電子電路技術(shù)第6章

6.1放大電路的基本概念放大電路實際上是一種功能模塊電路，具有兩個外接端口，輸入端口接受需要放大的信號，輸出端口將放大以后的信號送給負載，如圖所示。在放大電路中，信號的能量（或功率）得到增強，因此在放大電路中必須具備能量補充的來源——直流電源和將直流電源能量轉(zhuǎn)換為信號能量的轉(zhuǎn)換裝置或器件。6.1放大電路的基本概念（續(xù)1）單純從能量轉(zhuǎn)換的角度看，放大電路本身就是一個實現(xiàn)直流電源能量轉(zhuǎn)換為信號能量的裝置，這其中輸入信號是控制量，在它的控制下，放大電路將電源能量轉(zhuǎn)換成信號能量輸出給負載。為了描述這種由一個信號控制輸出信號的電路裝置或器件，提出了受控電源的電路模型。6.1放大電路的基本概念（續(xù)2）6.1.1線性受控電源模型受控電源是另一類電源模型，它的輸出端具有理想電源的特征，但其參數(shù)卻受到電路中其他變量的控制。受控電源是為了描述電子器件的特性而提出的電路元件模型。按照受控電源輸出端表現(xiàn)的電壓源特性或電流源特性，以及控制其參數(shù)的變量為電壓或電流，受控電源共分4種：電壓控制電壓源VCVS；電壓控制電流源VCCS；電流控制電壓源CCVS；電流控制電流源CCCS。6.1放大電路的基本概念（續(xù)3）輸出特性控制變量受控源種類電壓源US電壓U電壓控制電壓源VCVS電壓源US電流I電流控制電壓源CCVS電流源IS電壓U電壓控制電流源VCCS電流源IS電流I電流控制電流源CCCS受控電源一般具有兩個端口：輸入（控制）、輸出端口如果控制變量對受控電源輸出端的控制為線性（比例），這種受控電源稱為線性受控電源。本課程中，只討論線性受控電源。因此，今后所說受控源均指線性受控電源。6.1放大電路的基本概念（續(xù)4）受控電源的符號與特性電壓控制電壓源VCVS控制方程實際電路分析中的符號電流控制電壓源CCVS

為電壓傳輸（放大）系數(shù)，無量綱。省去開路或短路的控制端。r為轉(zhuǎn)移電阻，電阻量綱。6.1放大電路的基本概念（續(xù)5）受控電源的符號與特性電壓控制電流源VCCS控制方程實際電路分析中的符號電流控制電壓源CCVSg為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)，電導(dǎo)量綱。

為電流傳輸（放大）系數(shù)，無量綱?？刂谱兞勘仨氃陔娐菲渌恢脴顺?！6.1放大電路的基本概念（續(xù)6）6.1.2放大電路模型及技術(shù)指標受控電源是理想化的能量轉(zhuǎn)換電路元件，實際上放大電路為了將信號源信號引入，總是要對信號源構(gòu)成負載，因此，輸入端不可能是理想的開路或短路而在輸出端放大器也不能做到理想的電壓輸出或電流輸出，必然會受到負載的影響?？紤]了輸入輸出端口的非理想情況，在受控電源的基礎(chǔ)上增加輸入電阻Ri和輸出電阻Ro，得到放大電路模型。根據(jù)放大電路輸入輸出信號變量的不同，可以作出四種放大電路模型。6.1放大電路的基本概念（續(xù)7）電壓放大電路模型阻抗放大電路模型導(dǎo)納放大電路模型電流放大電路模型6.1放大電路的基本概念（續(xù)8）放大電路主要性能指標包括：放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻1.放大倍數(shù)放大倍數(shù)是反映放大電路放大能力的關(guān)鍵指標，定義為放大電路輸出信號與輸入信號的比值，根據(jù)放大電路的輸入輸出變量不同可以有四種形式的放大倍數(shù)：Au=uo/ui——電壓放大電路的電壓放大倍數(shù)，Auo為（負載）開路電壓放大倍數(shù)。Ar=uo/ii——阻抗放大電路的轉(zhuǎn)移阻抗，Aro為（負載）開路轉(zhuǎn)移阻抗。Ag=io/ui——導(dǎo)納放大電路的跨導(dǎo)，Ags為（負載）短路跨導(dǎo)。Ai=io/ii——電流放大電路的電流放大倍數(shù)，Ais為（負載）短路電流放大倍數(shù)。6.1放大電路的基本概念（續(xù)9）2.輸入電阻輸入電阻Ri反映了放大電路對信號源的影響程度，對于電壓信號源，希望放大電路的輸入電阻越大越好，這樣放大電路從信號源吸取電流小，信號源的負載輕，而對于電流信號源，則希望放大電路的輸入電阻越小越好。因此，在設(shè)計放大電路時，應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用場合信號源的要求設(shè)置輸入電路。3.輸出電阻輸出電阻Ro反映放大電路輸出受負載影響的程度，如果放大電路向負載輸出電壓信號，則希望輸出電阻越小越好，這樣放大電路輸出端更接近電壓源，如果放大電路向負載輸出電流信號，則希望輸出電阻越大越好，這樣放大電路輸出端更接近電流源。放大電路信號源負載直流電源+_uiii+_uoio6.1放大電路的基本概念（續(xù)10）4.頻帶范圍放大電路的放大倍數(shù)保持一定數(shù)值的工作信號頻率范圍.

