擬電路基礎(chǔ) 0929 第九次課

1、chap3 bjt放大電路放大電路（8學(xué)時(shí)，第九次課學(xué)時(shí)，第九次課）一、理解放大器的一些基本概念一、理解放大器的一些基本概念 信號(hào)源（內(nèi)阻，源電壓，源電流）；負(fù)載電阻；輸信號(hào)源（內(nèi)阻，源電壓，源電流）；負(fù)載電阻；輸入輸出電壓（電流）；耦合電容與旁路電容；直流通路入輸出電壓（電流）；耦合電容與旁路電容；直流通路與交流通路；交流地；工作點(diǎn)；小信號(hào)放大的波形演示。與交流通路；交流地；工作點(diǎn)；小信號(hào)放大的波形演示。教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求二、熟練掌握二、熟練掌握bjt偏置電路的分析和設(shè)計(jì)方法偏置電路的分析和設(shè)計(jì)方法 工作點(diǎn)的估算；直流負(fù)載線；穩(wěn)基流電路；基工作點(diǎn)的估算；直流負(fù)載線；穩(wěn)基流電路；基極分壓

2、射極偏置電路的穩(wěn)極分壓射極偏置電路的穩(wěn)q原理和穩(wěn)定條件。原理和穩(wěn)定條件。三、三、 bjt三種基本組態(tài)放大器（中頻段）三種基本組態(tài)放大器（中頻段） 熟練掌握小信號(hào)放大器指標(biāo)及其意義：端增益、源熟練掌握小信號(hào)放大器指標(biāo)及其意義：端增益、源增益、輸入與輸出電阻；掌握增益、輸入與輸出電阻；掌握ce、cc、cb放大電路、放大電路、指標(biāo)及特點(diǎn)；熟練掌握等效電路分析法；掌握指標(biāo)及特點(diǎn)；熟練掌握等效電路分析法；掌握ce放大放大器的交流負(fù)載線的畫(huà)法和動(dòng)態(tài)范圍的分析方法；理解截器的交流負(fù)載線的畫(huà)法和動(dòng)態(tài)范圍的分析方法；理解截止失真與飽和失真。止失真與飽和失真。 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求四、多級(jí)放大器四、多級(jí)放大器

3、 理解級(jí)間耦合方式；了解直流放大器的特殊問(wèn)題；理解級(jí)間耦合方式；了解直流放大器的特殊問(wèn)題；掌握放大器通用模型；掌握多級(jí)放大器指標(biāo)計(jì)算。掌握放大器通用模型；掌握多級(jí)放大器指標(biāo)計(jì)算。放大電路用途放大電路用途放大電路概述放大電路概述應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例放放大大器器直直 流流 電電 源源話筒話筒 輸入輸入揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器輸出輸出在保持信號(hào)不失真的前提下，將微弱的電信號(hào)在保持信號(hào)不失真的前提下，將微弱的電信號(hào)（電壓、電流、功率）放大到所需的數(shù)值，且（電壓、電流、功率）放大到所需的數(shù)值，且功率增益大于功率增益大于1的電子線路。的電子線路。放大的實(shí)質(zhì)放大的實(shí)質(zhì)放大電路輸出信號(hào)的能量來(lái)源于有源器件放大電路輸出信號(hào)的能

4、量來(lái)源于有源器件上的直流偏置電源，所以放大器實(shí)質(zhì)上是上的直流偏置電源，所以放大器實(shí)質(zhì)上是一種能量控制器或能量轉(zhuǎn)換器。一種能量控制器或能量轉(zhuǎn)換器。bjt放大電路：放大電路： 實(shí)用放大電路的基本組成和分析方法實(shí)用放大電路的基本組成和分析方法 bjt放大偏置電路放大偏置電路 bjt基本放大組態(tài)技術(shù)指標(biāo)分析基本放大組態(tài)技術(shù)指標(biāo)分析 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路放大電路概述放大電路概述u 放大器的通用小信號(hào)模型放大器的通用小信號(hào)模型u 放大器的類型放大器的類型 電壓放大器電壓放大器 電流放大器電流放大器 互阻放大器互阻放大器 跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器 u 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 u 放大電路的直流

