第10章基本放大电路(新)

ri RB // rbe rbe
共发射极放大电路的ri不高
U S
+
i U

如果放大电路的输入电阻较小: 1. 将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担； 2. 经过内阻RS和ri的分压，使实际加到放大电路的输入 电压Ui减小，从而减小输出电压；
通常希望放大电路的输入电阻能高一些。
（2）由输出特性和负载线确定UCE 、IC。
UCE UCC RC I C
UCE UCC I C RC 负载线画法 取IC = 0，则UCE = UCC = 12V — N点
取UCE = 0，则 IC = UCC / RC = 12/4 = 3mA — M点 静态工作点Q
+UCC RB IC + IB · UCE V +U BE – – I E RC
o U 表示放大电路放大信号能力的主要性能指标 Au i U
（1）电压放大倍数Au
当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。 RL i I I C c B
RS + RB Ui – +
S U
+
–
rbe
b I
E
b I
RC
RL U o
–
当放大电路 输出端开路 (未接RL )时
iC
IC
iC
IC Q1
IB4 IB3 IB2
Q I'B1
ic
0
IB1
IB= 0
t
uo波形
0 0 t
UCE
Q2
uCE
uCE
uce
调整静态工作点：一般情况下，负载线确定。 用调节的 RB 大小，改变 IB 数值，使工作点 Q 位于 特性曲线放大区的中间部分。
（3）输入信号过大引起饱和失真和截止失真
iC / mA iC / mA
(1)饱和失真：Q 位置过高(负载线固定，RB过小、IB过大)
iC IC
iC
ic IC
Q1
IB4
接近饱和区
IB3 IB2 IB1
IB= 0
Q
Q2
0
t
0 0
uo波形
UCE
uce
t
uCE uCE
饱和失真
uce波形负半周变平
（2）截止失真 工作点位置过低,接近截止区(负载线
固定，RB过大、IB过小） uce波形的正半周变平。
RS +
RL I C c
+
S U
+ –
RB Ui
–
rbe
b I
E
b I
RC
RL U o – +
ri
U ri i I i
ri RB // rbe rbe
RS +
ri
U 注意：ri 与 rbe 意义不同不能混淆。 S
i U


（2）放大电路输入电阻ri
RS + ri
（3）放大电路输出电阻rO
B C
I
RC
b= 0 I
RS
RB
rbe
E
b I b I 0
U
+ r O
– E
+ RL
S 0 U
+
s
U o

ro
受控电流源视为开路。

由U 在 rbe 中引起的电流为0，受控电流也为0，
放大器输出电阻
ro RC
RC一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。
通常希望放大电路输出级的输出电阻低一些。
10.3 静态工作点的稳定
U CC U BE U CC IB RB RB
当RB一经选定后，IB 也就固定不变，称为 固定偏置放大电路。 它不能稳定静态工作点。 +
+UCC
RB RC
+
C1
ui

