由多級(jí)組成。多級(jí)放大器由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)組成。如圖2.4.1所示，輸出級(jí)一般是大信號(hào)放大器，我們只討論由輸入級(jí)到中間級(jí)組成的多級(jí)小信號(hào)放大器。第二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

1.級(jí)間耦合方式在多級(jí)放大器中，要求前級(jí)的輸出信號(hào)通過(guò)耦合不失真地傳送到后級(jí)的輸入端。常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合。1)阻容耦合阻容耦合就是利用電容作為耦合和隔直流元件的電路。如圖2.4.2所示。第一級(jí)的輸出信號(hào)，通過(guò)電容C2和第二級(jí)的輸入電阻ri2加到第二級(jí)的輸入端。阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)是：前后級(jí)直流通路彼此隔開(kāi)，每一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)都相互獨(dú)立。便于分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用。缺點(diǎn)是：信號(hào)在通過(guò)耦合電容加到下一級(jí)時(shí)會(huì)大幅度衰減。在集成電路里制造大電容很困難，所以阻容耦合只適用于分立元件電路。第三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四2)直接耦合直接耦合是將前后級(jí)直接相連的一種耦合方式。但是，兩個(gè)基本放大電路不能像圖2.4.3那樣簡(jiǎn)單地連接在一起。如果按圖2.4.3那樣連接，V1管集電極電位被V2管基極限制在0.7V左右（設(shè)V2為硅管），導(dǎo)致V1處于臨界飽和狀態(tài)；同時(shí)，V2基極電流由Rb2和Rc1流過(guò)的電流決定，因此V2的工作點(diǎn)將發(fā)生變化，容易導(dǎo)致V2飽和。通過(guò)上述分析，在采用直接耦合方式時(shí)，必須解決級(jí)間電平配置和工作點(diǎn)漂移兩個(gè)問(wèn)題，以保證各級(jí)各自有合適的穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。第五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖2.4.4給出了兩個(gè)直接耦合的例子。圖（a）中，由于Re2提高了V2發(fā)射極電位，保證了V1的集電極得到較高的靜態(tài)電位。所以V1不致于工作在飽和區(qū)。圖（b）中，用負(fù)電源UBB，既降低了V2基極電位，又與R1、R2配合，使V1集電極得到較高的靜態(tài)電位。直接耦合的優(yōu)點(diǎn)是：電路中沒(méi)有大電容和變壓器，能放大緩慢變化的信號(hào)，它在集成電路中得到廣泛的應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是：前、后級(jí)直流電路相通，靜態(tài)工作點(diǎn)相互牽制、相互影響，不利于分析和設(shè)計(jì)。第七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3)變壓器耦合變壓器耦合是用變壓器將前級(jí)的輸出端與后級(jí)的輸入端連接起來(lái)的方式，如圖2.4.5所示。圖中，V1輸出的信號(hào)通過(guò)變壓器T1加到V2基極和發(fā)射極之間。V2輸出的信號(hào)通過(guò)變壓器T2耦合到負(fù)載RL上。Rb11、Rb12、Re1和Rb21、Rb22、Re2分別為V1和V2確定靜態(tài)工作點(diǎn)。變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn)是：各級(jí)直流通路相互獨(dú)立，變壓器通過(guò)磁路，把初級(jí)線圈的交流信號(hào)傳到次級(jí)線圈，直流電壓或電流無(wú)法通過(guò)變壓器傳給次級(jí)。第九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四變壓器在傳遞信號(hào)同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。變壓器耦合的缺點(diǎn)是：體積大，不能實(shí)現(xiàn)集成化，此外，由于頻率特性比較差，一般只應(yīng)用于低頻功率放大和中頻調(diào)諧放大電路中。2.共電耦合在多級(jí)放大器中，各級(jí)由同一直流電源供電，如圖2.4.6（a）所示，圖中，R是直流電源的交流內(nèi)阻。其交流通路如圖2.4.6(b)所示。由圖2.4.6（b）可見(jiàn)，輸出信號(hào)電壓Uo在R上產(chǎn)生的壓降將被耦合到V1和V2管的輸入端。這種通過(guò)直流電源內(nèi)阻將信號(hào)經(jīng)輸出端向各級(jí)輸入端的傳送稱為共電耦合。第十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四如果傳送到某一級(jí)輸入端的電壓與輸入信號(hào)源在該級(jí)輸入端產(chǎn)生的電壓有相同的極性，那么該級(jí)的合成輸入電壓便增大，使放大器輸出電壓Uo增大，而增大了的輸出電壓通過(guò)共電耦合加到后級(jí)輸入端的電壓也增大，使Uo進(jìn)一步增大，如此循環(huán)下去將產(chǎn)生振蕩。這樣，就破壞了放大器對(duì)信號(hào)的正常放大作用。為了消除共電耦合的影響，我們應(yīng)加強(qiáng)電源濾波，在放大器各級(jí)電源供電端接入RC濾波元件，如圖2.4.7中的R7、R8、C6、C7、C8。接入C6后，電源內(nèi)阻R上的信號(hào)電壓被旁路，即使殘留很小的信號(hào)電壓，通過(guò)R7、C7和R8、C8的濾波作用，信號(hào)電壓也可進(jìn)一步被濾除。第十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.多級(jí)放大器的增益在多級(jí)放大器中，如各級(jí)電壓增益分別為Au1=如圖2.4.8所示，則由于Ui2=Uo1，Ui3=Uo2，…，Uin=Uo(n-1),因而總電壓增益為即總電壓增益為各級(jí)增益的相乘積。第十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例2.4.1試計(jì)算圖2.4.2所示電路的電壓放大倍數(shù)。已知Rb1=Rb2=280kΩ，Rc1=Rc2=3kΩ，RL=3kΩ，UCC=12V，V1、V2為3DG8，β=50。解（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)。因?yàn)閮杉?jí)電路參數(shù)相同，所以兩級(jí)直流工作點(diǎn)相同，即ICQ≈βIBQ=50×0.04=2mA第十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）求電壓放大倍數(shù)。rbe1=rbe2≈300+=300+50×=950ΩR′L1=Rc1∥ri2=所以所以Au=Au1Au2=(-38)×(-79)=3002第十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.2組合放大電路根據(jù)前面的分析可以看到，三種基本組態(tài)電路的性能各有不同的特點(diǎn)。就增益而言，共基極電路的電壓增益遠(yuǎn)大于1，但電流增益小于1；而共集電極電路的電流增益遠(yuǎn)大于1，但電壓增益小于1；唯有共發(fā)射極電路的電壓增益和電流增益均遠(yuǎn)大于1。因此，在放大設(shè)備中，增益主要由共發(fā)射極放大器提供，如果采用有源負(fù)載，則共發(fā)射極電路還可提供更大的增益。就輸入和輸出電阻而言，共基極電路的輸入電阻很小，而輸出電阻很大；共集電極電路的輸入電阻很大，而輸出電阻很小；共發(fā)射極電路的輸入和輸出電阻則居共基、共集電路之中。第十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四如果根據(jù)三種組態(tài)電路的不同特點(diǎn)，將其中任兩種組態(tài)進(jìn)行組合，構(gòu)成相應(yīng)的放大電路，就可發(fā)揮各自特點(diǎn)，使它更適合實(shí)際工作的需要。下面介紹幾種常用的組合放大電路。

