第七章基本放大电路

(2-38)
U CC RC
直流负载线
IC
UCEQ=UCC– ICQRC
与输出特性的 交点就是Q点
IC
Q
Q
IBQ
UCE
UCEQ U CC
(2-39)
例：
三极管 100，U BEQ 0.6V，VCC 12V，Rc 3k , Rb 120k 。求静态工作点处的I BQ，I CQ和U CEQ的值。
Ui = rbe Ib
Ic = -βRL Ib Uo = -RL = RC / / RL RL
Uo RL Au = = -β Ui rbe
= RC 当输出端开路时（RL不接）， RL
Auo
Uo Rc = = -β Ui rbe
显然， Au < Auo ，即RL越小 （负载越大）则电压放大倍 数越低。
IBQ 120 = 0.6 UCEQ U CEQ = 12 - I BQ + I CQ 3
ICQ 100IBQ
求得：IBQ = 26.95 μA ，ICQ = 2.695mA ，UCEQ = 3.834V
(2-41)
7.2.2 放大电路的动态态分析
对交流信号(输入信号ui)
I b
I c I b
+
RB U i
+ RL RC
U o
rbe
-
-
(2-45)
Ib
Ic
+
Ui RB
Ib
rbe
+ RL
RC
Uo
Uo Au = 电压放大倍数： Ui
-
动态分析目标：
Ri = 放大回路输入电阻：
Ui Ii U 放大回路输出电阻： Ro = o Io
(2-46)
电压放大倍数
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。
(2-28)
符号规定
UA uA
大写字母、大写下标，表示 直流量。 小写字母、大写下标，表示 全量。
(2-12)
(4)通频带 Au Aum 1 A 2 um
放大倍数随 频率变化曲 线
fL 下限截 止频率
通频带：
上限截 止频率
fH
f
fbw=fH–fL
(2-13)
7.1.2 共射放大电路的组成和工作原理
放大元件iC= iB， 工作在放大区，要 保证集电结反偏， 发射结正偏。
集电极电源，为电 路提供能量。并保 证集电结反偏。
(2-6)
Rs
Ii Ui
Au
US ~
Ui 输入电阻： Ri = Ii
注:输入电阻不包括信号源内阻
(2-7)
(3)输出电阻Ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效 电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
Ro
Io
+
~
Uo
(2-8)
如何确定电路的输出电阻？
共射放大电路组成 +UCC RC C1 T RB EB
集电极电阻，将 变化的电流转变 为变化的电压。
C2
+
uo
-
(2-17)
共射放大电路组成 +UCC
耦合电容
RC T RB EB
C1
C2
隔离输入输出 与电路直流的 联系，同时能 使交流信号顺 利输入输出。
+
uo
-
(2-18)
单电源供电 +UCC RC C1 T
第7章
基本放大电路
(2-1)
放大电路的基本概念
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
电子学中放大的本质是实现能量的控制。
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。
(2-2)
7.1 共射放大电路
(2-3)
共射放大器 三极管放大 电路有三种 形式 以共射放大 器为例讲解 工作原理
ICQ = βIBQ 50*3.8*10-5 = 1.9mA
UCEQ = UCC - ICQ RC 12 -1.9* 3 = 6.3V
(2-50)
2)计算放大电路的动态指标Au , Ri , Ro。
rbe = 300 + β
26 26 = 300 + 50 * = 984Ω = 0.984kΩ IC 1.9
RC
ICQ C2
T ( ICQ,UCEQ )
IBQ
(IBQ,UBEQ) UBEQ
UCEQ
(2-22)
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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 IB Q Q UBE UBEQ
IC Q
ICQ
UCE UCEQ
(2-23)
交流放大原理
ib
(2-33)
例：
对直流信号（只有+UCC）
+UCC C2 +
开路
RB
C1 +
开路
RC
ui=0 1 XC = 2πfC
RL
uo -
f = 0时，X C ，相当于开路 f 增大，X C减小。 (2-34)
直流通道
+UCC RB
RC
(2-35)
1.静态工作点的近似估算
+UCC RB RC IBQ IBQ IB
可以省去
C2
+
RB EB
-
uo 输出
(2-19)
单电源供电
R C1
+
B
+UCC RC
T C2
+
输入
ui
-
uo 输出
-
(2-20)
基本放大电路的工作原理
+UCC
由于电源的 存在IB0
RB C1 IB
RC
IC C2
T
IC 0
ui=0时
IE=IB+IC
(2-21)
基本放大电路的工作原理
+UCC RB C1