C2
+
T
RL
固定偏置放大电路
+UCC RB1 C1
+
3 M Q1 80μA
iB
20μA Q2
40μA Q 6V
60μA Q1 3V
uCE
9V
IC
ic
2.25 1.5
0.75
Q
60μA
40μA Q2
20μA
0
t 0
0
3 Ucem
6 UCE
9
N I =0 B uCE/V 12
uCE
uce
t
3.静态工作点与失真
设置静态工作点的目的：使Q位于特性曲线放大区的中部， ui加入后，保证信号得到充分放大，而又不进入（饱和区、 截止区）非线性区----信号不失真。
RB
RC IB IC
UCE = 6V IC = 1.5mA
80 A
+UCC I ／mA C
3 M 2.25 1.5 0.75
0
+ · V +U UCE BE IE –
60 A
Q
40 A
20A N IB=0
3
6
9
12
UCE／V
1.输入回路—输入特性曲线 ui=Uimsinωt =0.02sint V 输入信号 发射结总电压 uBE=UBE+ui=0.6+0.02sint V ui 0.58V
3
N
Q1
80 A
60 A
设静态值 IB= 40 µA
ic
2 1
Q
IB =
Q2
40 A
20A
0
t
0 0
3
6
9
0 12 M
uo波形
uCE /V uCE /V
uce (uo)
t
两边同时 发生失真
10.2.2 动态分析
放大电路有输入信号时的工作状态称为动态，动态分析 是在静态值确定后，确定放大电路的电压放大倍数 Au，输入 电阻ri和输出电阻ro
UBE VB VE VB RE I E
VB UBE
VB U BE VB IC IE RE RE
IB IC
+ UBE I2 RE
若使 则
直流通路
UCE = UCC – ICRC – IERE = UCC – IC ( RC+RE)
ic
T
ii
RL + –
ib T
C
ic
RC RL + – E 负载
ii ib
Rs + + B
RC
– 信号源
uS
–
ui RB
uo
Rs
E
uS
– 信号源
+
B + βib RB rbe u
i
uo
–
负载
2. 微变等效电路分析法 — 动态分析
设输入信号ui是正弦波，用相量法计算：Au、 ri、 ro
（1）电压放大倍数Au
1. 微变等效电路
晶体管是非线性元件，由晶体管所组成的放大电路也是非 线性的。在小信号 (微变量) 情况下工作时,可以在静态工作点 附近的小范围内，将三极管可以等效为一个线性元件。 这样就可以将由非线性元件晶体管所组成的放大电路等效 为一个线性电路。
（1）晶体管的微变等效电路
ic
B
ib
+ ube
0
uO
t
ui
UBE
t
0
uBE= UBE+ ui
t iE uCE= UCC – RCiC
uO= – RCiC
10.2 共发射极放大电路的分析 10.2.1 静态分析
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。静态分析 是要确定放大电路的静态值(直流值) IB 、IC 和UCE。
一、由放大电路的直流通路确定静态值(静态工作点）
10.1 共发射极放大电路的组成
在放大器外部 ( C1左边, C2右边 ) 输入、输出电压是交流。 在放大器内部 ( C1, C2之间 ) 各电压电流均为直流+交流。
uBE = UBE + Uim sint = 0.6+0.02 sint (V)
uS
t
+UCC
RB
C1
+ –
+
iB
+
iC
T
RC C 2
iB ib iB / A
80 60 Q1 Q 40 20 0 t
0
uBE
0.6V 0.62V
Q2
Q
40μA
Q1
60μA
IB
Q2
iB
0.62V
20μA
0.58V 0
0.6
uBE/V
ib
ic
uBE
ui
t
用输出特性 曲线分析
2.输出回路---输出特性曲线 负载线不变（UCC、RC不变）
iC iC / mA
RL
1. 为输出信号提供能量; uo 2. 保证集电结处于反向 偏置，发射结处于正向 偏置，以保证晶体管具 有放大作用。
+
集电极负载电阻RC 简称集电极电阻，主要是将电流的 变化变换为电压的变化，以实现电压放大。 偏置电阻RB 提供大小适当的基极电流，以使放大电路 获得合适的工作点。 耦合电容C1和C2 隔直流通交流。
IC
+
UCE
– –
UBE T
IE
例10.2.1 在共发射极基本交流放大电路中,已知UCC =12V， RC =4k，RB =300k， 37.5，试求放大电路的静态值。
IC IB
UCE UCC RC I C
12 解 I B U CC A 40A 3 RB 300 10
o RL c RL b i rbe I b U I I U
式中 RL RC // RL
RC Au rbe
电压放大倍数
U RL o Au Ui rbe
Au比接RL时大， 可见RL 越小, Au越低。
（2）放大电路输入电阻ri i I B
U CE U CC RC I C (12 4 103 1.5 103 )V 6V
I C I B 37.5 0.04mA 1.5mA
2. 图解法
利用在晶体管输出特性曲线上作图的方法，确定静态值。
（1）估算出IB = 40 A
U CC U BE U CC IB RB RB
第10章 基本放大电路
10.1 共发射极放大电路的组成 10.2 共发射极放大电路的分析 10.3 静态工作点的稳定
10.1 共发射极放大电路的组成
+UCC RB C1 RS + es