給出放大電路放大倍數(shù)下降到正常值的0.707倍所對應(yīng)的上下兩個頻率fL、fH，分別稱為上、下截止頻率，在這兩個頻率之間的輸入信號，放大電路能夠有效地進行放大。放大電路的放大倍數(shù)隨頻率變化的關(guān)系也稱放大電路的頻率特性，影響放大電路頻率特性的主要因素是電路中有源電子器件的寄生電抗參數(shù)和電路中耦合/旁路電容元件。6.1放大電路的基本概念（續(xù)11）5.不失真輸出范圍用放大電路的最大不失真輸出幅度表示其不失真輸出范圍，輸入信號經(jīng)過放大，在最大不失真輸出幅度以內(nèi)的輸出信號能與輸入信號保持線性關(guān)系（不失真），這一參數(shù)也描述了放大電路輸出信號的最大不失真功率。6.輸入信號范圍對于過大的輸入信號幅度，可能引起有源電子器件進入非線性特性區(qū)，從而使放大電路輸出信號不再與輸入信號保持線性，產(chǎn)生信號波形失真，嚴重時甚至?xí)p壞器件，為此，放大電路常規(guī)定其輸入信號的幅度范圍，如|ui|≤10mV。6.2雙極型晶體三極管及其電路模型雙極型晶體三極管(BJT)結(jié)構(gòu)BJT由兩個PN構(gòu)成，有兩種類型:NPN型和PNP型。NNPNPN型EBCNPPPNP型EBC發(fā)射結(jié)

集電結(jié)

基極，用B或b表示

發(fā)射極，用E或e表示集電極，用C或c表示發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)BECBECBJT的電路符號6.2雙極型晶體三極管（續(xù)1）

BJT結(jié)構(gòu)特點：發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。BJT管芯結(jié)構(gòu)剖面圖6.2雙極型晶體三極管（續(xù)2）BECNNPEBRBUC發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴散，形成發(fā)射極電流IE。IE基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴散可忽略。IBE進入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴散到集電結(jié)。集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBO從基區(qū)擴散來的電子在集電結(jié)內(nèi)電場作用下，漂移進入集電結(jié)而被收集，形成ICE。IC=ICE+ICBOICEICEIB=IBE-ICBOIBEIBICE與IBE之比稱為直流電流放大倍數(shù)要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。兩者變化之比稱為交流電流放大倍數(shù)6.2雙極型晶體三極管（續(xù)3）1.輸入特性曲線：輸入特性曲線是指當集—射極之間的電壓UCE為某一常數(shù)時，輸入回路中的基極電流iB與加在基—射極間的電壓uBE之間的關(guān)系曲線。OuBEiBUBEUBE0.7V(硅)0.3V(鍺)0V1V10VUCE當UCE=0，晶體管相當于兩個二極管的正向并聯(lián)，其特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線相似。當UCE1時，特性曲線的形狀并不改變，曲線僅僅右移一段距離。只要uBE不變，無論怎樣增大UCE，iB都基本不變，曲線基本重合。因此，通常將UCE=1的特性曲線作為晶體管的輸入特性曲線。晶體三極管的特性曲線6.2雙極型晶體三極管（續(xù)4）2.輸出特性曲線OuCEiCNPNIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0從輸出特性上，可將三極管分為三個工作區(qū)（工作狀態(tài)）：截止飽和放大截止飽和放大集電極電流受基極電流控制，所以晶體三極管又稱為電流控制器件。輸出特性曲線是指當基極電流IB為常數(shù)時，輸出電路中集電極電流iC與集—射極間的電壓uCE之間的關(guān)系曲線。uCE=uBE6.2雙極型晶體三極管（續(xù)5）1）截止區(qū)IB=0曲線以下的區(qū)域。條件：發(fā)射結(jié)零偏或反偏集電結(jié)反偏RCUCCTRBUBBIB=0ICIEIB=0,IC=IE=ICEO(穿透電流)

ICEO受溫度影響很大,溫度升高,

ICEO增大。由于ICEO很小，此時UCE近似等于UCC，C與E之間相當于斷路。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN6.2雙極型晶體三極管（續(xù)6）2）飽和區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。即：UBE>0，UBE>UCE,UC<UB。飽和時UCE電壓記為UCES，硅管UCES=0.2~0.3V，鍺管UCES=0.1~0.2V。C與E之間相當于短路。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN此時IB對IC失去了控制作用，稱管子處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。特性曲線左邊uCE很小的區(qū)域。6.2雙極型晶體三極管（續(xù)7）3）放大區(qū)條件：發(fā)射結(jié)正偏；集電結(jié)反偏。特點：②UCE變化時，IC基本不變。這就是晶體管的恒流特性。改變IC的惟一途徑就是改變IB,而這正是IB對IC的控制作用。特性曲線中，接近水平的部分。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPN①IC=

IB，集電極電流與基極電流成正比。因此放大區(qū)又稱為線性區(qū)。③特性曲線的均勻間隔反映了晶體管電流放大作用的能力，間隔大，即△IC大，因而放大能力（

）也大。6.2雙極型晶體三極管（續(xù)8）思考題：在放大電路中，如何根據(jù)BJT的三個電極的電位，來判斷此BJT是鍺管還是硅管？其中哪個是基極b、哪個是發(fā)射極e、哪個是集電極C？是NPN管還是PNP管？答：1）Vbe=0.7V為硅管

