第七章晶體管基本放大電路第一節放大電路的組成7.1.1放大電路的組成原則7.1.2直流通路和溝通通路其次節放大電路的靜態分析7.2.1圖解法確定靜態工作點7.2.2解析法確定靜態工作點7.2.3電路參數對靜態工作點的影響第三節放大電路的動態分析7.3.1圖解法分析動態特性7.3.2放大電路的非線性失真7.3.3晶體管微變等效電路7.3.4三種基本組態放大電路的分析第四節靜態工作點的穩定及其偏置電路第一節放大電路的組成1.放大電路的組成原理①為保證三極管工作在放大區，放射結必需正偏，集電結反偏。②被放大信號加在放射結，以限制三極管基極電流，從而限制集電極電流，將受限制的集電極電流轉換為電壓輸出。③直流偏置僅設置靜態工作點，為了保證三極管工作在放大區，放大是對溝通信號放大，所以應將直流和溝通隔離。電容對頻率較高的信號容抗很小（可認為短路），對直流信號具有隔離作用（相當于開路）。探討對象：放大電路的各種參數計算；關注焦點：放大電路的組成、直流通道和溝通通道畫法。依據放大電路的組成原理可以得到如下電路，三極管的外部電路應滿足T處于放大狀態的外部條件的要求。UBB保證放射結正向偏置，UCC保證了集電結的反向偏置。C1和C2是隔直電容。

+C2-+-C1+Rc

T

RL

U0

Rs

Rb

Ui

UCC

+Us

UBB

--由圖可知放大電路須要兩個電源UBB和UCC，這會給運用帶來極大不便利，為了削減電源，可將電路改為下圖。在電子電路中常用的畫法是下右圖。+UCC

Rb

Rc+C2--

C1++

Rs

RL

Ui

Uo+Us

--

+C2-+-C1+Rc

RL

U0Rs

Rb

Ui

+Us

UCC

--2.直流通道和溝通通道由于在直流電路中，電容可以看作為開路，所以將電容斷開就得到直流通道。直流通道用于靜態分析溝通通道。由于電容C1和C2的值較大，對于溝通信號而言，容抗較小，可以視為短路。關鍵是如何理解電源的溝通通道，由于志向的直流電源的內阻為零，對于溝通變更信號在直流電源上產生的壓降是為零。溝通通道用于動態分析。

+UCC

RbRc直流通路

+

RcRLUO

Rs

+Rb

Us

--交流通路+UCC

Rb

Rc+C2--

C1++

Rs

RL

Ui

Uo+Us

--其次節放大電路的靜態分析對放大電路的靜態分析，就是對放大電路的直流通道進行分析。這就是求放大電路的直流的直流工作點或稱為靜態工作點，放大電路的靜態工作點對放大電路的性能有很大影響。放大電路的分析可以用解析法，也可以用圖解法。1.解析法確定靜態工作點在解析法分析靜態工作點時，三極管的結壓降硅管：UBE=0.6~0.8V，通常取0.7V鍺管：UBE=0.1~0.3V，通常取0.3V靜態工作點通常須要確定IBQ、ICQ、UCEQ。下面以右圖為例計算。

+12V280k

3kΩ

β=50直流通路2.圖解法確定靜態工作點圖解法就是在特性曲線上干脆用作圖的方法確定靜態工作點的方法。

iC

UCC/RcN直流負載線

M

0UCCuCE

iC

iB5

iB4

iB3

iB2

iB1

iB0

0uCE

a

Rc

UCC

b

iC

iB5

iB4

iB3

iB2

iB1

iB0

0uCEUcc/Rc

NMUcc三極管特性曲線與直流負載線交點就是靜態工作點，交點有很多，原委是哪一條？只要知道IB就可以唯一確定。ICQUCQIBQ例：已知電路中Rb=280kΩ，Rc=3kΩ，Ucc=12V，試用圖解法確定靜態工作點？解：①直流負載線方程：+UCCRbRcui

RLUo②由輸入回路計算基極靜態電流IBQ

iC(mA)

4321

0

6

12uCE(V)iB4=80μAiB3=60μAiB2=40μAiB2=20μANMQ③直流負載線與特性曲線上iB=40μA相交的曲線就是靜態工作點。從圖上可以干脆讀出ICQ和UCEQ。由圖可知，ICQ為2mA，UCEQ位于UCC中點，大約是6V。③Ucc對Q點的影響

iC(mA)

4321

0uCE(V)iB4=80μAiB3=60μAiB2=40μAiB2=20μANMQ②Rc對Q點的影響

iC(mA)

