第三章晶體管放大器基礎(chǔ)-最新課件

1、第三章 晶體管放大器基礎(chǔ)§3.1 知識(shí)點(diǎn)歸納一、基本概念·向放大器輸入信號(hào)的電路模型一般可以用由源電壓串聯(lián)源內(nèi)阻來表示，接受被放大的信號(hào)的電路模型一般可以用負(fù)載電阻來表示（圖3-1）。·未輸入信號(hào)（靜態(tài)）時(shí)，放大管的直流電流電壓稱為放大器的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)由直流通路求解。·放大器工作時(shí)，信號(hào)（電流、電壓）均迭加在靜態(tài)工作點(diǎn)上，只反映信號(hào)電流、電壓間關(guān)系的電路稱為交流通路。·放大器中的電壓參考點(diǎn)稱為“地”，放大器工作時(shí)，某點(diǎn)對(duì)“地”的電壓不變（無交流電壓），該點(diǎn)為“交流地”。·交流放大器中的耦合電容可以隔斷電容兩端的直流電壓，并無衰減地將

2、電容一端的交流電壓傳送到另一端，耦合電容上應(yīng)基本上無交流電壓，或即是交流短路的。傍路電容也是對(duì)交流電流短路的電容。·畫交流通路時(shí)應(yīng)將恒壓源短路（無交流電壓），恒流源開路（無交流電流）；耦合、傍路電容短路（無交流電壓）。·畫直流通路時(shí)應(yīng)將電容開路（電容不通直流），電感短路（電感上直流電壓為零）。二、BJT偏置電路1固定基流電流（圖3-7a）·特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，隨溫度變化小；但輸出特性曲線上的工作點(diǎn)（、）隨溫度變化大。·Q點(diǎn)估計(jì)，·直流負(fù)載線2基極分壓射極偏置電路（圖3-14）·特點(diǎn)：元件稍多。但在滿足條件（）時(shí)，工作點(diǎn)Q（，）several

3、group number, then with b ± a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for

4、measurement, General in iron angle code bit at measurement level points grid errors, specific method is from baseline to methyl vertical box center line distance for a, to b vertical box distance for b, list can measured隨溫度變化很小，穩(wěn)定工作點(diǎn)的原理是電流取樣電壓求和直流負(fù)反饋（§7.4.4）。·Q點(diǎn)估算：，直流負(fù)載線以上近似計(jì)算在滿足時(shí)有足夠的準(zhǔn)確性。三

5、、基本CE放大器的大信號(hào)分析·交流負(fù)載線是放大器（圖3-6b）工作時(shí)，動(dòng)點(diǎn)（，）的運(yùn)動(dòng)軌跡。交流負(fù)載線經(jīng)過靜態(tài)工作點(diǎn)，且斜率為。·因放大器中晶體管的伏安特性的非線性使輸出波形出現(xiàn)失真，這是非線性失真。非線性失真使輸出信號(hào)含有輸入信號(hào)所沒有的新的頻率分量。·大信號(hào)時(shí)，使BJT進(jìn)入飽和區(qū)產(chǎn)生飽和失真；使BJT進(jìn)入截止區(qū)，產(chǎn)生截止失真。NPN管CE放大器的削頂失真是截止失真；削底失真是飽和失真。對(duì)于PNP管CE放大器則相反。·將工作點(diǎn)安排在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，可以獲得最大的無削波失真的輸出。四、BJT基本組態(tài)小信號(hào)放大器指標(biāo)1基本概念：輸入電阻是從放大器輸入口視