Vbe=0.3V為鍺管

2）NPN：VCVBVE

PNP：VEVBVC

∴電壓值在中間的是基極b，比基極高（或低）0.7V（或0.3V）的是發(fā)射極e，另外的一個電極為集電極C

。3）VBVE

：

NPNVEVB

：

PNP

6.2雙極型晶體三極管（續(xù)9）雙極型三極管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)(a)直流(靜態(tài))(b)交流(動態(tài))和

含義不同，但在輸出特性放大區(qū)內(nèi)，曲線接近于平行等距，器件手冊上給出的是使用時也作為

。由于制造工藝的分散性，同一型號的晶體管，

值也有很大差別。常用的晶體管的

值一般在20~500之間。6.2雙極型晶體三極管（續(xù)10）（2）極間反向電流(a)集—基反向飽和電流ICBO(b)集—射穿透電流

ICEO

ICBO是發(fā)射極開路時，集—基反向飽和電流。(集電極少子在電場作用下的漂移)。通常希望ICBO越小越好。在溫度穩(wěn)定性方面，硅管比鍺管好。ICEO是基極開路時，從集電極直接穿透三極管到達發(fā)射極的電流。6.2雙極型晶體三極管（續(xù)11）（3）集—射反向擊穿電壓U(BR)CEO當基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓。集—射極之間電壓超過U(BR)CEO時，集電極電流會大幅度上升，此時，三極管被擊穿而損壞。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）（4）集電極最大允許電流ICM集電極電流IC超過一定值時，

值要下降，當

降到原來值的2/3時，對應(yīng)的IC稱為ICMICM6.2雙極型晶體三極管（續(xù)12）（5）集電極最大允許耗散功率PCM兩個PN結(jié)上消耗的功率分

別等于通過結(jié)的電流乘以加在

結(jié)上的電壓，一般集電結(jié)上消

耗的功率比發(fā)射結(jié)大得多，用

PCM表示，這個功率將導(dǎo)致集電結(jié)發(fā)熱，結(jié)溫上升，當結(jié)溫超過最高工作溫度時，管子性能下降，甚至被燒壞。因此集電結(jié)的最高工作溫度決定了三極管的最大集電極耗散功率。由U(BR)CEO、PCM、ICM共同確定三極管的安全工作區(qū)，如圖所示。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）ICM安全工作區(qū)UCEIC=PCM過損耗區(qū)6.2雙極型晶體三極管及其電路模型（續(xù)13）晶體管工作在截止區(qū)時表現(xiàn)為各極電流基本為零，可等效為斷開的開關(guān)；晶體管工作在放大區(qū)時，集電極電流隨基極電流變化，可等效為電流控制電流源；而晶體管工作在飽和區(qū)時，各極之間的電壓基本為零，可等效為閉合的開關(guān)。大信號晶體管模型PNN6.2雙極型晶體三極管及其電路模型（續(xù)14）大信號模型中，UBE為晶體管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓，一般硅晶體管為0.6~0.7V，UCES為晶體管飽和時CE電壓，硅晶體管為0.3~0.5V，二極管采用理想二極管。當B-E輸入電壓小于UBE且C－E電壓大于UCES時，二極管D1

D2截止，晶體管處于截止工作狀態(tài)；當B－E輸入電壓達到UBE且C－E電壓大于UCES時，二極管D1導(dǎo)通

D2截止，晶體管處于放大工作狀態(tài)；當B-E輸入電壓達到UBE且C－E電壓降到UCES時，二極管D1D2均導(dǎo)通，晶體管處于飽和工作狀態(tài)。大信號電路模型主要用于晶體管靜態(tài)工作狀態(tài)分析和晶體管開關(guān)電路分析。放大電路的組成1.放大器件2.偏置電路：使放大器件工作在放大狀態(tài)+VCCRBRC基極偏置電阻，為三極管提供適當?shù)钠秒娏鱅B直流電源為放大電路提供能源，并為放大器件提供正確的偏置集電極直流負載電阻將集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓輸出。3.輸入耦合電路：使信號源的信號順利進入放大電路。C1信號源RSuS4.輸出耦合電路：使放大后的信號有效加載到負載。輸入耦合電容C2RL負載輸出耦合電容6.3雙極型晶體三極管放大電路放大電路的工作原理+VCCRBRCC1信號源RSuSRL負載uSuBE=UBEQ+ubeiB=IBQ+ibic=

ibuCE=UCEQ+uceuo=uceUCEQ=VCC

RCICQiC=ICQ+icuce=

RC//RLic6.3雙極型晶體三極管放大電路放大電路的工作波形uBEUBEQiBIBQiCICQuCEUCEQibicuce反相放大uSuBE=UBEQ+ubeiB=IBQ+ibic=

ibuCE=UCEQ+uceuo=uceUCEQ=VCC

RCICQiC=ICQ+icuce=

RC//RLic放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置輸入信號vi＝0時，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直流工作狀態(tài)。靜態(tài)時，BJT各電極的直流電流及各電極間的直流電壓IB、IC