Re
(2-54)
2）静态工作点
VCC = UBEQ + Rb IBQ + (1+ β)IBQ Re
I BQ = VCC - U BEQ Rb + (1+ β)Re
UBEQ 0.7V ICQ = βIBQ
UCEQ = VCC - RC βIBQ - (1+ β)IBQ Re
(2-55)
3）微变等效电路
小写字母、小写下标，表示 交流分量。
ua
(2-29)
UA直流分量 全量
uA
ua
交流分量
t
(2-30)
7.2 放大电路的基本分析方法
(2-31)
估算法
静态分析
图解法 放大 电路 分析 微变等效电路法 动态分析 图解法
计算机仿真
(2-32)
7.2.1 放大电路的静态分析
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上 附加了小的交流信号。 但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足 够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而 对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同 的。 这样就有了交流通道（只考虑交流信号的分电路） 和直流通道（只考虑直流信号的分电路）。不同的信 号可以分别在不同的通道分析。
RC T
C1
+
C2
+
EC
输入 ui
-
RB
EB
-
uo 输出
(2-14)
电源的常用表示方法：
UCC RC C1 T
输入 ui
C2
+
RB EB
参考点
uo
-
输出
(2-15)
共射放大电路组成 +UCC RC C1 T
基极电源与基 极电阻
使发射结正偏， 并提供适当的 静态工作点。
C2
+
RB EB
uo
-
(2-16)
Ii
Rs
Ib
Ic
+
Ui Rb
rbe
Ib
RC RL
IB 源自文库c Q
IC
ib
ui
UBE
uCE怎么变化
UCE
假设uBE有一微小的变化
(2-24)
IC ic
uCE的变化沿一条直线
UCE uc
uCE相位如何
uCE与uBE反相！
(2-25)
各点波形
+UCC
RB RC uC
iC
C1
ui iB
C2
uo
RL
(2-26)
单管共发射极放大电 路工作原理
uI
uBE
+UCC
RC
置零
RB C1 + ui 短路
C2 +
短路
RL
uo
-
(2-42)
交流通道
+ ui -
+
RB
RC
RL
uo
-
(2-43)
晶体管的微变等效电路（线性化的电路模型）
ic
ib + uce +
ib
ic
ib
+ uce -
+ ube -
ube rbe -
(2-44)
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
Ui = rbe Ib
Uo = - IC RC / / RL = -βIb RC / / RL
Uo RC / / RL 3 / /3 Au = = -β -50 = -76 Ui rbe 0.984
Ri = RB / / rbe 0.98kΩ
Ro = RC 3kΩ
(2-51)
3)如果输入信号由内阻为1kΩ 的信号源提供，计算源电压放大
确定电路的输出电阻 Ro有两个方法：
求输出电阻的理论方法
1、所有的电源置零。 2、负载开路。
IT
UT

