第九章基本放大電路

第九章基本放大電路9.1

放大電路的工作原理9.2

放大電路的靜態(tài)分析9.3

放大電路的動態(tài)分析9.4

共射放大電路9.5

共集放大電路第9章目錄（一）基本交流放大電路的組成共發(fā)射極接法放大電路RBRBRCT+UCC簡單畫法RBUBBRCCEBUCC?省去一個直流電源9.1

放大電路的工作原理第9章9

1視頻+UCCRBRCC1C2Tuo耦合電容隔直通交偏置電阻集電極電阻直流電源ui（一）基本交流放大電路的組成負載電阻RL第9章9

1

C1

用來隔斷放大電路與信號源之間的直流通路；C2用來隔斷放大電路與負載之間的直流通路。同時又起到耦合交流的作用，其電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定的頻率范圍內(nèi)，耦合電容上的交流壓降小到可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。（一）基本交流放大電路的組成+UCCRBRCC1C2TRLuoRSuS信號源負載第9章9

1+UCCRBRCC1C2T

（二）信號的放大過程ui+tui0tuBE0UBEt0iCICt0iBIBiBuBEiCuCEt0UCEuCEtuO0uO+iEuBE=UBE+uiiB=IB+

ibiC

=IC+

icuCE=UCC-RCiCuO=-RCic第9章9

1靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)值（直流值）UBE、IB、IC

和UCE?？捎梅糯箅娐返闹绷魍穪矸治觥７糯箅娐窙]有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。+UCCRBRCC1C2Tuoui=09.2

放大電路的靜態(tài)分析+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB畫出直流通路第9章9

2則IB：IB=UCC–UBERB1.圖解法

（一）靜態(tài)工作點的確定在輸入特性上求出工作點Q，即IB、UBEUBEUBEIB0QIB硅管UBE約為0.6~0.7V鍺管UBE約為0.2~0.

3V+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB第9章9

2

（一）靜態(tài)工作點的確定直線上的兩點:N點:IC

=UCC/RC,UCE

=0M點:IC=0,UCE

=UCC在輸出特性上求出工作點Q，即IC、UCE輸出特性應(yīng)滿足方程UCE

=UCC-IC

RC0IB=0μA20μA40μA60μA80μAICUCCRCNUCCMQ直流負載線靜態(tài)工作點IC

/mAUCE

/VUCE1.圖解法+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB第9章9

22.估算法

（一）靜態(tài)工作點的確定UCE

=UCC-IC

RCIC

=

IBIB=UCC–UBERBRCIC

UCEUBERBIB+UCCIE僅通過計算得到IB、IC

、UCE第9章9

2例：在基本交流放大電路中，已知UCC=6V,RC

=2k

，RB

=180k

，試求靜態(tài)工作點。解：先估算IB6-0.7180=~~29.4μAIB=UCC–UBERB

（一）靜態(tài)工作點的確定+UCCRBRCC1C2TuouiIC

=

IB=500.0294=1.47mAUCE

=UCC-IC

RC=6–21.47=3.06V第9章9

2（二）靜態(tài)工作點的影響

1.UCC和RC不變,RB增大，IB減小IB=UCC–UBERB2.UCC和RB不變,RC增大，則IC不變，UCE減小UCE

=UCC-IC

RC3.RC和RB不變,UCC減小，IB減小，IC減小4.非線性失真(1)靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真第9章9

2(1)靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真tui0tiB0IBtiC0ICtuCE0UCEtuo0第9章9

2020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真ic正半周變平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

uo波形tuce負半周變平飽和失真uCE

/V第2章2.3iC

/mAiC

/mA(2)工作點偏低引起截止失真tui0tiB0IBtiC0ICtuCE0UCEtuo0為了不失真的放大交變電壓信號,必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。第9章9

2uBE/V0Q5ibube0tt0iB/μA(a)工作點偏低引起ib失真iB/μAuBE/Vt1t2t1t2在ube負半周t1~t2時間內(nèi)，uBE小于死區(qū)電壓，iB=0設(shè)靜態(tài)值IB=5μAQ2Q1第2章2.30IB=5μA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作點偏低引起

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周變平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=

iBQ1Q2第2章2.3iC

/mAiC

/mA視頻圖(a)中，沒有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大.圖(b)中，有靜態(tài)偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的變化，所以不能放大。下面各電路能否放大交流電壓信號？+UCCRCC1C2TuouiEB+UCCRCC1C2Tuoui(a)(b)第9章9

