电子技术基础第二章

O
非线u性CE失真：
电1. 路饱和实失现真了（反输相出放平大底。）
2. 截止失真（顶端变形） t
U′CC R′L
UBEQ
U′BB uBE
uBE
放大电路动态分析的等效电路法
(1)放大电路的交流等效电路
RS
+
us
ui _
RB
+
RC
u RL
o
_
直流电源置零(接地)、耦合电容短路
放大电路动态分析的等效电路法(续)
RB rbe
RE
+
ib R′L
uo
_
为了稳定工作点，要求(1+)RE >>RB，但(1+)RE太大将损失
放大能力，因此，为保证放大倍数必须 RB 很小。
但是 RB 的减小将使放大电路输入电阻下降，致使源电压放 大倍数降低。折中的方法是选用较小的RE 。为了保持集电极 工作点电流不太大，需要降低UBB
RB
RC C2
IE
C1
ui
uo RL
RE
如果RB<<(1+)RE >>1
IC
UBB UBE RE
UCC UBE RE
基本与晶体管参数无关，具 有稳定的静态工作点。
现在我们来计算电路的放大倍数
由微变等效电路可以容易分析得到： +
Au
Uo Ui
rbe
R 'L
(1 )RE
ui _
因此，(1+)RE 越大放大倍数越小。
源电压放大倍数：
Au
Aus Au
R 'L 100 6.8 || 4.7 130
rbe
ri
2.2 130 2.2
102
ri RS
0.6 2.2
最大不失真输出幅度： Uomax min UCEQ UCES, R'L ICQ
min3.8 0.3, 1.2 (6.8 || 4.7) 3.3V
RB IB
RB
RCU+BE IC
_+
IC
RC
++UCC
UCE _
+
_UCC
（2）输入回路分析
静态工作IB 点 IBQ
O
+
UCE
晶体管输U入BE特_性—UC_C
（3）输出回路分析
IC
晶体管输出特性
RC 偏置电路伏安特性
静态工作点
直流负载线 ICQ
UBE UCC RBIB 偏置电路伏安特性
UBEQ UCC U直B流E 负载线 O
采用电阻分压方式降低UBB：
UCC
U BB
RB2 RB1 RB2
U CC
C1
ICQ
UBB UBE RE
+ ui
UBB不能太小，否则UBE 随温度 _
RB1
RB2 RE
RC C2
+ uo RL _
变化影响增大。通常选择：
U BB
1 3 U CC
(UBB UBE 1V)
分压电阻的选取：
RB1 || RB2 (0.2 ~ 0.1) (1 )RE
（3）近似条件：UBE 0.7V(硅管)，或 0.3V(锗管)
（4）近似估算
I BQ
UCC UBE RB
+
VC_C
RB IB UBE
ICQ IBQ
UCEQ UCC RC ICQ
（5）检验晶体管是否处于放大状态
UCEQ UCES ?( 0.3V)
IC RC +
·IB_UCE
+
_VCC
设电路中Ucc=12v，
Rc=2.1KΩ，
IBQ
RB=300K Ω
β=100，设UBE=0.6v。
UCES=0.6v
请对电路做静态分析。
如果β=200呢？
RC RB
+
UBE
_
ICQ
+
UCE
_
+UCC
放大电路的动态分析
动态分析的目的：确定放大电路的性能指标。 耦合电容容量很大，信号变化一周期电容两端电压保持恒定：
UBEQ 0.7 V
600 C1
RS uS
910k
RB
6.8k
+UCC
12V
RC C2
=100 rbb’=50
RL
4.7k
I BQ
UCC
U BEQ RB
12 0.7 910
mA
0.012mA
ICQ IBQ 100 0.012mA 1.2mA
U CEQ
UCC
RC
ICQ
(12
1.2 6.8)V
（2）晶体管的小信号(微变)等效电路
b
c
ib
ube rbe
ic ib
ib ube rbe
ic
ib uce
e
rbe
rbb'
VT I BQ
;
VT
KT q
rbb′: 晶体管基区体电阻，几欧~几十欧（常取10）
VT: 温度电压当量.