1.共發(fā)-共基組合放大電路共發(fā)-共基組合放大器的交流通路如圖2.4.9所示。圖中，V1管接成共發(fā)射極組態(tài)，V2管接成共基極組態(tài)。由于共基極電路的電流增益接近于1，它在組合電路中的作用類似于一個(gè)電流接續(xù)器，將共發(fā)射極電路的輸出電流幾乎不衰減地接續(xù)到輸出負(fù)載R′L上。因此組合電路的電壓增益相當(dāng)于負(fù)載為R′L的一級(jí)共發(fā)射極電路的增益。此外，這種組合電路的輸入電阻取決于共發(fā)射極組態(tài)，輸出電阻取決于共基極組態(tài)。第二十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四實(shí)際上，在這種兩級(jí)串接的組合電路中，后級(jí)的輸入電阻就是前級(jí)的輸出負(fù)載電阻，由于后級(jí)共基極組態(tài)的輸入電阻很小，致使前級(jí)共發(fā)射極組態(tài)的電壓增益很小，因此，組合電路的電壓增益主要由共基極組態(tài)提供。下面在分析這種組合電路的頻率特性時(shí)將會(huì)看到，利用接入共基極電路使共發(fā)射極組態(tài)的電壓增益小的特點(diǎn)，使這種組合電路特別適宜于高頻工作。