、VBE

、VCE可在BJT的特性曲線上確定一個點，該點稱為靜態(tài)工作點。

分別用IBQ、

ICQ

、VBEQ

、VCEQ表示

。其中VBEQ基本為定值。硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V6.3雙極型晶體三極管放大電路放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置為了確保輸出波形不失真，要求放大電路中晶體管始終工作在放大區(qū)。因此，需要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3雙極型晶體三極管放大電路放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置如果靜態(tài)工作點設(shè)置得過高(ICQ過大)，靠近飽和區(qū)，則加入信號后，晶體管將在輸入信號正半周進入飽和，產(chǎn)生飽和失真（上述電路表現(xiàn)為輸出波形底部失真）。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3雙極型晶體三極管放大電路放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置如果靜態(tài)工作點設(shè)置得過低(UCEQ過大)，靠近截止區(qū)，則加入信號后，晶體管將在輸入信號負半周進入截止，產(chǎn)生截止失真（上述電路表現(xiàn)為輸出波形頂部失真）。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止飽和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3雙極型晶體三極管放大電路6.3.2放大電路的基本分析方法放大電路的分析放大電路分析靜態(tài)分析（確定放大

器件工作狀態(tài)）估算法圖解分析動態(tài)分析（分析放

大電路性能）圖解分析微變等效電路分析IB、IC、UCE、UBEAu、ri、ro

等6.3.2放大電路的基本分析方法(2)放大電路的靜態(tài)分析（以共射極固定式偏置放大電路為例）（1）靜態(tài)的概念——無信號輸入，電路中只有直流電源作用。（2）靜態(tài)等效電路——直流通路：無輸入信號,耦合電容開路。+VCCRBRCC1信號源RSuSRL負載+VCCRBRCIBQICQ+_UBE+_UCE（3）靜態(tài)分析的目的——確定三極管的靜態(tài)工作點

（IB、IC、UCE、UBE

）（4）靜態(tài)分析的方法——圖解法、近似估算法（等效電路法）6.3.2放大電路的基本分析方法(3)放大電路靜態(tài)分析的圖解法+VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCEVCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_（1）把輸入輸出回路分開處理（2）輸入回路分析VCCUBEIBOUBEQIBQ晶體管輸入特性偏置電路伏安特性直流負載線（3）輸出回路分析UCEICOIBQVCCVCC—RCUCEQICQ晶體管輸出特性靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點偏置電路伏安特性直流負載線6.3.2放大電路的基本分析方法(4)放大電路靜態(tài)分析的等效電路法（1）晶體管的靜態(tài)等效電路（放大狀態(tài)）BCEUBE

·IBIBBCE（2）放大電路靜態(tài)等效電路VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB6.3.2放大電路的基本分析方法(5)放大電路靜態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（3）近似條件：UBE

0.7V(硅管)，或0.3V(鍺管)（4）近似估算VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB（5）檢驗晶體管是否處于放大狀態(tài)6.3.2放大電路的基本分析方法(6)放大電路的動態(tài)分析動態(tài)分析的目的：確定放大電路的性能指標。放大電路動態(tài)分析的等效電路法(1)放大電路的交流通路RLRCRBRSusuiuo直流電源置零(接地)、耦合電容短路+VCCRBRCC1信號源RSuSRL負載6.3.2放大電路的基本分析方法(7)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（2）晶體管的小信號(微變)等效電路bceuceubeicibrberbb’:三極管基區(qū)體電阻，幾十~幾百歐姆（可取10

）VT:溫度電壓當量.常溫(27oC),VT=25.8mVK:玻耳茲曼常數(shù)1.38066210-23JK-1T:絕對溫度值q:電子電量1.602189210-19C6.3.2放大電路的基本分析方法(8)放大電路動態(tài)分析的等效電路法(續(xù))（3）放大電路的小信號(微變)等效電路RLRCRBRSusuiuorbeib電壓放大倍數(shù)：輸入電阻輸出電阻源電壓放大倍數(shù)：RLRCRBRSusuiuo6.3.2放大電路的基本分析方法(9)放大電路動態(tài)分析的圖解法U’BBuBEiBOUBEQIBQuCEiCOIBQU’CCU’CC—R’LUCEQICQtuBEiBttuCE電路實現(xiàn)了反相放大?？煞治鲋笜耍?.放大倍數(shù);2.最大不失真輸出為獲得最大不失真輸出，靜態(tài)工作點應(yīng)設(shè)置在交流負載線的中點。輸入電壓幅度不能太大，否則輸入特性非線性嚴重RLRCRBRSusuiuo截止失真的波形飽和失真的波形例1電路如圖，設(shè)VBEQ=0.7V。（1）畫出該電路的直流通路與交流通路。（2）估算靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定ICQ、VCEQ。（3）寫出加上輸入信號后，電壓vBE的表達式及輸出交流負載線。(1)直流通路畫法：電容開路，電感短路例1電路如圖，設(shè)VBEQ=0.7V。（1）畫出該電路的直流通路與交流通路。（2）估算靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定ICQ、VCEQ。（3）寫出加上輸入信號后，電壓vBE的表達式及輸出交流負載線。(2)交流通路畫法：電容短路，直流電源置0例1電路如圖，設(shè)VBEQ=0.7V。（1）畫出該電路的直流通路與交流通路。（2）估算靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定ICQ、VCEQ。（3）寫出加上輸入信號后，電壓vBE的表達式及輸出交流負載線。（2）估算靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定ICQ、VCEQVCEQ=VCC－ICQRc=12-4ICQ