6、入的等效交流電阻。是信號(hào)源的負(fù)載，表明放大器向信號(hào)源吸收信號(hào)功率。放大器在輸出口對(duì)負(fù)載而言，等效為一個(gè)新的信號(hào)源（這說明放大器向負(fù)載輸出功率），該信號(hào)源的內(nèi)阻即輸出電阻。·任何單向化放大器都可以一個(gè)通用模型來等效（圖3-36）。由此模型，放大器各種增益定義如下：端電壓增益：源電壓增益：，電流增益：負(fù)載開路電壓增益（內(nèi)電壓增益）：，功率增益：·、的分貝數(shù)為；的分貝數(shù)為。·不同組態(tài)放大器增益不同，但任何正常工作的放大器，必須。2CE、CB、CC放大器基本指標(biāo)，管端輸入電阻，管端輸出電阻。用電流控制電流源（）BJT低頻簡(jiǎn)化模型（圖2-24）導(dǎo)出的三個(gè)組態(tài)的上述基本指標(biāo)由

7、表3-1歸納。表3-1 BJT三種基本放大器小信號(hào)指標(biāo) CE放大器CB放大器CC放大器簡(jiǎn)化交流通路AV（大，反相）(rbe>>rbb)（大，同相）(rbe>>rbb)(<1，同相)(rbe>>rbb)rbe (中)(1+)re (rbe>>rbb) (小)re (rbe>>rbb)rbe+(1+) (大)(1+)(re+) (rbe>>rbb)0.5rcerce (大，與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān))rce0.5rbc(很大，與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān))(小，與RS有關(guān)), ()應(yīng)用功率增益最大(3.3.4節(jié))，RiRo適中，易于

8、與前后級(jí)接口，使用廣泛。高頻放大時(shí)性能好，常與CE和CC組態(tài)結(jié)合使用。如CE-CB組態(tài)CC-CB組態(tài)。Ri大而Ro小，可作高阻抗輸入級(jí)和低阻抗輸出級(jí)，隔離級(jí)和功率輸出級(jí)。五、多級(jí)放大電路1基本概念·多級(jí)放大器的級(jí)間耦合方式主要有電容耦合（阻容耦合）（圖3-39）、變壓器耦合（圖3-41）和直接耦合（圖3-42、3-43）三種方式。·對(duì)于直接耦合放大器，其工作頻率的下限可以為零（稱為直流放大器），但輸出易發(fā)生所謂“零點(diǎn)漂移”（輸出端靜態(tài)電壓緩慢變化），形成假信號(hào)。零點(diǎn)漂移的主要原因是前級(jí)工作點(diǎn)隨溫度變化，這種變化因級(jí)間直接耦合被逐級(jí)放大。在輸出端出現(xiàn)可觀的漂移電壓。·

9、;直流放大器由于輸入輸出不能使用隔直耦合電容，希望在無輸入信號(hào)時(shí)，輸入端口和輸出端口的靜態(tài)直流電壓為零。滿足這種條件的直流放大器稱為滿足零輸入、零輸出條件。只有用正負(fù)雙電源供電的直流放大器才能實(shí)現(xiàn)零輸入和零輸出。·由于供電電壓源存在內(nèi)阻，使各級(jí)放大器發(fā)生“共電耦合”，這種共電耦合可能導(dǎo)致放大器指標(biāo)變壞甚至自激。放大器中的電源去耦電路就是為了減小和消除共電耦合（圖3-39、3-40）。2多級(jí)放大器指標(biāo)計(jì)算·后級(jí)放大器的輸入電阻是前級(jí)放大器的負(fù)載，在計(jì)算前級(jí)放大器的增益時(shí)，一定要把這個(gè)輸入電阻計(jì)為負(fù)載來計(jì)算增益。·第一級(jí)放大器的輸入電阻即多級(jí)放大器的輸入電阻；末級(jí)放大

10、器的輸出電阻即多級(jí)放大器的輸出電阻。·計(jì)算多級(jí)放大器電壓增益的一般方法是求出各級(jí)增益，再將其相乘。對(duì)BJT多級(jí)基本放大器的一種有效的計(jì)算增益的方法是“觀察法”，應(yīng)該掌握。BJT兩種重要的組合放大電路是共射共基和共集共基組態(tài)，其實(shí)用電路之一分別是圖3-45（CE-CB）和圖3-47（CC-CB），應(yīng)能畫出并計(jì)算這兩個(gè)電路的指標(biāo)。§3.2 習(xí)題解答3-1 下面各電路都不能作為放大器正常工作，試說明理由。解錯(cuò)誤：基級(jí)無直流通路，。錯(cuò)誤：=常數(shù)，使發(fā)射結(jié)被交流短路。改正：處應(yīng)短路，再將移至 不能加入信號(hào)電壓。左側(cè)。 改正：可在支路串一個(gè)電阻或去掉，用提供結(jié)正偏。錯(cuò)誤：將輸入與輸出端