2.共集-共發(fā)組合放大電路共集-共發(fā)組合放大器的交流通路如圖2.4.10所示。圖中，V1管接成共集電極組態(tài)，V2管接成共發(fā)射極組態(tài)。這種組合電路又稱為達(dá)林頓電路，它的電壓增益由共發(fā)射極組態(tài)提供，而共集電極組態(tài)主要用來(lái)提高組合電路的輸入電阻。第二十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四*3.3放大電路的頻率特性

我們前面討論分析電路時(shí)，都把電路看成純電阻性的，放大倍數(shù)與信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。而在實(shí)際電路里，三極管本身就具有電容效應(yīng)，電路中通常也含有電抗元件。在交流通路中,電抗元件對(duì)交流信號(hào)具有阻礙作用，使電壓有損耗，還能旁路電流，使通路電流減小，影響放大倍數(shù)；同時(shí)，電抗元件能使電流、電壓相位發(fā)生變化。電抗元件電抗大小與本身值有關(guān)，與交流信號(hào)頻率也有關(guān)。因而放大器對(duì)不同頻率的交流信號(hào)有不同的放大倍數(shù)和相位移。放大電路輸出電壓幅值和相位都是頻率的函數(shù)，分別稱為幅頻特性和相頻特性，合稱為頻率特性。第二十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖2.5.1（a）是共發(fā)射極放大電路的幅頻特性曲線。由圖可見(jiàn)，在一個(gè)較寬頻率范圍內(nèi)，頻率特性曲線是平坦的，放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率變化，這段頻率范圍稱為中頻，其放大倍數(shù)，用Aum表示，我們把放大倍數(shù)下降到Aum時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率叫做下限頻率fL和上限頻率fH，夾在上限頻率和上限頻率間的頻率范圍稱作通頻帶fBW。fBW=fH-fL（2.5.1）上式表征了放大電路對(duì)不同頻率輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。第二十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四從圖2.5.1(b)所示的相頻特性曲線可知，對(duì)不同的頻率，相位移不同，中頻段為-180°，低頻段比中頻段超前，高頻段比中頻段滯后。為了反映出放大器的頻率特性，我們可以把電壓放大倍數(shù)用復(fù)數(shù)量表示。電壓放大倍數(shù)模與頻率的關(guān)系用Au(f)表示，輸出電壓與輸入電壓之間的相差φ與頻率的關(guān)系用φ(f)表示。那么有電壓放大倍數(shù)對(duì)于共發(fā)射極放大電路，電流放大倍數(shù)可用復(fù)數(shù)量表示為第二十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四式中，為中頻放大倍數(shù)；fβ為截止頻率，它是=β0/時(shí)的頻率。通過(guò)以上分析可知，由于放大電路的通頻帶有一定限制，當(dāng)輸入信號(hào)含有豐富的諧波時(shí)，不同頻率分量得不到同等放大，就會(huì)改變各諧波之間的振幅比例和相位關(guān)系，輸出波形將產(chǎn)生失真。第二十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四由放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)大小不同所產(chǎn)生的失真叫幅頻失真，如圖2.5.2(a)所示；由放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的相位移不同所產(chǎn)生的失真叫相頻失真，如圖2.5.2(b)所示。這兩種失真統(tǒng)稱為頻率失真。第二十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