Q(VCEQ,ICQ)直流負載線,斜率-1/Rc交流負載線M(12V,0mA)N(0V,3mA)M’N’VCEQ=6V

VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

例1電路如圖，設(shè)VBEQ=0.7V。（1）畫出該電路的直流通路與交流通路。（2）估算靜態(tài)電流IBQ，并用圖解法確定ICQ、VCEQ。（3）寫出加上輸入信號后，電壓vBE的表達式及輸出交流負載線。交流通路(a)(3)靜態(tài)時（vi=0）：vBE=VBEQ

加輸入信號：vBE=VBEQ+vi交流負載線，斜率-1/RL’，必過Q點Q(VCEQ,ICQ)直流負載線,斜率-1/Rc交流負載線M(12V,0mA)N(0V,3mA)M’N’VCEQ=6V

VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

共射極放大電路例2：放大電路如圖所示。已知BJT的?=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。（2）Av、Ri、Ro解：靜態(tài)工作點為Q（40

A，1.6mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ICQ=5.6V（1）求靜態(tài)工作點（3）若RL開路，Av如何變化共射極放大電路（1）放大電路的Q點。（2）Av、Ri、Ro解：畫交流等效電路（2）求Av交流等效電路微變等效電路例2：放大電路如圖所示。已知BJT的?=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（1）放大電路的Q點。（2）Av、Ri、Ro解：（2）求Av微變等效電路（3）若RL開路，Av如何變化例2：放大電路如圖所示。已知BJT的?=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（2）Av、Ri、Ro解：（2）求Ro微變等效電路（3）若RL開路，Av如何變化（3）若RL開路，Av如何變化Av變大例2：放大電路如圖所示。已知BJT的?=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：例3-VCCRL3k

RC4.3k

RBC1C2uiuo-6V圖示電路，PNP管的參數(shù)為：

=100,rbb’=50(1)欲使靜態(tài)工作點集電極電流為1mA,RB=?(2)計算放大電路的電壓放大倍數(shù)靜態(tài)分析根據(jù)要求，集電極靜態(tài)電流為1mA,因此，基極電流動態(tài)分析畫出放大電路的微變等效電路RLRCRBuiuorbeib電壓放大倍數(shù)：例3圖示電路，PNP管的參數(shù)為：

=100,rbb’=50(1)欲使靜態(tài)工作點集電極電流為1mA,RB=?(2)計算放大電路的電壓放大倍數(shù)-VCCRL3k

RC4.3k

RBC1C2uiuo-6V25.82.63k

2.63-67.26.3.3靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于固定偏置放大電路，靜態(tài)工作點與UBE、

和ICEO有關(guān)，而這三個參數(shù)對溫度敏感，它們隨著溫度的變化將影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定。T↑UBE↓β↑ICEO↑IC

↑為穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制靜態(tài)工作點的變化，保持靜態(tài)工作點基本穩(wěn)定。1．電路結(jié)構(gòu)增加Rb2和Re，可穩(wěn)定VB、IC。（分壓式偏置電路或射極偏置電路）2．穩(wěn)定Q點的定性分析(a)原理電路(b)直流通路VB假定：靜態(tài)時，I1IBQ，則VBQ=Rb2VCC

（Rb1+Rb2）基本固定調(diào)節(jié)過程：T

IC

VE=ICRe

VBE=VB–VE

Ib

IC———————————————|3．假定條件的實際應(yīng)用

I1IBQ，

硅管：I1=（5—10）IBQ；鍺管：I1=（10—20）IBQ。VBQVBEQ，硅管：VBQ=（3—5）V；鍺管：VBQ=（2—4）V。VBQ=Rb2VCC

（Rb1+Rb2）IBQ

=ICQ

ICQ

IEQ=(VBQ–VBEQ)

ReVCEQ

≈VCC-ICQ(RC+Re)4．求Q點、Av、Ri、Ro1）估算Q點（靜態(tài)分析）：由直流通路，采用：Rb1

、Rb2

分壓來確定b極電位VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

注：對射極偏置電路，由VB

IC

VCE

、IB

對固定偏置電路，由IBICVCE

來求Q點。固定偏置電路2)電壓增益（動態(tài)分析）：<A>畫小信號等效電路交流通路<a>交流通路<b>畫小信號等效電路輸出回路：輸入回路：<B>確定模型參數(shù)

已知，求rbe<C>電壓放大倍數(shù)可作為公式用3）輸入電阻則輸入電阻放大電路的輸入電阻不包含信號源的內(nèi)阻4）輸出電阻例：共發(fā)射極放大電路如圖，分析該電路的特性。VCCRLRCRB1C1C2uiuoRE2RB2CERE1+12V4.7k

6.8k

160k

51k

2k

51

=100680

RSuS1.靜態(tài)分析：VBQ2.動態(tài)分析：uirbeR’LuoRE1RBVCCRLRCRB1C1C2uiuoRE2RB2CERE1+12V4.7k

