第3章單級(jí)低頻小信號(hào)放大器

1、第第 3 章單級(jí)低頻小信號(hào)放大器章單級(jí)低頻小信號(hào)放大器本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)3.1放大器的基本概念放大器的基本概念3.2基本共射放大器基本共射放大器3.3放大電路的分析方法放大電路的分析方法3.4分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路本章小結(jié)本章小結(jié)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 了解放大器的方框圖的組成，理解放大倍數(shù)的概念。了解放大器的方框圖的組成，理解放大倍數(shù)的概念。2. 掌握基本共射極放大電路的組成，理解各元器件的作掌握基本共射極放大電路的組成，理解各元器件的作用，會(huì)分析其工作原理。用，會(huì)分析其工作原理。3. 掌握基本共射放大電路的直流通路的畫法，并能用估掌握基本共射放大電路的直流通路的畫

2、法，并能用估算法計(jì)算基本共射放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，清楚靜態(tài)工算法計(jì)算基本共射放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，清楚靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。作點(diǎn)的作用。4. 掌握基本共射放大電路的交流通路的畫法，理解輸入掌握基本共射放大電路的交流通路的畫法，理解輸入電阻、輸出電阻的含義，掌握輸入電阻、輸出電阻和電阻、輸出電阻的含義，掌握輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)的計(jì)算。電壓放大倍數(shù)的計(jì)算。5. 理解圖解法的含義，會(huì)用圖解法進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析理解圖解法的含義，會(huì)用圖解法進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析并理解因靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)引起的失真，了解失真并理解因靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)引起的失真，了解失真消除的方法。消除的方法。6. 熟悉分壓式偏置共射放大

3、電路的構(gòu)成及作用，理解其熟悉分壓式偏置共射放大電路的構(gòu)成及作用，理解其穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理。3.1放大器的基本概念放大器的基本概念3.1.1放大器概述放大器概述3.1.2放大器的放大倍數(shù)放大器的放大倍數(shù)3.1.1 放大器概述放大器概述 放大器：放大器：把微弱的電信號(hào)放大為較強(qiáng)電信號(hào)的電路?；景盐⑷醯碾娦盘?hào)放大為較強(qiáng)電信號(hào)的電路?；咎卣魇枪β史糯?。特征是功率放大。擴(kuò)音機(jī)框圖擴(kuò)音機(jī)框圖擴(kuò)音機(jī)是一種常見的放大器，如圖所示。擴(kuò)音機(jī)是一種常見的放大器，如圖所示。 聲音先經(jīng)過(guò)話筒轉(zhuǎn)換聲音先經(jīng)過(guò)話筒轉(zhuǎn)換成隨聲音強(qiáng)弱變化的電信成隨聲音強(qiáng)弱變化的電信號(hào)；再送入電壓放大器和號(hào)；再送入電壓

4、放大器和功率放大器進(jìn)行放大；最功率放大器進(jìn)行放大；最后通過(guò)揚(yáng)聲器把放大的電后通過(guò)揚(yáng)聲器把放大的電信號(hào)還原成比原來(lái)響亮得信號(hào)還原成比原來(lái)響亮得多的聲音。多的聲音。 3.1.2放大器的放大倍數(shù)放大器的放大倍數(shù)放大器的框圖放大器的框圖輸入端輸入端輸入電流輸入電流輸出電流輸出電流輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓輸出端輸出端一、放大倍數(shù)的分類一、放大倍數(shù)的分類 1電壓電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)ioVVAv ( (3. .1. .1) ) 2電流電流放大倍數(shù)放大倍數(shù)ioIIAi ( (3. .1. .2) ) 3功率放大倍數(shù)功率放大倍數(shù)ioPPAP ( (3. .1. .3) )三者關(guān)系為三者關(guān)系為 viPAA

5、VIVIPPA iiooio ( (3. .1. .4) ) 二、放大器的增益二、放大器的增益增益增益 G：用對(duì)數(shù)表示放大倍數(shù)。單位為用對(duì)數(shù)表示放大倍數(shù)。單位為分貝分貝( (dB) )。1功率增益功率增益GP = 10lgAP(dB)2電壓增益電壓增益Gv = 20lgAv(dB) 3電流增益電流增益Gi = 20lgAi(dB)增益為正值時(shí)，電路是放大器，增益為負(fù)值時(shí)，電路是衰增益為正值時(shí)，電路是放大器，增益為負(fù)值時(shí)，電路是衰減器。例如，放大器的電壓增益為減器。例如，放大器的電壓增益為 20 dB，則表示信號(hào)電壓放，則表示信號(hào)電壓放大了大了 10 倍。又如，放大器的電壓增益為倍。又如，放大器

