第四章第一节偏置电路

一般取 I1=(5~10)IBQ
例一、如图所示的电路中，已知晶体三极管特性相同 β=100，VBE(on)=0.7V，要求IEQ1=0.5mA，IEQ2=1mA， VCEQ1=2.5V，VCEQ2= 4V。设VCC= 12V，VCQ2= 6V， VCC I1=10IBQ1，试计算各电阻值。 RC2 解：已知β=100， VBE(on)=0.7V RB1 RC1 I1 IEQ1=0.5mA，IEQ2=1mA T2 VCEQ1=2.5V，VCEQ2= 4V T1 VCC= 12V，VCQ2= 6V I1=10IBQ1 RB2 RE1
为了说明上述要求的必要性，现以图4—1—1(a)所示 的放大器基本电路为例，用图解分析法画出输入正弦 信号电压 vi 作用下的输出电压波形，如图4-1-1(b)所 示。
3、热稳定性 IC Q'1 Q1
Q'2
Q2 Q'3 Q3 VCC VCE
0
当温度升高时：β值增大工作点将从Q点，上升止Q'，放 大器的工作点发生变化，此时会影响放大器的输出。
VDD
RD
RG1
RG2
RS
分压式
自给偏置
零偏置
双电源供电的偏置电路 VCC T T RB 电路等效为 RB VEE RC RE
RC
RE
-VEE
VCC +VEE
二、耦合方式：
在实际的电子系统中，它的放大电路部分一般都是由 多级放大器组成。
例如、一个电子音响系统
音响源
多级放大器
扬声器
音响源：是将非电信号变换为电信号的换能器。
RE的作用：是RE对ICQ有自 动调节作用。 例如、由于某种原因ICQ升高，
I1
RB1
IBQ
RC
VCC
RB2 ICQ
IEQ
VEQ IBQ ICQ
RE
VBEQ=(VBQ-VEQ) 又如、ICQ 减小， ICQ IBQ IEQ ICQ
VEQ
VBEQ=(VBQ-VEQ)
要提高这种自动调节作用，首先必须选取大的RE使其 上压降更有效的控制VBEQ，但从电源电压的利用率来看， RE不宜取值过大，否则VCC实际加到管子上的压降VCEQ就 会减小。 工程上，一般取 VEQ =0.2Vcc，或VEQ=1~3V； 其次，RB1和RB2的取值不宜过大，使通过它们的电 流I1远大于IBQ，这样就可以认为VBQ 就是VCC在RB2上的 分压值，与IBQ的大小无关。
（2）、根 据信号的强 弱划分
本章仅限于讨论有关小信号放大器的基础知识： 1、放大电路的组成原理。 2、基本放大电路（三种基本组态电路、差 分放大电路）的性能特点及改进性能的基本 途径。 3、偏置设定原理。
内容包括
4、电流源电路及其应用，耦合方式等。
第一节 偏置电路和耦合方式
一、偏置电路
1、对偏置电路的要求： （1）、提供放大管所需要的静态工作点Q； （2）、提供的静态工作点Q，在环境温度、电源电压等外 界环境因素变化或更换放大管时力求维持不变。 VCC 偏置电路：设置静态工作 点的电路，基本上是由RB1、 RB2、RC 、RE 、VBB 、VCC 等元件组成的晶体管的外 电路构成。 2、设置合理的静态工作点的意义： RC RB vi VBB vO
第四章 放大器基础
第四章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 前言 偏置电路和耦合方式 放大器的性能指标 基本组态放大器 差分放大器 电流源电路及其应用 集成运算放大器 放大器的频率响应
第四章
放大器基础
前言 放大器是最基本的电子电路，其功能就是将输入信号进行 不失真的放大。放大器通常由三端器件(工作在放大区的晶体 三极管或场效应管)，再配以合适的外围电路共同构成。例如： 三种基本组态放大器、差分放大器等。 虽然三种组态放大器和差分放大器各自具有不同的特点， 但它们的分析方法却是相同的。本章重点是掌握各种放大器的 电路组成、工作原理、工程估算法及性能特点，熟悉集成电路 中常用的电流源电路工作原理及应用。
放大器的作用：是将输入信号进行不失真地放大。 1、放大缓慢变化信号的直流放大器
（1）、根 据被放大 信号不同 特征划分 放大 器的 分类
2、放大语音信号的音频放大器
3、放大图像信号的视频放大器
4、放大脉冲信号的脉冲放大器 5、放大高频载波信号的或已调制 信号谐振放大器
1、小信号放大器 2、大信号放大器
RC1
T1 RE1
I1
T2 RE2
VCEQ1 VCC ICQ1(RC1 RE1)
RC1 VCC VCEQ1 I CQ1 12V 2.5V RE1 400 18.6 K 0.5mA
VCC
RC2
RE 2
VEQ2 I CQ 2
2V 2K 1m A
RB2
