1、第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.12.1放大的概念和电路主要指标放大的概念和电路主要指标 2.72.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.62.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.52.5单管放大电路的三种基本接法单管放大电路的三种基本接法2.42.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.32.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.22.2基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理本章重点和考点本章重点和考点:1.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。2.放大电路失真分析。放大电路
2、失真分析。3.BJT三种组态的特点。三种组态的特点。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。2.2.2 2.2.2 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性一、静态工作点一、静态工作点 (Quiescent Point)静静 态工作点态工作点Q（直流值）：（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和和UCEQ图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路TbBEQBBBQRUVICCCCCERIVUQQICQ= IBQ对于对于NPN硅管硅管UBEQ0.7V，PNP锗管锗管UBEQ-0.2VIBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtI
3、CQUCEQ-+VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+UIUB+IIC+U+CEUOceCEQCEcCQCbBQBbeBEQBEuUuiIiiIiuUu符号说明符号说明基本共射放大电路的基本共射放大电路的电压电压放大作用放大作用是利用晶体管的是利用晶体管的电流放大作用，并依靠电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压将电流的变化转化成电压的变化来实现的。的变化来实现的。各电压、电流的波形各电压、电流的波形 共射极放大电路共射极放大电路uA40300k2V1bBECCBQRUVI3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCEQIRVU
4、uA120100k2V1bCCB RVImA6 . 9uA12080BC II V2 . 79.6mA2k-V12CcCCCEQIRVUmA62k2V1cCESCCCMRUVICMB II 由由于于2.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法返回返回例：例：基本共射放大电路如右图基本共射放大电路如右图所示，试画出其直流通路和交所示，试画出其直流通路和交流通路。流通路。 共射极放大电路共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060Q
5、ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线交流负载线20uA40uA60uA通过图解分析，可得如下结论：通过图解分析，可得如下结论： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. 2. vo与与vi相位相反；相位相反； 3. 3. 可以测量出放大电路的电压
6、放大倍数；可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 4. 可以确定最大不失真输出幅度可以确定最大不失真输出幅度。QQ1Q2vCE/ViC/mA放大区放大区0iB=40uA80uA120uA160uA200uA饱和区饱和区截止区截止区当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真当工作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。饱和区特点：饱和区特点： iC不再随不再随iB的增加而线性增的增加而线性增加，即加，即BCii 此时此时CBii 截止区特点：截止区特点：iB=0， iC= ICEOvCE= VCES ，典型值为，典型值为0.3V三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析1. 静态工
7、作点静态工作点过低，引起过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真（动画动画3-23-2）iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真波形失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQOIB = 0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC / mAuo = uceib( (不失真不失真) )ICQUCEQ2
8、. Q 点过高，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真uo 波形底部失真波形底部失真3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载线交流负载线 输出波形没有输出波形没有明显失真时能够输明显失真时能够输出最大电压。即输出最大电压。即输出特性的出特性的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。 Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DE问题：如何求最大不失真输出电压？问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCC/-UCEQ)
9、4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1） 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改变）改变 VCC，保持，保持 Rb，Rc ， 不变；不变； 升高升高 VCC，直流负载线平，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q23. 改变改变 Rc，保持，保持 Rb，VCC ， 不变；不变；4. 改变改变 ，保持保持 Rb，Rc ，