11、錯(cuò)誤：發(fā)射結(jié)零偏， 交流短路，使 使BJT不能偏置于放大區(qū)。改正：正端串，負(fù)端接地 改正：應(yīng)從B極接到理由同（d）錯(cuò)誤：電源極性反。改正：應(yīng)為。題3-2 在圖示基極分壓射極偏置電路中，將基極的下偏置電阻改為具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT，即dRT/dT<0，則穩(wěn)定工作點(diǎn)的性能會(huì)提高，試解釋為什么？ 解 該電路既有基極分壓，射極偏置電路穩(wěn)Q的功能，又有溫度補(bǔ)償穩(wěn)Q功能。后者的原理如下：   圖P3-23-3 只采用基極上偏置電阻的射極偏置電路如圖所示。在RE和工作點(diǎn)相同的條件下，該電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定性不如基極分壓射極偏置電路。試解釋為什么？圖P3-3解 此時(shí)等效為基極分壓電

12、路中的，由于建立相同的工作點(diǎn)時(shí)，該電路的往往較大，故不能滿足穩(wěn)定條件的條件，使得穩(wěn)Q性能不夠好。3-4在圖示CE放大器中，晶體管的靜態(tài)VBE0.7V，=100，rce=50k，不計(jì)。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)IC和VCE 。（2）求放大器在中頻段的Ri，Ro，AV和AVS 。解（1）VmAV 圖P3-4（2）ms*（）（）*說明：該式與使用的計(jì)算結(jié)果相同。若產(chǎn)生誤差是用了近似所致。3-5 在圖P3-5（a）所示CE放大器中，晶體管輸出特性曲線已知（圖P3-5b），且該管靜態(tài)VBE0.72V。（1）在圖3-5（b）上作直流負(fù)載線，確定工作點(diǎn)的坐標(biāo)IC和VCE的值。（2）在圖3-5（b）上作交流負(fù)載線，

13、確定無削波失真的最大輸出電壓的振幅。（3）如果增大源電壓vs，直到輸出vo出現(xiàn)削波失真。試畫出這時(shí)vo的波形。這是飽和失真還是截止失真？為什么？ (a) (b)BJT共射輸出特性曲線圖P3-5解 直流負(fù)載線為：A工作點(diǎn)如圖所示，即。（2）V，交流負(fù)載線如圖（b）所示。由圖知V。 圖P3-5-1（3）由交流負(fù)載線位置可知，振幅增大時(shí)，應(yīng)先出現(xiàn)截止失真，波形如圖P3-5-1所示。3-6 將上題NPN管改為PNP管（電源應(yīng)改為負(fù)電源）。若輸出電壓vo出現(xiàn)同一削波失真的波形，這是什么失真？為什么？解 應(yīng)為飽和失真。和反相，的正半波被削波，對(duì)應(yīng)的負(fù)半周。對(duì)PNP管而言，的負(fù)半周使發(fā)射結(jié)正偏電壓

14、大于靜態(tài)值，故只可能出現(xiàn)飽和失真。3-7 小信號(hào)放大器如圖所示。這是什么組態(tài)的放大器？若BJT的=100，rbe=1.5k，忽略基區(qū)寬調(diào)效應(yīng)，求中頻段Ri，Ro，AV和AVS 。解這是共基放大器（見交流通路圖P3-7-1） 圖P3-7 圖P3-7-13-8 圖示射極輸出器中，BJT的=50，rbe=1k，不計(jì)基區(qū)寬調(diào)效應(yīng)。試問：電位器RW的滑動(dòng)點(diǎn)置于何處時(shí)，輸出電阻Ro最大？求該最大值Romax 。解一 畫出求交流通路（圖P3-8-1），將分成和（）圖P3-8圖P3-8-1，而，代入表達(dá)式得 令 ，得，此時(shí)解二 畫出求的等效電路（圖P3-8-2）圖P3-8-2由（b）圖，當(dāng)被等分時(shí)，最大。即

