1、第五講第五講 基本共射放大電路的基本共射放大電路的 工作原理工作原理 教學基本要求：教學基本要求：1、如何組成基本放大電路、如何組成基本放大電路2、如何分析放大電路、如何分析放大電路一、放大的概念與放大電路的性能指標一、放大的概念與放大電路的性能指標二、基本共射放大電路的組成及各元件的作用二、基本共射放大電路的組成及各元件的作用三、設置靜態工作點的必要性三、設置靜態工作點的必要性四、基本共射放大電路的工作原理四、基本共射放大電路的工作原理五、放大電路的組成原則五、放大電路的組成原則第1頁/共114頁一、放大的概念及放大電路的性能指標一、放大的概念及放大電路的性能指標1 1、放大的概念、放大的概

2、念u放大的對象：變化量放大的對象：變化量u放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判斷電路能否放大的基本出發點第2頁/共114頁2 2、性能指標ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1) 1) 放大倍數：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數是最常研究和測試的參數信號源信號源內阻輸入電壓輸出電壓輸入電流輸出電流任何放大電路均可看成為兩端口網絡。任何放大電路均可看成為兩端口網絡。第3頁/共114頁2)2)輸入電阻和輸出電阻iiiIUR LooLoooo) 1(RU

3、URUUUR 將輸出等效成有內阻的電壓源，內阻就是輸出電阻。空載時輸出電壓有效值帶RL時的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。從輸入端看進去的等效電阻第4頁/共114頁3)3)通頻帶4)最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom：交流有效值。交流有效值。 由于電容、電感及半導體器件由于電容、電感及半導體器件PN結的電容效應，使放大電結的電容效應，使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值下降，并產生相路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值下降，并產生相移。移。衡量放大電路對不同頻率信號的適應能力。衡量放大電路對不同頻率信號的適應能力。下限頻率下限頻

4、率LHbwfff第5頁/共114頁2.1 基本放大電路的組成及工作原理 基本共射放大電路的組成及各元件的作用 圖基本共射放大電路uSTuiuouCE第6頁/共114頁圖所示基本共射放大電路中，晶體管T是起放大作用的核心元件。輸入信號為正弦波信號ui(源uS)。圖中晶體三極管是NPN型硅管，處于放大狀態時具有電流放大作用，IC=IB。當放大電路處于靜態，即ui=0時，直流電壓源VBB使晶體管b-e間電壓UBE大于開啟電壓Uon，并與基極電阻Rb(又稱偏流電阻)配合決定基極電流IB，使晶體管能工作在特性 曲 線 的 線 性 部 分 ； 直 流 電 壓 源VC C的 電 壓 足 夠 高(VBBVCC

5、)，使晶體管的集電結反向偏置，保證晶體管處于放大狀態，因此集電極電流IC=IB；流過集電極電阻Rc的電流就是IC，于是Rc上的電壓為ICRc，根據KVL， c-e間電壓UCE=VCC ICRc。第7頁/共114頁圖中C1用于連接信號源與放大電路，C2用于連接放大電路與負載(電阻RL)。電子線路中起連接作用的電容稱為耦合電容，利用電容連接的電路稱為阻容耦合。由于電容的容抗與信號頻率成反比，它們把信號源與放大電路之間，放大電路與負載之間的直流隔開，起 “隔離直流，通過交流”的作用。在圖2.1所示電路中，C1左邊、C2右邊只有交流而無直流，中間部分為交直流共存。由于耦合電容的容量較大，一般多采用電解

6、電容器。在使用時，應注意它的極性與加在它兩端的工作電壓極性相一致，正極接高電位，負極接低電位。ui=0時， C1兩端的電壓為UBE，C2兩端的電壓為UCE，極性如圖所示。RL為負載電阻，無RL，空載。第8頁/共114頁當放大電路處于動態，即ui0時，由于電容兩端電壓不能突變，b-e間電壓在直流電壓UBE的基礎上疊加一正弦電壓ui，因而基極電流在直流電流IB的基礎上疊加一正弦電流ib，基極總電流為iB=IBib；根據晶體管處于放大狀態時的電流分配關系，集電極電流也在直流電流IC的基礎上疊加一正弦電流ic，ic=ib，集電極總電流為iC=ICic；正弦電流ic在集電極電阻Rc(空載)上產生與ic波

