电工学_第七版_下册_秦曾煌_高等教育出版社 第15章

ib
＋
ube

ic
ib
＋＋
uce ube rbe


ic
ib ＋
uce

电工及电子技术A(2)
交流通道
第15章 基本放大电路
ui
RB
ii
ib
ui RB rbe
RC RL
uo
微变
ic
ib
RL
uo RC
性 受 控 源 电 路 求 解
将 非 线 性 元 件 化 为 线
电工及电子技术A(2)
R1
C1 +
ib
ui RB rbe
ic
Au uo
ib
ui
RC
uo

Au


Rc rbe
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
注解：
1) 电压放大倍数Au与 、rbe、Rc有关： Rc愈大，Au愈大，但要受RL的限制 愈大，Au愈大，但T的一般为定值 rbe愈大，Au愈小，但受到和IB的影响
多级放大、差动放大 功率放大、场效应管及其放大电路
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
§15.1 放大电路基本组成
1、放大电路的要求
三极管外部条件满足 静态工作点合适 有输出电流/电压转换电阻 有信号输入输出耦合电路 有能量源
C-B结反偏、B-E结正偏 IB大小合适，RB适当 RC或者RE存在 C1、C2极性电容 有EBB、ECC或者UCC
IB
+
VCC I B RB U BE
IE (1 )IB
I E RE
0
+
UCE
UBE - -

IB

VCC U BE
RB (1 )RE
RE IC I B
UCE VCC IC RC I E RE
电工及电子技术A(2)
练习2：求下图反馈偏置电路的静态值
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
③输出电阻的计算
定义： 将放大电路A及其信号源us、Rs看成负载 RL的等效信号源uOC串 rO，其内阻值为放大电路A 的输出端动态电阻。
+ -
uS
A
RS
+ -
uOC
RL
rO
RL
计算式：
•
rO

uO iO
, rO

UO
•
IO
(正 弦)
电工及电子技术A(2)
1）三极管放大电路的信号流程
ui ube ib ic uce uo
U BE I B IC
UCE
电工及电子技术A(2)
ib
IB
ic
Q
第15章 基本放大电路
IC ib
先：作出直流信号通路图 方法：电容开路，电阻、D、T、电源等保留
再：求解3个典型静态值 方法：对直流通路列写KCL、KVL、VCR方程，
求解得出
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
RB C1
ui=0
+VCC
RC IB
IC C2
+
+UB - U- CE
E
RL
IE=IB+IC
RB称为偏置电阻 IB称为偏置电流
第15章 基本放大电路
§15.2 放大电路分析
放大电 路分析
静态分析
估算法 图解法
图解法 动态分析
微变等效电路法
计算机仿真
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
1、静态分析
静态：指ui=0（无交流信号）时，电路处于纯直流的工作状
态
（目1标）：静计态算估出算三极法管工作在静态点Q时的电路参数IB、IC、UCE
第15章 基本放大电路
+VCC
解：
RB
RC
IC +
VCC ( I B IC )RC I B RB
IC IB , IE (1 )IB
U BE

I
E
RE


IB
+
UCE
UBE - -
IB ......
IC IB
RE UCE VCC I E ( RC RE )
RB
RC +VCC
VCC I B RB U BE 0

IB

VCC U BE RB
IC IB
VCC IC RC UCE 0
UCE VCC IC RC
电工及电子技术A(2)
练习1：求下图固定偏置电路的静态值
第15章 基本放大电路
解：
+VCC
RB
RC IC
规律，找到Q点就确定了静态值。
IB
IC
IB
Q
IC
UBE
UBE
Q IB
UCE
UCE
电工及电子技术A(2)
+VCC
RB C1
+ ui -
IC VCC RC
IC
RC
C2
+
+
U- CE
uo -
Q IB
UCE
UCE VCC
第15章 基本放大电路
先求IB
IB