2圖(C)中，有靜態(tài)偏置,有變化的iB和iC,但因沒有RC

，不能把集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號。+UCCRBC1C2Tuoui（C）下面各電路能否放大交流電壓信號？第9章9

2

放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后,分析信號的傳輸情況。加入輸入信號后，三極管的各個電壓和電流都含有直流分量和交流分量。晶體管在小信號(微變量)情況下工作時,可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線。

（一）放大電路的微變等效電路1.晶體管的小信號電路模型9.3

放大電路的動態(tài)分析第9章9

3

uBE=ube

iB

ib=rbe

=

uBE

iBrbe稱為晶體管的輸入電阻，可用下式來估算：由輸入特性可得:icuceubeib

ibCBEieQ

iB

uBE

iBuBEoIBrbe

=200

+

26（mV）IC（mA）

1.晶體管的小信號電路模型rbe=ubeib第9章9

3由輸出特性可得:

IC=

IBiC

=

ibuberbe

EBibrbe=ubeib由輸入特性可得:iCuCE

IB0Q1Q2Q

ICC

ibicuceibubeEBrbe三極管的微變等效電路icuceubeib

ibCBEie第9章9

32.放大電路的微變等效電路對于交流信號而言，電源和電容均看成短路。交流通路TuiuoRCRBiiibicuceubeRLRSusT++C1RCRBUCCC2usuoRSRL第9章9

32.放大電路的微變等效電路TuiuoRCRBiiibicuceubeRLRSus

基本放大電路的微變等效電路rbe

EBCIi?Uo?riIb?Ib?

Ic?Ui?US?IRB?RCRLRBRS第9章9

3(二)放大電路的主要性能指標(biāo)Uo?Ui?Au=1.電壓放大倍數(shù)：放大電路輸出電壓的變化量和輸入電壓的變化量之比。Au

Uo

UiAu=當(dāng)輸入信號為正弦交流信號時：

基本放大電路的微變等效電路rbe

EBCIi?UO?riIb?Ib?

Ic?Ui?US?IRB?RCRLRBRS第9章9

3（1）電壓放大倍數(shù)=-

RC

//RLrbeUo?Ui?Au=

rbe

Ib?

Ib?（RC//RL）=Uo?Us?Aus=(2)源電壓放大倍數(shù)rbe

EBCIi?Uo?riIb?Ib?

Ic?Ui?US?IRB?RCRLRBRS第9章9

3=

UiIiri2.放大電路輸入電阻ri=UiIi?ri?當(dāng)輸入信號為正弦交流信號時：ri

=RB

//rbe

rirbe

EBCIi?Uo?Ib?Ib?

Ic?Ui?IRB?RCRLRB第9章9

3輸入回路的等效電路=UiIi?ri?Uo?ECIC

IbRCRLri

RSUiIi?US源電壓放大倍數(shù)Uo?US?Aus=Ui?Ui?Uo?Ui?Ui?US?==AuriRS+ri

riRS+ri

Ui?US?=ri=RB

//rbe

Uo?US?Aus=B第9章9

3Ii?RS+ri

US?=

ri大、Ii?小、減輕信號源的負擔(dān)

ri大好ECIC

IbRCRLri

RSUiIi?USUO?B(二)放大電路的主要性能指標(biāo)第9章9

33.放大電路的輸出電阻rOri

RSUiIi?USroECIC

IbRCRLUO?B外加電源rbe

RSroECICRCU?BRBUS=0

=0

Ib?Iro=UI=RC外加電壓

在rbe中產(chǎn)生的電流為0U?