7、形相同的正弦電壓icRc，集電極電阻Rc將集電極電流的變化轉變成電 壓 的 變 化 ， 使 管 壓 降uCE產 生 變 化 ，uCE=VCCiCRc=VCCICRcicRc=UCEicRc=UCEuce，所以管壓降是在靜態電壓UCE的基礎上疊加一正弦電壓uce，且uce與ic反相。經C2輸出的電壓uo就是正弦電壓uce 。第9頁/共114頁IBOUBEUBEOt(a)OiBttIBibtOO(b)OiCttICIctOO(c)ui放大電路的各極間波形 第10頁/共114頁波形分析波形分析動態信號馱載在靜態之上輸出和輸入反相！輸出和輸入反相！第11頁/共114頁二、基本共射放大電路的組成及各元件

8、的作二、基本共射放大電路的組成及各元件的作用用VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有，且有合適的合適的IB。VCC：使：使UCEUon，同時作為負，同時作為負載的能源。載的能源。Rc：將：將iC轉換成轉換成uCE(uo) 。)( oCEcbicuuiiiuR動態信號作用時：動態信號作用時： 輸入電壓輸入電壓Ui為零時，晶體管各極的電流、為零時，晶體管各極的電流、b-e間電壓、管間電壓、管壓降，稱為靜態工作點壓降，稱為靜態工作點Q。記作。記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。第12頁/共114頁三、設置靜態工作點的必要性三、設置靜態工作點的必要性 輸出電壓必然失真！輸出電

9、壓必然失真！ 設置合適的靜態工作點，首先要解決失真問題；但設置合適的靜態工作點，首先要解決失真問題；但Q點點幾乎影響著所有的動態參數！幾乎影響著所有的動態參數！ 為什么放大的對象是動態信號，卻要晶體管在信號為零為什么放大的對象是動態信號，卻要晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？時有合適的直流電流和極間電壓？第13頁/共114頁得到兩方面的結論：放大電路的工作原理和組成原則 放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理是，對于處于放大狀態的晶體管，當ui作用于晶體管的發射結使基極電流在直流電流IB的基礎上疊加一正弦電流ib時，由于晶體管處于放大狀態時的電流分配關系，集電極電流也在直流電

10、流IC的基礎上疊加一正弦電流ic，ic= ib，ic在集電極電阻Rc(空載)上產生與ic波形相同的正弦電壓icRc，集電極電阻Rc將集電極電流的變化轉變成電壓的變化，在放大電路 輸 出 端 得 到 與ui反 相 且 幅 值 放 大 的 輸 出 電 壓uo=uce= icRc。第14頁/共114頁在基本共射放大電路中，電壓和電流都得到放大(ic= ib，uo ui)，即功率得到放大。需要提醒大家的是，輸出功率并非來自輸入信號(信號源)，而是來自直流電源VCC。正是由于iB或iE對iC的控制作用，使得在ui的作用下直流電源VCC輸出的電流中包含與ui同樣變化且被放大的分量，即放大電路的輸出功率是在

11、輸入信號的作用下通過晶體管將直流電源的能量轉換而來。因此，放大電路放大的實質是能量的控制和轉換，放大的量是變化量。能控制能量的元件稱為有源元件，在放大電路中一定有有源元件，如晶體管等。第15頁/共114頁 晶體管放大電路的組成原則晶體管放大電路的組成原則 靜態工作點合適：極性、電壓合適的直流電源、合適的電阻參數，使晶體管有合適的靜態電流，保證晶體管工作在放大區。 輸入信號能夠作用于晶體管的發射結，使產生 iB或 iE；在負載上能夠獲得放大了的動態信號。 對實用放大電路的要求：輸入輸出信號、直流電源共地、直流電源種類盡可能少。常見的有兩種共射放大電路。第16頁/共114頁兩種實用放大電路阻容耦合

12、放大電路問題：兩個電源問題：兩個電源uiTuCEuSuo靜態時，靜態時，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1UUUU，解決方案：將兩個電源合二為一動態時，動態時， uBEuIUBEQ，信號馱載在靜態之上。負載上只有交流信號。信號馱載在靜態之上。負載上只有交流信號。第17頁/共114頁兩種實用放大電路兩種實用放大電路直接耦合放大電路直接耦合放大電路直接耦合基本放大電路的直接耦合基本放大電路的問題：問題：1、兩種電源、兩種電源2、信號源與放大電路不、信號源與放大電路不“共地共地”將兩個電源合二為一共地，且要使信號馱載在靜態之上第18頁/共114頁兩種實用放大電路直接耦合放大電路問題：若信

