电工与电子技术第11章基本放大电路(徐秀萍)

4 6 RL=∞ RL Au 37.5 4 6 104 rbe 0.867
Au ↑
RC 4 37.5 173 rbe 0.867
11.1 共发射极交流电压放大电路
【例11.1-3】在如图所示放大电路中，负载电阻RL = 6kΩ，其余 参数不变（UCC = 12V, RC = 4kΩ, RB = 300kΩ, β= 37.5），试计算 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 (2)输入电阻和输出电阻
说明：UBE 、IB和UCE、IC称为静态值 ，其关系可
11.1 共发射极交流电压放大电路
2．动态 ui ≠ 0 uo ≠ 0
对于交流信号C1、C2短路
11.1 共发射极交流电压放大电路
结论：
(1) uo的幅度比ui增大了；
(2) uo的相位与ui相反； (3) uo的频率与ui相同。
11.1 共发射极交流电压放大电路
放大电路
直流通路
11.1 共发射极交流电压放大电路
【例11.1-1】如图所示电路中，已知UCC = 12V, RB = 300kΩ, RC = 4kΩ，晶体管的=37.5。试估算放大电路的静态值。 【解】
IB U CC 12 0.04mA 40A 3 RB 300 10
I C I B 37.5 0.04 1.5mA
11.1 共发射极交流电压放大电路
② 输入电阻ri和输出电阻ro
ii
Rs
放大电路
io
us
ui
ro ri
/ uo
uo
RL
越大 越好
放大电路
ri Ui / Iii RB rbe rbe
ro RC
越小越好
11.1 共发射极交流电压放大电路
【例11.1-3】在如图所示放大电路中，负载电阻RL = 6kΩ，其余 参数不变（UCC = 12V, RC = 4kΩ, RB = 300kΩ, β= 37.5），试计算 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 【解】 (1)电压放大倍数
注意：在放大电路中，有静态值（直流分量）、动态值（交流分量）和它
们的合成量（直流量与交流量叠加）。为便于区分和使用，列表如下
名 称 静 IB IC IE UCE UBE 态 动 态
直流量
交流量瞬时值
ib ic ie uce ube
交流量有效值
Ib Ic Ie Uce Ube
总瞬时值
iB = I B + ib iC = I C + ic iE = I E + ie uCE = UCE+ uce uBE = UBE + ube
U i I b rbe U o I c RL I b RL
Uo Au Ui I b RL RL r rbe I b be
11.1 共发射极交流电压放大电路
Uo Au Ui
11.1 共发射极交流电压放大电路
【例11.1-2】在放大电路中，UCC= 12V，RC= 4kΩ，基极偏流电 阻RB为240kΩ，晶体管的输出特性曲线如图所示。试用图解法求 静态值，并分析工作点位置是否合适。
I C / mA
80μA
3 2 1
0
Q
60μA 40μA 20μA IB=0
3
6
9
12 U CE / V
【解】 (1)画直流负载线： IC
UCE 12 U CE 3 4 4 4
(2)求IB并确定Q点位置：IB ≈ UCC/RB = 12/(240×103 )=50mA (3) 由于RB减小，IB增加，Q点上移，线性区的范围减小
11.1 共发射极交流电压放大电路
2．放大电路的动态分析
I2 IB
VB I 2 RB2
RB2 U CC RB2 RB2
固定
11.1 共发射极交流电压放大电路
(2)固定集电极电流 IC
VE VB U BE IC IE RE RE
VB U BE
VB IC IE RE
固定
稳定过程如下：
对NPN硅管 ，一般取
I1 I 2 (5 ~ 10) I B
放大电路在工作过程中，有静态（ui = 0, uo = 0）和动态 （ui ≠ 0, uo ≠ 0）之分。 1．静态
ui = 0 uo = 0
C1、C2断开
共射极放大电路
直流通路
11.1 共发射极交流电压放大电路
UBE = UCC - IBRB
输入 回路
UCE = UCC - ICRC