6.8k

160k

51k

2k

51

=100680

RSuS小信號模型分析：1、估算Q點2、求áv3、求Ri4、求Ro例2：電路1小信號模型分析：1、估算Q點（略）；2、áv

=-

R’L

[rbe+(1+

)Re1]3、Ri=Ri’

Rb=[rbe+(1+

)Re1]Rb4、Ro

Rc電路2：小信號模型分析：1、Q點2、求Av3、求Ri4、求Ro小信號模型分析：1、Q點（略）；2、Av=–

R’L

rbe

3、

Ri=Rb

rbe4、Ro

=Rc電壓反饋偏置電路VCCRLRCRBC1C2uiuo將集電極電壓反饋作為基極偏置電源電壓：VBB=VCEQ↓IC↑IB=(VBB-UBE)/RB↓計算靜態(tài)工作點：根據(jù)KVL如果RB<<(1+

)RC

>>1基本與晶體管參數(shù)無關(guān)，具有穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。VCCRCRBVBBVCC6.3.4

射極輸出器1.靜態(tài)分析共集電極電路結(jié)構(gòu)如圖示該電路也稱為射極輸出器由得直流通路①小信號等效電路2.動態(tài)分析交流通路②電壓增益輸出回路：輸入回路：電壓增益：其中一般，則電壓增益接近于1，射極電壓跟隨器即。③輸入電阻當，時，輸入電阻大④輸出電阻由電路列出方程其中則輸出電阻當，時，輸出電阻小共集電極電路特點：◆電壓增益小于1但接近于1，◆輸入電阻大，對電壓信號源衰減小◆輸出電阻小，帶負載能力強例：電路及參數(shù)如圖，計算放大電路的Q點、源電壓放大倍數(shù)。+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100靜態(tài)工作點分析+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100動態(tài)分析6.7功率放大電路喇叭音響功率放大電路的作用：作為放大電路的輸出級驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。6.7.1功率放大電路的特點注：功率放大電路是對交流信號的功率放大，實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換。信號的傳輸放大：電壓、電流、功率。并沒有明確的界限，主要是側(cè)重點不同。進行電流放大的電路又稱功率放大電路。功率放大電路——放大功率，以推動一定的負載（如揚聲器、繼電器、電動機等等），通常作為放大器件的輸出級。功率放大電路的特殊的要求：（1）要求輸出功率盡可能的大，并安全可靠的工作。（因V、I幅度大，管子可能工作在接近極限狀態(tài)）（2）效率要高。（直流功率轉(zhuǎn)換成有用功率的比例越高，對外部電源的要求就低）（3）非線性失真要小。（在大信號下工作，效率高和非線性失真小是一對矛盾，因此，應(yīng)根據(jù)不同的場合采取不同的要求，給予合適的平衡）（4）對元器件在極限狀態(tài)下工作采取適當?shù)谋Ｗo措施。（三極管的散熱、耐壓、耐流，等等）6.7.1功率放大電路的特點功率放大電路與電壓放大電路的主要對比：功率放大電路電壓放大電路主要分析方法電路工作狀態(tài)主要技術(shù)指標對輸出信號要求信號電壓放大，不失真信號功率放大，失真小電壓放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻輸出功率、轉(zhuǎn)換效率、非線性失真通常在小信號工作狀態(tài)通常在大信號工作狀態(tài)小信號模型等效電路圖解法6.7.1功率放大電路的特點2．功率放大電路提高效率的主要途徑在電路中,電源（如VCC）以直流功率的形式主要輸出給兩部分：①一部分是被轉(zhuǎn)換的交流功率，消耗在負載上；②另一部分消耗在電路本身——管子、電阻等，尤其是管耗。

在電壓放大電路中，工作點一般置于負載線的中點，這就使得電路在輸入信號為零時（此時輸出的交流功率為零），仍然存在管耗，效率不高?！籼岣咝实耐緩绞墙档凸ぷ鼽c。6.7.1功率放大電路的特點3．功率放大電路的分類根據(jù)工作點的位置,功率放大電路的工作方式主要分為三類：iCvCE0iBvBE0QIBQQICQVCEQ0tiCθT/2TICQ（1）甲類在輸入正弦信號的一個周期內(nèi)三極管都導(dǎo)通，都有電流流過三極管。這種工作方式稱為甲類放大。6.7.1功率放大電路的特點iCvCE0iBvBE0VCEQQQ0tiCθT/2（2）乙類晶體管只有半個信號周期處于放大區(qū)，另半個周期處于截止區(qū)，管子導(dǎo)通角等于180°特點工作點在橫軸（3）甲乙類晶體管處于放大區(qū)超過半個信號周期，管子導(dǎo)通角大于180°iCvCE0iBvBE0QIBQVCEQQICQ0tiCT/2<θ<TT/2TICQ3．功率放大電路的分類6.7.1功率放大電路的特點甲類放大電路的輸出功率與效率分壓式射極偏置電路電源提供功率PE=VCCICQ最大不失真輸出功率最大效率R1R2RCRERL+VCCuiuo與信號無關(guān)，電源提供功率恒定。uCEiC0UCEQQICQV’CCuoio6.7.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路（OCL電路）由兩個射極輸出器連接而成，且兩管分別為NPN和PNP型。電路及原理分析1．電路構(gòu)成這種互補也稱為“推挽”互補vivoRLT1-VCCvivoRLT2+VCCvoRL-VCCviT1T2