13、號頻率較低，則不問題：若信號頻率較低，則不能用阻容耦合。能用阻容耦合。解決方案：采用直接耦合解決方案：采用直接耦合去掉耦合電容，為避免去掉耦合電容，為避免ui直接接直接接在在b-e兩端，原兩端，原C1處接一電阻。處接一電阻。靜態時，靜態時，b1BEQRUU動態時，動態時，b-e間電壓是間電壓是uI與與Rb1上電壓之和。上電壓之和。第19頁/共114頁放大電路的耦合方式耦合方式 耦合方式即連接方式。 常見的輸入、輸出信號與放大電路的連接方式除了阻容阻容耦合耦合和直接耦合直接耦合外，還有變壓器耦合變壓器耦合和光電耦合光電耦合。 光電耦合利用光電耦合器件連接，通常用于信號源與放大電路相距較遠無法共地

14、(由于導線電阻)的情況。 變壓器耦合可實現阻抗變換。 4種藕和方式中，阻容耦合和變壓器耦合不能用于緩變信號 4種藕和方式中，直接耦合放大電路的靜態工作點受信號源和負載的影響，其余的靜態工作點獨立于信號源和負載，因為它們之間的直流通路是互相隔離的。第20頁/共114頁其它耦合方式L2L2c21RIRIPPl，變壓器耦合變壓器耦合圖圖(a) 變壓器耦合變壓器耦合共射放大電路共射放大電路 理想變壓器情理想變壓器情況下，負載上獲況下，負載上獲得的功率等于原得的功率等于原邊消耗的功率。邊消耗的功率。從變壓器原邊看到的等效電阻實現阻抗變換L221L2c2L)(RNNRIIRl第21頁/共114頁其它形式的

15、放大電路放大電路是一個二端口網絡晶體管是一個三端器件，若分別以基極、發射極、集電極作為輸入、輸出的公共端，其余兩端作為輸入端和輸出端，則最多可有6種接法。但是，根據組成原則，集電極不能作為輸入端，基極不能作為輸出端，因此放大電路有三種接法。第22頁/共114頁(a)ceiEiCb(b)cebiBiC(c)輸出回路輸入回路ecbiBiE晶體管的三種基本接法(a)共發射極；(b)共集電極；(c)共基極 第23頁/共114頁第六講第六講 放大電路的分析方放大電路的分析方法法一、放大電路的直流通路和交流通路二、圖解法三、等效電路法第24頁/共114頁分析放大電路的基本原則分析放大電路的基本原則放大電路

16、放大的是動態信號，但是，由前面關于放大原理的分析可知，對動態信號的放大是在靜態的基礎上實現的。因此分析放大電路時，須先靜態后動態。分析靜態時，用放大電路的直流通路；分析動態時，用含交流分量的電路。第25頁/共114頁一、直流通路和交流通路一、直流通路和交流通路1. 直流通路： Us=0，保留Rs；電容開路； 電感相當于短路（線圈電阻近似為0）。2. 交流通路：大容量電容相當于短路； 直流電源相當于短路（內阻為0）。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，這使得電路的分析復雜化。為簡化分析，將它們分開作存，這使得電路的分析復雜化。為簡

17、化分析，將它們分開作用，引入直流通路和交流通路。用，引入直流通路和交流通路。第26頁/共114頁cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的誤差越小。基本共射放大電路的直流通路和交流通路 列晶體管輸入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ作為已知條件，作為已知條件，令令ICQIBQ，可估算出靜態工作點。，可估算出靜態工作點。第27頁/共114頁cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI當當VCCUBEQ時，時，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。

18、 Q？直流通路阻容耦合單管共射放大電路的直流通路和交流通路第28頁/共114頁討論討論一一畫圖示電路的直流通路和交流通路。畫圖示電路的直流通路和交流通路。第29頁/共114頁二、圖解法二、圖解法1. 1. 靜態分析：圖解二元方程組靜態分析：圖解二元方程組bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路負載線QIBQUBEQQIBQICQUCEQ負載線第30頁/共114頁符號為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不變第31頁/共114頁3、失真分析 截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移輸入回

19、路負載線。，即向上平移輸入回路負載線。t截止失真是在輸入回路首先產生失真！截止失真是在輸入回路首先產生失真！Q減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？第32頁/共114頁飽和失真飽和失真飽和失真產生于晶產生于晶體管的輸體管的輸出回路！出回路！截止失真、飽和失真是由于器件的非線性產生截止失真、飽和失真是由于器件的非線性產生的，屬于非線性失真，產生新的頻率成分。的，屬于非線性失真，產生新的頻率成分。第33頁/共114頁消除飽和失真的方法 消除方法：增大Rb，減小VBB，減小Rc，減小，增大VCC。 Q QRb或或VBB Rc或VCC2 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓Uom ：比較：比

20、較(UCEQ UCES)與與（ VCC UCEQ ），取其小者，除以），取其小者，除以 。這可不是好辦法！第34頁/共114頁4、圖解法的特點 形象直觀； 適應于Q點分析、失真分析、最大不失真輸出電壓的分析； 能夠用于大信號分析； 不易準確求解； 不能求解輸入電阻、輸出電阻、頻帶等等參數。第35頁/共114頁直流負載線和交流負載線Uom=?Q點在什么位置點在什么位置Uom最大？最大？交流負載線應過Q點，且斜率決定于（RcRL）BRILCQ第36頁/共114頁討論二討論二(例)1當當Q點作點作Q1 Q2 Q3 Q4的變化時，是哪個參數的變的變化時，是哪個參數的變化造成的，是如何變化的？化造成的，

21、是如何變化的？2從輸出電壓上看，哪個從輸出電壓上看，哪個Q點下最易產生截止失真？哪個點下最易產生截止失真？哪個Q點下最易產生飽和失真？哪個點下最易產生飽和失真？哪個Q點下點下Uom最大？最大？3設計放大電路時，應根據什么選擇設計放大電路時，應根據什么選擇VCC？第37頁/共114頁討論三討論三2空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？3在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶上負載后這種失真消除？而帶上負載后這種失真消除？（只可能出現在空載時飽和失真）（只可能出現在空載時飽和失真） 已知已知ICQ2mA，UCES

22、0.7V。 1在空載情況下，當輸在空載情況下，當輸入信號增大時，電路首先出入信號增大時，電路首先出現飽和失真還是截止失真？現飽和失真還是截止失真？若帶負載情況呢？若帶負載情況呢？第38頁/共114頁直流負載線直流負載線 UCE=12 3IC，UCEQ=6V，Ucem 4V ；基本同時基本同時交流負載線過交流負載線過Q點和點和uCE=9V，Ucem 2V；先出現截止失真。；先出現截止失真。若若RC變大變大，其余參數不變，則交、，其余參數不變，則交、直流負載線的直流負載線的|k|減小，減小， VCC - UCEQ UCEQ，對于同樣幅值的輸入可出，對于同樣幅值的輸入可出現現空載時輸出空載時輸出電壓

23、飽和失真，而帶上負載后這種失真消除電壓飽和失真，而帶上負載后這種失真消除。BRILCQ討論三討論三(CONTINUE)第39頁/共114頁三、等效電路法三、等效電路法將晶體管的特性曲線折線化，建立線性模型，用于直流分析。1 1直流模型直流模型：適于適于Q Q點的分析點的分析半導體器件的非線性特性使放大電路的分析復雜化。利用線性元件建立模型，來描述非線性器件的特性。第40頁/共114頁cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC輸入回路等效為恒壓源輸出回路等效為電流控制的電流源理想二極管利用估算法求解靜態工作點，實質上利用了直流模型。利用估算法求解靜態工作點，實質上利用了直流模

24、型。第41頁/共114頁2 2、晶體管的h參數等效模型（交流等效模型） 在交流通路中可將晶體管看成為一個兩端口網絡，輸入回路、輸出回路各為一個端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，第42頁/共114頁在低頻、小信號作用下的關系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIUce22b21Cce12b11be UhIhIUhIhU交流等效模型交流等效模型（按式子畫模型）（按式子畫模型）電阻無量綱無量綱電導正弦信號正弦信號微變信號微變信號CECECBBCCCECEBEBBBEBEBQCEQBQCEQ uuiiiiiuuuiiuuI

25、UIU第43頁/共114頁h參數的物理意義beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e間動態電阻內反饋系數電流放大系數c-e間電導分清主次，合理近似！什么情況下分清主次，合理近似！什么情況下h12和和h22的作用可忽略不計？的作用可忽略不計？第44頁/共114頁簡化的h h參數等效電路交流等效模型EQTbbbbebeEQTbbbbebebbbbe)1 ( )1 (IUrIUrIUIrIrIrIU查閱手冊基區體電阻發射結電阻發射區體電阻數值小可忽略利用PN結的電流方程可求得由IEQ算出在輸入特性曲線在輸入特性曲線上，上，Q點越高，點越高

