第十章交流放大电路
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RE 5.1kΩ －6V
[解 ] （1）静态时， ui1= ui2=0，由下图的单管 直流通路可得
+UCC RC IC ＋
RB I B U BE 2 RE I E EE IB EE U BE RB 2(1 ) RE
RB
IB
UCE T1 ＋ IE － UBE － RE － EE ＋ 2IE
ri RB //rbe rbe
i
RC
RL
Uo
U
ro RC
2. 分压式偏置放大电路
满足 I 和 U I B VB 两个条 BE 2 件，静态工作点才能基本稳定。 RB1 +UCC RC iC C2
C1
iB
+
+ T u CE
RB2 VB U CC RB1 RB2
U DS
+UDD RG1 RD C2 D C1 + ui
右图是 场效应管的分压 式偏置共源极放大电路 电压放大倍数
Au gm RL
输入电阻
RG G RG2 RS S
T RL + CS
+ uo
ri RG ( RG1 // RG2 )// rgs RG ( RG1 // RG2 )
第 10 章 交流放大电路
10.1 基本要求
1. 理解共发射极基本放大电路的组成和工作原理、掌握静态工作点的估算、 掌握微变等效电路分析、了解图解分析法；
2. 理解分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理、掌握静态工作点的估 算及微变等效电路分析法； 3. 理解射极输出器的基本特点和用途； 4. 了解差分放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念；
iC
+ T u CE
+
IC I B
UCE UCC RC IC
RS + es
+ ui
RL
uo
还可用图解法确定静态值，用图解法确定静态值的步骤是：在晶体管的 输出特性曲线上作直流负载线由直流通路求出偏流IB 得出静态工作点找 出静态值。 一般通过改变RB的阻值来调解静态工作点。
静态值的计算
+UCC C1
RB iB + T uCE
U CC U BE IB RB (1 β ) RE
+
RS + es
+
ui
uBE
iE
I E (1 β ) I B
U CE U CC RE I E
+
C2 + uo
ห้องสมุดไป่ตู้
RE
RL
用微变等效电路计算Au， ri 和 ro 。
βI b
+
E
Es
射极输出器的主要特点是：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。 因此，它常被用作多级放大电路的输入级或输出级。
U
Ie
RE RL
Uo
4. 差分放大电路 RC (1) 差分放大电路是 抑制零点漂移的最有效的 电路，对右图所示的双端 输出的差分放大电路主要 靠电路的对称性抑制零点 漂移。 + uO RB + ui1
（2）等效微变电路略。
26 26mV rbe 200 ( 1) 200 (66 1) （3） Ie 3mA 0.78k ' RL 1 3.3 5.1 3 （4） Au 66 10 rbe 0.78 103 3.3 5.1 170
例2 在[例1]中，设RS =1,试计算输出端接有负载时的电压 放大倍数 Au U O /U i和Au U O / ES
并说明信号源内阻RS对电压放大倍数的影响。 [解 ]上题图的分压式偏置放大电路的微变等效电路如 下图所示。
I∙i ＋ RS B I∙b I∙c C ＋ RC RL Uo －
输出电阻
ro RD
分压式偏置放大电路
场效应管是电压控制器件，具有高输入电阻的特点，因此，场效应管放大 电路适用于作多级放大电路的输入级。
10.3例题分析
例1 在下图的分压式偏置放大电路中，已知UCC=24V， RC=3.3KΩ,RE= 1.5KΩ RB1=33KΩ, RB2=10KΩ, RL=5.1KΩ，晶体 管的β=66，并设 RS≈0。（1）试求静态值IB，IC和UCE；（2）画 出微变等效电路；（3）计算晶体管的输入电阻rbe；(4) 计算电压 放大倍数Au；（5）计算放大电路输出端开路时电压放大倍数， 并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响；（6）估算放大电路 的输入电阻和输出电阻。
+UCC RC
iC T1 RP T2
iC
RB iB + ui2
iB