2．原理分析設(shè)：輸入信號幅度遠大于管子發(fā)射極的“死區(qū)”，T1、T2管的性能參數(shù)一樣。（vo=vi）②當vi>0（正半周）

T1導(dǎo)通，T2截止，vo>0。vit0tvo0tvo0ii③當vi<0（負半周）

T1截止，T2導(dǎo)通，vo<0。兩個三極管在信號正、負半周輪流導(dǎo)通，輸出得以完整，雙倍的電路完成一級的工作。①當vi=0

時，vo=0

；+VCCvo0vi0tt6.7.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路3.參數(shù)計算分析分析思路：大信號，圖解法。首先確定輸出電流io和輸出電壓vo變化范圍，然后根據(jù)定義求輸出功率Po、管耗PT、電源供給的功率PE以及效率η。iC1vCE10QVCEQVCCiC2vCE20Q-VCC-VCEQ6.7.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路iC1vCE0-iC2Q±VCEQ±VCCiot0vot0iom-iom

vomvCES-vom-vCES根據(jù)電路分析可得：

輸出最大不失真電壓幅度：

Vom=VCC－VCES

若VCES≈0，則Vom≈VCC

輸出最大電流幅度：

Iom=Vom/RL

最大變化范圍：

2Iom和2Vom

6.7.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路參數(shù)計算分析(1)計算輸出功率Po（交流電路中計算輸出功率用有效值而不求瞬時功率）若忽略VCES，輸入信號足夠大，

vim≈

vom≈VCC

時，可得：注：計算時應(yīng)特別注意Vo、Vom、VCC

的區(qū)別。6.7.2乙類雙電源互補對稱功率放大電路參數(shù)計算分析(2)計算管耗PT若vom≈VCC

，則：單管管耗：或：在vom≈VCC

時。(3)計算電源供給功率PE若vom≈VCC

，則：(4)計算效率η在vom≈VCC

時，可得到最大效率：注：實際效率要低于78.5%，因為需要考慮VCES等情況，將使Vom不可能達到VCC。例1．工作在乙類互補對稱功放電路如圖所示。已知VCC=12V，RL=8Ω，vi為正弦電壓。1．求在Vces≈0時，電路的最大輸出功率Pom

和此時的效率η2．當η=0.5時，其Po為多少？+VCCvoRL-VCCviT1T2解：1、因Vces≈0，vom最大為VCC

，可得PE2．當η=0.5時，其Po為多少？+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：圖示電路中，vi為正弦波，RL=8Ω，要求最大輸出功率Pom=9W。試求在BJT的飽和壓降VCES可以忽略不計的條件下，求：（1）正、負電源VCC的最小值；（2）根據(jù)所求VCC的最小值，計算相應(yīng)的ICM；（3）輸出功率最大（Pom=9W）時，電源供給的功率PE；（4）輸出功率最大（Pom=9W）時，輸入電壓的有效值。解：（1）當VCES可以忽略時，+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：圖示電路中，vi為正弦波，RL=8Ω，要求最大輸出功率Pom=9W。試求在BJT的飽和壓降VCES可以忽略不計的條件下，求：（2）根據(jù)所求VCC的最小值，計算相應(yīng)的ICM；解：（2）由電路圖可知，當vce=0時，RL獲得最大電壓此時，流過負載RL電流的最大值，就是流過單個BJT電流的瞬時最大值+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：圖示電路中，vi為正弦波，RL=8Ω，要求最大輸出功率Pom=9W。試求在BJT的飽和壓降VCES可以忽略不計的條件下，求：（3）輸出功率最大（Pom=9W）時，電源供給的功率PE；（4）輸出功率最大（Pom=9W）時，輸入電壓的有效值。解：（3）當輸出功率最大時，（4）對于乙類放大電路，每個BJT都工作于射極輸出器方式，故輸入電壓幅值約等于輸出電壓幅值，有6.7.2甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路實際上由于管子發(fā)射極存在“死區(qū)”，集電極電流iC在穿越橫軸時將會出現(xiàn)失真——這種現(xiàn)象稱為“交越失真”?！镆翌惢パa對稱電路存在的問題

交越失真現(xiàn)象將使輸出信號產(chǎn)生非線性失真，輸入信號較小時影響較大。

解決方法：在靜態(tài)時，讓管子處于一種“微”導(dǎo)通的狀態(tài)（工作點不在橫軸上而是稍微上升一點——“微偏置”），可減小輸出信號的非線性失真。6.7.2甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路●甲乙類功放電路就是完成這種設(shè)想的電路。靜態(tài)時，電阻R1、R2和D1、D2串聯(lián)接在電源之間，D1、D2處于正向偏置，其導(dǎo)通電壓使管子T1、T2處于導(dǎo)通狀態(tài)，且剛好導(dǎo)通，管內(nèi)的電流不大。因T1、T2對稱，因此兩管集電極電流也一樣大，流過RL的電流為0。6.7.2甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路★因為是“微”偏置，靜態(tài)電流很?。≦點接近于橫軸），所以：