1.放大器中頻段的增益1)混合π型等效電路h參數(shù)等效電路用于高頻輸入信號(hào)下的晶體管時(shí)，四個(gè)參數(shù)是與頻率有關(guān)的復(fù)數(shù)，用起來(lái)很不方便。將晶體管內(nèi)部各極間存在的電容效應(yīng)包括在內(nèi)，形成一個(gè)新等效電路，這就是混合π型等效電路,如圖2.5.3所示。圖中，rbb′代表基區(qū)體電阻，rb′e為發(fā)射區(qū)的體電阻與發(fā)射結(jié)的結(jié)電阻之和，rb′c為集電區(qū)的體電阻與集電結(jié)的結(jié)電阻之和，Cb′e為發(fā)射結(jié)電容，Cb′c為集電結(jié)電容。ub′e為發(fā)射結(jié)上的交變電壓，受控恒流源gmub′e表示了輸入回路對(duì)輸出回路的控制作用，其中g(shù)m表示單位的ub′e電壓在集電極回路所引起的電流變化，稱為跨導(dǎo)第三十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

第三十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四在圖2.5.3（b）中，因?yàn)榧娊Y(jié)處于反向偏置，所以rb′c很大，可以看作開(kāi)路，因而得到簡(jiǎn)化的混合π型等效電路如圖2.5.4（a）所示。rce通常比放大電路中集電極負(fù)載電阻Rc大得多，可以看作開(kāi)路，而在中頻段可不計(jì)頻率影響，故可以去掉Cb′e和Cb′c，最后得到如圖2.5.4（b）所示的等效電路。將其與圖2.5.4(c)所示簡(jiǎn)單等效電路相比較，并結(jié)合式(2.2.16)，可有rbe=rbb′+rb′e≈rbb′+及第三十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四式（2.5.6)和式（2.5.7)表明，rb′e、gm等參數(shù)與工作點(diǎn)電流有關(guān),ICQ愈大，則rb′e愈小，gm愈大；對(duì)于小功率管，rbb′約為幾十~幾百歐姆，rb′e為千歐姆數(shù)量級(jí)，gm約為幾十毫安/伏。Cb′c可以從手冊(cè)上查到；Cb′e可按下式計(jì)算：第三十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四式中,fT為三極管的特征頻率,可從手冊(cè)中查到在進(jìn)行電路分析時(shí)，我們希望把電路分為輸入回路和輸出回路，可用密勒效應(yīng)把圖2.5.4(a)中Cb′c等效為兩個(gè)電容，如圖2.5.5所示。一個(gè)電容在輸入回路為另一個(gè)電容在輸出回路為上式中第三十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四設(shè)集電極負(fù)載為Rc，則其中2)共發(fā)射極放大電路的中頻增益共發(fā)射極放大電路的混合π型等效電路如圖2.5.6所示，其中，C′b′e=Cb′e+(1+k)Cb′c。在中頻段C1的容抗遠(yuǎn)小于串聯(lián)回路中的其它電阻，Cb′c和Cb′c的容抗又遠(yuǎn)大于并聯(lián)支路的其它電阻，可以看成對(duì)交流開(kāi)路。所以圖2.5.6電路可簡(jiǎn)化為如圖2.5.7所示的電路形式。第三十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四在圖2.5.7所示電路中輸入電阻ri=Rb∥(rbb′+rb′e)(2.5.11)設(shè)p=(2.5.12)則ub′e=pui(2.5.13)uo=-gmub′eR′c=-gmpuiR′c又所以第四十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四中頻電壓放大倍數(shù)Ausm=上式表明，中頻電壓放大倍數(shù)與頻率無(wú)關(guān)。

