第3章 放大器基础(第2讲)

Rb1 Rb2 Rs + △Us _
+VCC
Rs
+
ΔUI
+
ΔU’I
rbe Rb1 Re
βΔIB ΔIO RL ΔUO
T
Re
ΔUs RL △UO+UO _
+ _
+
+ _
_
Ri
_
R’i
(a) 放大电路
Rb2 ( Rb1 // R'i ) U I U 'I Rb1 // R'i ΔI R
+ Rb
ΔUI
rbe
e Re
ΔIO
+
_
RL ΔUO
_
输入电阻Ri
U I Ri Rb2 rbe + (1+β)(Re // RL) Ri II 射极跟随器的输入电阻Ri输出与负载有关
输出电阻Ro
b ΔIB ΔIC βΔIB e ΔIO RL ΔUO
ΔI’o=ΔI’E+ΔI’Re ΔI’E=(1+β)ΔI’B
U 'O Ro I 'O
+ Rb
ΔUI
rbe
△I’E
_
△I’Re Re
微变等效电路
+
U 'O I 'B rbe Rb
U 'O I 'Re (1 ) I 'B 1 1 1 Re rbe Rb
_
U 'O I 'Re rbe Rb Re Ro Re // 1
+
-
Re
+ _
Ro
ΔU’O
计算Ro等效电路
rbe [ Rb1 //( Rb2 Rs )] 1.8 [60 //( 40 0.1)] Ro Re // 3 // 1 101 3 // 0.256 0.236(kΩ) 236()
②当RL开路时
I BQ
U BA U BE 3.6 0.6 0.0092 (mA) Rb (1 ) Re 24 101 3
共集电极放大电路的特点
⑴电压放大倍数小于1。输出信号电压ΔUO与输入 信号电压ΔUI同相。 ⑵电流放大倍数可大于1，具有电流放大和功率放 大的能力。 ⑶输入电阻大，向信号源取的电流小。输出电阻 小，带负载能力强。 (4)此电路可用于输入级、输出级、中间缓冲级。
[例1]
在图 (a)所示射极跟随器中，已知晶体管的 β=100,UBE=0.6V。求：①计算Aus，Ri和Ro；② 若负载RL开路，再计算Aus。 +VCC (+9V) Rb1 60kΩ Rb2 T Rs 40kΩ 100Ω + + RL △U +U Re O O △Us 3kΩ 3kΩ _ _ (a) 放大电路
⑴ 电压放大倍数较大，输出信号电压ΔUO与输 入信号电压ΔUI同相。 ⑵ 电流放大倍数小于1。 ⑶ 输入电阻较低，输出电阻与共发射极放大电 路一样为Rc。 (4) 此电路由于高频或宽带放大器。
[例2]
在 图 (a) 中 ， 若 晶 体 管 的 β=50 ， rbe=1.6kΩ ， Re=1kΩ，Rc=10kΩ，RL=10kΩ。求电路的Au ， Ri，Ro的值。
这个例题说明：共集电极放大电路带负载能 力强，常作为多级放大电路的输出级。
2.共基极放大电路
图 (a)是一个共基极放大电路。 Re T + Rc + RL ΔUO+UO ΔUI e _ VEE VCC Re _ + ΔUI (a) 放大电路
_
c b
+
RL ΔUO -
Rc
(b) 交流通路
⑴ 静态工作点的分析计算
3.6 0.6 24 (1 100) 1.5 0.0171(mA )
T
IEQ RL
UBA
Re
IEQ = (1+β) IBQ ≈1.71(mA)
(c) 化简后得等效电路
画出图 (a)电路的微变等效电路如图所示。
ΔII Rb2 ΔIB
26 101 26 rbe 300 (1 ) 300 1.8(k) I EQ 1.71
Ucemax = min{UCEQ－UCES，ICQR’L}
式中R’L=Re//RL。 只从幅值大小来考虑，即 Uomax = Ucemax。 因此跟随范围 I
iC
R
-1 Re//RL
Q
CQ
Up-p = 2Uomax = 2Ucemax
0 U CES U F