常温(27ºC), VT =25.8 mV
K: 玻耳兹曼常数1.38066210-23 J∙K-1
C1
+
RB2
ui
+ CE uo RL
_
RE
_
但是，发射极电阻的存在对提高输入电阻有好处：
ri RB || rbe (1 )RE RB || rbe
实际组成电路时常在交流通 路中保留部分发射极电阻：
ICQ
U BB RE1
U BE RE2
Au
rbe
R'L
(1 )RE1
C1
+
ui _
UCC
U C1 U BEQ
U C2 U CEQ
RB UCBE1Q
RS uS
+UCC RC UCCE2Q
RL
输入、输出回路作戴维宁等效：
UBEQ
UCEQ
U’BB iB
iC U’CC
RS
RB
RC VCC
RL
R’S
R’L
us
VCC
u’s
其中，
R 'S RS || RB
u 'S
RB RS RB
uS
U
'BB
提供正确的偏置
负 输出R耦L 合电载
容
放大电路的工作原理
RB C1
信 号 源
RS uS
+UCC RC
负 RL 载
UCC RB
ICQ IBQ
uS
uBE=UBEQ+ube
iB=IBQ+ib
iC=ICQ+ic
ic= ib
uo=uce
uCE=UCEQ+uce
UCEQ=UCCRCICQ
uce=RL||RCic
RB1 RC C2
RB2
RREE1 RE2
+ uo RL CE_
CE
ri RB1 || RB2 || rbe (1 )RE1
通常，RE1=10~100, RE2=1~10k
例：共发射极放大电路如图，分析该电路的特性。
1. 静态分析：
U BB
RB2 UCC RB1 RB2
5112 V 2.9V 51 160
U CC
RS
RS RB
U
BEQ
RS
RB RB
U BEQ
R 'S
I BQ
R 'L RC || RL
U 'CC
U CC
RL RC RL
U CEQ
RC RC RL
UCEQ
R 'L
ICQ
iB IBQ ib
iC ICQ ic
放大电路动态分析的图解法 U′BB
可分析指标：
1. 放大倍数; 2. 最大不失真输出
ICEO ↑
为稳定电路的静态工作点，需要改进偏置电路，当温度升 高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制静态工作点的变化， 保持静态工作点基本稳定。
可采用的稳定静态工作点的方法：
IC ↑
UE ↑
(不再固定)
IC ↑
VBB ↓
(不再固定)
IB=(VCC-UBE-UE)/RB↓ IB=(VBB-UBE)/RB↓
放大电路分析举例2
图示电路，PNP型管的参数为：=100, rbb′=50 (1) 欲使静态工作点集电极电流为1mA, RB=? (2) 计算放大电路的电压放大倍数。
静态分析
根据要求，集电极静态电流为 1mA, 因此，基极电流
RB + C1
ui
I BQ
UCC UBE RB
ICQ
0.01mA
3.8V
说明晶体管确实工作 在放大区
2. 动态分析： rbe
画出小信号等效电路
rbb'
VT I BQ
(50
26 ) 0.012
ib
2.2k
输入电阻：
ri RB || rbe rbe 2.2k
RS
us
输出电阻：
rbe ui RB
RC uo
ib
RL
ro RC 6.8k
电压放大倍数：
-
RB
UCC UBE I BQ
6 0.7 k 530k 0.01
-UCC RC -6V
4.3k
+
C2 uo
—
RL
3k
动态分析
rbe
rbb'
VT I BQ
(50
26 ) 0.01
2.65k
画出放大电路的微变等效电路
ib
+
rbe
ui
RB
—
100ib
RC
+ uo RL
—
电压放大倍数：
Au
RC || RL rbe
IBQ UCEQ UCC UCE
放大电路静态分析的等效电路法
（1）晶体管的静态等效电路（放大状态）
B
CB
IB
C
UBE
·IB
E
（2）放大电路静态等效电路
+
UC_C
RB IB
+ UBE _
IC
RC
+
UCE _
பைடு நூலகம்
+
UC_C
+
_UCC
E RB IB
UBE
IC RC +
·IB_UCE
+
_UCC
放大电路态分析的等效电路法(续)
杨晓霞
2.1 共射极放大电路 2.2 放大电路的静态分析 2.3 放大电路的动态分析 2.4 静态工作点稳定的放大电路 2.5基本共集电极放大电路
2.6 不讲 2.7 多级放大电路 2.8 差动放大电路 2.9 功率放大电路
放大电路的组成