4321

0uCE(V)iB4=80μAiB3=60μAiB2=40μAiB2=20μANMQ3.電路參數對靜態工作點的影響①Rb對Q點的影響

iC(mA)

4321

0uCE(V)iB4=80μAiB3=60μAiB2=40μAiB2=20μANMQQ2Q1Q1Q2Q1Q2第三節放大電路的動態分析在放大電路的輸入端加入溝通信號后，三極管的基極電流就會在靜態電流IBQ旁邊變更，分析三極管后加入溝通信號的過程稱為動態分析。

+

RcRLUO

Rs

+Rb

Us

--交流通路1.圖解法分析動態特性就是利用三極管的特性曲線和負載線來確定信號的變更規律。①溝通負載線的作法a.溝通負載線通過靜態工作點。為什么？b.溝通負載線斜率由R’L=RL//Rc確定（由溝通通道確定uce與ic的關系）具體作法：過靜態工作點斜率為R’L=ΔU/ΔI的直線就是溝通負載線。交流負載線輔助線

iC(mA)

4321

0uCE(V)iB4=80μAiB3=60μAiB2=40μAiB2=20μANMQ直流負載線取ΔU=6V，則得ΔI=4mA，在特性曲線作溝通負載線幫助線，然后平行移動溝通幫助線使其通過靜態工作點即可。例：已知電路中Rb=280kΩ，Rc=3kΩ，RL=3kΩ，Ucc=12V，試作出溝通負載線。解：首先作直流負載線。由于+UCCRbRcui

RLUo

iC4N80μA

360μA

2Q40μA120μA

0MuCE

24681012UCEQU'CCUCC

交流負載線輔助線②溝通波形的畫法。設輸入信號為：ωtui/mV

0ωtuBE/mVUBEQ0iB/μAωt6040200iC/mAωt3210uCE/Vωt7.56.04.502.放大電路的非線性失真作為放大電路，應使輸出電壓盡可能大，但受到三極管的非線性特性的限制，當信號過大或靜態工作點不合適，輸出波形將會發生失真。輸入信號經過放大后產生失真是我們不希望的，因此我們探討導致非線性失真產生的緣由。圖解法可以形象的說明非線性失真的產生。①由三極管特性曲線非線性引起的失真a.輸入特性非線性引起的失真b.輸出特性的間距不勻整引起的失真

iB

ibIBQ

ube

ui

iC

ibic

QIBQ0uCE

ucc②靜態工作點不合適引起的失真靜態工作點過高會引起飽和失真，靜態工作點過低會導致截止失真。

iC

交流負載線ic

ib0t0uCE0

uCE

t

iC

交流負載線ic

ib

0t0uCE0

uCE

t

iC/mA交流負載線

Q直流負載線Uces

uCE/V

UCEQICQR'L最大不失真輸出波形失真輸出波形3.三極管微變等效電路圖解法盡管直觀，但作圖麻煩，精確度較低，所以，對信號變更不大的放大電路分析，常接受微變等效電路的解析分析方法。①三極管h參數微變等效電路iB=IBQ+ib，而diB代表其變更量，故diB=ib。同理duBE=ube，diC=ic，duCE=ucebc++

ib

ic

h11+1/h22

h12uce

h21ib---

eubeuce四個參數的幾何意義：

iB

uCE=常數

Q

ΔiB0uBE

ΔuBE

iB

ΔuCEIB=常數Q

0uBE

ΔuBE

iC

IB=常數ΔiC0uCE

ΔUCE

iCΔiC

ΔiB0uCE

UCE=常數h12、h22是由于uCE變更通過基區寬度變更對iC和uBE產生影響，這種影響一般很小，可忽視不計，h參數方程可簡化為：

bc++

ib

ic

rbe

βib--

eubeuce【留意事項】①“等效”指的是只對微變量（溝通）的等效。三極管外部的直流重量應視為零—直流電壓源短路、直流電流源開路；外電路與微變量（溝通）有關部分應全部保留。但這并不意味著h參數的數值與直流重量無關，恰恰相反，h參數的數值與特性曲線上Q點位置有著親密的關系。不過只要把動態運用范圍限制在特性曲線的線性范圍內，h參數近似保持常數。②等效電路中的電流源h21ib為一受控電流源，它的數值和方向都取決于基極電流ib，不能隨意改動。③微變等效電路只適合工作頻率在低頻、小信號狀態下的三極管等效。低頻通常是指頻率低于幾百千赫。在大信號工作時，不能用上述h參數等效電路來等效。簡化電路中rbe的計算：