26、，rbe越小！越小！第45頁/共114頁3 3、放大電路的動態分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAu放大電路的交流等效電路bebiiirRIURcoRR 第46頁/共114頁輸入電阻和輸出電阻iiiIUR 將輸出等效成有內阻的電壓源，內阻就是輸出電阻。輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。從輸入端看進去的等效電阻oooIUR 令輸入信號為令輸入信號為0(保留信號源內阻保留信號源內阻)，負載，負載開路，輸出端施加電壓開路，輸出端施加電壓uo，產生電流，產生電流io，Uo與與Io之比即為輸出電阻。之比即為輸出電阻。第47頁/共11

27、4頁實驗實測輸入電阻和輸出電阻iiiIUR LooLoooooLoooooo) 1(RUURUUURURURUIRU空載時輸出電壓有效值帶RL時的輸出電壓有效值輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。首先測空載首先測空載輸出電壓輸出電壓(開開路電壓路電壓)，然，然后接上已知后接上已知負載，測帶負載，測帶負載的輸出負載的輸出電壓。電壓。第48頁/共114頁阻容耦合共射放大電路的動態分析beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR 第49頁/共114頁討論四討論四：基本共射放大電路的靜態分析QIBQ

28、35AUBEQ0.65V20080bbrV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 為什么用為什么用圖解法求解圖解法求解IBQ和和UBEQ？第50頁/共114頁討論四討論四：基本共射放大電路的動態分析k3k1111)(cobebibebLcRRrRRrRRRAu952)1 (EQTbbbeIUrr第51頁/共114頁討論五討論五：阻容耦合共射放大電路的靜態分析k2 . 080bbr，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQRIVUIIRUVI為什么可忽略？k5 . 1k3 . 1k2 . 026)1 (EQbbbeImVrr第52頁/共114

29、頁討論五討論五：阻容耦合共射放大電路的動態分析k3k5 . 148)( 80)(cobebibeLcisiiosisosbeLcRRrRRrRRRRRUUUUUUArRRAuu第53頁/共114頁第七講第七講 2.4靜態工作點的穩定靜態工作點的穩定一.溫度對靜態工作點的影響二.靜態工作點穩定的典型電路三.穩定靜態工作點的方法第54頁/共114頁一溫度對一溫度對Q點的影響點的影響所謂所謂Q點穩定是指點穩定是指ICQ和和UCEQ在溫度變化時基本不變，在溫度變化時基本不變，這是靠這是靠IBQ的變化得來的。的變化得來的。T( )ICQ若溫度升高時要若溫度升高時要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQ

30、ICEOQ第55頁/共114頁飽和失真iciC1iCiC2截止失真4B3210Q1QQ2iC / mA80 A60 AIB40 A20 AA5101520UCESoUCCuCE1uCEuCE2uCE / V削底（飽和失真）削頂（截止失真） t0uCEt圖2.10 靜態工作點對輸出波形失真的影響 第56頁/共114頁二二. .典型電路典型電路 1. .電路組成直流通路？Ce為旁路電容，在交流通路中可視為短路第57頁/共114頁CCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI2. .穩定原理穩定原理 為了穩定為了穩定Q點，通常點，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度變化

31、。基本不隨溫度變化。T()ICUE UBEUB基本不變基本不變 IB IC 第58頁/共114頁Re 的作用Re起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，起直流負反饋作用，其值越大，反饋越強，Q點越穩定。點越穩定。關于反饋的一些概念：關于反饋的一些概念： 將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施，稱為反饋。施，稱為反饋。 在直流通路中的反饋，稱為直流反饋。在直流通路中的反饋，稱為直流反饋。 反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為負反饋，反之稱反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為負反饋，反之稱為正反饋。為正反饋。Re值的增大受限制嗎？IC通過Re轉

32、換為UE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結果使增幅減小第59頁/共114頁3. .Q點分析點分析eBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU分壓式電流負反饋工作點穩定電路什么條件下成立？)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVUEQBQII第60頁/共114頁b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVbBQBBeBQBEQBQeBQBEQbBQeEQBEQbBQBB)1 ()1 (RIVRIUURIURIRIURIV利用戴維南定理等效變換后求解Q點Rb上靜態電壓可忽略不計！CCb21b1bBQbe )1 ( VRRRURR，則若穩定穩定Q點點主要是主要是Re的