3、加压求流法。
将独立源置零， 保留受控源。
UT Ro = IT
(2-9)
输出电阻的测量方法
Ro
Us ~
Uo∞
测量开路电压
Uo = Us
(2-10)
输出电阻的测量方法
Ro
~
RL
UOL 测量接入负载后的
ICQ = βIBQ UCEQ = UCC - ICQ RC
(2-37)
2. 图解法
1.直流负载线 先估算IBQ，然后在输出特性曲线上作出直流负 载线，与IBQ对应的输出特性曲线与直流负载线的 交点就是Q点。
+UCC
RB 1、输出特性。 2、UCEQ=UCC–ICQRC
RC
ICQ
UCEQ
UCE~IC满足什么 关系？
Rc
+
T
C2
+
UBEQ=0.7V 1)画直流通路；
2)求IBQ， ICQ， UCEQ；
Us
+
Rs
+
+ Re
-
~
Ui
-
RL
3)画微变等效电路； Uo U o 4)求 Au = U , Ri , Ro ； i Uo 5)求 Aus = ； Us -
(2-53)
1）直流通路 +VCC
Rb RC ICQ IBQ
共基放大器
共集放大器
(2-4)
7.1.1放大电路的基本概念 Rs
正弦 测试 电压
Ii
放大 电路
~ Us U i
Ri
Ro
~ Uo
Uo
RL
放大电路技术指标测试示意图
(2-5)
(1)电压放大倍数
Au
Uo Au Ui
Ui 和 U o 分别是输入和输出电压的相量。
(2)输入电阻Ri 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供 信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡 量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电 阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影 响越小。
RB 120 k RC 3k iC iB +VCC RB 120 k RC 3k
+VCC
C1
+

+ uo -
ICQ
IBQ

ui
-
U CEQ

直流通道
(2-40)
U CEQ = VCC - I BQ + I CQ RC
IBQ RB = UCBQ = UCEQ -UBEQ
ICQ = βIBQ
U BEQ = 0.7V, β = 50 1)计算放大电路的静态工作点。
2)计算放大电路的动态指标Au , Ri , Ro。 3)如果输入信号由内阻为1kΩ 的信号源提供，计算源电压放大
倍数Aus。
解:1)
I BQ UCC - U BEQ 12 - 0.7 = = RB 300*103 = 3.8*10-5 A = 38 μA
Δ iB
βΔiB
ΔuCE = -ΔiC RC
Δuo = ΔuCE
大
小 组成放大电路时遵循条件：
1）发射结正偏，集电结反偏。
2）输入回路中 ΔuI 能够传送到基极回路，产生相应 的变化量 ΔiB 3）输出回路中iC能够转化为集电极电压的变化量
产生相应 ΔuCE ，并传送到放大电路的输出。
(2-27)
倍数Aus。
Uo Aus = Us
Rs + Ri Us = Ui Ri Uo Uo Uo Ri Ri Aus = = = * = * Au U s Rs + Ri U Rs + Ri U i Rs + Ri i Ri
0.98 = * -76 = -38 1 + 0.98
(2-52)
例
+VCC Rb C1
输出电压
UOL
RL RL =U = U o∞ RO + RL RO + RL
' S
U o RO = - 1 RL U OL
(2-11)
Ro
~
RL
Uo
输出电阻是描述放大电路带负载能力的一项技术指标。 通常希望放大电路的输出电阻愈小愈好。Ro愈小，说明 放大电路的带负载能力愈强。
(2-47)
输入电阻
从放大电路的输入端看，可知：
Ui Ui Ri = = = RB / / rbe Ui Ui Ii + RB rbe
(2-48)
输出电阻
UT Ro = IT
RL = US =0
I T RC = = RC IT
(2-49)
例 电路如图所示：RB = 300kΩ, RC = RL = 3kΩ,UCC = 12V,
Q
IC ICQ
Q
UBEQ
UBEQ
UBE
UCEQ
UCE
(2-36)
静态工作点的近似估算
+UCC
RB RC ICQ UCEQ
U CC - UBEQ I BQ = RB 硅管 U BEQ 0.6 ~ 0.8V
锗管 U BEQ 0.2 ~ 0.3V
RB称为偏置电阻，IBQ称为偏 置电流。
IBQ
UBEQ