10、VCC 不变；不变；增大增大 Rc ，直流负载，直流负载线斜率改变，则线斜率改变，则 Q 点向点向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，IC Q 增大，增大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱点移近饱和区。和区。图图 2.4.9 ( (c) )图图 2.4.9 ( (d) )例：在图示基本共射放大电路中，由于电路参数的改变使静态工例：在图示基本共射放大电路中，由于电路参数的改变使静态工作点产生如下图的变化。试问：作点产生如下图的变化。试问：（1）静态工作点从）静态工作点从Q1移到移到Q2，从，从Q2移到移到Q3，从，从Q3移到移到Q4分别
11、分别由于哪些参数如何变化引起的？由于哪些参数如何变化引起的？（2）四个静态工作点，从输出电压的角度看，哪种最易产生截）四个静态工作点，从输出电压的角度看，哪种最易产生截止失真？哪种最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出止失真？哪种最易产生饱和失真？哪种情况下最大不失真输出电压最大？其值为多少？电压最大？其值为多少？（3）电路的静态工作点为）电路的静态工作点为Q4时，集电极电源时，集电极电源VCC为多少伏？为多少伏？集电极电阻集电极电阻R4为多少千欧？为多少千欧？2.3.3等效电路法等效电路法 晶体管在小信号晶体管在小信号( (微变量微变量) )情况下工作时，可以在静情况下工作时，可以在静态
12、工作点附近的小范围内态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的用直线段近似地代替三极管的特性曲线特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件三极管就可以等效为一个线性元件。这样就这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将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。线性电路。一、微变等效条件一、微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出； rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe 则则 )mA()mV(26)1(200EQ
13、beIr )mA()mV(26)mA()mV(EQEQTebIIVr而而 (T=300K) 对于低频小功率管对于低频小功率管 (100300） IcIbUbeUce)()1 ()1 (mAIUrrrIUrEQTbbebbbBBEbebbr三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题的方法是：解题的方法是：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRLiVbIcIOVbI（动画动画3-7）R
14、bviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/(rRRrIRRIrIRRIVVAV RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I0b I Ro = Rc 所以所以LS0oooRUIUR4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.2.4.2典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路稳定稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法点常引入直流负反馈或温度补偿的方法
15、使使IBQ在温度变化时与在温度变化时与ICQ产生相反的变化。产生相反的变化。一、电路组成和一、电路组成和Q点稳定原理点稳定原理稳定工作点原理稳定工作点原理目标：温度变化时，使目标：温度变化时，使IC维持恒定。维持恒定。所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ ( (= UBQ UEQ) ) IBQ ICQ C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算
16、估算) )CCb2b1b1BQVRRRU 二、静态工作点的估算二、静态工作点的估算由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII 则则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 静态基极电流静态基极电流 CQBQII R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQC1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+ uiuoRb1Re beLrRAu LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 三、动态参数的估算三、动态参数的估算erbe
17、bcRcRLoUbIcIbI + + Rb2Rb1Ui如无旁路电容，动态参数如何计算？如无旁路电容，动态参数如何计算？图图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路无旁路电容时的交流电路 R)1 (EbeLrRAuLcL/ RRR cob2b1Ebei/)1 (RRRRRBrR + +VCC C2 + C1 Ce + Rc Re2 RL vo T Rb1 + Re1 Rb2 + vi 1e1beLcV)1()/(RrRRA e1beb2b1i)1(/RrRRR 3.5.2 射射极偏置电极偏置电路路2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法三种基本接法三种基本接法共射组态
18、共射组态 CE共集组态共集组态 CC共基组态共基组态 CB2.5.1基本共集放大电路基本共集放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU图图 2.5.1基本基本共集放大电路共集放大电路( (a) )电路电路一、电路的组成一、电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出（动画（动画3-6）电压跟随器（电压跟随器（射极输出器）射极输出器） Rb vi Re +VCC + vo RL T vs e Rs b c + + + + 结构特点结构特点也称为也称为射极输出器射极输出器ebBECCB)1(RRVVI eCCCeECCCERIVRIVV BCII eEBEbBCC
19、RIVRIV BE)1(II e rbe2 b Ib c Ib Ic e rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Re Ic + e Vi rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Rb Re Ic vs Rs + + e Vi rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Rb Re Ic vs Rs + )mA()mV(26)1(200EQbeIr Rb vi Re +VCC + vo RL T vs e Rs b c + + + + + e Vi rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Rb Re Ic vs Rs + 1R1rR1R1rIR1IVVA LbeLLbebL