33、的負反饋，即使負反饋，即使Rb1開開路，路，Q點仍穩定。點仍穩定。Example2.4.1/第八講第八講討論一討論一第61頁/共114頁ecEQCCCEQebBEQBBEQeEQBEQbEQeEQBEQbBQBB11RRIVURRUVIRIURIRIURIVLeft：分壓/固定偏置電路Q點穩定程度對比b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVbcBEQCCCCcCQCCCEQbBEQCCBQCQRRUVVRIVURUVIIRight：第62頁/共114頁4. .動態分析動態分析beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrI

34、RRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利?弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無旁路電容無旁路電容Ce時：時：既有直流反饋既有直流反饋又有交流反饋又有交流反饋第63頁/共114頁折中方案折中方案(Problem2.11)ff)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (fbeb2b1iRrRRR第64頁/共114頁三三. .穩定靜態工作點的方法穩定靜態工作點的方法 引入直流負反饋 溫度補償：利用對溫度敏感的元件，在溫度變化時直接影響輸入回路。例如，Rb1或Rb2采用熱敏電阻。 Rb1應具有負溫度系數， Rb2應具有正溫度系數Bb1CBBEEC )(U

35、RIIUUIT 第65頁/共114頁討論討論圖示兩個電路中是否采用措施來穩定靜態工作點？圖示兩個電路中是否采用措施來穩定靜態工作點？若采用了措施，則是什么措施？若采用了措施，則是什么措施？第66頁/共114頁第八講第八講 2. .5 晶體管放大電路的三種晶體管放大電路的三種接法接法一基本共集放大電路二基本共基放大電路三三種接法放大電路的比較四三種接法的組合形式第67頁/共114頁一、基本共集放大電路一、基本共集放大電路 1、靜態分析eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQebBEQBBBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 ()1 (RIVURRUVIIRRU

36、VI第68頁/共114頁2、動態分析：電壓放大倍數ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射極跟隨器Uo Ui第69頁/共114頁2、動態分析：輸入電阻的分析ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi與負載有關！與負載有關！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負載電阻后帶負載電阻后Ui與與Ii 的關系：的關系： Ui=Ii(Rb+rbe)+(1+ )IiRe 第70頁/共114頁2、動態分析：輸出電阻的分析1 )1 (bebebeboeooeooooerRRrRURUUIIUIURRR

37、o與信號源內阻有關！與信號源內阻有關！3、特點、特點 輸入電阻大，輸出電阻小；只放大電流，不放大電壓；輸入電阻大，輸出電阻小；只放大電流，不放大電壓；一定條件下有電壓跟隨作用！一定條件下有電壓跟隨作用！oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，得：，得：第71頁/共114頁二、基本共基放大電路二、基本共基放大電路 1、靜態分析eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQcCQBBeEQBEQVUURIVRIU第72頁/共114頁2、動態分析3、特點：、特點：輸入電阻小，頻帶寬！只放大電壓，不放大電流！輸入電阻小，頻帶寬！只放大電

38、壓，不放大電流！)1 (beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu第73頁/共114頁討論一討論一 TO BE CONTINUD 判斷圖示電路為哪種基本接法的放大電路，它們的靜態工作點有可能穩定嗎？求解靜態工作點、電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻的表達式。EQecCCCEQebBEQCCEQCQeEQBEQbBQCC)()1 (,IRRVURRUVIIRIURIV第74頁/共114頁討論一討論一 (TO BE CONTINUD)圖示電路為阻容耦合共基放大電路，它的直流通路就是分壓偏置電路，即靜態工作點穩定電路。第75頁/共114頁（b）交流通路;（c

39、）微變等效電路 Ie.Ic.(b)ReRcRLRSUSUi.VcUo.ebIb.Re(c)rorbecRceririIbIc.bUo.RLUSRSUi.Ib.Io.robeLioubebiLcLLbLcorRUUArIURRRRIRIU/第76頁/共114頁 共基極放大電路的電壓放大倍數在數值上與共射極電路相同，但共基極放大電路的輸入與輸出是同相位的。 輸入電阻：當不考慮Re的并聯支路時， eiibebbbeeiiRrrrIIrIUr/1)1 (與Re并聯即得 輸出電阻 roRc共基極放大電路的特點是輸入電阻很小，電壓放大倍數較高。這類電路主要用于高頻電壓放大電路。 第77頁/共114頁三、三

40、種接法的比較：空載情況三、三種接法的比較：空載情況下下 接法 共射 共集 共基 Au 大 小于1 大 Ai 1 Ri 中 大 小 Ro 大 小 大 頻帶 窄 中 寬第78頁/共114頁四、三種接法的組合形式四、三種接法的組合形式TO BE CONTINUD 為使單級放大電路具有多方面的優良性能，有時采用組合接法。例如： 共集共基形式：輸入電阻高、電壓放大倍數較大、頻帶寬；)1 ()()1 (2be2e1be1b1ic2ob112e12c2rIrIURRIUIIILc)1/()1 ()(1 ()1/()1 ()()1 (21be2be1Lc122be2b11be1b1Lcb112iorrRRrI