15、，3-9 畫出題3-4 CE放大器的通用模型，標(biāo)出模型中各參數(shù)的值。解 內(nèi)電壓增益圖P3-9-1，。通用模型如圖P3-9-1所示。3-10 兩級(jí)小信號(hào)放大器如圖所示。T1和T2的小信號(hào)參數(shù)分別為1，rbe1和2，rbe2。不計(jì)兩管的基區(qū)寬調(diào)效應(yīng)。圖中所有電容都是旁路或耦合電容。（1）畫出放大器中頻段交流通路。 圖P3-10-1（2）求放大器中頻段Ri，Ro和AVS 。 解 （1）交流通路如圖P3-10-1所示。該電路為CE-CE級(jí)聯(lián)放大器。（2），圖P3-10方法1 求兩級(jí)增益相乘即其中 方法2 求觀察法3-11 在圖3-45 CE-CB組合放大器中，VCC=12V，R1=6k，R2=4k，R

16、3=5.2k，RE=3.2k，RC=1k,T1和T2的靜態(tài)VBE0.7V。試估算兩管的靜態(tài)IC1，IC2，VCE1和VCE2 。解 畫出直流通路如圖P3-11-1所示。mAmAVV 圖P3-11-1 圖P3-113-12 試就圖3-49給出的CC-CE組和電路的交流通路畫一個(gè)電容耦合CC-CE級(jí)聯(lián)放大器的完整電路。解 級(jí)間交流耦合CC-CE放大器如圖P3-12-1所示。 圖P3-12圖P3-12-1 或級(jí)間采用直接耦合，電路如圖P3-12-2所示。    圖P3-12-2§3.3 復(fù)習(xí)題解答一、填空題1放大器的直流通路可用來求（ 工作點(diǎn) ）。在畫直流通路

17、時(shí)，應(yīng)將電路元件中的（ 電容 ）開路，（ 電感 ）短路。2交流通路只反映（ 交流 ）電壓與（ 交流 ）電流之間的關(guān)系。在畫交流通路時(shí)，應(yīng)將耦合和傍路電容及恒壓源（ 短路 ）。圖F3-13圖F3-1所示共射放大器的輸出直流負(fù)載線方程近似為（ ）。該電路的交流負(fù)載線是經(jīng)過（ 工作 ）點(diǎn)，且斜率為（ ）的一條直線。共射放大器的交流負(fù)載線是放大器工作時(shí)共射輸出特性曲線上的動(dòng)點(diǎn)（ , ）的運(yùn)動(dòng)軌跡。4CE放大器工作點(diǎn)選在（ 交流負(fù)載線 ）的中點(diǎn)時(shí)，無削波失真的輸出電壓最大。5放大器的信號(hào)源的等效負(fù)載是放大器的（ 輸入 ）電阻，而向放大器的負(fù)載RL輸出功率的等效信號(hào)源的內(nèi)阻是放大器的（ 輸出 ）電阻。6多

18、級(jí)放大器的增益等于各級(jí)增益分貝數(shù)（ 相加 ）。若放大器AV70.7倍，則AV的分貝數(shù)（ 37 ）。7級(jí)聯(lián)放大器常用的級(jí)間耦合方式有（ 電容 ）耦合，（ 變壓器 ）耦合和（ 直接 ）耦合。8放大器級(jí)間產(chǎn)生共電耦合的原因是（ 電源不是理想恒壓源，存在內(nèi)阻 ），消除共電耦合的方法是采用（ 電源去耦 ）電路。9高增益直流放大器要解決的一個(gè)主要問題是（ 克服零點(diǎn)漂移 ）。 10在多級(jí)放大器中，中間某一級(jí)的（ 輸入 ）電阻是上一級(jí)的負(fù)載。11任何正常工作的放大器的（ 功率 ）增益總是大于一。12從頻譜分析的角度而言，放大器非線性失真的主要特征是（ 輸出信號(hào)的頻率分量比輸入信號(hào)多 ）。13圖F3-2和圖F3