2.放大器的低頻段頻率特性所謂低頻段，是指工作頻率已低到電容C1和C2的容抗不能再忽略的程度，在電路中共發(fā)射極電路的輸入阻抗小，C1的容抗不可忽略；而C2的容抗相對(duì)于輸出電阻仍然可以忽略。另外，C′b′e和Cb′c的容抗大，仍可當(dāng)作開(kāi)路，所以，共射極放大電路低頻段的等效電路可簡(jiǎn)化為如圖2.5.8所示的電路。根據(jù)圖2.5.8電路，用分析中頻的方法可得第四十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四時(shí)間常數(shù)τL=(rs+ri)C1(2.5.16)第四十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四下限頻率則低頻放大倍數(shù)由（2.5.18）式可得低頻增益與中頻增益的比第四十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四上式又可用幅值和相移形式分別表示如下:當(dāng)有第四十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四fL為下限頻率，f=fL時(shí)輸出電壓相位比中頻輸出電壓相位超前45°，比輸入電壓滯后135°。由（2.5.18）和(2.5.19)兩式可知,f愈低，增益愈低；時(shí)間常數(shù)愈大，fL愈低，放大器低頻響應(yīng)愈好。這與共發(fā)射極放大電路的頻率特性圖(圖2.5.1)是一致的。

3.放大器的高頻段頻率特性在高頻段時(shí)，由于電容的容抗減小，在電容C1上壓降可以忽略，但在并聯(lián)支路的Cb′c和C′b′e的影響變得突出了，必須考慮，所以在高頻段，共射極放大電路的等效電路可簡(jiǎn)化為如圖2.5.9所示的電路。第四十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四為了簡(jiǎn)化電路，先比較輸入回路與輸出回路的時(shí)間常數(shù)，對(duì)輸入回路τ′=rb′e∥［rbb′+(Rb∥Rs)］C′b′e（2.5.20）C′π是根據(jù)密勒效應(yīng)將Cb′e和Cb′c結(jié)合到輸入回路的等效電容。對(duì)輸出回路τ″=R′cCb′c一般情況下，τ′《τ″，所以相比之下Cb′c可忽略，再利用戴維南定理將輸入電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，則圖2.5.9電路又可簡(jiǎn)化為如圖2.5.10所示的電路。第四十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第五十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四R=rb′e∥［rbb′+(rs∥Rb)］p與ri的意義前面(2.5.11)及(2.5.12)式已說(shuō)明又第五十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四放大倍數(shù)上限頻率則第五十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)?shù)胒=fHfH為上限頻率。f=fH時(shí)，輸出電壓相位比中頻輸出電壓相位滯后45°，比輸入電壓滯后225°，依（2.5.23）和(2.5.24)式可知,f愈高，增益愈低；時(shí)間常數(shù)越小，fH愈高，放大器高頻響應(yīng)愈好。這也與圖2.5.1所示的共射極放大電路的頻率特性相一致第五十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四例2.5.1在圖2.5.11所示電路中,已知三極管為3DG8D,它的Cb′c=4pF，fT=150MHz,β=50。rs=2kΩ，Rc=2kΩ,Rb=1kΩ，C1=0.1μF;UCC=5V。試計(jì)算中頻電壓放大倍數(shù),上限截止頻率,下限截止頻率及通頻帶。設(shè)C2的容量足夠大,對(duì)交流可視為短路，UBEQ=0.6V；三極管的rce無(wú)窮大。解(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)。第五十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第五十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四(2)計(jì)算中頻電壓放大倍數(shù)Ausm

rbe=rb′e+rbb′≈1.3+0.3=1.6kΩri=Rb∥(rbb′+rb′e)≈rbb′+rb′e=300+1300=1600kΩ=1.6kΩp=第五十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四gm==0.0385mA/mV=38.5mA/V所以中頻電壓放大倍數(shù)Ausm=-(3)計(jì)算上限頻率。Cb′e≈Cb′e(1+k)=其中k=gmR′L=38.5×1.67=64.5所以C′b′e=41+(1+64.3)×4=302pFR=rb′e∥［rbb′+(Rs∥Rb)］第五十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四其中Rs∥Rb==2kΩrbb′+(Rs∥Rb)≈0.3+2=2.3kΩrb′e=1.3kΩ所以τH=RC′b′e=0.83×103×302×10-12=0.25×10-6s=0.25μs所以上限頻率fH=第五十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）計(jì)算下限頻率。τL=(Rs+ri)C1=(2+1.6)×103×0.1×10-6=3.6×10-4s=0.36ms所以下限頻率fL=（5）計(jì)算通頻帶。fBW=fH-fL=0.63-440×10-6≈0.63MHz第五十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.4放大電路設(shè)計(jì)舉例