RC iB iC
+
+ ui

+
uBE

C2 + + T uCE

各元件的作用： 晶体管T 放大器件 集电极电源电压UCC
UCE = 6V IC = 1.5mA
IC／mA 3 M 2.25 1.5 0.75 N
0
Q
40 A
3
6
9
12
UCE／V
UCE UCC I C RC 取IC = 0,则UCE = UCC = 12V---N点 负载线画法
取UCE= 0,则 IC = UCC／RC = 12V／4k =3mA---M点 静态工作点Q
+UCC
直流通路
+UCC RB RC IB
+
RB
C1 ui = 0
+
RC
+
C2 IC
+
T
RL
UCE
–
–
UBE T
IE
1. 估算法
IB RB UBE UCC
+UCC RB RC IB
+
硅管的UBE 约为0.6V，比 UCC小得多，可以忽略不计。
U CC U BE U CC IB RB RB
表示交流信号的传输关系。 只适用于交流（动态）工作情况。
耦合电容C1和C2 — 短路处理
直流电源EC —源自文库短路处理
RB C1 + + ui – RC C2 +
共射极电路
C
ic
T
T
·
+
ii ib EC
Rs + + – B
RC RL +
RL
uO –
–
uS
ui RB
uo
–
E
（3）放大电路的微变等效电路
C
I1 RC
IB T
+
C2 + uo –
RS + uS –
+
VB I2 R E
ui RB2
–
CE
+
RL
这两个电路 的不同之处
+UCC
RB RC
+
分压式偏置放大电路
C1
RS + uS –
+
C2 +
+
ui

T
RL uo –
固定偏置放大电路
1. 稳定静态工作点的原理
+UCC RB1 C1
+
直流通路 +U CC
+
uo
+
+
RS
u+ S
–
ui
uBE
–
uCE
–
iE
uo
–
RL
t
信号源
放大器
负载
二、交流信号的传输情况
输出信号 与输入 RB 信号反相
C1
iB= IB+ ib iB
IB
0
RC
+UCC iC
IC +
0
iC = IC + ic
t
+ ui
0
+
iB uBE
T
t iC
+ uBE
t
uCE
UCE
+
C2
+
uO
0
uCE
C T E B
ic
ib E
ib
B
C
ube
uce
ube
rbe
uce
晶体管微变等效电路的使用条件：
(1) 分析交流小信号：信号较大时，参数将发生变化； (2) 分析交流量：不能用于求静态值； (3) 分析低频信号：200 Hz ~ 300 kHz。
1.微变等效电路 （2）放大电路的交流通路 交流通路 交流电流通过的路径。
RB1
I1 RC
IB
+
C2
I1
IB
RC
IC
+ T UCE IE
RS + 2. uS –
+ –
VB I2 R E
T
ui RB2
CE
+
RL
+ uo R B2 –
+ UBE I2 RE
设电路I1 >> IB，I2 >> IB，有 VB RB2 U CC 基本不变 RB1 RB2 由 UBE = VB –VE，有以下调整过程 这种稳定静
ib +
C
ib
B
ic
ib E
C
uce
E ie
ube
rbe
uce
ic = ib
低频小功率晶体管的输入电阻常用下式估算：
电流控制 的电流源
rbe
26(mV ) 200( ) ( 1) I E (mA )
rbe是对交流而言的一个动态电阻。
（1） 晶体管的微变等效电路
ic
ib
温度升高 IC IE VE UBE
IC
IB
态工作点的 作用，称为 直流负反馈
2. 静态分析
基极电位
+UCC RB1
RB2 VB RB2I 2 UCC RB1 RB2
I1
IB
RC
IC
+ T UCE IE
VB与晶体管的参数无关，基本不受温度 影响，而仅为RB1和RB2的分压所决定。 R B2