41、rIRRIUUAu第79頁/共114頁四、三種接法的組合形式四、三種接法的組合形式TO BE CONTINUD 共射共基形式：電壓放大倍數較大、頻帶寬；be1Lc12e2Lce22be1b1b11e2oic1io)()(rRRIRRIrIIIUUIUUAu 具有什么特點？是為了增強電壓放大能力嗎？寬頻帶。的放大倍數，目的：擴兩只管子實現一只管子相同。與單管共射放大電路的， 12uA第80頁/共114頁四、三種接法的組合形式四、三種接法的組合形式 共集共射形式：輸入電阻高、電壓放大倍數較大；上列圖均為交流通路。組合電路多見于集成運放中。第81頁/共114頁電路如圖，所有電電路如圖，所有電容對交流

42、信號均可容對交流信號均可視為短路。視為短路。1、Q為多少？為多少？2、Re有穩定有穩定Q點的作用嗎？點的作用嗎？3、電路的交流等效電路？、電路的交流等效電路？4、V 變化時，電壓放大倍數如何變化？變化時，電壓放大倍數如何變化？討論二討論二第82頁/共114頁)(1 ()(debeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRddbeLcde)1 ()(，時，當討論二討論二(Continue)第83頁/共114頁第十講第十講 2. .6 多級放大電路的耦合方式及分析方法多級放大電路的耦合方式及分析方法一、多級放大電路的耦合方式二、多級放大電路的動態分析第84頁/共114頁一、耦合方式一、耦合方式

43、利用各種單級放大電路的不同性能，連接成多級放大電路，利用各種單級放大電路的不同性能，連接成多級放大電路，則較易滿足對于放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等多方面性則較易滿足對于放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等多方面性能的要求。多級放大電路中各單級放大電路的耦合方式和單能的要求。多級放大電路中各單級放大電路的耦合方式和單級放大電路與輸入輸出的耦合方式相同，即有級放大電路與輸入輸出的耦合方式相同，即有直接耦合直接耦合、阻阻容耦合容耦合、變壓器耦合變壓器耦合、光電耦合光電耦合等。等。事實上，若原單級放大電路的輸入信號是前級放大電路或其事實上，若原單級放大電路的輸入信號是前級放大電路或其負載是后級放大電路，則

44、組成多級放大電路。負載是后級放大電路，則組成多級放大電路。直接耦合多級放大電路在集成運算放大電路一章詳細討論。直接耦合多級放大電路在集成運算放大電路一章詳細討論。變壓器耦合多級放大電路在功放一章有所討論。變壓器耦合多級放大電路在功放一章有所討論。本節以阻容耦合多級放大電路為例討論多級放大電路的動態本節以阻容耦合多級放大電路為例討論多級放大電路的動態分析方法。分析方法。第85頁/共114頁阻容耦合利用電容器連接信號源與放大電路、放大電路的前級和后級、放大電路與負載，稱為阻容耦合。這個電容器稱為耦合電容。圖示電路第一級的輸出信號通過電容器C2和第二級的輸入端相連接。 優點：優點：Q點相互獨立點相互

45、獨立缺點：不能放大變缺點：不能放大變化緩慢的信號，低化緩慢的信號，低頻特性差，不能集頻特性差，不能集成化。成化。共射放大電路共射放大電路共集放大電路共集放大電路第86頁/共114頁變壓器耦合變壓器耦合變壓器耦合是利用變壓器將前級的輸出端與后級的輸入端連接起來，這種耦合方式稱為變壓器耦合 可能是實際的負載，也可能是下級放大電路第87頁/共114頁V1V2Ui.C1Rb11Ce1UCCRb12Re1Cb2Rb21Rb22Re2Ce2RLT1T2優點：由于變壓器不能傳輸直流信號，因此具有隔直作用，優點：由于變壓器不能傳輸直流信號，因此具有隔直作用，各級靜態工作點相互獨立，互不影響。變壓器在傳輸信號各

