2 基本放大电路

b
IBQ +
UBEQ -
+ UCEQ
c
c
b
-
e
二、晶体管共射h参数等效模型
1、h参数等效模型的提出 iB IBQ o UCEQ iC
UCE1
UCE2 Q
VCC/Rc ICQ o Q IBQ uCE
UBEQ
uBE
UCEQ VCC
uBE f iB ,uCE
iC f iB ,uCE
求全微分
iB UCE= UCEQ Q UBEQ ΔuCE
iB ΔiB IBQ
UCE= UCEQ
UBEQ uBE ΔuBE
IBQ
o
o
uBE ΔuBE
h11e表示小信号作用下b-e间的动态电阻，常记作rbe。 h12e称为内反馈系数，当c-e间电压足够大时， ΔuBE /ΔuCE 的值 很小。
iC iC diC di B du CE iB UCE uCE I
2.4.2 典型的静态工作点稳定电路
1、电路组成
1）图（a）和（b）所示电路分别是哪种耦合方式？
2）图（a）和（b）的直流通路相同吗？
2、稳定电路的直流电路
+VCC Rb2 UBQ I2 ICQ Rc B IBQ I1 UEQ Re IEQ 由(1)(2)两式得： B点的电流方程：
I 2 I1 I BQ
ui=0时，T上的电流电压都是直流，大小和方向均不变， 所以称放大器处于静态。 ui≠0时， T上的电流电压都在直流的基础上变化—— 动态。
2.2.2 设置静态工作点的必要性
1、若无合适静态工作点，会怎样？
2、有合适静态工作点 时电路波形分析
1) 静态 2) 动态
ui iB
IBQ
2.2.3 工作原理
缺点：直流影响信号源 （或前级放大器）及负 载（后级放大器）。为 建立合适的静态工作点， 要增加电阻Rb1，有交流 信号损失。 优点：能放大直流及缓慢
变化的信号。
2.3
放大电路的分析方法
2.3.1 直流通路与交流通路 1、两种通路的提出（电抗元件的存在） 2、直流通路的含义
在直流电源作用下直流电流流经的通路（用于研究静态工 作点）。
ui t
t
iB
IBQ
t
t iC
ICQ
iC
ICQ
uCE uCEQ
静态波形
t
uCEQ t
uCE
t
t
动态态波形
2.2.3 放大电路的组成原则
1) 直流电源，保证晶体管工作在放大状态的外部条件，作为 输出的能源。 2) 电阻取值适当，与电源配合提供合适的静态工作点。 3) 输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。
2、输入电阻
(a) 基本共射放大电路 Rb b c
+ Ui _ Ib rbe βIb Rc + Uo _
Ui Ri R b rbe Ii
3、输出电阻
RO RC
e (b) 交流等效电路 (b) 交流通路
例2.3.2（P101）
例2.3.3（P102）
求解动态参数的一般步骤：
1) 画出直流通路 2) 根据直流通路求解静态工作点Q 3) 根据静态工作点判断晶体管的工作状态 4) 画出交流等效电路
最大输出功率：在输出信号不失真的前提下，负载上 能够获得的最大功率。
效率：直流电源能量的利用率。
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的作用
T:放大器的核心器件。 Rb、RC、VBB、VCC:为T 提供合适的工作点。 Rc:还将交流电流转化为 交流电压，以便输出。
5) 根据交流等效电路求解Au、Ri和Ro
作业
P138 2.5；2.6；2.7；2.8