iE RE EE
iE
(2) 由于电路不可能完全对称，在单端输出(即从一个管子的集电极输出) 时，不能再靠电路对称来抑制零点漂移，为此加了发射极电阻 RE 和负电源 EE， RE 能区别对待差模信号和共模信号，它对共模信号有很强的负反馈作用，从而 进一步抑制零点漂移，而对差模信号没有影响，不影响差模电压放大倍数。
用放大电路的微变等效电路计算 Au， ri 和 ro 。
Ii
RS +
B
Ib
Ic
C
RL
+
+
RB rbe
βI b
E
Es
RL Au rbe
式中
RL RC // RL
26 (mV ) rbe 200( ) ( 1) I E (mA)
双端输入—双端输出差分电路的差模电压放大倍数为
uo RC Ad Ad 1 ui1 ui2 RB rbe
当在两管的集电极之间接入负载电阻时，
Ad
式中
RL RB rbe
RL RC //
1 RL 2
两输入端之间的差模输入电阻为
ri 2( RB rbe )
U
i S
i
be
RS rbe
E
S
O O
' r RL be rbe RS rbe
于是
Aus
U E
S
U U U E
i
' RL RS rbe
将数据带入，得
Aus 66
2 74.2 1 0.78
可见信号源内阻RS愈大，输出电压Uo愈小，即
用微变等效电路计算Au， ri 和 ro 。
Ii
RS +
B
Ib
Ic
C +
+
RB1 RB2 rbe
βI b
E
RC
RL
Es
Uo
式中
i
U
Au β
RL rbe
RL RC // RL
ri RB1 //RB2 //rbe rbe
ro RC
3. 射极输出器
两集电极之间的差模输出电阻为
ro 2 RC
共模抑制比
K CM RR
Ad Ac
5. 互补对称功率放大电路
为了获得较大的输出功率，功 率放大电路中的晶体管通常工作在 极限状态；为了提高效率，应工作 在甲乙类或乙类状态；为了消除失 真，应采用互补对称电路。 R3 C + B1 R1 D1 对右图所示的OTL电路，静 态时必须使A点的电位为 ，
于是
6 0.7 IB A 3 3 10 10 2 1 50） 5.110 （ 0.01103 A 0.01mA I C I B 50 0.01mA 0.5mA I E (1 ) I B 51 0.01mA 0.51mA VC U CC RC I C 6 5.1103 0.5 103 V 3.45V VE 6 2 RE I B 6 2 5.1103 0.51 103 V 0.78V VB RB I B 10 103 0.01103V 0.1V
+UCC RB1 RC iC C1 RS ＋ eS － ＋ ui RB2 － RE C2
IB RB1 I1 RC IC +UCC
· ＋
uBE
iB
＋ T uCE RL
+
+
＋ uo －
RB2
－ －
＋ T UCE ＋ － UBE － IE RE
+
CE
I2
·
·
[解 ] （1）应用戴维宁定理计算 等效电动势
+UCC
T1 iC1
+
A
+
CL +
ui
D2
RL uo B2 R2 T2 iC2
为了使输出波形对称，CL的容量
1 必须足够大。 U CC 2
OTL电路
6. 场效应管及其放大电路 教材中主要介绍了N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构、工作原理、特性和 参数。
ID /mA ID /mA
4V
3V
UDS =常数
Aus
愈低。
例3 在下图所示的差分放大电路中，β=50，UBE=0.7V，输 入电压ui1=7mV, ui2=7mV。 （1）计算放大电路的静态值IB，IC及各电极的电位VE、VC和 VB； （2）把输入电压ui1，ui2分解为共模分量uic1，uic2和差模分量 uid1，uid2； （3）求单端共模输出uoc1和uoc2； +UCC RC （4）求单端差模输出uod1和uod2； RC 6V 5.1kΩ 5.1kΩ （5）求单端总输出uo1和uo2； uo － ＋ （6）求双端共模输出uoc， uo1 uo2 RB RB ui1 ui2 双端差模输出uod和双端总输 T1 T2 10kΩ 10kΩ 出uo；
2V UGS =1V
O O UDS / V UGS(th)
UGS / V
无沟道
有沟道
N沟道增强型管 的输出特性曲线
N沟道增强型管 的转移特性曲线
跨导是表示场效应管放大能力的参数，它是当漏-源电压 UDS 为常数时， 漏极电流的增量 ID 与引起这一变化的栅源电压的增量 UGS 的比值，即