第9章9

3ri

RSUiIi?USECIC

IbRCRLUO?EIORLUO?ri

RSUiIi?US+–roUOC?信號源放大電路負載Ib?UOC?=–

RC放大電路的等效電路第9章9

33.放大電路的輸出電阻rO對負載而言,放大電路相當(dāng)于一個具有內(nèi)阻的信號源，這個信號源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。EIORLUO?ri

RSUiIi?US+–roUOC?信號源放大電路負載UOC?rO+RLUO=?RLro

越小，UO下降越少，說明帶負載能力越強。

?第9章9

3例：已知UCC

=6V,

RC

=

2k

,RB

=180k

，

=50，硅晶體管。試求放大電路的靜態(tài)工作點及電壓放大倍數(shù)。+UCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++解：IB=UCC–UBERBUCE

=UCC-IC

RC=6–21031.4710-3=3.06V=60.7180=0.00294mAIC=

IB=500.00294=1.47mArbe

=200

+

26（mV）IC（mA）=200+5026/1.471.1k

第9章9

3例：已知UCC

=6V,

RC

=

2k

,RB

=180k

，

=50，硅晶體管。試求放大電路的靜態(tài)工作點及電壓放大倍數(shù)。+UCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++解：=-

RCrbeUo?Ui?Au==-5021.1=-90.9第9章9

3+UCCRBRCC1C2TRLuoRSusIB=UCC

-UBERBIB固定，稱固定偏置放大電路當(dāng)T發(fā)生變化，和IB發(fā)生變化，使IC和

UCE發(fā)生變化，引起靜態(tài)工作點不穩(wěn)定。固定偏置放大電路存在的問題第9章9

3（一）電路組成9.4

共射放大電路直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2RE+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSuS增加了偏流電阻RB2及發(fā)射極電阻RE分壓式偏置電路CE的作用？

第9章9

4（二）穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理UBE

=UB

-UEIB

溫度升高

IC

IE

UE

UBE

IC

滿足I1>>IB

,I2

>>IB,RB1UB

=UCCRB2RB2+則可以認為I1≈

I2直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2RE第9章9

4I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路算法一：上述四個方程聯(lián)立，可求出IE

，進而，可求出UCE

。本算法比較麻煩，通常采用下面介紹的算法二、三。（三）靜態(tài)分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴維南定理等效為：RdESB進而，可求出IE

、UCE

。算法二：直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2REUB

=UCCRB1RB2RB2+IC

IE

=UB-UBEREIB=

ICUCE=UCC

ICRC

ICRE可用估算法求靜態(tài)值第9章9

4算法三：計算靜態(tài)值IB

、

IC

和UCE

；RB2=12K

，RC=2K,RE=2K

，RL=4K

，三極管

=50。例：在分壓式偏置電路中，已知：

UCC=12V，

RB1=24K

，（三）靜態(tài)分析+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSuS=121024+12=4VUB

=UCCRB1RB2RB2+=4

0.72=1.65mAIC

IE

=UB-UBERE解：=12-1.65(2+2)=5.45VUCE=UCC

ICRC

ICREIB=IE1+

=32.4A第9章9

4rbe

IbRCRLRB1

分壓式偏置電路的微變等效電路Ui

Ib?Uo?RB2

（四）動態(tài)分析+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSus第9章9

4（四）動態(tài)分析rbe

=200+

26mVICmAAu=-

RC//RLrberi=

RB1//RB2

//rbero=RCrbe

IbRCRLRB1

分壓式偏置電路的微變等效電路Ui

Ib?Uo?RB2

第9章9

4=200+50261.65=1.0k

=-504//21.0=-68=24//12//1.0=0.649k

例：接上例，已知：

UCC=12V，RB1=24K

，RB2=12K

，RE=2K

，RL=4K

，RC=2K

，

=50。求電壓放大倍數(shù)、輸入、輸出電阻。rbe

=200+

26ICAu=-

RC//RLrberi=

RB1//RB2

//

rbero=RC=2k

（四）動態(tài)分析第9章9

4例：分析RE1對Au和ri的影響這個電路對靜態(tài)工作點有改變嗎？+UCCRCC1C2TRLRB2RE1CE++RB1uoRSuSRE2第9章9

4畫出微變等效電路rbe

IbRCRLRB1Ui

Ib?Uo?RB2

RE1+UCCRCC1C2TRLRB2RE1CE++RB1uoRSusRE2（四）動態(tài)分析第9章9

4riAu=-

RC//RLrbe+（1+

）RE1riri

=RB1//RB2

//

=

RB1//RB2

//[rbe

+（1+

）RE1]RE1使Au減小，ri增加。rbe

IbRCRLRB1Ui

Ib?Uo?RB2

RE1（四）動態(tài)分析ri第9章9

4（五）放大電路的頻率特性放大電路放大倍數(shù)的幅值隨頻率f變化的關(guān)系稱為幅頻特性；輸出信號與輸入信號的相位差

隨頻率f變化的關(guān)系稱為相頻特性。由于放大電路中存在著耦合電容C1和C2及晶體管的PN結(jié)存在結(jié)電容，其容抗隨f而變化。f1f2fAuAm0.707Am0中頻段