5、通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路3.1 放大電路的基本組成和分析方法放大電路的基本組成和分析方法u實(shí)際的放大電路通常是實(shí)際的放大電路通常是由信號(hào)源由信號(hào)源vs、晶體三極管、晶體三極管構(gòu)成的放大器及負(fù)載組構(gòu)成的放大器及負(fù)載組成成。u實(shí)際放大器一般要求信號(hào)源與負(fù)載電阻有公共端。這個(gè)公實(shí)際放大器一般要求信號(hào)源與負(fù)載電阻有公共端。這個(gè)公共端常稱為共端常稱為“地地”，它也就是輸入電壓和輸出電壓的公共端。，它也就是輸入電壓和輸出電壓的公共端。2. 對(duì)實(shí)用放大電路的一般要求對(duì)實(shí)用放大電路的一般要求u由信號(hào)源流入放大器的輸入電流、由放大器流向負(fù)載的由信號(hào)源流入放大器的輸入電流、由放大器流向負(fù)載的輸出

6、電流都是信號(hào)電流，而一般不應(yīng)該有靜態(tài)直流電流成輸出電流都是信號(hào)電流，而一般不應(yīng)該有靜態(tài)直流電流成分。分。 解決辦法是隔掉直流，即解決辦法是隔掉直流，即“隔直隔直”。一一. . 放大器的通用小信號(hào)模型放大器的通用小信號(hào)模型1. 放大電路框圖放大電路框圖信號(hào)的傳遞過(guò)程信號(hào)的傳遞過(guò)程ceovv bbqbiii ccqciii ibeqbevvvc2隔直作用隔直作用ov2csvccv brcr1c tlr cevbevcibiisvv ceceqcevvv圖圖3.2 放大器通用小信號(hào)模型放大器通用小信號(hào)模型3. 放大器通用小信號(hào)模型的構(gòu)建思路：放大器通用小信號(hào)模型的構(gòu)建思路：u 放大器相對(duì)于信號(hào)源而言

7、是信號(hào)源的負(fù)載，因此在放大放大器相對(duì)于信號(hào)源而言是信號(hào)源的負(fù)載，因此在放大器的輸入端口可等效為一個(gè)輸入電阻器的輸入端口可等效為一個(gè)輸入電阻ri（稱為（稱為輸入電阻輸入電阻）；）；u 放大器相對(duì)于負(fù)載而言又是負(fù)載的信號(hào)源，由戴維寧放大器相對(duì)于負(fù)載而言又是負(fù)載的信號(hào)源，由戴維寧定理可知，放大器在輸出端口可等效為一個(gè)電壓源定理可知，放大器在輸出端口可等效為一個(gè)電壓源avovi和和一個(gè)電阻一個(gè)電阻ro（稱為輸出電阻）的串聯(lián)支路。（稱為輸出電阻）的串聯(lián)支路。二二. 放大器的類型放大器的類型（1 1）電壓放大器）電壓放大器 輸入信號(hào)輸入信號(hào)-電壓電壓 輸出信號(hào)輸出信號(hào)-電壓電壓圖圖3.3 電壓放大器模型電

8、壓放大器模型負(fù)載開(kāi)路時(shí)負(fù)載開(kāi)路時(shí) 電壓增益電壓增益電電壓壓控控制制電電壓壓源源按輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的不同組合方式劃分按輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的不同組合方式劃分 liovorvva（2）電流放大器）電流放大器 輸入信號(hào)輸入信號(hào)-電流電流 輸出信號(hào)輸出信號(hào)-電流電流圖圖3.4 電流放大器模型電流放大器模型 負(fù)載短路時(shí)負(fù)載短路時(shí) 電流增益電流增益電電流流控控制制電電流流源源0ioiolriia（3）互阻放大器）互阻放大器 輸入信號(hào)輸入信號(hào)-電流電流 輸出信號(hào)輸出信號(hào)-電壓電壓圖圖3.5 互阻放大器模型互阻放大器模型負(fù)載開(kāi)路時(shí)負(fù)載開(kāi)路時(shí) 互阻增益互阻增益 電電流流控控制制電電壓壓源源liororiva（4