6、的電壓增益為 - -20 dB，這表示信號(hào)，這表示信號(hào)電壓衰減到電壓衰減到 1/10，即放大倍數(shù)為，即放大倍數(shù)為 0.1。3.2單級(jí)低頻小信號(hào)放大器單級(jí)低頻小信號(hào)放大器3.2.1單管共射基本放大電路單管共射基本放大電路3.2.2放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)3.2.3共發(fā)射極電路的放大和反向作用共發(fā)射極電路的放大和反向作用 單級(jí)低頻小信號(hào)放大器：?jiǎn)渭?jí)低頻小信號(hào)放大器：工作頻率在工作頻率在 20 Hz ( (赫赫) )到到 20 kHz ( (千赫千赫) )內(nèi)、電壓和電流都較小的單管放大電路。內(nèi)、電壓和電流都較小的單管放大電路。3.2.1單管共射基本放大電路單管共射基本放大電路單管共發(fā)射極

7、放大電路單管共發(fā)射極放大電路一、電路的組成和一、電路的組成和電路圖的畫法電路圖的畫法1電路組成電路組成動(dòng)畫2元件作用元件作用EB基極電源。通過(guò)偏置電阻基極電源。通過(guò)偏置電阻 Rb，保證發(fā)射結(jié)正偏。，保證發(fā)射結(jié)正偏。EC集電極電源。通過(guò)集電極電阻集電極電源。通過(guò)集電極電阻 RC，保證集電結(jié)反，保證集電結(jié)反偏。偏。Rb偏置電阻。保證由基極電源偏置電阻。保證由基極電源 EB 向基極提供一個(gè)合向基極提供一個(gè)合適的基極電流。適的基極電流。Rc集電極電阻。將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集電極電阻。將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集電極電壓的變化。集電極電壓的變化。 C1、C2耦合電容。防止信號(hào)源以及負(fù)載對(duì)放

8、大器直耦合電容。防止信號(hào)源以及負(fù)載對(duì)放大器直流狀態(tài)的影響；同時(shí)保證交流信號(hào)順利地傳輸。即流狀態(tài)的影響；同時(shí)保證交流信號(hào)順利地傳輸。即“隔直通隔直通交交” 。實(shí)際電路通常采用單電源供電，如圖實(shí)際電路通常采用單電源供電，如圖( (b) )所示所示。單管共發(fā)射極放大電路單管共發(fā)射極放大電路3電路圖的畫法電路圖的畫法如右圖所示。如右圖所示。“”表示接地點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)，通常與表示接地點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)，通常與設(shè)備的機(jī)殼相連。設(shè)備的機(jī)殼相連。RL 為負(fù)載，如揚(yáng)聲器等。為負(fù)載，如揚(yáng)聲器等。單電源供電放大器的習(xí)慣畫法單電源供電放大器的習(xí)慣畫法 C1、C2非電解電容器的畫法非電解電容器的畫法二、電路中電壓和電流符號(hào)

9、寫法的規(guī)定二、電路中電壓和電流符號(hào)寫法的規(guī)定1直流分量直流分量：用大寫字母和大寫下標(biāo)的符號(hào)，如用大寫字母和大寫下標(biāo)的符號(hào)，如 IB 表表示基極的直流電流。示基極的直流電流。2交流分量瞬時(shí)值：交流分量瞬時(shí)值：用小寫字母和小寫下標(biāo)的符號(hào)，如用小寫字母和小寫下標(biāo)的符號(hào)，如ib 表示基極的交流電流。表示基極的交流電流。3總量瞬時(shí)值：總量瞬時(shí)值：是直流分量和交流分量之和，用小寫字是直流分量和交流分量之和，用小寫字母和大寫下標(biāo)的符號(hào)，如母和大寫下標(biāo)的符號(hào)，如 iB = IB + ib ，即表示基極電流的總瞬，即表示基極電流的總瞬時(shí)值。時(shí)值。3.2.2放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)：靜態(tài)：無(wú)信號(hào)輸

