模拟电子技术第五版第二章

Rb2
+
IBQ IR
ICQ IEQ
ui Rb1

IE Re
Rb1
图 2.4.2
阻容耦合的静态工作点稳定电路
一、静态工作点的估算
由于 IR >> IBQ， 可得(估算)
U BQ
U EQ U B Q U B EQ 则 I CQ I EQ Re Re
Rb1 VCC Rb1 Rb2
所以BJT工作在饱和区。
2.3 放大电路的交流通路
2.3.1 画交流通路的原则
直流电源：内阻为零，相 当于短路
耦合电容（大电容）对交流 相当于短路
共射极放大电路
画出下图的交流通路
2.3.1 交流通路
+ 共射极放大电路 阻容耦合放大电路的交流通路
2.3.2如何判断定性判断一个放大电路能否正常 放大信号？ 依据两个方面
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
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下 放大才有意义。
2.1.2.放大电路的性能指标
放大电路示意图
图2.1.2放大电路示意图
一、放大倍数
表示放大器的放大能力
根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求， 放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。 （1）电压放大倍数为: （2）电流放大倍数为: （3）互阻放大倍数为: （4）互导放大倍数为: Auu=UO/UI（重点）
常见的共射放大电路
1.直接耦合共射放大电路 静Q点的计算
Rb2
I BQ
T
Rb1
VCC U BEQ U BEQ Rb2 Rb1
ICQ IBQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
图 2.2.4直接耦
合共射放大电路
（负载电路RL未接入）
二、画直流通路的原则 1.电容的容抗为无穷大， 视为开路 2.电感线圈的阻值很小， 相当于短路
对于NPN硅管UBEQ＝0.7V，PNP锗管UBEQ＝-0.2V
二、为什么要设置静态工作点
输出电压会出现失真
+ ui
-
T
对放大电路的基本要求：
1.输出波形不能失真。
图 2.2.2 没有设置合适的静态工作点
2.输出信号能够放大。
Q点不仅影响放大电路是否会失真， 而且影响放大电路的几乎所有的动态参数。
Aii=IO/II
Aui=UO/II Aiu=IO/UI
本章重点研究电压放大倍数Auu
二、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。 Ii US ~ Ui Au
U CEQ VCC Rc I C 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 VCC 12V I （2）当Rb=100k时， B R 100k 120uA I C I B 80 120uA 9.6mA b
图 2.2.1 基本共射放大电路
例题
放大电路如图所示。已知BJT 的 ß=80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求： （1）放大电路的Q点。此时BJT
工作在哪个区域？ （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此 时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱 和压降） 共射极放大电路 VCC U BE 12V I BQ 40uA IC I B 80 40uA 3.2mA 解：（1） Rb 300k
输出特性
Q 直流负载线
由静态工作点 Q 确 定 的 ICQ 、 UCEQ 为静态值。
【例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k，Rc = 3 k ，集电极直流电源 VCC = 12 V， 试用图解法确定静态工作点。 解：首先估算 IBQ
Rb 12 0.7 ( )mA 40 μA 280 做直流负载线，确定 Q 点 IBQ VCC U B EQ
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件作用
T：NPN 型三极管，为放大元件； VCC：为输出信号提供能量； RC：当 iC 通过 Rc，将 电流的变化转化为集电极 电压的变化，传送到电路 T 的输出端； VBB 、Rb：为发射结提 供正向偏置电压，提供静 图 2.2.1 基本共射放大电路 态基极电流(静态基流)。
ICQ
uCE
UCEQ O u o O
t
t t
2.2.4 放大电路的组成原则
一、组成原则
1.必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。 保证晶体管工作在放大区；（场效应管工作在恒流区）。 2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。 3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。 对于晶体管能产生△uBE，（对于场效应管能产生 △uGS，）从而改变输出回路的电流，放大输入信号。 4.当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态 电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号 大得多的信号电流或信号电压。
第二章 基本放大电路
2.1放大的概念和电路主要指标 2.2基本共射放大电路的工作原理 2.3放大电路的分析方法 2.4放大电路静态工作点的稳定 2.5单管放大电路的三种基本接法 2.6晶体管基本放大电路的派生电路 2.7场效应管放大电路
2.1 放大的概念和电路主要指标
2.1.1 放大的概念
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。这里所讲的主要是电压放大电路。
U CEQ VCC I CQ Rc I EQ Re VCC I CQ ( Rc Re )
静态基极电流
Rb2
IBQ IR ICQ IEQ
IB Q
I CQ
Rb1