I D gm U GS
+
RS + ui
+ RB2
uBE
+ RL + CE
uo
可认为VB与晶体管的参数无关，+ 不受温度影响，而仅为RB1和 es RB2的分压电路所固定。
RE
VB U BE VB IC IE RE RE IC IB β UCE UCC IC ( RC RE )
分压式偏置放大电路
5. 了解互补对称功率放大电路的工作原理； 6. 了解绝缘栅场效应管的基本结构、主要特性及参数，理解场效应管共源 极放大电路的工作原理。
10.2
估算静态值:
本章小结
+UCC RC RB C1 + iB + uBE
1. 共发射极基本交流放大电路
C2
+
U CC U BE U CC IB RB RB
3.3 103 RC （5） Au 66 279 3 rbe 0.78 10
0.78 103 7.67 103 （6） ri rbe // RB1 // RB2 3 (0.78 7.67) 10 0.71 103 0.71k ro RC 3.3k
∙ E
＋
Ui
∙
βI∙b
RB1 RB2 rbe
∙
S
－
－
·
E
（1）
Au
U U
O
' RL 2 66 170 rbe 0.78
i
' 式中 RL RC // RL 3.3// 5.1 2k （2）因 RB1 rbe , RB 2 rbe 而RB1、RB2和rbe三者并联，故可将RB1和RB2略去不 计。由图可得 r
EB RB2 U CC RB1 RB2
3
24 10 10 V 5.58V (33 10) 103
33 103 10 103 等效内阻 RB RB1 // RB2 R R (33 10) 103 B1 B2 RB1 RB2 7.76 103 7.76k EB U BE 5.58 0.7 IB A 3 3 RB (1 ) RE 7.67 10 (1 66) 1.5 10 0.046 103 A 0.046mA I C I B 66 0.046mA 3mA U CE U CC ( RC RE ) I C 24 (3.3 1.5) 103 3 103 V 9.6V
射极输出器
Au
ri RB //rbe (1 ) RL
(1 ) RL rbe (1 ) RL
式中
RL RE // RL
ro
rbe RS
式中
RS RS // RB
Ii
RS + +
i
Ib
rbe RB
B
C
Ic
[解 ] （1）静态时， ui1= ui2=0，由下图的单管 直流通路可得
+UCC RC IC ＋
RB I B U BE 2 RE I E EE IB EE U BE RB 2(1 ) RE
RB
IB
UCE T1 ＋ IE － UBE － RE － EE ＋ 2IE
ri RB //rbe rbe
i
RC
RL
Uo
U
ro RC
2. 分压式偏置放大电路
满足 I 和 U I B VB 两个条 BE 2 件，静态工作点才能基本稳定。 RB1 +UCC RC iC C2
C1
iB
+
+ T u CE
RB2 VB U CC RB1 RB2
U DS
+UDD RG1 RD C2 D C1 + ui
右图是 场效应管的分压 式偏置共源极放大电路 电压放大倍数
Au gm RL
输入电阻
RG G RG2 RS S
T RL + CS
+ uo
ri RG ( RG1 // RG2 )// rgs RG ( RG1 // RG2 )
第 10 章 交流放大电路
10.1 基本要求
1. 理解共发射极基本放大电路的组成和工作原理、掌握静态工作点的估算、 掌握微变等效电路分析、了解图解分析法；
2. 理解分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理、掌握静态工作点的估 算及微变等效电路分析法； 3. 理解射极输出器的基本特点和用途； 4. 了解差分放大电路的工作原理及差模信号和共模信号的概念；
iC
+ T u CE
+
IC I B
UCE UCC RC IC
RS + es
+ ui
RL
uo
还可用图解法确定静态值，用图解法确定静态值的步骤是：在晶体管的 输出特性曲线上作直流负载线由直流通路求出偏流IB 得出静态工作点找 出静态值。 一般通过改变RB的阻值来调解静态工作点。
静态值的计算
+UCC C1
RB iB + T uCE
U CC U BE IB RB (1 β ) RE
+
RS + es
+
ui
uBE
iE
I E (1 β ) I B