9、）跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器 輸入信號(hào)輸入信號(hào)-電壓電壓 輸出信號(hào)輸出信號(hào)-電流電流圖圖3.6 跨導(dǎo)放大器模型跨導(dǎo)放大器模型 負(fù)載短路時(shí)負(fù)載短路時(shí) 跨導(dǎo)增益跨導(dǎo)增益電電壓壓控控制制電電流流源源0iogolrvia三三. 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 直流分析直流分析為為bjt處于放大偏置設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)處于放大偏置設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)交流分析交流分析 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析計(jì)算和分析放大器的交流指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性。計(jì)算和分析放大器的交流指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)分析靜態(tài)分析交流分析交流分析估算法估算法圖解法圖解法小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路法法圖解法圖解法計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真放大電路分放大電路分析析直流

10、分析直流分析+ +交流分析交流分析四四. 放大電路的直流通路和交流通路放大電路的直流通路和交流通路 1. 直流通路直流通路計(jì)算放大器的工作點(diǎn)計(jì)算放大器的工作點(diǎn)作用作用：建立放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的放大偏置電路。：建立放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的放大偏置電路。當(dāng)放大電路處于靜態(tài)當(dāng)放大電路處于靜態(tài)(vs=0)時(shí)，直流電流流經(jīng)的通路。時(shí)，直流電流流經(jīng)的通路。畫(huà)法畫(huà)法：交流信號(hào)源置零交流信號(hào)源置零（交流電壓源短路，（交流電壓源短路，2. 交流通路交流通路分析和計(jì)算放大器的交流指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性分析和計(jì)算放大器的交流指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性當(dāng)放大電路處于動(dòng)態(tài)當(dāng)放大電路處于動(dòng)態(tài)(vs0)時(shí)，交流電流流經(jīng)的通路。時(shí)，交流電流流經(jīng)的通路。

11、作用作用：求交流指標(biāo)。：求交流指標(biāo)。畫(huà)法畫(huà)法：直流源置零直流源置零（直流電壓源短路，（直流電壓源短路，電容開(kāi)路，電感短路。電容開(kāi)路，電感短路。交流電流源開(kāi)路），但保留其內(nèi)阻；交流電流源開(kāi)路），但保留其內(nèi)阻；直流電流源開(kāi)路）；直流電流源開(kāi)路）；電容短路電容短路共射極放大電路共射極放大電路 耦合電容：通交流、隔直流耦合電容：通交流、隔直流 直流電源：內(nèi)阻為零直流電源：內(nèi)阻為零直流電源和耦合電容直流電源和耦合電容 對(duì)交流相當(dāng)于短路對(duì)交流相當(dāng)于短路交流通路交流通路vce+-ic直流通路直流通路靜態(tài)：靜態(tài)： vs=0，即輸入信號(hào)為零（，即輸入信號(hào)為零（vi= 0 或或 ii= 0）時(shí)，電路的工作）時(shí)，電

12、路的工作 狀態(tài)，也稱狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)直流工作狀態(tài)。放大電路的兩種工作狀態(tài)放大電路的兩種工作狀態(tài)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)時(shí)放大電路靜態(tài)時(shí)放大電路中只有直流分量中只有直流分量動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)： vs0，輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作輸入信號(hào)不為零時(shí)，放大電路的工作 狀態(tài)，也稱狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)交流工作狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)時(shí)電路中混合有直流分量與交流信號(hào)。動(dòng)態(tài)時(shí)電路中混合有直流分量與交流信號(hào)。工作點(diǎn)合工作點(diǎn)合適適工作點(diǎn)偏工作點(diǎn)偏低低固定基流偏置電路固定基流偏置電路穩(wěn)基流電路穩(wěn)基流電路基極分壓式偏置電路基極分壓式偏置電路穩(wěn)基壓電路穩(wěn)基壓電路3.2 bjt放大偏置電路放大偏置電路一一. 固定基流偏置電路固定

13、基流偏置電路1. 電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖3.7 固定基流偏置電路固定基流偏置電路電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管各電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管各個(gè)電極的電壓、電流在特性個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱為曲線上確定為一點(diǎn)，稱為靜靜態(tài)工作點(diǎn)態(tài)工作點(diǎn)，常稱為，常稱為q點(diǎn)。點(diǎn)。 ( ib、 ic、vce) 或或(ibq、icq、vceq)2. 靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算估算法估算法與與圖解法圖解法圖圖3.8 偏置電路的雙電池畫(huà)法偏置電路的雙電池畫(huà)法 ()ccbe onbbvvir(1)cbcbobiiiiceccccvvi r（1）工作點(diǎn)估算）工作點(diǎn)估算放大器工作點(diǎn)估算的過(guò)程就是放大器工作點(diǎn)估算的過(guò)程就是