高頻段

低頻段通頻帶幅頻特性第9章9

4（五）放大電路的頻率特性在中頻段|Au|最大與f無關(guān)，輸入與輸出電壓相位相差180

f1f2fAuAm0.707Am0中頻段

高頻段

低頻段通頻帶在低頻段和高頻段|Au|都下降，

也偏離180

90

180

270

0f相頻特性第9章9

4(一)靜態(tài)分析IB=UCC-UBERB+(1+

)REUCE=UCC-IEREIE

=(1+

)

IB9.5

共集放大電路（射極輸出器）信號由基極輸入，由發(fā)射極輸出。RCIC

UCEUBERBIB+UCCIERE共集放大電路的直流通路+UCCRBREC1C2TuouiRL第9章9

5共集放大電路的交流通路(二)動態(tài)分析+UCCRBREC1C2TuouiRLTuiuoRERBibieuceRLRSuSBECic第9章9

5共集放大電路的微變等效電路TuiuoRERBibieuceRLRSusBECicrbe

EBCIi?Uo?riIb?Ib?

Ie?Ui?US?RERLRBRSroIo?第9章9

51.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻ri=RB//[rbe+(1+

)(RE//RL)]rbe

EBCIi?Uo?riIb?Ib?

Ie?Ui?US?RERLRBRSroIo?(二)動態(tài)分析Au=(1+

)(RE//RL)rbe+(1+

)(RE//RL)13.輸出電阻rbe

ro=（1+

）RS//RB

+//RE第9章9

5RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。設(shè)：RS=1k

，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k

時，求Au。RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12VRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k

，RS=0rbeRERLRB微變等效電路2.設(shè)：RS=1k

，求：Aus、ri和roRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12Vrbe=2.9k

，RS=0

RL=1k

時3.RL=1k

和時，求Au。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k

時,Au=0.990

RL=1k

時,Au=0.967

RL=

時可見：射極輸出器帶負載能力強。射極輸出器的特點：（1）電壓放大倍數(shù)小于1，但近似等于1。（2）輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨作用。（3）輸入電阻高，輸出電阻低。（4）無電壓放大，但有電流和功率放大。（四）射極輸出器的應(yīng)用用射極輸出器作多級放大電路的輸入級、輸出級或中間級。作輸出級時，利用它輸出電阻低的特點，可以穩(wěn)定輸出電壓，提高帶負載能力；將射極輸出器接在兩級共發(fā)射級放大電路之間，可以起阻抗變換作用，改善整個放大電路的性能。

作輸入級時，輸入電阻高，可以減小放大電路對信號源的影響；第9章9

5共基極電路1.靜態(tài)工作點

直流通路與射極偏置電路相同電路組成與特點：Rb1、Rb2：b極偏置電阻；Re：射極電阻；CB：b極旁路電容（很大）由交流電路可知Vi加至e、b之間，Vo取自c、b之間，b極為輸入、輸出回路的公共端，——故稱之共基極電路。RC：集電極電阻；Cb1、Cb2：耦合電容*2.動態(tài)指標(biāo)①電壓放大倍數(shù)輸出回路：輸入回路：電壓增益：②輸入電阻③輸出電阻結(jié)論：1、共基放大器的AV值與共射放大器相同，但輸出電壓與輸入電壓同相；2、電流放大系數(shù)為α=Ic/Ie≤1——又稱電流跟隨器；3、Ri很低4、與與共射放大器相同?！Ｓ糜诟哳l或?qū)拵щ娐分?RB1RC1C1C2RST1RB2RE1+CEuS+UCCRB3RC2C3T2RLuo+++第一級第二級阻容耦合兩級放大電路9.9

多級放大電路第9章9

9直接耦合兩級放大電路9.9

多級放大電路RB1RC1RST1RB2RE1uS+UCCRB3RC2T2RE2uo第一級第二級第9章9

91.多級放大電路的電壓放大倍數(shù)Au等于各級電壓放大倍數(shù)之積，即Au=Au1Au22.多級放大電路的輸入電阻ri是第一級的輸入電阻，即ri=ri1。3.多級放大電路的輸出電阻ro是最后一級的輸出電阻，即ro=ro2