IBQ
UCEQ VCC F u CE UR
βΔIB ΔIO RL ΔUO
ΔUs
+ _ _
Ri
+ _
_
R’i
U O (1 )( Re // RL ) Rb1 // R'i Au U I rbe (1 )( Re // RL ) Rb2 ( Rb1 // R'i ) 1011.5 60 // 153.3 1.8 1011.5 40 (60 // 153.3) 0.988 0.519 0.51
3.3 基本放大电路的另外两种接法
1.共集电极放大电路
+VCC Rb
Rb
e b T
Re
RL
+
+
△UI
T + VBB Re RL
△UO+UO
+
△UI
c
_
(b) 交流通路
△UO
_
_
(a) 放大电路
_
⑴ 静态工作点的分析计算
+VCC Rb 画出图 (a)中放大电路的直 流通路。 +VCC Rb IBQ T IEQ VBB
IEQ RL
VBB
Re
U CEQ VCC I EQ ( Re // RL ) VCC I CQ ( Re // RL )
(b)直流通路
⑵ 性能指标的分析计算
e +
RL ΔII b ΔIB ΔIC βΔIB
Rb
b
T
Re
+ Rb
△UO
rbe e Re
+
△UI
c _
交流通路
ΔUI
ΔIO
+
③ 电流放大倍数
ΔII Re ΔIE βΔIB ΔIO
+
ΔUI
+ URe－ + ΔIB
ΔU’I
+
RL ΔUO
_
Ri
rbe Rc
_
(b) 微变等效电路
_
Ro
I O Rc Rc I B Ai 1 I I Rc RL I E (1 )(Rc RL )
共基极放大电路具有如下特点：
式中R’L =Rc // RL，Au>1。
② 输入电阻和输出电阻
ΔII Re ΔIE βΔIB ΔIO
+ _
+ URe－ + ΔIB
ΔU’I
+
RL ΔUO
输出电阻的计算 用直接观察的方 法可得
ΔUI
rbe Rc
Ro = Rc
_
Ri (b) 微变等效电路
_
Ro
I B rbe rbe U I I E Re I B rbe Ri Re Re I I I E (1 )I B 1
_
_
RL ΔUO
_
微变等效电路
画出共集电极电路的微变等效电路。 根据电路来计算性能指标。
① 电压放大倍数
ΔII b ΔIB ΔIC
U I I B (Rb rbe ) (1 )I B R
R’L = Re // RL
' L
+ Rb
ΔUI
rbe e Re
βΔIB ΔIO
+
_
ΔIC βΔIB
e Re ΔIO
ΔII
b
ΔIB
+ Rb
ΔUI
rbe
+
_
RL ΔUO
_
微变等效电路
尽 管 共 集 电 极 放 大 电 路的Au小于1，不能放大 电压信号，但这种放大 电路可以放大电流信号， 放大功率。
④ 跟随范围
共集电极放大电路的动态范围称为跟随范围。 它应为输出电压幅值的两倍。
+
△UI
T
+ VBB Re RL
△UO+UO
_
_
(a) 放大电路
Re
RL
(b)直流通路
⑴ 静态工作点的分析计算
画出图 (a)中放大电路的直 流通路。
I BQ
+VCC
Rb IBQ T
VBB U BE Rb (1 )( Re // RL )
I CQ I BQ , I EQ (1 ) I BQ
ΔII Re ΔIE βΔIB ΔIO
由微变等效电路可得 +
+
+ URe－ + ΔIB
ΔU’I
ΔUI =ΔIERe+ΔIBrbe
ΔUI
_
Ri
rbe Rc
RL ΔUO
ΔUO =βΔIB ( Rc // RL )
_
(b) 微变等效电路
_
Baidu NhomakorabeaRo
U O R' L Au U I rbe (1 ) Re
RL ΔUO
U O (1 )I B R
' L
' L
_
微变等效电路