1. 放大器件
2. 偏置电路：使放大器件工作在放大状态
发射极电阻RE 降低放大电 路的放大倍数
Au
rbe
R 'L
(1 )RE
+
+
ui _
RB
rbe
ib uo R′L _
RE
如 果 给 发 射 极 电 阻 RE 设 置 旁 路 电 容 （几十微法）交流工作时，旁路电容
等效为短路：
Au
R'L rbe
放大倍数与未加发射极电阻时相同。
UCC
RB1 RC C2
100 3 || 4.3 2.65
66.7
为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静
态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。
对于固定偏置放大电路，静态工作点与UBE、 和ICEO有关，
而这三个参数对温度敏感，它们随着温度的变化将影响静态工
作点稳定。
UBE↓
T↑
β↑
IC ↑
Au ↓ BW↓
R′S
—U′CC R′L
iC
U cemax
min 1 (U 2
U为C获EQ得U最C大ES不, U失真'CC输U出C，EQ 静u态′s 工作点
应设置在交流负载线的中点。
'CC UCES )
iB
iB
ICQ O
t
IBQ
IBQ
输入电压幅度不能太大，否则输入特性
非U线CE性Q严重U，′CC要求uUCEbem<5t mV
3. 输入耦合电路：使信号源的信号顺利进入放大电路。
4. 输出耦合电路：使放大后的信号有效加载集到电负载极。直流负载电阻将集电极电
基极偏置电阻，为晶体
流的变化转化为电压输出。
管提供适当的偏置电流
IB
RB C1
信 号 源
RS uS 输入耦合电容
+VCC
RC C2
直流电源为放大电路提 供能源，并为放大器件
（3）静态分析的目的——确定晶体管的静态工作点 （IB、IC、UCE、UBE ）
（4）静态分析的方法——图解法、近似估算法（等效电路法）
++UUCCCC
IBQ C1
RRB B RC
RICCQ
+
信 号 源
RS uS
+
UBE
_
UCE
_
负 RL 载
放大电路静态分析的图解法
（1）把输入输出回路分开处理
UIBC+_C
ICQ
U BB RE1
U BE RE2
680
uS
RB1
160k
C1
+ RSui
RB2
51k
_
RC
UCC +12V
6.8k
C2 =100
+
RE1 51
uo
RL
4.7k
RE2
CE _
2k
2.9 0.7 mA 1.07mA 2 0.051
UCEQ UCC RC ICQ (RE1 RE2 )IEQ 2.53V 0.3V
R 'L rbe
放大电路动态分析的等效电路法(续)
（4）放大器的电压放大等效电路
RS
ro
us
+ ui ri _
+
-Auui
+ uo RL _
源电压放大倍数：
放大电路
Aus
Uo Us
ri ri RS
Au
R'L rbe
ri
ri RS
放大电路分析举例
1. 静态工作点分析 采用近似估算法
T: 绝对温度值
q: 电子电荷量1.602189210-19 C
放大电路动态分析的等效电路法(续)
（3）放大电路的的小信号(微变)等效电路
ib
RS
+ ui
rbe
RB
us
_
+
RC
uo
ib
RL _
输入电阻
输出电阻
ri RB || rbe rbe
ro RC
电压放大倍数：
Au
Uo Ui
RC || RL rbe
2. 动态分析：
ui
rbe VT / ICQ 2.43k
ri RB1 || RB2 || rbe (1 )RE1 6.3k
Au
rbe
RC || RL
(1 )RE1
37
rbe
RB
RE2
ib
uo
R’L
放大电路的工作波形
反相放大
uBE iB iC
uCE
UBEQ
ib
IBQ
ic ICQ
uce UCEQ
直流通路
IBQ
RC RB
+
UBE
_
ICQ
+
UCE
_
+UCC
交流通路
RS
+
us
u RB
i
_
+
RC
u RL
o
_
放大电路的静态分析
（1）静态的概念——无信号输入，电路中只有直流电源作用。
（2）静态等效电路——直流通路：耦合电容开路。
分压偏置工作点稳定电路
IC ↑
UE ↑(不再固定)
IB=(UCC－UBE-UE)/RB↓
增加发射极电阻（IC流过时产生压降）
UCC
计算静态工作点：UBB RB
IB
输入回路KVL (UBB=UCC)
RE
UCC RBIB UBE RE (IB IC )
IC RB RE (1 ) (UBB UBE )