14、求解含有晶體管的直流電路。求解含有晶體管的直流電路。發(fā)射結(jié)回路發(fā)射結(jié)回路集電結(jié)回路集電結(jié)回路（2）圖解法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)）圖解法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)輸入直流負(fù)載線求輸入直流負(fù)載線求ib輸出負(fù)載線求輸出負(fù)載線求ic和和vce工作點(diǎn)（工作點(diǎn)（vbe，ib）應(yīng)該在）應(yīng)該在bjt輸入特性曲線上。輸入特性曲線上。同時(shí)受發(fā)射結(jié)回路的約束同時(shí)受發(fā)射結(jié)回路的約束即輸入直流負(fù)載線：即輸入直流負(fù)載線：bbeccbrvvi工作點(diǎn)（工作點(diǎn)（vce，ic）應(yīng)該在）應(yīng)該在bjt輸出特性曲線上。輸出特性曲線上。同時(shí)受集電結(jié)回路的約束同時(shí)受集電結(jié)回路的約束即輸出直流負(fù)載線：即輸出直流負(fù)載線：ccecccrvvi0.7 ,50,510

15、,10,10bebcccvvrkrkvvccv5cevv例例3.1 固定基流偏置電路如圖固定基流偏置電路如圖3.7所示。已知：所示。已知： bjt的的（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)q，并分析，并分析q點(diǎn)的設(shè)置是否合適。點(diǎn)的設(shè)置是否合適。（2 2）當(dāng)當(dāng)和和bjt不變時(shí)，要使不變時(shí)，要使，可以改變哪些參數(shù)，可以改變哪些參數(shù)? ?0.9m a1vcbc ec ccciivvir分析分析(1)(1) 5vceccccvvi r5.56kccceccvvri僅改變僅改變r(jià)b，保持，保持rc不變，則：不變，則：由于由于vce=1v偏小，偏小，q點(diǎn)靠近飽和區(qū)，點(diǎn)靠近飽和區(qū)，因此因此q點(diǎn)設(shè)置的不合適。點(diǎn)

16、設(shè)置的不合適。(2)僅改變僅改變r(jià)c，保持，保持rb不變，則不變，則ib和和ic保持不變。保持不變。 ma5 . 0ccecccrvvima01. 0cbiik930bbeccbivvr()100.70.018ma510ccbe onbbvvir溫度變化對(duì)溫度變化對(duì)icbo的影響的影響1. 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響溫度溫度t 輸出特性曲線上移輸出特性曲線上移)()c25cbo(cbo00ttkteii v102 . 2)(30)c25be(be0 ttvvt溫度溫度t 輸入特性曲線左移輸入特性曲線左移溫度變化對(duì)溫度變化對(duì) 的影響的影響溫度每升高溫度每升高1c，

17、要增加要增加0.5% 1.0%溫度溫度t 輸出特性曲線族間距增大輸出特性曲線族間距增大2. 溫度變化對(duì)輸出特性曲線的影響溫度變化對(duì)輸出特性曲線的影響qvce/vic/maib =0ibq1qvce/vic/maib =0ibq1總之總之： icbo iceo t vbe ib ic 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響（3）固定基流偏置電路的缺點(diǎn)）固定基流偏置電路的缺點(diǎn)ib隨溫度變化很小隨溫度變化很小固定基流偏置電路的名字的由來(lái)固定基流偏置電路的名字的由來(lái)一方面，溫度變化對(duì)一方面，溫度變化對(duì)vbe的影響很的影響很?。挥奢斎胩匦郧€的特點(diǎn)決定。小；由輸入特性曲線的特點(diǎn)決定。 另一方面，另一方面，

18、rb往往很大。往往很大。環(huán)境環(huán)境溫度對(duì)溫度對(duì)ic隨和隨和vce的影響很大的影響很大輸出特性曲線輸出特性曲線在溫度升高時(shí)明顯上移的結(jié)果。在溫度升高時(shí)明顯上移的結(jié)果。固定基流偏置電路不具有自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)固定基流偏置電路不具有自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)q的功能。的功能。工作點(diǎn)電流電壓的改變會(huì)使工作點(diǎn)電流電壓的改變會(huì)使bjt小信號(hào)參數(shù)改變，從而使小信號(hào)參數(shù)改變，從而使放大器的性能指標(biāo)不穩(wěn)定。因此，工作點(diǎn)的穩(wěn)定很重要。放大器的性能指標(biāo)不穩(wěn)定。因此，工作點(diǎn)的穩(wěn)定很重要。qvce/vic/maib =0ibq1()ccbe onbbvvir二二. .基極分壓式偏置電路基極分壓式偏置電路穩(wěn)基壓電路穩(wěn)基壓電路1.