3.4.1固定偏置放大電路的設(shè)計(jì)固定偏置放大器的設(shè)計(jì)，是按要求的技術(shù)指標(biāo)，選擇電路中各元件型號(hào)和參數(shù)。

1.選擇三極管三極管是電路中的核心元件，根據(jù)給定指標(biāo)對(duì)放大倍數(shù)的要求，選擇β值較大的管子。但β太大穩(wěn)定性不好，一般取β=50~100，并且要選ICEO較小的管子。根據(jù)給定指標(biāo)對(duì)帶寬的要求，選擇的三極管截止頻率fβ要高于上限頻率fH,一般取fβ＞（2~3）fH。同時(shí)，最大管耗滿足PCM＞(1.5~2)Pcmax=(1.5~2)ICQ·，管子最大反壓U(BR)CEO＞UCC。第六十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

2.選擇靜態(tài)工作點(diǎn)和計(jì)算集電極電阻Rc1）小信號(hào)電路小信號(hào)電路,工作點(diǎn)的選擇主要取決于放大倍數(shù)。ICQ和UCEQ的選擇范圍較寬,一般可?。篒CQ=1~3mAUCEQ=2~3Vrbe≈300+第六十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四2)大信號(hào)電路大信號(hào)電路,要考慮動(dòng)態(tài)范圍，靜態(tài)工作點(diǎn)要選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。根據(jù)交流負(fù)載線方程(2.2.7)式，有當(dāng)iC=0時(shí)，uCE最大，為第六十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四uCEmax=UCEQ+ICQR′L所以有得UCEQ=ICQR′L(2.6.3)又因UCEQ=UCC-ICQRc(2.6.4)設(shè)輸出最大電壓有效值為Uo，則第六十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（２.6.3）、（２.6.4）、２.6.5）三式聯(lián)立得又R′L=RL∥Rc=上兩式聯(lián)立得第六十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.選擇偏置電阻1)小信號(hào)電路對(duì)小信號(hào)電路，工程上一般取ICQ=1~3mA2)大信號(hào)電路ICQ=第六十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

4.選擇電容C1和C21)C1的計(jì)算下限頻率第六十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四要求C1≥(3~10)式中輸入電阻ri≈300+2)C2的計(jì)算下限頻率fL=第六十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四要求C2=(3~10)例2．6．1按下列技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)固定偏置放大器:（1）電源電壓UCC=12V；（2）電壓放大倍數(shù)Aum=40；（3）負(fù)載電阻RL=2kΩ；（4）輸入信號(hào)Us=10mV；（5）信號(hào)源內(nèi)阻rs=200Ω；（6）頻帶寬度20~50kHz。解設(shè)計(jì)步驟有5步。第六十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

(1)選三極管。畫出電路圖如圖2.6.1所示。從給定的指標(biāo)來(lái)看，要求設(shè)計(jì)的是小信號(hào)電壓放大器。通過(guò)查閱手冊(cè)選硅NPN型三極管3DG100M，技術(shù)參數(shù)ICEO≤0.01μA,=25～270，截止頻率fT≥150MHz，PCM=100mW，Icm=20mA，U(BR)CBO=20V，U(BR)CEO=15V。（2）確定靜態(tài)工作點(diǎn)，計(jì)算電阻Rc值。UCEQ=3Vrbe≈300+第六十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第七十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四rbe≈300+取標(biāo)稱值Rc=820Ω。第七十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）檢驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)。①放大倍數(shù)：|Aum|=為了保證Aum的要求，加大R′L，重選Rc標(biāo)稱值，Rc=1.5kΩ，則這時(shí)UCEQ=UCC-ICQRc=12-3×1.5=7.5V第七十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四②最大輸出電壓：Uo=Aum·Us=58×10=580mV=0.58VUom==0.82V＜UCEQ③最大集電極電流：UCEQ-Uom=UCC-ICmaxRc都符合要求，可以確定三極管為3DG100M，電阻Rc和Rb分別為1.5kΩ、180kΩ。第七十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（5）電容C1和C2的計(jì)算。①C1的計(jì)算：C1=取C1為20μF、25V的電解電容。②C2的計(jì)算：取C2為10μF、25V的電解電容。第七十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