通常采用隔直电容耦合、变压器耦合、或光电耦合。
VCC RB1 CB Rs RC VCC
RB1
RC
Rs
vS
RB2
RE
vS
RB2
RE
2、级间连接
级与级之间的连接方式：
（1）、具有隔直流作用的电容耦合连接方式。
RC1 RB21 CC RC2 T2 RE2
VCC
RB11 CB
T1
Rs
Rs
vS
RB12
RE1
例如、如图所示的电路
RB1 T1 VCQ1 RC2 VCQ2
RC1 T2
RE2
VCC
除此之外，还存在工作点漂移现象。 漂移：是指外界环境因素（特别是温度）变化将造成静态 工作点移动。
例如、假设室温时，静态工作点为规定值，则温漂可看作 为叠加在规定值上的一种缓慢变化的信号。 在采用电容耦合时，耦合电容对种这信号呈现的阻抗 很大，而被隔断，这种漂移的信号不会传送到下一级。
3、最后一级放大器与输出负载之间的连接。
1、放大器与换能器的连接：
从电路的观点来看，各种换能器都可等效为电源： ZS
vS
iS
ZS
换能器与放大器连接时，换能器将是放大器的输入信 号，而放大器将是换能器的负载。 连接的目的：是有效地将换能器的输出信号（功率、电 压、或电流）加到放大器输入端。
要求：换能器的接入不能影响放大器得静态工作点，而某些 换能器为了保证换能特性，又不允许直流电流通过，为实现 这个要求必须采用隔离技术。
I BQ VCC VBE( on ) RB
57 27 10
8 10
12
A
6V 0.625 V 19.91 μA 270K
ICQ β I BQ (1 100) ICBO
13019.91 μ A (1 130) 8 10 A 2.59mA
二、静态工作点的热稳定性
环境温度对静态工作点的影响是通过：β、VBE(on)、ICBO三 个对温度敏感的管子参数变化而产生的。 例如、 设在室温下，T = 300K、β=100 VBE(on)=0.7V、ICBO=10-12A。 在室温下
RB 270K VCC +6V RC 2K
6V 0.7V I BQ 19.63 μA RB 270K ICQ β I BQ (1 100) ICBO 10019.63 μ A (1 100) 106 A 1.96mA VCEQ VCC ICQ RC 6V 1.96mA 2K 2.08 V
RE2
∵ ICQ1≈IEQ1=0.5mA，ICQ2≈IEQ2=1mA I CQ1 0.5mA 10 0.05mA ∴ I1 10I BQ1 10 100
根据电路可知：
VEQ2 VCQ2 VCEQ2 6V 4V 2V
( RB1 RB 2 ) VEQ2 I1 2V 40K 0.05mA
RB22
特点：各级直流静态工作点，由本级偏置电路设定，不受相 邻级的影响。
（2）、直接连接（直接耦合） RC1 T1 VCQ1 T2 VBQ2
RC2
RC3
T4 VCQ3 VBQ4
VCC RC4 VCQ4
T3
VCQ2 VBQ3
VBQ1
VCQ1=VBQ2=VBE(on)、VCQ2=VBQ3=VBE(on)、VCQ3=VBQ4=VBE(on) VCEQ1≈VBQ2、VCEQ2≈VBQ3、VCEQ3≈VBQ4 显然，各管处于临界饱和状态。
教学要求： 1. 掌握放大器组成原理，并能熟练判断放大电路组成是否 合理。 2. 熟悉理想情况下放大器的四种模型，并掌握增益、输入 电阻、输出电阻等各项性能指标的基本概念及计算方法。 3. 掌握三种组态放大器、差分放大器的电路组成、工作原 理、工程估算及性能特点，并熟悉各种电路的应用场合。 4. 掌握电流源电路的组成、工作原理及其应用。了解集成 运放的组成原则。 5. 了解三种组态放大器的频率特性，掌握节点阻抗与上限 频率之间的关系，熟悉展宽通频带的方法。 6. 本章4.8节根据教学需要，可作为扩展内容。
若采用直接耦合时，这种漂移的信号会与有用信号一样 传送到下一级，并会逐级不断地放大，有可能这种漂移信 号将有用信号淹没。
由此分析：可知采用电容耦合方式，可消除工作点漂移 的影响，但不便于集成；采用直接耦合方式，助长了工作点 漂移的影响，但利于集成。
VCC VBE(on )
当环境温度升高30º C时∶由于每升高1°C，β的相对值 增加1%，即β=130； 每升高1°C，VBE(on)减小2.5mV；
∴VBE(on)=0.7-0.0025=0.625V 每升高10°C时，ICBO增大一倍；
ICBO (57C ) ICBO (27C) 2
RB 2 VBE ( on ) VEQ1 VEQ2
RE2
( RB 2 RB1 )
0.7V 0.2V RB 2 40 K 18 K 2V