由于電容的隔直作用，阻容耦合放大電路中，前后級的靜態(tài)工作點彼此獨立，互不影響，可按前面介紹的方法計算。(一)阻容耦合放大電路靜態(tài)分析(二)阻容耦合放大電路動態(tài)分析第9章9

9例：已知：

RB1=RB3=10K

，RB2=33K

，RE1=RE2

1.5K

，RC=2K

，

1=2=60，rbe1=rbe2=0.6K

。求總的電壓放大倍數(shù)。RB1RCC1C2T1RB2RE1+CEuS+UCCRB3C3T2RE2uo+++第一級第二級第9章9

9RB1RCC1C2T1RB2RE1+CEuS+UCCRB3C3T2RE2uo+++第一級第二級rbe1

Ib1RCRB3RB1Ui

Ib1?Uo?RB2

rbe2

Ib2?Ib2?

Ie2?RE2第9章9

9rbe1

Ib1RCRB3RB1Ui

Ib1?Uo?RB2

rbe2

Ib2?Ib2?

Ie2?RE2RL1=ri2=RB3//[rbe2+(1+

2)RE2]=9.02K

解：第一級為共射放大電路，RL1

=RC//RL1=1.64K

Au1=-

1RL

rbe1=-164第二級為共集放大電路，可取Au2=1因此Au=Au1Au2=-164第9章9

9(一)工作原理1.靜態(tài)分析+UCCT1T2ui1ui2RCRCuO1uO2uORPRE

–UEEUBE+2REIE=UEEIE=UEE–UBE2REIB=IE1+

IC=

IBUCE=UCC+UEE–RCIC–2REIE9.10

差分放大電路第9章9

10IEIE+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE2.動態(tài)分析（1）共模輸入信號大小相等、相位相同：ui1=ui2，則uC1=uC2

、uO=uC1

–uC2

=0共模電壓放大倍數(shù)：AC=0第9章9

10抑制零點漂移的原理：

當(dāng)輸入端無輸入信號時，輸出端的電壓會偏離初始值而作上、下漂動，這種現(xiàn)象稱為零點漂移。這是由于溫度變化、電源電壓波動引起的。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

10抑制零點漂移的原理：T

iC1

iC2

iRE

uRE

uBE1

uBE2

iB1

iB2

RE的作用，電路的對稱性抑制零點漂移。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

102.動態(tài)分析（2）差模輸入信號大小相等、相位相反：ui1=–ui2，則uC1=–uC2

、uO=uC1

–uC2

=2uC1iRE

=

iE1

–iE2

=0iE1

=–iE2uRE

=0Au1

=UC1?Ui1?=Au2=Ui2?UC2?-

RC//RL′rbe=RL′=1/2RL+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

10差模電壓放大倍數(shù)：差模輸入電阻：ri=2

rbe差模輸出電阻：ro=2

RC共模抑制比：KCMRR=AdACAd=Uo?Ui?UC1?Ui1?=22UC2?Ui2?=-

RC//RL′rbe=第9章9

10RCRCRRRBBPuoUCC1.

雙端輸入雙端輸出方式T1REuiEEUui1ui2（二）輸入輸出方式RRT2第9章9

10RCRCRRRBBPo1uuo2CCUREEEuiT1T22.

單端輸入單端輸出方式第9章9

10+UCCT1T2ui2=-1/2uiuiRCRCuORPRE

UEE3.反相輸入ui1=1/2ui+

+

輸入輸出電壓的相位相反ui1>0uBE1>0iC1>0uO

0第9章9

10+UCCT1T2ui2=-1/2uiuiRCRCuORPRE–UEE4.同相輸入ui1=1/2ui+

+

ui>0uBE1<0ic1<0uO>0輸入輸出電壓的相位相同第9章9

10雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)：差模電壓放大倍數(shù)：Ad=-

RC//RL′rbeAd-

RC//1/2RLrbe=單端輸出差模電壓放大倍數(shù)：Ad

RC//RLrbe=12RL′=1/2RLRL′=RL（二）輸入輸出方式第9章9

10在多級放大電路的末級或末前級是功率放大級，對功率放大電路的基本要求是：1、輸出功率盡可能大2、效率要高3