46、級靜態工作點相互獨立，互不影響。變壓器在傳輸信號的同時還能夠進行阻抗變換。的同時還能夠進行阻抗變換。缺點：低頻特性差，不能放大變化緩變信號，不能集成。缺點：低頻特性差，不能放大變化緩變信號，不能集成。第88頁/共114頁二、二、 多級放大電路的動態分多級放大電路的動態分析析1 1、電壓放大倍數、電壓放大倍數 NjujNuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2、輸入電阻、輸入電阻i1iRR 3、輸出電阻、輸出電阻NRRoo注意：分析各級電壓放大倍數時，須考慮級間負載效應。注意：分析各級電壓放大倍數時，須考慮級間負載效應。通常的做法是把后級的輸入電阻作為前級的負載。通常的做法是把后級的輸入

47、電阻作為前級的負載。第89頁/共114頁)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR分析舉例分析舉例第90頁/共114頁討論一討論一失真分析：由NPN型管組成的兩級共射放大電路共射放共射放大電路大電路共射放共射放大電路大電路iuou飽和失真？截止失真？飽和失真？截止失真？ 首先確定在哪一級出現了失真，再判斷是什么失真。首先確定在哪一級出現了失真，再判斷是什么失真。 比較比較Uom1和和Uim2，則可判斷在輸入信號逐漸增大時，則可判斷在輸入信號逐

48、漸增大時哪一級首先出現失真。哪一級首先出現失真。 在前級均未出現失真的情況下，多級放大電路的最在前級均未出現失真的情況下，多級放大電路的最大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。第91頁/共114頁討論二討論二放大電路的選用下列要求組成兩級放大電路 Ri12k，Au 的數值3000； Ri 10M，Au的數值300； Ri100200k，Au的數值150； Ri 10M ，Au的數值10，Ro100。共射、共射；共源、共射；共射、共射；共源、共射；共集、共射；共源、共集。共集、共射；共源、共集。OVER第92頁/共114頁 1.飽和失真 靜態工作點設置在

49、Q1點，這時雖然iB正常，但iC的正半周和uCE的負半周出現失真。這種失真是由于Q點過高，使其動態工作進入飽和區而引起的失真，因而稱作“飽和失真”。 2. 截止失真 當靜態工作點設置在Q2點時，iB嚴重失真，使iC的負半周和uCE的正半周進入截止區而造成失真，因此稱作“截止失真”。飽和失真和截止失真都是由于晶體管工作在特性曲線的非線性區所引起的，因而叫作非線性失真。適當調整電路參數使Q點合適，可降低非線性失真程度。 第93頁/共114頁 （1）只有I1IBQ才能使UBQ=UCCRb2/（Rb1+Rb2） 基本不變。一般取 BQBQIIII)2010()105(11（硅管） （鍺管） （2）當U

50、B太大時必然導致UE太大，使UCE減小，從而減小了放大電路的動態工作范圍。因此，UB不能選取太大。一般取 VUVUBB) 31 ()53(（硅管） （鍺管） 第94頁/共114頁(a)Rb1RcUCCVRb2ReUBQIBQIEQUEQI1ICQ 圖2.18分壓式偏置電路的分析電路 （a）直流通路;（b）微變等效電路;（c）微變等效電路（C-e開路） 第95頁/共114頁 圖2.18分壓式偏置電路的分析電路 （a）直流通路;（b）微變等效電路;（c）微變等效電路（C-e開路） Rb2(b)rbeRceUi.IbUo.RLbIi.Rb1Ib.Ic.ce第96頁/共114頁 圖2.18分壓式偏置電

51、路的分析電路 （a）直流通路;（b）微變等效電路;（c）微變等效電路（C-e開路） Rb2(c)rbeRceUi.IbUo.RLbIi.Rb1Ib.Ic.RerIe.bbc第97頁/共114頁2.5 共集電極和共基極電路 共集電極電路組成及分析 共集電極放大電路如圖2.19（a）所示，它是從基極輸入信號，從發射極輸出信號。從它的交流通路圖2.19（b）可看出，輸入、輸出共用集電極，所以稱為共集電極電路。第98頁/共114頁ReUCCRbUSbReC1VC2RL UCCUi.ecRb.Uo(a)RSICQUCEIEQUBEIBQ(b) 圖2.19 共集電極放大電路(a)共集電極放大電路; (b)直流通路 第99頁/共114頁USbReVUi.ec(c)RbRLUo.RSRb(d)rbeeIbUo.bIc.ReIe.RLUSUi.RSc 圖2.19 共集電極放大電路 (c)交流通路; (d)微變等效電路 第100頁/共114頁 共集電極電路分析: 1) 靜態分析 由圖2.19（b）的直流通路可得出： eEQCCCEQCQBQ