2.4 放大电路静态工作点的稳定
2.4.1 静态工作点稳定的必要性
Rb
VBB
Rc
VCC
要想使静态工作点重新回 到原来的位置，只要在温 度升高（或降低）时适当 的减小（或增大）基极电 流IB即可。 稳定Q点是指在环境温度变化时保持集电极电流ICQ和管压降 UCEQ基本不变，即Q在输出特性坐标平面中的位置基本不变。
5、直流负载线与交流负载线
1) 直流负载线：由直流通路所决定的负载线。
2) 交流负载线：动态信号遵循的负载线，由交流通路决定。 其特征有两点：
1) 过静态工作点
2) 斜率与负载电阻有关
① 放大电路带负载以后，在输入信号不变的情况下，输出电压发生了怎样 的变化？电压放大倍数如何变化？最大不失真输出电压如何变化？ ② 直接耦合放大电路的直流和交流负载线有何区别？ ③ 阻容耦合放大电路的直流和交流负载线在什么情况下会重合？
iB iC IB3 βIB3 注意：晶体管的直流模型是晶体管在静态时工作 βIB2 IB2 在放大状态的模型，其使用条件是： βIB1 IB1 UBE 大于Uon 且UCE 大于等于 UBE。 o uBE o uCE (a) 输入特性曲线折线化 (b) 输出特性曲线理想化 ICQ βIBQ e (c) 直流模型
3、交流通路的含义 交流通路是指在输入交流信号作用下，交流电流 流经的通路（用于研究动态参数）。
4、如何得到直流通路
1) 电容视为开路（即电路断开） 2) 电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻） 3) 信号源视为短路，但保留其内阻。
ห้องสมุดไป่ตู้流通路
电容视为开路
如何计算静态工作点？（见书P84）若Vcc=12V， Rc=3K，Rb=510K，β=80,UBEQ=0.7V,试求工作点的 值。
3、简化的h参数等效模型
Ib (a) 简化前 的等效模型 + Ube _ Ib + h12eUce Ic + rbe h11e h21e Ib Ic + 1/h22e Uce _
(b) 简化后 的等效模型
Ube _
βIb
Uce _
4、rbe的近似表达式
Ib
rbb1
βIb c Ie
Ic
b Ib rbb1 b1 rb1e1 e1 re
Ri U i＝ US Ri＋RS
3）输入电阻的大小与信号源的关系
3、输出电阻
1）定义：从放大电路输出端看进去的等效电阻。 2）公式
RL ' U o＝ UO RL＋RO
U RO＝( －1) RL UO
' O
3）输出电阻的大小与放大电路带负载能力的关系
结论1：输入电阻和输出电阻描述了电子电路在相 互连接时所产生的影响。
h参数模型：
du BE u BE u BE di B du CE i B U uCE I CE B
U be h11e I b h12e U ce
I c h 21e I b h 22e U ce
Ic + Ib +
iC iC diC di B du CE iB UCE uCE I
参数的选取条件：
4) 有负载时，必须保证输出动态电流能够作用于负载。
2.2.4 常见的两种共射放大电路 1、阻容耦合共射放大电路
耦合电容C1、C2： 隔直流，通交流。
优点：直流不影响信号源（或前级放大器）及负载（后级放大 器）。 缺点：不能放大直流及缓慢变化的信号。
2.2.4 常见的两种共射放大电路 2、直接耦合共射放大电路
6、图解法的优缺点
优点：可以形象直观地反映晶体管的工作情况。
缺点：必须实测晶体管的特性曲线；进行定量计算时，误差较大。
适用范围：主要用于幅值较大且工作频率较低时的情况。
例2.3.1（P93）
P138 2.4（IBQ用估算法得到）

2.3.3 等效电路法
一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算
由于放大器件具有非线性，且其线性范围具有一定的限度，所 以当输入信号的幅度超过一定值后，输出电压将会产生非线性 失真。 非线性失真系数的定义：
A2 2 A3 2 D＝（ ） ＋（ ） ＋ A1 A1
6、最大不失真输出电压
定义：当输入电压再增大就会使输出波形产生较严重的非线性 失真时的输出电压。
7、最大输出功率与效率
结论2：输入电阻和输出电阻会直接或间接地影响 放大电路的放大能力。
4、通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
某放大电路的幅频特性曲线图
上限截至频率fH、下限截至频率fL、通频带fH－fL；
三个频段：低频段、中频段、高频段。
问题：通频带越宽越好吗？
扩音机、选频电路
5、非线性失真系数