2.3.2 图解法
在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方 法求解放大电路的工作情况。
一、静态工作点的分析
1. 先确定输入回路 IBQ、 UBEQ。（一般采用：用
（1）静态
放大电路是否有一个合适的静态工作点
（2）动态
输入的交流信号是否能够正确的作用于输入 端，放大后输出的信号是否能够正确的作用于负载。
举例：课本P139 题2.1分析是否能够正常放大
思考题：计算静态工作点
+VCC Rb2 IR C1 IB +
UB
Rc C + 2 IC UE RL + Ce
+ uo
输出电阻愈小，带载能力愈强。
o U Ro ( 1) RL Uo
四、通频带
Au
Aum 0.7Aum
放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率
通频带： fbw= fH – fL
上限截 fH 止频率
f
通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。
Байду номын сангаас
五、非线性失真系数 D
所有谐波总量与基波成分之比，即
A2 A3 D A1 六、最大不失真输出幅度
2 2
在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供 给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰 值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom 、Iom)。
七、最大输出功率与效率
输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。 Pom ：效率 PV：直流电源消耗的功率 PV
IB Q VC C U B EQ Rb
图例计算结果：
ICQ IBQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
例2：求下图所示电路的静态工作点
对于NPN硅管UBEQ＝0.7V，PNP锗管UBEQ＝-0.2V
VBB UBEQ IBQ Rb ICQ= IBQ
T
U CEQ VCC I CQ RC
二、 电压放大倍数的分析
1. 交流通路的输出回路 输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。
2. 交流负载线
iC / mA
交流负载线 静态工作点
交流负载线斜率为：
1 RC // RL ，其中 RL RL
O
Q
IB
uCE /V
3. 动态工作情况图解分析
iB
60 40
20 0
iB / µ A
2.2.2
一、
设置静态工作点的必要性
静态工作点 (Quiescent Point)
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。
静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ
VBB UBEQ IBQ Rb ICQ= IBQ
T
U CEQ VCC I CQ RC
图 2.2.1 基本共射放大电路
Q
iB
uBE/V t
0 0
0.68 0.7 0.72
uBE
uBE/V UBE
t
（动画3-1）
iC / mA iC / mA
4
交流负载线 80 60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20 直流负载线
0
t
0 0
0
4.5
uCE
6
7.5
9
12 uCE/V
uCE/V t UCEQ
输出回路工作 情况分析
T
根据 UCEQ = VCC – ICQ Rc iC = 0，uCE = 12 V ； uCE = 0，iC = 4 mA .
iC /mA
4 3
80 µ A
60 µ A
静态工作点 40 µ A 20 µ A M iB = 0 µ A
2 1 0
Q
2
4
6
8
10
12
uCE /V
由 Q 点确定静态值为： IBQ = 40 µ A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
估算的方法计算）
T
图 2.2.1
基本共射放大电路
2.3.2 图解法
2. 用图解法确定输出回路静态值。 方法：根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点
当 iC 0 时，uCE VCC 当 uCE VCC 0 时，iC Rc
T
图 2.2.1
基本共射放大电路
输出回路
iC 0，uCE VCC uCE VCC 0，iC RC
举例：画出下图所示电 路的直流通路
T
阻容耦合放大电路的 直流通路
图 2.2.5阻容耦合共 射放大电路
三、静态工作点的计算 原则：令输入信号为零（若信号源有内阻应保 留），在直流通路的基础上，利用节点电流定律 和回路电压法等列方程求解。
静态工作点（直流）包括（UBEQ，IBQ, ICQ, UCEQ）
U CEQ VCC Rc I C 12V - 2k 9.6mA 7.2V
UCEQ不可能为负值，
VCC U CES 12V 6mA Rc 2k
其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：
I CM
此时，Q（120uA，6mA，0V）， 由于 I B I CM
2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析 +VCC （ + 12V） 一．放大原理
若设置了适当静态工作点
Ui

RC Rb V BB IB
IC
+△I C
→△uBE
→△iB
1
→△iC（△iB） →△uCE（-△iC×Rc） →
UI
B
+△I B
U BE
+△UBE
E
3 T2 +△UCE U CE
图解法小结
1. 列出各元件的电路方程（PN结、电阻等）
2. 输入端保留自变量 VBE （即 Vi ）和因变量 IB （即 Ii），输出端保留自变量VCE（即Vo）和因变量IC（即Io）， 对不满足的方程进行格式的变换（主要是电阻方程） 3. 分别将输入端和输出端的方程曲线画在同一个坐 标内，则曲线的交点即为方程的解，该解叫做工作点， 如为直流工作状态则叫静态工作点 4. 变化会来自两个方面，一是输入端的微小电压或 电流的变化；二是输出端的负载变化；不管是那一项， 仅能考量一项变化。 5.输入端微小信号的变化体现在输出端 PN结反向曲 线的改变，工作点也随之改变；输出端负载的变化体现 在输出端电阻曲线的变化（斜率），工作点不改变。
Ri=Ui / Ii
一般来说， Ri越大越好。
三、输出电阻 Ro
o U 从放大电路输出端看进去的等效电阻。Ro o I
0 U S RL
，分别测量空载和输出端接负载 输入端正弦电压 U i o 。 RL 的输出电压 U 、U
o
R U o L U o Ro RL
C
+
UO
-
Uo
Au


电压放大倍数：
Uo Ui


+VCC （+12V） RC Rb VBB
UI
I C +△I C
各电压、电流的波形 ui
O
+
t
1
I B +△I B U BE +△UBE
3 T 2 U CE +△UCE
UO
iB IBQ O iC O
-
t
符号说明
u BE U BEQ ube 基本共射放大电路的电压 放大作用是利用晶体管的 iB I BQ ib 电流放大作用，并依靠RC iC I CQ ic 将电流的变化转化成电压 uCE U CEQ u ce 的变化来实现的。