19、-3是兩個(gè)無源單口網(wǎng)絡(luò)。圖F3-2的端口等效電阻是Ra 等于（51.1）。圖F3-3的端口等效電阻等于（ ）。      圖F3-2 圖F3-314圖F3-4是某放大器的通用模型。如果該放大器的端電壓增益AV100，則該放大器的AVS=（ 39.2 ） dB，AVO=（ 40.4 ） dB ,AI=（ 34 ） dB ，AP=（ 15 ） dB 。15在BJT三種基本放大器中，CE組態(tài)使用較多的一個(gè)原因是（ 功率 ）增益最大。16當(dāng)溫度增加時(shí)，晶體管的直流參數(shù)（ ）和（ ）增加，而（ ）減小，使圖F3-5偏置電路的工作點(diǎn)向（ 飽和區(qū) ）移動(dòng)。1

20、7當(dāng)溫度增加時(shí)，圖F3-5偏置電路的（ 基極 ）電流幾乎不變，而（ 集電極 ）電流明顯增大，（ 集射間 ）電壓明顯減小。該偏置電路稱為（固定基流）電路。18圖F3-6所示偏置電路稱為（ 基極分壓射極）偏置電路。當(dāng)電路滿足條件（ （或）或（ ）時(shí)，穩(wěn)Q效果較好。       圖F3-4 圖F3-519圖F3-6 電路中，只有電阻（ ）對(duì)IC 幾乎無影響，但RC增加時(shí) ,工作點(diǎn)會(huì)移向（ 飽和 ）區(qū)。  二、糾錯(cuò)題（指出下面各條論述的錯(cuò)誤）1放大器某點(diǎn)為交流地電位，即在放大器工作時(shí)，該點(diǎn)電壓為零。 圖F3-6糾錯(cuò)：某點(diǎn)為交流地，指

21、該點(diǎn)對(duì)地交流電壓為零，但可以有直流電壓。2若兩個(gè)放大器的電壓增益AV相同，則接相同的信號(hào)源時(shí)，輸出電壓一定相同。糾錯(cuò)：當(dāng)兩放大器的和信號(hào)源相同時(shí)，輸入電阻大的放大器因從信號(hào)源得到的輸入電壓大，故輸出電壓較大。3輸出電阻是放大器輸出電壓與輸出電流之比。糾錯(cuò)：放大器對(duì)負(fù)載等效為一個(gè)信號(hào)源，該等效信號(hào)源的內(nèi)阻即輸出電阻。4采用CE-CB和CC-CB級(jí)聯(lián)放大器后，因?yàn)槭嵌?jí)放大器，故電壓增益會(huì)比一級(jí)放大器（如CE放大器）增益高。糾錯(cuò)：CE-CB放大器的電壓增益由CB級(jí)獲得。由于CE級(jí)的負(fù)載是CB級(jí)輸入電阻，該輸入電阻很小，使得CE級(jí)的很??；CC-CB級(jí)電壓增益由CB級(jí)提供。因?yàn)镃C級(jí)的小于1。5射極輸出器的電壓增益小于1，因此不宜用來放大信號(hào)。糾錯(cuò)：射極輸出器具有功率放大能力，可以用來放大信號(hào)。6由CE放大器的公式,可知，當(dāng)加倍時(shí)，電壓增益|AV|也會(huì)加倍。糾錯(cuò)：，故加倍時(shí)（設(shè)調(diào)整為不變），也會(huì)明顯增大，故不會(huì)加倍。只有增大，才能有效地增大。三、單選題1比較CE、CB、CC三種基本組態(tài)放大器的指標(biāo)，將選項(xiàng)填入空格。 CE放大器CB放大器CC放大器