19、電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)2. 靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算雙電池法與工程估算雙電池法與工程估算圖圖3.11 穩(wěn)基壓電路穩(wěn)基壓電路（1）雙電池法）雙電池法a.雙電池電雙電池電路路（1）雙電池法）雙電池法穩(wěn)基壓電路的戴維寧等效電路穩(wěn)基壓電路的戴維寧等效電路穩(wěn)基壓電路的雙電池電路穩(wěn)基壓電路的雙電池電路21b/ rrr cc212bovrrrv（1）雙電池法）雙電池法穩(wěn)基壓電路的戴維寧等效電路穩(wěn)基壓電路的戴維寧等效電路21b/ rrr cc212bovrrrvbcii電路中各電阻上流過(guò)的電流分析：電路中各電阻上流過(guò)的電流分析：rbibrcicreie發(fā)射結(jié)回路發(fā)射結(jié)回路ebbe(on)bbeebe(on)

20、bbbo)1 (rivririvriv)(ecccceecccccerrivririvv集電結(jié)回路集電結(jié)回路ebbe(on)bob)1 (rrvvi212bccborvvvrr()bbe oneevvir()()1(1)(1)bbe onbobe onebeevvvviirr（2）工程估算法工程估算法當(dāng)基極分壓式偏置電路滿足：當(dāng)基極分壓式偏置電路滿足：b21iii、21ii 近似認(rèn)為近似認(rèn)為，即，即r1和和r2近似為串聯(lián)。近似為串聯(lián)。時(shí)，時(shí)，bee)1 (rrr。與與等等價(jià)價(jià)b21beiiirr、工程估算法與雙電池法的結(jié)果一致。工程估算法與雙電池法的結(jié)果一致。工程上，通常將該工程上，通常將該關(guān)

21、系式作為基極分關(guān)系式作為基極分壓偏置電路的穩(wěn)定壓偏置電路的穩(wěn)定偏置條件。該式也偏置條件。該式也是選取基極偏置電是選取基極偏置電阻和發(fā)射極偏置電阻和發(fā)射極偏置電阻的依據(jù)。阻的依據(jù)。與與工工程程上上等等價(jià)價(jià)b21be1010iiirr、，、時(shí)時(shí)工程上滿足工程上滿足b2110iiicceivqeebebcceivviivq3. 基極分壓式偏置電路自動(dòng)穩(wěn)定基極分壓式偏置電路自動(dòng)穩(wěn)定q點(diǎn)的原理點(diǎn)的原理更大的更大的bjt），使得靜態(tài)工作點(diǎn)），使得靜態(tài)工作點(diǎn)q的的ic增大時(shí)，則電路增大時(shí)，則電路依靠射極偏置電阻依靠射極偏置電阻re的直流負(fù)反饋?zhàn)饔茫梢砸种频闹绷髫?fù)反饋?zhàn)饔?，可以抑制ic的增大，自動(dòng)地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的增大，自動(dòng)地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)q。 任何原因任何原因當(dāng)某種原因（如溫度增加、電源電壓增加或更換當(dāng)某種原因（如溫度增加、電源電壓增加或更換這一這一穩(wěn)定過(guò)程穩(wěn)定過(guò)程如下：如下：cceivqeebebcceivviivqtt當(dāng)某種原因（如溫度增加、電源電壓當(dāng)某種原因（如溫度增加、電源電壓增加或更換增加或更換更大的更大的bjt），使得靜），使得靜態(tài)工作點(diǎn)的態(tài)工作點(diǎn)的ic增大時(shí)，電路可以依靠增大時(shí)，電路可以依靠re的直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，抑制的直流?fù)反饋?zhàn)饔?，抑制ic的增大，的增大，自動(dòng)地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)