VCC U BE RB
再画出直流负载线： IC = f (UCE)
ui
小信号
电源 A(放大器）
uO
大信号
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
2、作图规范
•走线方正 无弧线、飞线、多重交叉线 •标注清楚
直流信号 大写字母大写下标 IB IC UCE VCC UBE
交流信号 小写字母小写下标 ib ic uce ui uo
交直流信号 小写字母大写下标
iB iC uCE uBE
+VCC
RC
+ C2
T
ui R2
RE
RL u
o
第15章 基本放大电路
i
ib
ic
R1 R2 rbe ui
RE ie
RC RL uO
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
①电压放大倍数的计算
定义：Au

uo ui
,
Au

Uo Ui
(正 弦)
uo ui
ib Rc
ib rbe
ii
,
RB

R1
//
R2
EB
+ -
RB
RC +VCC
IB IC
+
T UCE
IB
EB U BE RB (1 )RE
RE - IC I B
UCE VCC IC RC I E RE
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
（2）静态图解法
思路：(IB,UBE) 和( IC,UCE )均对应于输入输出 曲线上的静态工作点Q，直流负载线是Q点变化的
第15章 基本放大电路
4) 利用输入电阻 ri可以求解信号源电压放大倍数Aus
uS
+ -
RS
Aus

uo us
+
ui
-
ri
ui

ri
ri Rs
us
us

ri
Rs ri
ui

定义：Aus

uo us


Aus

ri
ri Rs
• uo ui

ri
ri Rs
Auo
可见：同一电路的空载电压放大倍数大于信号源放大倍数
RB
RC
C1
＋
短路 ui 1/C0

+VCC 置零
C2
短路
＋
RL uo

电工及电子技术A(2)
交流通道
第15章 基本放大电路
ic
ib
＋
＋
uce
ui
RB
RC RL uo


电工及电子技术A(2)
*三极管的微变等效电路
第15章 基本放大电路
首先考察输入回路： 当信号很小时，将输入特性 在小范围内近似线性化。

ui
ui

ui
ui
R1 // R2 //[rbe (1 )RE ]
R1 R2 rbe (1 )RE
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
2、动态分析
（2）动态图解法
思路：(iB，uBE) 和( iC，uCE )均对应于输入输
出曲线上的静态工作点Q附近的点，交流负载线是 这些点变化的规律。由静态值找到Q点并利用交流 负载线就可以画出输入电压ui放大到输出电压uo的 全过程，并大致求出它们的大小和Au。
VCC IC RC UCE 0
IC


1 RC
U CE
VCC RC
作 图 点(0, VCC RC
)、(VCC
,0)
IB与负载线的交点为Q, 其坐标为静态值
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
2、动态分析
动态：指T工作于放大状态，在电路输入端加ui（交流信号）
时，电路处于交、直流混合的工作状态
iB
rbe

uBE iB

ube ib
iB
对输入的小交流 uBE 信号而言，三极管BE
uBE 间等效于电阻rbe。
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
＋ ib b c
ube
e

ib b
＋
ube rbe e
rbe

300()
(1

)
26(mV ) I E (mA )
rbe的数量级从几百欧到几千欧。
目标：计算电压放大倍数Au 、输入电阻ri、输出电阻ro
（1）动态估算法 先：寻找交流信号通路
再：作交流微变等效电路* 方法：电容、电源短路；电阻、信号源保留；三
极管用小信号线性化等效图替代。
最后：按照Au、ri、ro的定义求出其动态值
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
以下图为例：输入交流信号ui
•标志正确
NPN、PNP的箭头，C1、C2的极性，VCC、GND符号
电工及电子技术A(2)
合乎要求的最简单的基本放大器组成
第15章 基本放大电路
基极偏
置电阻 RB
C1
++
输入 电压
ui
输入耦 合电容
-
集电极 电阻
+UCC电源
RC
输出耦
C2 合电容
+
T 三极管
RL
负载
+
uo输电出压
电阻
-
电工及电子技术A(2)
电工及电子技术A(2)
练习3：求下图分压偏置电路的静态值
R1 C1
+
ui R2
+VCC
RC
+ C2
T
RE
+ RL u
o
+ -
EB
RB
第15章 基本放大电路
R1
RC +VCC
T
R2
RE
R1 +VCC R2
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
+ -
EB
RB
解：
EB

