数电--第02讲

uo比ui幅度放大且相位相反
电工电子技术
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实现放大的条件
1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。
2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大 区。
3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。
4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。
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2.3.3 动态分析
1、 三极管的微变等效电路
首先考察输入回路 iB
iB uBE uBE
当信号很小时，将输入 特性在小范围内近似线
性。
rbe

uBE iB

ube ib
对输入的小交流信号 而言，三极管BE间 等效于电阻rbe。
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ib b ube
对输入的小交流信号 而言，三极管BE间 等效于电阻rbe。
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例：用估算法计算静态工作点。 已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K ，
=37.5。
解： UBE 0.7V
IBE C120.0m 4 A 4 0 A R B 300
ICIB3.5 70.0 41.5mA
U C U E C I C C R C 1 1 . 5 2 4 6 V
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共射放大电路
集电极电阻，将
+EC 变化的电流转变
为变化的电压。
C1
RC
C2
T
RB
RL
EB
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共射放大电路组成
耦合电容：
+EC
电解电容，有极性，
大小为10F~50F RC C1
C2 +
+
T
ui
RB
RL
EB
作用：隔离输 入输出与电路 直流的联系， 同时能使信号 顺利输入输出。

Ii
Ib
Ii

RB //rbe U i RB rbe
rbe

Ic
RL


IB
U o
RC
电路的输入电阻越大，从信号源取得的 电流越小，因此一般总是希望得到较大的的 输入电阻。
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5、输出电阻的计算： 对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以
将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就 是输出电阻。
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t
10
§ 2.2 基本放大电路的组成和工作原理
三极管放 大电路有 三种形式
共射放大器 共基放大器 共集放大器
以共射放 大器为例 讲解工作 原理
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共射放大电路 C1
+EC
放大元件iC=iB， 工作在放大区， 要保证集电结反
RC
偏，发射结正偏。
C2
T
输入 ui
ib
IB
IC
ic
ib
Q
ui UBE
假设uBE静态工作点的基
础上有一微小的变化 ui
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uCE怎么变化
UCE
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IC ic
uCE的变化沿一 条直线—— 交流负载线
UCE
uCE
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各点波形
RB C1 ui
+EC iC
RC
C2
uCE
iB
uo
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IC C2
T
ui=0时 无信号输入时
RL IE=IB+IC
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基本放大电路的工作原理
静态工作点
+EC
(IB,UBE)
RB C1
RC I
B
UBE
IC C2
T UCRE L
( IC,UCE )
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放大电路的直流通道
RB
RC
C1
开路
+EC
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§2.3 放大电路的分析方法 估算法
放大 电路 分析
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静态分析
图解法
动态分析
微变等效电路法
图解法
计算机仿真
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2.3.1放大器的交流通道 对交流信号(输入信号ui)
RB
RC
C1
短路 ui 1/C0
+EC
置零 C2
短路
RL uo
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uS ~
输出端 Au
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ro
uso ~
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输出端
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如何确定电路的输出电阻？
在电路的计算中求ro有两个方法：
1、所有的电源（包括信号源）置零，
保留受控源。然后采用加压求流法。
ro
uso ~
i u
ro=u/i
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2、开路电压除以短路电流法。
ro
uso ~
C2
开路 RL
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(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入输出特性 曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
IC
IB
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Q IC
UBE
UBE
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Q IB
UCE
UCE
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直流通道
RB
RC
+EC
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用估算法分析放大器的静态工作点 （ IB、UBE、IC、UCE）
第2讲
第2章 基本放大电路 §2.1 概论 § 2.2 放大电路的组成和工作原理 § 2.3 放大电路的分析方法
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§ 2.1 概论
2.1.1 放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放
大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大 电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示，如图。
ui
Au
uo
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2.1.2 放大电路的性能指标
(1)电压放大倍数Au
ui
Au=Uo/Ui=A
Au
uo
其中A= Uo/Ui，是Uo和Ui的相位差 Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。
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(2)输入电阻ri
输入电阻是从放大电路输入端看进去的 等效电阻
ib
uCE uo
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Q点过高，信号进入饱和区 iC
信号波形
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uCE uo
称为饱和失真
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请注意电路中IB和IC的数量级
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用图解法分析放大器的静态工作点
直流负载线 UCE=EC–ICRC
EC RC 静态IC
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IC Q IB
与IB所决定 的那一条输 出特性曲线 的交点就是 Q点
UCE
静态U E C电E工电子技术C
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交流放大原理 静态工作点
计算输出电阻的方法：
所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。
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用加压求
流法求输
出电阻：