2.3.2 图解法
1、使用图解法的前提
1) 输入特性已知
2) 输出特性已知
3) 放大电路中各元件的参数已知
2、静态工作点的分析
当输入信号为0（即静态）时， 1) 静态工作点既应在输入特性曲线上，又要满足输 入回路方程（即输入回路负载线）。 2) 在输出回路中，静态工作点既应在静态基极电流 所对应的输出特性曲线上，又要满足输出回路方 程（即输出回路负载线）。

u I
4、波形非线性失真的分析
1) 截止失真（静态工作点较低时，因晶体管截止而产生的失真。）
2) 饱和失真（静态工作点较高时，因晶体管饱和而产生的失真。 ）
ui t
静态工作点 合适时的波 形分析：
1) 截止失真（静态工作点较低时，因晶体管截止而产生的失真。）
ui t
完全截止！
2）饱和失真（静态工作点较高时，因晶体管饱和而产生的失真。 ）
画出上图的直流通路，如何估算其静态工作点？ （公式见P83页）
5、如何得到交流通路
1) 将大容量电容（如耦合电容）视 为短路。
2) 将无内阻的直流电源视为短路。
直接耦合共射放大电路的交流通路：
直流电源视为 短路 交流通路
阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路：
交流通路
作业 P138 2.1 2.2 a b c
5、非线性失真系数
6、最大输出电压
7、最大输出功率与效率
1、放大倍数
定义：输出量（电压或电流）与输入量之比（电压或电流）。 1) 电压放大倍数 2) 电流放大倍数 3) 电压对电流的放大倍数
4) 电流对电压的放大倍数
2、输入电阻
1）定义：从放大电路输入端看进去的等效电阻。 2）公式
Ui Ri＝ Ii
b rb1e1 e (b) rbe的等效电路
Ie
e (a) rbe的结构图
UT rbe rbb1 1 I EQ
或
UT rbe rbb1 I CQ
三、共射放大电路动态参数的分析
Rb VBB Rc VCC 1、电压放大倍数
+ ui_
Uo R c Au U i R b rbe
B
I c h 21e I b h 22e U ce
iC
iC
ΔiC ICQ o Q ΔiB uCE ΔiC
Q
IBQ uCE
ICQ
UCEQ o
UCEQ
ΔuCE
h21e表示晶体管在Q点附近的电流放大系数β。 h22e表示输出特性曲线上翘的程度，由于大多数晶体管工作在放 大区时曲线都很平，所以通常h22e 的值小于10-5S，1/ h22e 通常被 称为c-e间动态电阻rce。
放大镜放大微小物体，即光学放大； 形状或比例的放大
进行声音放大时 • 电子电路放大的基本特征：功率放大 能量守恒吗？ • 放大电路放大的本质：能量的转换 •有源元件：能够控制能量的元件。 • 放大的前提：不失真（仅工作在放大区）
2.1.2 放大电路的性能指标
1、放大倍数 2、输入电阻 3、输出电阻 4、通频带
3、电压放大倍数的分析
1) 定义：输出电压变化量与输入电压变化量之比。
2) 求解过程分析
① ② ③ Q点的位置对电压放大倍数有影响吗？ 在输入回路中，若VBB不变，Rb减小或增大，则放大倍数如何变化？ uO uCE VCC不变，Rc减小或增大，则放大倍数如何变化？ 在输出回路中，若
Au＝
u I
第二章 基本放大电路
2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标
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 晶体管单管放大电路的三种基本接法
2.6 场效应管放大电路
2.7 基本放大电路的派生电路
2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指 标
2.1.1 放大的概念
B
Ib + h11e h12eUce h21e Ib
Ic
Ube
_
1/h22e Uce
_
+ Ube _
Uce
_
晶体管的共射h参数等效模型
2、h参数的物理意义
du BE u BE u BE di B du CE i B U uCE I CE B
U be h11e I b h12e U ce
ui t
1）当输入和输出波形均不失真时，最大不失真输出电压是多少？ 2）若要使最大不失真输出电压尽可能大，则Q点的位置应如何选取？
1）取VCC–UCEQ和UCEQ–UCES中较小者。
2）Q点应位于输出回路负载线的中间，其横坐标为（VCC＋UCES）/ 2， 即UCEQ的数值。
UCEQ→ICQ→IBQ