电工电子技术课件第11-12章

RB C1+ +
ui
RC iB iC
+C2 +VCC ++
+ uCE uBE
uo
基极电阻RB：使发射结处于正向偏置、提供大小适 当的基极电流。
耦合电容C1和C2 ：用来隔断直流、耦合交流。电容值 应足够大，以保证在一定 的频率范围内，电容上的交
流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。
11.2 放大电路的静 态分析
三、放大电路的动态参数计算
1. 电压放大倍数的计算
当输入的是正弦信号 时，各电压和电流都可
RS
+ us–
+ ui
ib
ic
B
C
R rbe
RL
B
E ib RC
+ uo
用相量表示。
Ui rbeIb
Uo RL Ic RL Ib
Ib
Ic RL
RL RC // RL
电压放大倍数
Au
Uo Ui
RL rbe
ui
11.3.1 放大电路
O
的动态工作情况
uBE UBEQ
t
在静态的基础上加入 O
t
输入信号时的工作状态称 为动态。
iB IBQ
O
t
RB
RC +C2 +VCC
iC ICQ
C1+ iB iC + +
+ ui
+ uCE uBE
uo
uCOE
UCEQ
O
uo
t t
O
t
11.3.2 放大电路中各电压、电流的定义
2 (mA)
IBQ 2 / 100 0.02 (mA) 20 (A) UCEQ 15 2(3 1.5) 6 (V)
RB1 C1
+
+ RS
us
RB2
RC C+2VCC
+
+
RE
RL
+
uo
CE
B
E Ib RC
Ro
当Ui 0时，Ib 0，Ic Ib 0 受控源相当于开路。
ro RC
RC一般为几千欧，因此，这种基本放大电路 的输出电阻较高。
例11.2 在共发射极基本交流
放大电路中,已知VCC =12V，
RB
RC =RL=4k，RB =300k
试求电压放大倍数、输入电
37.5C1+
T IC UE UBE IB IC
2. 动态分析
电压放大倍数
RB1 C1 +
+ us
RS RB2
RC RE
C2+VCC
+
+
RL
+
uo
CE
Au
Uo Ui
Ib RL
Ibrbe
输入电阻
RL rbe
Ii
Ib
+
rbe
Ui
RB1 RB2
Ic
Ib
+
UO
RC RL
ri
Ui Ii
RB1 // RB2 // rbe
Ui RB1 RB2
R
RE C
RL
+
UO
ri
Au
Uo Ui
Ib RL Ib[rbe (1 )RE ]
RB1 // RB2 //[rbe (1 )RE ]
微变等效电路
ro = RC RE使放大器输入电阻增
大，但放大倍数降低。
二、信号源内阻对电压放大倍数的影响
RB1 C1 +
+ us
范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非
线性失真。
1. “Q” 过低引起截止失真
iB
iB
iC
iC交流负载线
ib
ic
Q
Q
O
t
O O
uBE/V O
tO
O
uuCCEE
uiuBE/V
t
uce
t
NPN 管： uCE顶部失真为截止失真。
PNP 管： uCE底部失真为截止失真。
2. “Q” 过高引起饱和失真
+ ui RB2 RE
+VCC VCC(直流电源)：
+
C2
+
• 使发射结正偏，集电结反偏 • 向负载和各元件提供功率
RL
+
uo C1、C2(耦合电容)：
CE • 隔直流、通交流
分压式偏置放大电路
RB1 、RB2(基极偏置电阻)： • 提供合适的基极电流
RC(集电极负载电阻): • 将 IC UC ，使电流放大 电压放大 RE(发射极电阻)： • 稳定静态工作点“Q ” CE(发射极旁路电容)： • 短路交流，消除 RE 对电压放大倍数的影响
二、放大电路的微变等效电路
微变等效电路是对交流分量而言，先画放大电
路的交流通路，将交流通路中的晶体管用其微变等 效电路来代替，即得到放大电路的微变等效电路。
画交流通路原则：
1. 直流电压源视为短路； 2. 视电容对交流信号短路。
交流通路
RB
RC +C2
RB RC
C1+
+
RS +
+ us
ui
uo RL
温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。
O
uBE
2. 温度升高，输出特性曲线向上移。
iC T2 > T1
温度每升高 1C， (0.5 1)%。
Q2Q1
O
输出特性曲线间距增大。
iiiBBB===
00 0uCE
温度升高，静态 工作点向上移。