10、入無(wú)信號(hào)輸入( (vi = 0) )時(shí)電路的工作狀態(tài)。時(shí)電路的工作狀態(tài)。1靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) Q ：靜態(tài)時(shí)晶體管直流電壓靜態(tài)時(shí)晶體管直流電壓 VBE 、VCE 和和對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的 IB、IC 值。分別記作值。分別記作 VBEQ、IBQ、VCEQ 和和 ICQ。如下圖。如下圖 所示。所示。bBEQGBQRVVI- - BQCQII cCQGCEQRIVV- - 動(dòng)畫VBEQ：硅管一般為：硅管一般為 0.7 V，鍺管為，鍺管為 0.3 V。靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 例例 3.2.1 在圖示單級(jí)放大器中，設(shè)在圖示單級(jí)放大器中，設(shè) VG = 12 V,RC = 2 k ， = 60。求放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。

11、求放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)解解 從電路可知，晶體管是從電路可知，晶體管是 NPN 型，按照約定視為硅管，則型，按照約定視為硅管，則V7 . 0BEQ VA51k220V7 . 0V12bBEQGBQ - - - - RVVImA3A5060BQCQ II V6k2mA3V12cCQGCEQ - - - - RIVV2靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的工作狀態(tài)影放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的工作狀態(tài)影響非常大。響非常大。若把左圖中的若把左圖中的 Rb 除掉，電路如右圖所示，則除掉，

12、電路如右圖所示，則 IBQ= 0，當(dāng)，當(dāng)輸入端加正弦信號(hào)電壓輸入端加正弦信號(hào)電壓 vi 時(shí)，在信號(hào)正半周，發(fā)射結(jié)正偏而時(shí)，在信號(hào)正半周，發(fā)射結(jié)正偏而導(dǎo)通，輸入電流導(dǎo)通，輸入電流 ib 隨隨 vi 變化。在信號(hào)負(fù)半周，發(fā)射結(jié)反偏而變化。在信號(hào)負(fù)半周，發(fā)射結(jié)反偏而截止，輸入電流截止，輸入電流 ib 等于零。即波形產(chǎn)生了失真。等于零。即波形產(chǎn)生了失真。除去除去Rb時(shí)放大器工作不正常時(shí)放大器工作不正常 2靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響 如果如果 Rb 阻值適當(dāng)，則阻值適當(dāng)，則 IBQ 不為零且有合適的數(shù)值。當(dāng)輸不為零且有合適的數(shù)值。當(dāng)輸入端有交流信號(hào)入端有交流信號(hào) v

13、i 通過(guò)通過(guò) C1 加到晶體管的發(fā)射結(jié)時(shí)，基極電流加到晶體管的發(fā)射結(jié)時(shí)，基極電流在直流電流在直流電流 IBQ 的基礎(chǔ)上隨的基礎(chǔ)上隨 vi 變化，即交流變化，即交流 ib 疊加在直流疊加在直流 IBQ 上。上。 如果如果 IBQ 的值大于的值大于 ib 的幅值，那么基極的總電流的幅值，那么基極的總電流 IBQ + ib 始終是單方向的直流電，即它只有大小的變化，沒(méi)有正負(fù)極性始終是單方向的直流電，即它只有大小的變化，沒(méi)有正負(fù)極性的變化，這樣就不會(huì)使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電的變化，這樣就不會(huì)使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電流流 ib 的波形失真。的波形失真。綜上可見，一個(gè)放大器的靜態(tài)工

14、作點(diǎn)是否合適，是放大器綜上可見，一個(gè)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，是放大器能否正常工作的重要條件。由電源能否正常工作的重要條件。由電源 VG 和偏置電阻和偏置電阻 Rb 組成的組成的電路，就是為了提供合適的偏流而設(shè)置的，稱為偏置電路。電路，就是為了提供合適的偏流而設(shè)置的，稱為偏置電路。3.2.3共發(fā)射極電路的放大和反相作用共發(fā)射極電路的放大和反相作用1信號(hào)放大與反相信號(hào)放大與反相 由于基極電流對(duì)集電極電流的控制作用，由于基極電流對(duì)集電極電流的控制作用，集電極電流在靜態(tài)值集電極電流在靜態(tài)值 ICQ 的基礎(chǔ)上跟著的基礎(chǔ)上跟著 ib 變化變化ic = ICQ + ic 同樣，集電極與發(fā)射極電壓也是靜態(tài)