R2 R1 R2
VCC
第15章 基本放大电路
注解：
1)输出电阻 rO 是放大电路A对负载的等效信号源内电阻
2)输出电阻 ri 对负载而言是信号源内阻，愈小愈好
（太大：经过与RL分压后的uO太小，致使Au小；
A的内阻耗能大不利于能量输出到负载）
3) rbe 求解常常用戴维南等效中内电阻求法，由于
us(或者ui)为零时ic=0，故在求输出电阻时可认为微变 等效图中受控电流源开路，故经常有 rO ≈ Rc
Байду номын сангаас工及电子技术A(2)
例 1：
ii
ib
对右图作动态分析
ui RB rbe
第15章 基本放大电路
ic
ib
uo RC
Au

uo ui
ib RC
ib rbe

RC rbe
ri
ui ii

ui ui ui RB rbe
RB // rbe
ro

uo io

uo
uo Rc

ib
2) 输入电阻 ri 对信号源而言是负载，愈大愈好
（太小：从信号源取用电流较大，增加信号源负担；
经过与Rs分压后的ui太小，致使uo小；
后级输入电阻往往是前级放大电路的负载，会降低前 级的放大倍数）
3) 由于rbe 较小，输入电阻 ri 常常是rbe并联偏置
电阻，故经常有 ri ≈ rbe
电工及电子技术A(2)
+ -
uS
A
RS
计算式：
+ -
uS
RL
RS
ri
•
ri

ui ii
, ri

Ui
•
Ii
(正 弦)
电工及电子技术A(2)
例题1
ii
ib
ui RB rbe
第15章 基本放大电路
ic
ib
uo RC

ii

ui RB

ui rbe
ri

ui ii

RB rbe RB rbe

RB
// rbe
电工及电子技术A(2)
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
第15章 基本放大电路
15.1 基本组成
放大电路的要求、作图规范
15.2 电路分析
静态分析【计算法、图解法】 动态分析【计算法、图解法及波形失真分析】
15.3 共集放大电路 15.4 负反馈
概念、模型、反馈类型 负反馈对电路性能的影响
15.5 其它典型放大电路
第15章 基本放大电路
ii
ib
例题2
R1 R2 rbe
ui
RE
ic RC
ie
RL uO

ii

ui R1

ui R2

rbe
ui (1
)RE
ri

ui ii

R1
// R2
//[rbe
(1 )RE ]
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
注解：
1) 输入电阻 ri 是放大电路A对信号源的等效电阻
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
考察输出回路： iC 近似平行
iC IC ic iB
iB IB ib

IC IB

ic ib
输出端电流ic相当于 一个受 ib控制的电流源。 uCE
电工及电子技术A(2)
三极管的微变等效电路
第15章 基本放大电路
2) 若带负载RL，电压放大倍数Au会降低
Au uo ib ( RL // RC ) RL
ui
ib rbe
rbe
即：同一电路的空载电压放大倍数大于带载放大倍数
3) 电压放大倍数Au中的负号表明uo与ui反相位
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
②输入电阻的计算 定义： 将放大电路A及其负载RL看成信号源的等 效负载ri，其值为放大电路A的输入端动态电阻。
Rc , (ib 0)
电工及电子技术A(2)
第15章 基本放大电路
例 2： 求动态值
ii
ib
ic
R1 R2 rbe ui
RE ie
RC RL
uO ro Rc
ro
Au

uo ui

ib rbe
ib RC (1 )ib RE

rbe
RC
(1 )RE
ri

ui ii