Ii
0


Ib
Ic
0

Io
RB
rbe

Ib

Uo
RC
所以：

ro

Uo

Rc
Io
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2.3.4 失真分析： 失真——输出波形较输入波形发生畸变，称为失真
RB EB
RL
uo 输出
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参考点
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共射放大电路组成
使发射结正偏，
并提供适当的静
态工作点IB和
UBE。 C1
RC
&#
RL
基极电阻
EB
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共射放大电路
+EC
C1
RC
C2
T
RB
RL
EB
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
uo
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单电源供电
+EC
C1
RC
C2
T
可以省去
RB
RL
EB
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单电源供电
RB C1
+EC
RC
C2
T RL
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基本放大电路的工作原理
静态工作点
由于电源 的存在
IB0
RB C1
RC I
B
+EC IC0
或ic=（-1/ RL） uce
这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：
1
R L
的直线。
这条直线通过Q点，称为交流负载线。
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交流负载线的作法
IC
EC
RC
交流负载线
直流负载线 Q IB
UCE EC
过Q点作一条直线,斜率为:
1 R L
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为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交 流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号 进入截止区或饱和区，造成非线性失真。
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Q点过低，信号进入截止区 iC
信号波形
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uCE uo
称为截止失真
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合适的静态工作点 iC
可输出 的最大 不失真 信号
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交流通道
ui
RB
RC RL
uo
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2.3.2交流负载线
ui
RB
ic
uce
RC RL
uo
uce=-ic（RC//RL）
= -ic RL
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其中： R LR L/R /C
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交流量ic和uce有如下关系： uce=-ic（RC//RL） = -ic RL

RL rbe
RLRC//RL
负载电阻越小，放大倍数越小。
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4、输入电阻的计算： 对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，
这个负载的大小可以用输入电阻来表示。
输入电阻的定义：

U
ri
i

Ii
输入电阻是动态电阻。
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U
ri
i


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所以： ic ib
输出端相当于一个受 ib 控制的电流源。 uCE 且电流源两端还要并联
一个大电阻rce。
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rce的含义
iC
iC
uCE
uCE
rce

u ce ic
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ib ube
ic
ib
uce ube rbe
ic
ib rce uce
uo 测量开路电压uo = uso
ro
uso ~
测量短路电流io = uso / ro io
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输出电阻：uo / io = uso / （ uso / ro ）
= r 电工电子技术 o
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(4)通频带 A
Am 0.7Am
放大倍数随频率 变化曲线——幅 频特性曲线
三分贝带宽
fL 下限截 止频率
ib b
c
ube rbe e
e
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对于小功率三极管：
rbe30( 0)(1)I2E((6m m))V A
rbe的量级从几百欧到几千欧。
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考察输出回路
iC 近似平行
iC IC ic (IB ib ) IBib
（1）估算IB（ UBE 0.7V)
RB
RC
+EC
IB EC UBE RB
EC 0.7 RB
IB UBE
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EC RB
RB称为偏置电阻，IB称为 偏置电流。
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（2）估算UCE、Ic
+EC
RB
RC IC
Ic= IB
UCE
UCE ECICRC
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rce很大，一般忽略。
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三极管的微变等效电路
c b
e
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等效
bc ic =ib
rbe
e
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2、放大电路的微变等效电路 将交流通道中的三极管用微变等效电路代替
ii
ib
ui RB rbe
ic
ib
RL
uo RC
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交
流 通
ui
RB
RC RL
uo
道
微
变
等 效
ui
电
路
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ii RB
ib
ic
ib rbe
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RL uo
RC
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3、电压放大倍数的计算：



Ii
Ib
Ic

U i
RB
rbe
RL


IB
U o
RC


Ui Ib rbe


Uo IbRL
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Au
上限截 fH 止频率
f
通频带： fbw=fH–fL
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2.1.3符号规定
UA
大写字母、大写下标，表 示直流量。
uA
小写字母、大写下标，表 示全量。
ua
小写字母、小写下标，表 示交流分量。
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全量 uA
UA直流分量
ua 交流分量
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RS
ii ri