15、電壓同樣，集電極與發(fā)射極電壓也是靜態(tài)電壓 VCEO 和交流電壓和交流電壓 vce 兩部分合成，即兩部分合成，即vCE = VCEQ + vce交流輸入信號(hào)交流輸入信號(hào) vi 經(jīng)過(guò)電容經(jīng)過(guò)電容 C1 作用在晶體作用在晶體管的發(fā)射結(jié)，引起基極電流的變化，這時(shí)基極管的發(fā)射結(jié)，引起基極電流的變化，這時(shí)基極總電流為總電流為iB = IBQ + ib由于集電極電流由于集電極電流 ic 流過(guò)電阻流過(guò)電阻 RC 時(shí)，在時(shí)，在 RC 上產(chǎn)生電壓降上產(chǎn)生電壓降 ic RC ，則集電極與發(fā)射極，則集電極與發(fā)射極間總的電壓應(yīng)為：間總的電壓應(yīng)為：ccCQGcCGCE)(RiIVRiVV - - - - 負(fù)號(hào)表示負(fù)號(hào)表示

16、 ic 增加時(shí)增加時(shí) v vcece 將減小，即將減小，即 vce 與與 ic 反相。反相。cccCQGRiRIV- - - ccCEQRiV- - ccceRiv- - 經(jīng)耦合電容經(jīng)耦合電容 C2 的的“隔直通交隔直通交”，放大，放大器，輸出端獲得放大后的輸出電壓器，輸出端獲得放大后的輸出電壓 vo vceic Rc，即，即 vo 與與 vi 相反。相反。動(dòng)畫2直流通路和交流通路畫法直流通路和交流通路畫法( (1) )直流通路：直流通路：電容視為開路，電感視為短路，其他不變。電容視為開路，電感視為短路，其他不變。( (2) )交流通路：交流通路：電容和電源視為短路。電容和電源視為短路。直流、

17、交流通路畫法直流、交流通路畫法單級(jí)放大器的工作特點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)放大器的工作特點(diǎn)：( (1) )為了不失真地放大信號(hào)，放大器必須設(shè)置合適的靜為了不失真地放大信號(hào)，放大器必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。態(tài)工作點(diǎn)。( (2) )共發(fā)射極放大器對(duì)輸入的信號(hào)電壓具有放大和倒相共發(fā)射極放大器對(duì)輸入的信號(hào)電壓具有放大和倒相作用。作用。( (3) )在交流放大器中同時(shí)存在著直流分量和交流分量?jī)稍诮涣鞣糯笃髦型瑫r(shí)存在著直流分量和交流分量?jī)煞N成分。直流分量反映的是直流通路的情況；交流分量反映種成分。直流分量反映的是直流通路的情況；交流分量反映的是交流通路的情況。的是交流通路的情況。3.3放大電路的分析方法放大電路的分析方法3

18、.3.1圖解法圖解法3.3.2估算法估算法3.3.1圖解法圖解法通常采用圖解法和估算法對(duì)放大電路的基本性能進(jìn)行分析。通常采用圖解法和估算法對(duì)放大電路的基本性能進(jìn)行分析。圖解法圖解法：利用晶體管特性曲線，通過(guò)作圖分析放大器性能。：利用晶體管特性曲線，通過(guò)作圖分析放大器性能。一、用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)一、用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)1直流負(fù)載線直流負(fù)載線放大器的輸出回路放大器的輸出回路 靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析 由直流通路得由直流通路得 VCE 和和 IC 關(guān)系的方程為關(guān)系的方程為VCE = VG - - ICRc根據(jù)上式在左圖晶體管輸出特性曲線族上作直線根據(jù)上式在左圖晶體管輸出特性曲線

19、族上作直線MN，斜，斜率是率是 1/Rc。由于。由于 Rc 是直流負(fù)載電阻，所以直線是直流負(fù)載電阻，所以直線 MN 稱為直流稱為直流負(fù)載線。負(fù)載線。2靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析如圖所示，若給定如圖所示，若給定 IBQ = IB3，則曲線則曲線 IBQ = IB3 與直線與直線 MN 的交點(diǎn)的交點(diǎn) Q，即為靜態(tài)工作點(diǎn)。過(guò)，即為靜態(tài)工作點(diǎn)。過(guò) Q 點(diǎn)分別作橫軸和縱軸的垂點(diǎn)分別作橫軸和縱軸的垂線得對(duì)應(yīng)的線得對(duì)應(yīng)的 VCEQ、ICQ。由于晶體管輸出特性是一組曲線，所。由于晶體管輸出特性是一組曲線，所以，對(duì)應(yīng)不同的以，對(duì)應(yīng)不同的 IBQ，靜態(tài)工作點(diǎn)，