U CE U CC RE I E
+
C2 + uo
ห้องสมุดไป่ตู้
RE
RL
用微变等效电路计算Au， ri 和 ro 。
βI b
+
E
Es
射极输出器的主要特点是：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。 因此，它常被用作多级放大电路的输入级或输出级。
U
Ie
RE RL
Uo
4. 差分放大电路 RC (1) 差分放大电路是 抑制零点漂移的最有效的 电路，对右图所示的双端 输出的差分放大电路主要 靠电路的对称性抑制零点 漂移。 + uO RB + ui1
（2）等效微变电路略。
26 26mV rbe 200 ( 1) 200 (66 1) （3） Ie 3mA 0.78k ' RL 1 3.3 5.1 3 （4） Au 66 10 rbe 0.78 103 3.3 5.1 170
例2 在[例1]中，设RS =1,试计算输出端接有负载时的电压 放大倍数 Au U O /U i和Au U O / ES
并说明信号源内阻RS对电压放大倍数的影响。 [解 ]上题图的分压式偏置放大电路的微变等效电路如 下图所示。
I∙i ＋ RS B I∙b I∙c C ＋ RC RL Uo －
输出电阻
ro RD
分压式偏置放大电路
场效应管是电压控制器件，具有高输入电阻的特点，因此，场效应管放大 电路适用于作多级放大电路的输入级。
10.3例题分析
例1 在下图的分压式偏置放大电路中，已知UCC=24V， RC=3.3KΩ,RE= 1.5KΩ RB1=33KΩ, RB2=10KΩ, RL=5.1KΩ，晶体 管的β=66，并设 RS≈0。（1）试求静态值IB，IC和UCE；（2）画 出微变等效电路；（3）计算晶体管的输入电阻rbe；(4) 计算电压 放大倍数Au；（5）计算放大电路输出端开路时电压放大倍数， 并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响；（6）估算放大电路 的输入电阻和输出电阻。
+UCC RC
iC T1 RP T2
iC
RB iB + ui2
iB
iE RE EE
iE
(2) 由于电路不可能完全对称，在单端输出(即从一个管子的集电极输出) 时，不能再靠电路对称来抑制零点漂移，为此加了发射极电阻 RE 和负电源 EE， RE 能区别对待差模信号和共模信号，它对共模信号有很强的负反馈作用，从而 进一步抑制零点漂移，而对差模信号没有影响，不影响差模电压放大倍数。
用放大电路的微变等效电路计算 Au， ri 和 ro 。
Ii
RS +
B
Ib
Ic
C
RL
+
+
RB rbe
βI b
E
Es
RL Au rbe
式中
RL RC // RL
26 (mV ) rbe 200( ) ( 1) I E (mA)
双端输入—双端输出差分电路的差模电压放大倍数为
uo RC Ad Ad 1 ui1 ui2 RB rbe
当在两管的集电极之间接入负载电阻时，
Ad
式中
RL RB rbe
RL RC //
1 RL 2
两输入端之间的差模输入电阻为
ri 2( RB rbe )
U
i S
i
be
RS rbe
E
S
O O
' r RL be rbe RS rbe
于是
Aus
U E
S
U U U E
i
' RL RS rbe
将数据带入，得
Aus 66
2 74.2 1 0.78
可见信号源内阻RS愈大，输出电压Uo愈小，即
用微变等效电路计算Au， ri 和 ro 。
Ii
RS +
B
Ib
Ic
C +
+
RB1 RB2 rbe
βI b
E
RC
RL
Es
Uo
式中
i
U
Au β
RL rbe
RL RC // RL
ri RB1 //RB2 //rbe rbe
ro RC
3. 射极输出器
两集电极之间的差模输出电阻为
ro 2 RC
共模抑制比
K CM RR
Ad Ac
5. 互补对称功率放大电路
为了获得较大的输出功率，功 率放大电路中的晶体管通常工作在 极限状态；为了提高效率，应工作 在甲乙类或乙类状态；为了消除失 真，应采用互补对称电路。 R3 C + B1 R1 D1 对右图所示的OTL电路，静 态时必须使A点的电位为 ，
于是
6 0.7 IB A 3 3 10 10 2 1 50） 5.110 （ 0.01103 A 0.01mA I C I B 50 0.01mA 0.5mA I E (1 ) I B 51 0.01mA 0.51mA VC U CC RC I C 6 5.1103 0.5 103 V 3.45V VE 6 2 RE I B 6 2 5.1103 0.51 103 V 0.78V VB RB I B 10 103 0.01103V 0.1V