三、常用静态工作点稳定电路
RB1 RC
C1 +
R+S us
+B
C
+
RS
+ us–
Ui
R
B
rbe
RL UO
E Ib RC
开路时电压放大倍数
Au
Uo Ui
RC rbe
2. 放大器输入电阻的计算
ri
Ui Ii
RB
// rbe
rbe
Ii
+
Ui
晶体管的输入电阻rbe
比较小，所以基本放 Ri
大电路的输入电阻不
高。
3. 输出电阻的计算
Ib
Ic
B
C
+
R rbe
RL UO
IB ， IC ，UCE
分析方法：利用直流通路 计算放大电路的静态工作点。
RB C1+ +
ui
RC +C2 +VCC iB iC + +
+ uCE uBE
uo
静 态
IB
VCC UBE RB
VCC RB
工 作
IC IB
点 UCE VCC RC IC
RB RC IB IC +
+VCC
+ UCE UBE
在生产和科研中，经常需要将微弱的电信号进行 放大，以便有效地进行观察、测量、控制和调节。
晶体管的主要用途之一是利用其放大作用组成放
大电路。
11.1.1 基本放大电路的组成
晶体管电路的三种连接方式：
E
C
B
ui
B uo ui
C
B
uo
E
ui
E
uo
C
共基极
共发射极
共集电极
晶体管放大的条件：发射结正偏 、集电结反偏
+
阻、输出电阻。
ui
解：
IB
VCC RB
12 300 103
A
40A
RC iB iC
+C2 +VCC ++
+ uCE uBE RL
uo
IE IC IB 37.5 0.04mA 1.5mA
rbe
300()
(ห้องสมุดไป่ตู้
26(mV ) 1)
IE(mA )
Au
RL rbe
37.5 2 0.967
77.6
Q IB
UBE UBE
B ib + ube
–
ic C
+
uce
E
–
iC IC IC
Q
UCE
IC IB
ib
B
+
uberbe
E
ic C +
ib uce
UCE
uCE
从输出端口看进去为一 个受 ib 控制的电流源
rce
U CE IC
IB
uce ic
IB
ic = ib
阻值很高，约几十千欧~几百千欧，可忽略。
RS RB2
RC C2+VCC
+
+
RE
RL
+
uo
CE
RS
US
+
–
r +
U–i
i
Au
+
RL UO
源电压放大倍数
Aus
Uo Us
Ui
US ri
ri RS
Aus
Uo Us
Ui
Uo RS ri
ri
ri RS ri
Au
例 11.3 =100, RS= 1 k, RB1= 62 k, RB2= 20 k,
RB
RC +C2 +VCC
C1+ iB iC +
+
RS +
+ us
ui
+ uCE uo
uBE RL
11.1.2 放大电路中各元件的作用
晶体管: 放大元件。
电源EC：保证发射结处于正 向偏置、集电结处于反向偏 置，为输出信号提供能量。
集电极电阻RC ：将电流的 变化变换为电压的变化，以 实现电压放大。
输出电阻
Ri
Ro
ro= RC
微变交等流效通电路路
11.3.5 发射极电阻及信号源内阻的影响
一、发射极电阻对放大器性能的影响
Ic
Ii
Ib
+
+
Ui
RB1 RB2
RE
UO
RC RL
交流通路
RB1 C1 +
RC C2+VCC
+
+
RS +
RE RL uo
us
RB2 RE1
+CE
Ii
Ib
Ic
+
rbe Ib
直流通路
例11.1 在共发射极基本交流放
大电路中,已知VCC =12V，RC
=4k，RB =300k 37.5
试求放大电路的静态工作点。
解：
IB
VCC RB
12 300 103
A
40A
RB C1+ +
ui
RC +C2 +VCC iB iC + +
+ uCE uBE
uo
IC IB 37.5 0.04mA 1.5mA
一、分析三极管电路的基本思想和方法 基本思想
非线性电路经适当近似后可按线性电路对待， 利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。
直流通路(ui = 0)分析静态。 交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流
基本方法
图解法、 解析法
二、放大电路的静态分析
静态分析的目的：确定放 大电路的静态工作点(直流值)
RC +C2
C1+ iB iC +
+
RS +
us
+ uiRB
+ uCE uo
uBE RL
EB
RS ECus+
RB C1+ +
ui
RC +C2
iB iC +
+