20、靜態(tài)工作點(diǎn) Q 的位置也不同，所對(duì)應(yīng)的的位置也不同，所對(duì)應(yīng)的 VCEQ、ICQ 也不同。也不同。二、用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)二、用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)1交流負(fù)載線交流負(fù)載線交流通路交流通路LCLcLRRRRR 交流負(fù)載電阻為交流負(fù)載電阻為過(guò)過(guò) Q 點(diǎn)，作斜率為點(diǎn)，作斜率為 的直線，得交流負(fù)載線的直線，得交流負(fù)載線 M N 。L/1 R 2放大倍數(shù)的圖解分析放大倍數(shù)的圖解分析 如圖所示。根據(jù)如圖所示。根據(jù) iB 的變化范圍的變化范圍 iBmax 和和 iBmin，得到工作，得到工作點(diǎn)的變化范圍點(diǎn)的變化范圍 Q1、Q2，可得輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍可得輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍 VCE

21、max VCEmin。 所以輸出電壓的幅值所以輸出電壓的幅值 Vom = VCEmax VCEQ , ,若輸入信號(hào)的若輸入信號(hào)的幅值為幅值為 Vim，則放大器的電壓，則放大器的電壓放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為imomVVAv 放大倍數(shù)的圖解分析放大倍數(shù)的圖解分析三、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真的圖解三、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真的圖解1飽和失真飽和失真如果靜態(tài)工作點(diǎn)接近于如果靜態(tài)工作點(diǎn)接近于 QA ，在輸，在輸入信號(hào)的正半周，管子將進(jìn)入飽和區(qū)，入信號(hào)的正半周，管子將進(jìn)入飽和區(qū)，輸出電壓輸出電壓 vce 波形負(fù)半周被部分削除，波形負(fù)半周被部分削除，產(chǎn)生產(chǎn)生“飽和失真飽和失真”。2截止失真截止失真 如果靜態(tài)工作點(diǎn)接近如

22、果靜態(tài)工作點(diǎn)接近于于 QB，在輸入信號(hào)的負(fù)，在輸入信號(hào)的負(fù)半周，管子將進(jìn)入截止區(qū)，半周，管子將進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓輸出電壓 v vcece 波形正半周波形正半周被部分削除，產(chǎn)生被部分削除，產(chǎn)生“截止截止失真失真”。3非線性失真非線性失真 飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。是由于管子工作狀態(tài)進(jìn)線性失真。是由于管子工作狀態(tài)進(jìn)入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生的。為了獲得幅度大而不失真的交的。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在負(fù)載線的中點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在負(fù)載線的中點(diǎn) Q 處。處。動(dòng)畫工程應(yīng)用工程

23、應(yīng)用消除非線性失真的方法消除非線性失真的方法1. 由上頁(yè)圖可知，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高時(shí)，由上頁(yè)圖可知，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏高時(shí)，IBQ 偏大，出現(xiàn)飽偏大，出現(xiàn)飽和失真，要消除飽和失真，可將偏置電阻和失真，要消除飽和失真，可將偏置電阻 Rb 增大，即可增大，即可使使 IBQ 下降，靜態(tài)工作點(diǎn)下移動(dòng)。下降，靜態(tài)工作點(diǎn)下移動(dòng)。2. 當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏低時(shí)，當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)偏低時(shí)，IBQ 偏小，出現(xiàn)截止失真，要消除偏小，出現(xiàn)截止失真，要消除截止失真，可將偏置電阻截止失真，可將偏置電阻 Rb 減小，靜態(tài)工作點(diǎn)上移動(dòng)。減小，靜態(tài)工作點(diǎn)上移動(dòng)。3. 為調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，常將偏置電阻設(shè)置成可調(diào)電阻，為防為調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)，常將偏置