Ib

βIbbb'cr'bb

Ie

re

Ube

e

c

rcbr'bb

b'

r'e

e因放射區重摻雜；r’e很小；結電阻是符合二極管特性對于小功率管，r’bb約為300Ω，因此4.三種基本組態放大電路的分析用微變等效電路對三種基本放大電路進行分析①放大電路的性能指標a.電壓放大倍數b.電流放大倍數c.輸入電阻d.輸出電阻放大電路Au

Ii+

Ui

–

riIo+

Uo

–I2+

U2

–

ro放大電路Au中頻段(通頻段)低頻段高頻段fLfHf|A||Am|0.707|Am|0e.通頻帶概念②共放射極放大電路電路與微變等效電路如圖所示

C2Rs

C1

ui

RLUoUs+UCC

RbRc

Ii

IbIcIo

b

c++Rs

UiRbrbeβIbRcRLUo

+Us

--e-

rir'iro探討：a.負號表示輸出電壓與輸入電壓相位相反。b.電壓放大倍數與β和靜態工作點關系靜態工作點較低時，r’bb較小。靜態工作點較高時，rbe≈r’bb。③共集電極放大電路(射極跟隨器）信號從基極輸入，射極輸出，集電極是輸入、輸出的公共端。

C1+C2Rs

++Ui

Us

Re

RL

Uo---+UCC

Rb+

Ib

rbe

βIbRs

Io

+Ui

Rb+Us

Re

RL

Uo---

rir'iro

b

rbe

e

I”

I2

I’

+Rs

Rb

I”’

βI”

Re

U2-

c該電路特點：電壓放大倍數近似為1、輸入電阻大、輸出電阻小

Ii

Io

e

c

Rs

Ie

βIb

+Ui

Re

rbeRcRLUoUs

Ib-b

rir'iro

C1

C2Rs

Rb1

Rc+Ui

Re

RL

UoUs

Rb2

Cb

Ucc-④共基極放大電路放射極作為輸入端，集電極作為輸出端，基極是輸入、輸出的公共端。+Uoc_Isc

接法參數共射極共集極共基極Ai表達式β-（1+β）-α數值50-51-0.98Au表達式數值-1360.993136ri表達式rberbe+（1+β）Rerbe/（1+β）數值1.1kΩ154kΩ21.6Ωro表達式RcRc數值3kΩ80.4Ω3kΩ用途及特點Ai和|Au|均較大；輸出電壓與輸入電壓反相；ri和ro適中，應用廣泛。|Ai|較大，但Au<1，輸出電壓與輸入電壓同相；ri高；ro低。可用作輸入級、輸出級以及起隔離作用的中間級。Ai<1，但Au較大，輸出電壓與輸入電壓同相；ri低；ro高。用于寬帶放大或作為恒流源。設β=50，rbe=1.1kΩ，rce=∞，Rc=3kΩ，Re=3kΩ，Rs=3kΩ，RL=∞

半導體器件是一種對溫度特殊敏感的器件，溫度上升時反映在如下幾個主要方面：①反向飽和電流ICBO增加，穿透電流ICEO=(1+β)ICBO也增加。反映在特性曲線上就是使特性曲線上移。②射—基電壓UBE下降，在外加電壓和電阻不變的狀況下，使基極電流Ib上升。③使三極管的電流放大倍數β增大，使特性曲線間距增大。綜合起來，溫度上升，將引起集電極電流IC增加，使靜態工作點隨之變更（提高）。靜態工作點提高會導致飽和失真。如何能做到溫度上升IC保持不變呢？接受電流負反饋穩定電流。

iC

I'B2

IB2

Q'I'BQ

QIBQ

I'B1

IB1

0uCE飽和失真第四節靜態工作點的穩定及偏置電路

+UCC

Rc

IRb2C2

+

C1

UB+IB

UERLUo

Rs

+Ui

IRRb1

ReUs-IE

Ce--為了保證靜態點穩定，應滿足如下兩個條件：（1）保持UB不變（2）保持UE恒定TIEIEReUBEIE估算公式：精確計算，用戴維南等效電路計算輸入回路：

Rc

Rb

UCCUBB

Re++

Rs

Ib

rbe

βIb+Ui

Rb2Rb1

Rc

RL

UoUs---例：UCC=24V,Rb1=20kΩ,

Rb1=60kΩ,Re=1.8kΩ，Rc=3.3kΩ,β=50。估算工作點。

+UCC

Rc

IRb2C2