输出 回路
图解为
U i I b rbe
U o I c RL I b RL
负号表示输出 与输入反相
U o I b RL RL Au rbe Ui I b rbe
注意：若输出端开路，即RL=∞，则
Au RC rbe
直流负载 线
3
6
9
12 U CE / V
11.1 共发射极交流电压放大电路
注意：当IB值不同时，Q的位置也不同，而IB值是通过 基极电阻（偏流电阻）RB调节的。放大电路的静态工作点（静 态值）对放大电路工作性能的影响甚大，一般应设置在特性曲 线放大区的中部。这是因为点Q设在此处的好处是，线性区范 围宽，能获得较大的电压放大倍数，而且信号的失真也小。
3
6
9
12 U CE / V
晶体管的输出特性
11.1 共发射极交流电压放大电路
②在晶体管的输出特性上做直流负载线，得到静态工作点Q；
I C / mA
3 2 1
0
80μA
Q
60μA 40μA 20μA IB=0
U CE U CC I C RC U CE U CC IC RC RC
ri = RB//rbe =300//0.867 ≈ rbe = 0.867kΩ ro = RC = 4kΩ
11.1 共发射极交流电压放大电路
11.1.4 放大电路的非线性失真
★失真：就是放大电路输入为正弦波，而输出波形有畸变 。 ★ 非线性失真：是放大电路的工作范围超出晶体管的线性区 而产生的失真 。 ★ 产生非线性失真的原因：①晶体工作点偏饱和区或截止 区；②输入信号幅度过大。
U CE U CC I C RC 12 1.5 4 6V
11.1 共发射极交流电压放大电路
(2)用图解法确定静态值 利用晶体管的特性曲线和直流通路，通过作图求静态值。 步骤： ①已知放大电路、晶体管的输出特性；
I C / mA
3 2 1
0
80μA 60μA 40μA 20μA IB=0
动态时，输入信号ui ≠ 0，放大电路有输入信号。在静态值 UBE、IB、IC、UCE各直流分量的基础上，又出现了ui、ube、ib、i c、uce、uo等交流分量，两种分量共存，交流分量的分析是通过 交流通路。
C1和C2 短路 UCC= 0 放大电路的交流通路
11.1 共发射极交流电压放大电路
(1)晶体管的微变等效电路 晶体管是非线性元件，故放大电路为非线性电路。动态分析 之前，首先应对放大电路进行线性化处理，然后按线性电路分 析。线性化就是在微小输入（微变）情况下，用直线代替晶体 管特性曲线的曲线段。
估算公式
rbe U BE I B
U CE
ube ib
rbe 200 (1 )
U CE
26(mV) I E (mA)
11.1 共发射极交流电压放大电路
几十千欧到几百千 欧 ，开路处理
rce
U CE I C

IB
uce ic
IB
ic ib
11.1 共发射极交流电压放大电路
★ 失真的类型 ①饱和失真； ②截止失真； ③双向失真
11.1 共发射极交流电压放大电路
11.1.5 放大电路的温度稳定性
放大电路工作时，由于元器件发热，使环境温度升高。而晶 体管为两种粒子参与导电：多子和少子。少子受温度的影响很 大，故温度升高时
I C / mA
1．固定偏置式放大电路
U CC U BE U CC IB RB RB
U CC Rc
80
Q
/ 2
/ 1
60
Q2
固定
I C2
Q
I C1
40
Q2//
Q1
iB 20μA
I CEO
Q
U CE2 U CE1
// 1
0
U CC
0
U CE / V
11.1 共发射极交流电压放大电路
2．分压偏置式放大电路
在直流通路上采取了两个措施： (1)固定基极电位VB
忽略IB
★三极管的三种组态
共基极组态
共射极组态
共集电极组态
★ ★放大电路的三种组态
U CC
U CC
Rb1
Rc
C2
Rb
C1
T
C2
VT
Rs
RL
uo
Rs
C1 R b2
Re
ui
us
us
ui
Re
RL
uo
共基极放大电路
共射极放大电路
共集电极放大电路
11.1 共发射极交流电压放大电路
11.1.1 放大电路的基本组成
RB2 VB U CC RB1 RB2 10 12 3V 30 10
发射极电位
VE VB U BE 3 0.6 2.4V
11.1 共发射极交流电压放大电路
发射极电流