24、電阻設(shè)置成可調(diào)電阻，為防止可調(diào)偏置電阻調(diào)為零電阻時(shí)靜態(tài)工作電流過(guò)大引起的三止可調(diào)偏置電阻調(diào)為零電阻時(shí)靜態(tài)工作電流過(guò)大引起的三極管損壞，又常將可調(diào)偏置電阻與一固定電阻相串聯(lián)。極管損壞，又常將可調(diào)偏置電阻與一固定電阻相串聯(lián)。3.3.2估算法估算法估算法估算法：應(yīng)用數(shù)學(xué)方程式通過(guò)近似計(jì)算來(lái)分析放大器的應(yīng)用數(shù)學(xué)方程式通過(guò)近似計(jì)算來(lái)分析放大器的性能。性能。一、估算靜態(tài)工作點(diǎn)一、估算靜態(tài)工作點(diǎn)由放大器的直流通路得出估算由放大器的直流通路得出估算靜態(tài)工作點(diǎn)的公式：靜態(tài)工作點(diǎn)的公式：bGbBEQGBQRVRVVI - - BQCEOBQCQIIIIcCQGCEQRIVV- - 例例 3.3.1 如圖所示放大器

25、，設(shè)如圖所示放大器，設(shè) VG =12 V ，Rb =200 k ，RC = 3 k ，若晶體管電流放大系數(shù)若晶體管電流放大系數(shù) = 35，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。估算靜態(tài)工作點(diǎn)估算靜態(tài)工作點(diǎn) 解解A60k200V12bGBQ RVImA1 . 2A6035BQCQ II V7 . 5k3mA1 . 2V12cCQGCEQ - - - - RIVV二、估算輸入電阻、輸出電阻和放大倍數(shù)二、估算輸入電阻、輸出電阻和放大倍數(shù)1晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻 rbe 的估算公式的估算公式 晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電阻 rbe：晶體管基極和發(fā)射極之間交流電壓：晶體管基極和發(fā)射極之間交流電壓

26、v i與相應(yīng)交流電流與相應(yīng)交流電流 ib 之比。之比。估算公式為：估算公式為：bibeivr mAmV26)1(EbbbeIrr rbb是晶體管基區(qū)電阻，在小電流是晶體管基區(qū)電阻，在小電流( (IEQ 約幾毫安約幾毫安) )情況下，情況下，低頻小功率管約為低頻小功率管約為 300 ，因此，在低頻小信號(hào)時(shí)，因此，在低頻小信號(hào)時(shí)mAmV26)1(300EbeIr 從式可見，從式可見，rbe 與靜態(tài)電流與靜態(tài)電流 IEQ 有關(guān)，靜態(tài)工作點(diǎn)不同，有關(guān)，靜態(tài)工作點(diǎn)不同，rbe 取值也不同。常用小功率管的取值也不同。常用小功率管的 rbe 約為約為 1 k 左右。左右。2放大器的輸入電阻放大器的輸入電阻

27、ri 和輸出電阻和輸出電阻 ro ( (1) )輸入電阻輸入電阻 ri 輸入電阻輸入電阻 ri：從放大器輸入端看：從放大器輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻。進(jìn)去的交流等效電阻。 iiiivr 從圖中可以看出，從圖中可以看出，ri = Rb / rbe 一般一般 Rb rbe ，所以，所以 ri rbe 如圖所示放大器的交流通路，如圖所示放大器的交流通路， ri 表示放大器從信號(hào)源吸取信號(hào)幅度的大小。表示放大器從信號(hào)源吸取信號(hào)幅度的大小。ri 越大，信越大，信號(hào)源內(nèi)阻損耗越小，放大器得到的有效輸入信號(hào)號(hào)源內(nèi)阻損耗越小，放大器得到的有效輸入信號(hào)越大。越大。結(jié)論：?jiǎn)渭?jí)放大器的輸入電阻結(jié)論：?jiǎn)渭?jí)放大器的輸入

28、電阻 ri 近似等于晶體管的輸入電近似等于晶體管的輸入電阻阻 rbe。交流通路交流通路( (2) )輸出電阻輸出電阻 ro交流通路交流通路 輸出電阻輸出電阻 ro：從放大器輸出從放大器輸出端端( (不包括外接負(fù)載電阻不包括外接負(fù)載電阻) )看進(jìn)看進(jìn)去的交流等效電阻。去的交流等效電阻。因晶體管輸出端在放大區(qū)呈因晶體管輸出端在放大區(qū)呈現(xiàn)近似恒流特性，其動(dòng)態(tài)電阻很現(xiàn)近似恒流特性，其動(dòng)態(tài)電阻很大，所以輸出電阻近似等于集電大，所以輸出電阻近似等于集電極電阻。即極電阻。即coRr ro 表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出電阻越小，輸出信號(hào)時(shí)，表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出電阻越小，輸出信號(hào)時(shí)，自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載