+ uCE uo
uBE RL
EC
基本放大电路（共发射极）
RB C1+ +
ui
RC iB iC
+C2 +VCC ++
+ uCE uBE
uo
11.3.3 微变等效电路法
动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数 ，输 入电阻和输入电阻。
分析方法：微变（小信号）等效电路分析法。
一、晶体管的微变等效电路 IB
ic C
B ib
+
IB
+ ube
uce
–
E
–
O
rbe
UBE IB
ube ib
300() (
26(mV ) 1)
IE(mA )
从输入端口看进去，相当于电阻 rbe
RC= 3 k，RE = 1.5 k, RL= 5.6 k, VCC = 15 V。
求：“Q ”, ri 、ro 、Au 、Aus
+VCC [解]
RB1 C1
RC C2 ++
1)求 “Q”
uR+sS
+
RB2
RE
+RL uo CE
UBQ
20 15 20 62
3.7
(V)
ICQ
I EQ
3.7 0.7 1.5
6 5 4
直流负载线(交流负载线)
60
iB
iB/A
Q
50
ib
40
ICQ
3 2
Q 30 Q 20
IBQ
30
Q
O
1
t0
UCEQ
iB=10 A
6 uCE/V
O
t0
uBE/V
0.7 V
O
t
uce uCE/V Ucem
O
ui uBE/V
t
失真：是指输出信号的波形不像输入信号的波形。
一、放大电路的非线性失真
因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作
11.3 放大电路的 动态分析
11.3.1 放大电路的动态工作情况 11.3.2 放大电路中各电压、电流的定义 11.3.3 微变等效电路法 11.3.4 静态工作点的设置与稳定 11.3.5 发射极电阻及信号源内阻的影响
11.1 基本放大电路 的组成及各元件的
作用
11.1.1 基本放大电路的组成 11.1.2 放大电路中各元件的作用
1.静态分析
RB1 B
RB2
IB RC U+BE
I1 R E
+VCC
IC + UCE
IE
直流通路
UB
RB2 RB1 RB2
VCC
IE
UB
UBE RE
UB RE
IC IE
IB IE /
UCE VCC IC ( RC RE )
要求：
稳定 “Q” 的原理：
I1 (5 10)IB
ＵB (5 10)UBE
300 (37.5 1) 26(mV ) 0.967k 1.5(mA )
ri RB // rbe rbe 0.967k
ro RC=4k
11.3.4 静态工作点的设置与稳定
放大电路设置了合适的静态工作点，当加入合适
的输入信号时，输出信号会随输入信号而变化，不会 产生失真。
iC
ic
iC/mA
A A — 主要符号； A — 下标符号。
A 大写表A 示电量与时间无关(直流、平均值、有效值)；
小写表示电量随时间变化(瞬时值)。
A 大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；
小写表示交流分量。
Ubue
UBE
ube uBE
总瞬时值 交流瞬时值 uBE = UBE + ube 直流量
o
t 直流量往往在下标中加注Q
集电极临界
iC ICS iC
饱和电流
Q
O tO
O
t
V CC uuCCEE
NPN 管：uCE底部失真为饱和失真。 PNP 管： uCE顶部失真为饱和失真。
二、温度变化对放大电路静态工作点的影响
1. 温度升高，输入特性曲线向左移。
iB T2 > T1 温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV。
ECRS+ us
+ ui
+
uo RL
RB
RC +C2
RB RC
C1+
RS +
+ us
ui
+
uo RL
RS +
EC
+ us
ui
+
uo RL
基本放大电路
交流通路
ic
RS +
+ us–
ui
ib
ic
B
C
R rbe
RL
B
E ib RC
+
uo
RS
uS
+ + ui
–
ib
RB
+
RC
uo
RL
微变等效电路
交流通路
UCE VCC RCIC (12 4 103 1.5 103 )V 6V
11.3 放大电路的 动态分析
11.3.1 放大电路的动态工作情况 11.3.2 放大电路中各电压、电流的定义 11.3.3 微变等效电路法 11.3.4 静态工作点的设置与稳定 11.3.5 发射极电阻及信号源内阻的影响