主要技術(shù)指標均可按乙類互補對稱功放電路的公式計算！R1R2T1T2RL+VCCD1D2ui-VCC

6.7.2甲乙類單電源互補對稱功放電路（OTL電路）1．基本電路構(gòu)成及特點說明：

①電容C主要作用是作電源用。

（因為C足夠大，以至充放電時間常數(shù)τ=RLC比信號周期長得多，所以交流信號引起的充放電可忽略不計。）D1、D2導(dǎo)通，使電路處于微導(dǎo)通狀態(tài)。由于有iC1=iC2，所以iL=0，vO=0，調(diào)整R1阻值使靜態(tài)時，Vk=VC=VCC/2

②靜態(tài)時，電容C上電壓為VCC/2。在信號工作時，T1、T2管c-e的最大端電壓均為VCC/2。2．工作原理電路接成甲乙類，但只用了一組電源VCC

輸出通過一大電容C與RL相接。R1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui+K甲乙類單電源互補對稱功放電路實際上是將電容C作為電源使用的。在信號周期中，各管均在VCC/2的電源下工作，即相當于電源為±VCC/2的甲乙類雙電源互補對稱功放電路的工作狀況。3．計算主要技術(shù)指標

完全按照甲乙類雙電源互補對稱功放電路的公式計算（即用乙類公式），但應(yīng)特別注意的是：將公式中的VCC用VCC/2代替！（否則將出錯）R1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui+K輸入信號正半周期，T1導(dǎo)通構(gòu)成電壓跟隨向負載輸出電流；T2截止。輸入信號負半周期，T2導(dǎo)通構(gòu)成電壓跟隨向負載輸出電流；T1截止。解：單電源OTL功放電路；

Vcc

2=16V，Vom=Vcc

2–VCES=16–1=15V

Pom=Vom2

2RL=152

(216)=7.03WPE=2(Vcc

2)Vom

(RL

)=21615

(3.1416

)=9.55W

=Pom

PE=

7.03

9.55=73.6%+VCCvoRLviT1T2R3R1D1D2R2例：電路如圖示。已知Vcc=32V，RL=16

，VCES=1V

。試計算電路最大不失真輸出時的Pom、PE

、

。（R2用于微調(diào)節(jié)）

放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入量，稱為反饋。反饋的基本概念要研究哪些問題？怎樣引回是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋影響輸入電壓還是輸入電流多少怎樣引出6.9放大電路中的負反饋基本放大電路反饋電路外輸入輸出凈輸入反饋信號+-XiXf=FXoXdXo=AXdA=x0/xd（基本放大電路的增益）F=xf/x0（反饋系數(shù)）6.9放大電路中的負反饋（續(xù)1）沒有反饋時，凈輸入就是外部輸入；有反饋時，

Xd=Xi-Xf如果加反饋后Xd<Xi

則稱此反饋為負反饋，輸出將穩(wěn)定在某一值。如果加反饋后Xd>Xi

則稱此反饋為正反饋，輸出將越來越大，因此放大電路將出現(xiàn)不穩(wěn)定，在放大電路中，不希望出現(xiàn)正反饋?；痉糯箅娐贩答侂娐吠廨斎胼敵鰞糨斎敕答佇盘?-XiXf=FXoXdXo=AXd6.9放大電路中的負反饋（續(xù)2）反饋存在的判別如果在輸入（回路）和輸出（回路）之間存在除有源器件以外的其它支路，則該支路構(gòu)成放大電路的反饋，稱為反饋支路。反饋通路——信號反向傳輸?shù)那?。基本放大電路反饋電路外輸入輸出凈輸入反饋信?-XiXf=FXoXdXo=AXd6.9放大電路中的負反饋（續(xù)3）反饋的分類：

1）直流反饋（在直流通路中存在的反饋。）

2）交流反饋（在交流通路中存在的反饋。）按極性分：正反饋——反饋信號加強輸入信號，增益增加。負反饋——反饋信號削弱輸入信號，增益降低。按在輸入端的比較方式分：

串聯(lián)反饋——反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路串聯(lián)連接，以電壓方式比較。并聯(lián)反饋——反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路并聯(lián)連接，以電流方式比較。按在輸出端的取樣對象分：電壓反饋——反饋信號正比于輸出電壓vo

電流反饋——反饋信號正比于輸出電流io6.9放大電路中的負反饋（續(xù)4）1、交流反饋與直流反饋判斷方法：

畫直流通路和交流通路，由直流通路和交流通路來判斷。

1）直流反饋（在直流通路中存在的反饋。）

2）交流反饋（在交流通路中存在的反饋。）若既存在于直流通路，又存在于交流通路，則交、直流反饋并存。交流反饋直流反饋交流負反饋直流負反饋射極偏置電路射極電阻Rf

，Re引入反饋6.9放大電路中的負反饋（續(xù)5）注意：利用瞬時極性法判斷極性時，只應(yīng)考慮假設(shè)的瞬時各點極性的變化，而不能考慮電路原先的穩(wěn)態(tài)極性。2、正反饋與負反饋

如果反饋使輸入得到加強——正反饋；

如果反饋使輸入受到削弱——負反饋。判斷方法：（瞬時極性法）假設(shè)輸入信號在某一瞬時極性為正，從輸入端

正向通道

輸出端

反饋通道

輸入端，用“+”、“–”分別標注通道上相關(guān)電位點瞬時電壓的極性，用“”表示電流