29、的能力越強(qiáng)。自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。3 估算放大倍數(shù)的公式估算放大倍數(shù)的公式放大器輸出端外接負(fù)載放大器輸出端外接負(fù)載電阻電阻 RL 時(shí)時(shí)，等效負(fù)載電阻，等效負(fù)載電阻LcL/ RRR LcoRiv - - beLrRAv - - 即即bebLbbebLcioriRiriRivvAv-故故 例例 3.3.2 單級(jí)放大器中，單級(jí)放大器中，Rc = 3 k ，設(shè)靜態(tài)電流，設(shè)靜態(tài)電流 IE = 2.1 mA ，晶體管，晶體管 = 35。求輸出端帶負(fù)載電阻。求輸出端帶負(fù)載電阻 RL = 3 k 時(shí)，電壓時(shí)，電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù) A v解解 746mA1 . 2mV26)351(300mAmV26)

30、1(300EbeIr 70746105 . 1353beL- - - - - - rRAv k5 . 1k)33(k3k3LcLcLRRRRR3.4 放大器的偏置電路放大器的偏置電路3.4.1固定偏置電路固定偏置電路3.4.2分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路3.4.1固定偏置電路固定偏置電路固定偏置電路固定偏置電路電路如圖所示。由直流通路可見，偏置電流電路如圖所示。由直流通路可見，偏置電流 IBQ 是通過(guò)偏是通過(guò)偏置電阻置電阻 Rb 由電源由電源 VG 提供，當(dāng)提供，當(dāng) VG VBEQ 時(shí)時(shí)bGbBEQGBQRVRVVI - - 只要只要 VG 和和 Rb 為定值，為定值， I

31、BQ 就是一個(gè)常數(shù)，故把這種電路就是一個(gè)常數(shù)，故把這種電路稱為固定偏置電路。該電路由于稱為固定偏置電路。該電路由于CEQBQCQIII因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，雖然因此，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，雖然 IBQ 為為常數(shù)，但常數(shù)，但 和和 ICEQ 的增大會(huì)導(dǎo)致的增大會(huì)導(dǎo)致 ICQ 的上的上升。可見，電路的溫度穩(wěn)定性較差。只能用升。可見，電路的溫度穩(wěn)定性較差。只能用在環(huán)境溫度變化不大，要求不高的場(chǎng)合。在環(huán)境溫度變化不大，要求不高的場(chǎng)合。3.4.2分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路1元件作用元件作用Rb1：上偏置電阻，：上偏置電阻，Rb2：下偏置電阻，：下偏置電阻，Re：發(fā)射極電阻，：發(fā)射極電

32、阻，Ce：發(fā)射極旁路電容。：發(fā)射極旁路電容。電 路 特 點(diǎn)電 路 特 點(diǎn)是 靜 態(tài) 工是 靜 態(tài) 工作 點(diǎn) 比 較作 點(diǎn) 比 較穩(wěn)定。穩(wěn)定。動(dòng)畫動(dòng)畫分壓式偏置電路分壓式偏置電路 2工作原理工作原理Gb2b1b2BQVRRRV 基極電壓基極電壓 VBQ 由由 Rb1 和和 Rb2 分壓后得到，即分壓后得到，即 固定。固定。當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，引起當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，引起 ICQ 增加，導(dǎo)致的增加，導(dǎo)致的 IEQ 增加，增加，使使 VEQ = IEQRe 增大。由于增大。由于 VBEQ = VBQ - - VEQ，使得，使得VBEQ 減減小，于是基極偏流小，于是基極偏流 IBQ 減小，使集電極電流減小，使集電極電流 ICQ 的增加受到限的增加受到限制，從而達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。制，從而達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：T ICQ IEQ VEQ VBEQ IBQ ICQ 例例 3.4.1 在圖具有分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路的放大器在圖具有分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路的放大器中，中，Rb1 = 30 k 、Rb2= 10 k 、Rc = 2 k 、Re = 1 k 、VG = 9 V，試估算，試估算 ICQ 和和 VCEQ。 分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路分壓式穩(wěn)定工作點(diǎn)偏置電路 解解估算時(shí)可認(rèn)為估算時(shí)可認(rèn)為 VB