20、bioV)()( )()( 一般有一般有beL)(rR1 1V A即即同相同相与与ioVVLeL/ RRR 其中其中)(/LbebiiiR1rRIVR Ri大？大？ 1RRrRRsbbeeo/Ro小小 + e Vi rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Rb Re Ic vs Rs + e rbe2 b Ib + Vo RL c Ib Rb Re Ic Rs e rbe2 b Ib c Ib Rb Re Ic Rs e VT rbe2 b Ib + c Ib Rb Re Ic Rs IT IRe 1RRrRRsbbeeo/sbbeTeTT/)(RRrV1RVI bRbbRT)( eeI
21、1IIIII )(/sbbeeTTo 1RRr1R1VIR1证明如下：证明如下： 电路变换电路变换对对e极列极列KCL方程：方程：将各支路关系代入：将各支路关系代入：证毕！证毕！ 电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1， 输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强同同相相ioVV与共集电极电路特点：共集电极电路特点：三、电流放大倍数三、电流放大倍数biII eoII )1 (beioiIIIIA&所以所以结论：电压放大倍数恒小于结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近 1，且输出电，且输出电压与输入电压同相，
22、又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。iUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 图图2.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路2.5.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.5.4共基极放大电路共基极放大电路( (a) )原理电路原理电路VEE 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管保证集电结反偏；三极管工作在放大区。工作在放大区。( (b) )实际电路实际电路实际电路采用一个电实际电路采用一个电源源 VCC ，用，用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLT
23、C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc一、静态工作点一、静态工作点( (IBQ , ICQ , UCEQ) )图图 2.5.4( (c) )实际电路实际电路C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURcCQBEQCCb2b1b1eeBEQBQEQ)(1IUVRRRRRUUI 1EQBQII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU Rb2Rb1二、电流放大倍数二、电流放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：coei,IIII 所以所以 ecioIIIIAi由于由于 小于小于 1 而近似等于而近似等于 1 ，所以共基极放大电路，所以共基极放大电
24、路 没有电流放大作用。没有电流放大作用。图图 2.5.4(C)(C)共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec三、电压放大倍数三、电压放大倍数由微变等效电路可得由微变等效电路可得beLioLbobebi rRUUARIUrIUu 所以所以共基极放大电路没有电流放大作用，但是共基极放大电路没有电流放大作用，但是具有电压放具有电压放大作用大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。+_+_OUiURerbeLR iIeI
25、CIOIbIbI becLCL/RRR 四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用 1)1(bebbebiiirIrIIUR五、输出电阻五、输出电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 RC 的作用的作用 Ro rcb . 已知共射输出电阻已知共射输出电阻 rce ，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可认为得多，可认为rcb (1 + )rce如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输出电阻为出电阻为Ro = Rc / rcb Rc如考虑电阻如考虑电阻 Re 的作用的作用1/beeiiirRIUR2.5.3三种基本组态的比较三种
26、基本组态的比较组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 2.5.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好一、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数复合管的构成：复合管的构成：+uBE
27、iBiB1iC2iCiEiE1 = iB2T1bT2eciC1由两个或两个以上三极管组成。由两个或两个以上三极管组成。1.复合管共射复合管共射电流放大系数电流放大系数 值值BC ii 因因为为由图可见由图可见2B21B12C1CCiiiii 1B11E2B)1(iii 1BBii 2.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.6.1复合管放大电路复合管放大电路2B21211B21B1C)()1(iiii +uBEiBiB1iC2iCiEiE1 = iB2T1bT2eciC1则则212121 BCii所所以以2.复合管输入电阻复合管输入电阻 rbe2be11beBBEbe)1
28、(rriur 其中其中)1(2be11be1B2be2B1be1BBErriririu 所以所以显然，显然， 、rbe 均比一个管子均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。3.构成复合管时注意事项构成复合管时注意事项（1）. 前后两个三极管连接关系上，应保证前级输前后两个三极管连接关系上，应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。出电流与后级输入电流实际方向一致。（2）. 外加电压的极性应保证前后两个管子均为发外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。复合管的接法复合管的接法T1bT2ec T2T1bec( (a) ) NPN 型型( (b) ) PNP 型型图图 2.6.1复合管复合管( (c) ) NPN 型型 cT1bT2e( (d) ) PNP 型型 T2T1bec图图 2.6.1复合管复合管