电压放大倍数是小于或近似1的，输出信号电压 △UO与输入信号电压△UI同相。
U O (1 ) R Au ' U I Rb rbe (1 ) RL
② 输入电阻Ri和输出电阻Ro
ΔII b ΔIB ΔIC βΔIB
101 3 60 // 306.14 Au 3.14 101 3 40 (60 // 306.14) 0.99 0.5564 0.55
Ri = Rb2 + Rb1 // [Rbe+ (1+β)Re] = 90.2(kΩ)
Ri 90.2 Aus Au 0.55 0.55 Rs Ri 90.3
Ri = Rb2+ ( Rb1 // R’i) = 40 + (60//153.3) = 83.12(kΩ) Ri 83.12 Aus Au 0.51 0.51 Rs Ri 83.22
根据Ro的定义画出计算Ro的等效电路。
Rb2
Rs ΔUs
ΔI’B rbe
Rb1 βΔI’B ΔI’O
画出共基极放大电路的微变等效电路。根据电 路来计算性能指标。 e c + Re ΔIO ΔII Re ΔIE βΔIB + ΔUI b R + RL ΔUO c + URe－ + ΔIB _ + ΔU’I rbe Rc RL ΔUO - ΔU_ I
交流通路
_
Ri (b) 微变等效电路
_
Ro
① 电压放大倍数
输出电阻Ro
在大多数情况下都有
rbe Rb Re 1
rbe Rb Ro 1
从上式可见，共集电极放大电路具有很小的 输出电阻，一般为几欧姆至几百欧姆，且与 输入电阻有关。
③ 电流放大倍数
根据微变等效电路可得 I O (1 ) Re Re Ai I E I B I I Re RL Re RL
Re
IEQ ICQ
T
IBQ Rc
IRc VCC
I Rc
VCC I CQ RL Rc RL
VEE
U C VCC I Rc Rc
UE = 0－UBE
直流通路
U CEQ U C U E VCC I Rc Rc U BE
由上述各式可以确定电路的静态工作点。
⑵ 性能指标的分析计算
如图所示为共基极放大电路的直流通路。 Re IEQ T IBQ Rc ICQ
VEE
IRc RL
VCC
VEE U BE I EQ Re I EQ I BQ 1
直流通路
VCC
1 I Rc Rc ( I Rc I CQ ) RL
I CQ

I EQ
⑴ 静态工作点的分析计算
26 26 26 rbe 300 (1 ) 300 300 3.14(k) I EQ I BQ 0.0092
(1 ) Re Rb1 // R'i Au rbe (1 ) Re Rb2 ( Rb1 // R'i )
R’i = rbe + (1+β)Re= 3.14+101×3 = 306.14 (kΩ)
解：
①首先画出图 (a)的放大电路的直流通路如图 (b)。再 应用戴维南定理得到化简的等效直流通路如图 (c)。从 中可以计算出IEQ和rbe。
+VCC Rb1 B Rb2 Rs Re A (b) 直流通路 RL UBA Re T
+VCC
Rb
IBQ T IEQ RL
(c) 化简后得等效电路
Rb2 Rs 40 0.1 U BA VCC 9 3.6(V) Rb1 Rb2 Rs 60 40 0.1 Rb = Rb1 // (Rb2+Rs) = 60 // (40+0.1) ≈ 24 (kΩ) +VCC U BA U BE I BQ Rb IBQ Rb (1 )( Re // RL )
R’i= rbe+(1+β)( Re //RL) = 1.8+101×1.5 = 153.3kΩ ΔU’I = ΔIB [ rbe+ ( 1+β)( Re // RL )]
I
列出下列各式 : ΔU = (1+β)ΔI ( R // R ) O B e L
ΔIB
b2
+
Rs ΔUI
+
ΔU’I
rbe Rb1 Re