3.4.2分壓式電流負(fù)反饋放大器的設(shè)計(jì)分壓式電流負(fù)反饋放大器設(shè)計(jì)就是選擇三極管、計(jì)算偏置電阻和電容等。為了便于說(shuō)明，我們畫出電路圖如圖2.6.2所示,一般是給出負(fù)載電阻RL,電壓放大倍數(shù)Aum(或輸出電壓幅度Uom),上限頻率fH,下限頻率fL,輸入阻抗ri,信號(hào)源內(nèi)阻rs,信號(hào)源電壓Us等。

1.三極管的選擇分壓式電源負(fù)反饋的穩(wěn)定性比固定偏置電路好。選擇三極管，與固定式偏置電路設(shè)計(jì)相同。第七十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第七十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四

2.確定工作點(diǎn)，計(jì)算Rc（1）對(duì)小信號(hào)放大電路，計(jì)算方法與固定偏置電路相同。（2）對(duì)大信號(hào)放大電路，分析方法仍與固定偏置電路相同，只是加了射極電阻Re，因此在理想輸出特性和動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)UCEQ=ICQR′LUCEQ=(UCC-UE)-ICQ·RcUo≤(設(shè)工作點(diǎn)在交流負(fù)載線中點(diǎn))第七十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四UE是發(fā)射極電位，由電路的穩(wěn)定要求來(lái)確定：在工程上如果是硅管,UE一般取3~5V，如果是鍺管,UE一般取1~3V。

3.計(jì)算偏置電阻Re、Rb1、Rb21）射極電阻Re的計(jì)算從電路熱穩(wěn)定性角度考慮，射極電阻Re愈大愈好。但Re過(guò)大會(huì)使射極電位過(guò)高，最大輸出電壓會(huì)減小，對(duì)小信號(hào)電路，一般取第七十八頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四ICQ=1~3mA(2.6.15)UCEQ=2~3V(2.6.16)2)Rb1和Rb2的計(jì)算對(duì)分壓式負(fù)反饋偏置電路要求IRb≥(5~10)IBQ(2.6.17)取IRb=5IBQ,那么一般=25~100,則Rb2=(5~20)Re(2.6.19)第七十九頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四由分壓原理可得Rb1≈

4.不接旁路電容的電阻R″e(cuò)的計(jì)算依輸入電阻ri=Rb1∥Rb2∥［rbe+(1+β)R″e(cuò)］近似運(yùn)算得第八十頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四5耦合電容C1,C2和旁路電容Ce的計(jì)算1）c1,c2的計(jì)算在第頻段時(shí)，有分析頻率特性知道下限頻率得一般取同樣分析科得第八十一頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四2)Ce的計(jì)算不考慮C1和C2的阻抗，可畫出等效電路入圖2.6.3所示。第八十二頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四忽略Rb1、Rb2和，則第八十三頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四依頻率特性分析式（2.5.14），得可以證明中頻率輸出電壓中頻增益第八十四頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四時(shí)間常數(shù)代入（2.6.25）時(shí)，得第頻率輸出電壓低頻放大倍數(shù)第八十五頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)?shù)媒刂诡l率得旁路電容如果考慮Rb1和Rb2,則第八十六頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四式中如果例2.6.2按下列技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)分壓式電流負(fù)反饋偏置音頻電壓放大器：（1）電源電壓UCC=12V;（2）電壓放大倍數(shù)Au=15;（3）負(fù)載電阻RL=5kΩ;第八十七頁(yè)，共九十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）最大輸出電壓