+UCC RB1 RC iC C1 RS ＋ eS － ＋ ui RB2 － RE C2
IB RB1 I1 RC IC +UCC
· ＋
uBE
iB
＋ T uCE RL
+
+
＋ uo －
RB2
－ －
＋ T UCE ＋ － UBE － IE RE
+
CE
I2
·
·
[解 ] （1）应用戴维宁定理计算 等效电动势
+UCC
T1 iC1
+
A
+
CL +
ui
D2
RL uo B2 R2 T2 iC2
为了使输出波形对称，CL的容量
1 必须足够大。 U CC 2
OTL电路
6. 场效应管及其放大电路 教材中主要介绍了N沟道增强型绝缘栅场效应管的结构、工作原理、特性和 参数。
ID /mA ID /mA
4V
3V
UDS =常数
Aus
愈低。
例3 在下图所示的差分放大电路中，β=50，UBE=0.7V，输 入电压ui1=7mV, ui2=7mV。 （1）计算放大电路的静态值IB，IC及各电极的电位VE、VC和 VB； （2）把输入电压ui1，ui2分解为共模分量uic1，uic2和差模分量 uid1，uid2； （3）求单端共模输出uoc1和uoc2； +UCC RC （4）求单端差模输出uod1和uod2； RC 6V 5.1kΩ 5.1kΩ （5）求单端总输出uo1和uo2； uo － ＋ （6）求双端共模输出uoc， uo1 uo2 RB RB ui1 ui2 双端差模输出uod和双端总输 T1 T2 10kΩ 10kΩ 出uo；
2V UGS =1V
O O UDS / V UGS(th)
UGS / V
无沟道
有沟道
N沟道增强型管 的输出特性曲线
N沟道增强型管 的转移特性曲线
跨导是表示场效应管放大能力的参数，它是当漏-源电压 UDS 为常数时， 漏极电流的增量 ID 与引起这一变化的栅源电压的增量 UGS 的比值，即
I D gm U GS
+
RS + ui
+ RB2
uBE
+ RL + CE
uo
可认为VB与晶体管的参数无关，+ 不受温度影响，而仅为RB1和 es RB2的分压电路所固定。
RE
VB U BE VB IC IE RE RE IC IB β UCE UCC IC ( RC RE )
分压式偏置放大电路
5. 了解互补对称功率放大电路的工作原理； 6. 了解绝缘栅场效应管的基本结构、主要特性及参数，理解场效应管共源 极放大电路的工作原理。
10.2
估算静态值:
本章小结
+UCC RC RB C1 + iB + uBE
1. 共发射极基本交流放大电路
C2
+
U CC U BE U CC IB RB RB
3.3 103 RC （5） Au 66 279 3 rbe 0.78 10
0.78 103 7.67 103 （6） ri rbe // RB1 // RB2 3 (0.78 7.67) 10 0.71 103 0.71k ro RC 3.3k
∙ E
＋
Ui
∙
βI∙b
RB1 RB2 rbe
∙
S
－
－
·
E
（1）
Au
U U
O
' RL 2 66 170 rbe 0.78
i
' 式中 RL RC // RL 3.3// 5.1 2k （2）因 RB1 rbe , RB 2 rbe 而RB1、RB2和rbe三者并联，故可将RB1和RB2略去不 计。由图可得 r
EB RB2 U CC RB1 RB2
3
24 10 10 V 5.58V (33 10) 103
33 103 10 103 等效内阻 RB RB1 // RB2 R R (33 10) 103 B1 B2 RB1 RB2 7.76 103 7.76k EB U BE 5.58 0.7 IB A 3 3 RB (1 ) RE 7.67 10 (1 66) 1.5 10 0.046 103 A 0.046mA I C I B 66 0.046mA 3mA U CE U CC ( RC RE ) I C 24 (3.3 1.5) 103 3 103 V 9.6V
射极输出器
Au
ri RB //rbe (1 ) RL
(1 ) RL rbe (1 ) RL
式中
RL RE // RL
ro
rbe RS
式中
RS RS // RB
Ii
RS + +
i
Ib
rbe RB
B
C
Ic