《模擬電路》第2章：基本放大器

1、第二章第二章 基本放大器基本放大器2.2 2.2 單管共射放大電路的工作原理單管共射放大電路的工作原理2.3 2.3 放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法2.4 2.4 放大電路的模型分析法放大電路的模型分析法2.5 2.5 共集和共基放大電路及共集和共基放大電路及BJTBJT電流源電路電流源電路2.6 2.6 多級放大電路多級放大電路2.7 BJT2.7 BJT放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應2.1 2.1 放大電路的基本概念及性能指標放大電路的基本概念及性能指標2.1 2.1 放大電路的基本概念及性能指標放大電路的基本概念及性能指標 一一. .放大的基本概念放大的基本概念 放大放大

2、把微弱的電信號的幅度放大。把微弱的電信號的幅度放大。一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得一個微弱的電信號通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變到了放大，但它隨時間變化的規(guī)律不能變，即，即不失真不失真。+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號源負載iiio二二. .放大電路的主要技術指標放大電路的主要技術指標1.1.放大倍數(shù)放大倍數(shù)表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力 根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種根據(jù)放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大器可分為四種類型，所以有四種類型，所以有四種放大倍數(shù)的定義。放

3、大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)定義為定義為: AU=uo/ui（2）電流放大倍數(shù)）電流放大倍數(shù)定義為定義為: AI=io/ii （3）互阻增益）互阻增益定義為定義為: Ar=uo/ii（4）互導增益）互導增益定義為定義為: Ag=io/ui+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號源負載iiio2. 輸入電阻輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進去的等效電阻從放大電路輸入端看進去的等效電阻Ri=ui / ii一般來說，一般來說， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，從信號源索取的電流越小。就越小，從信號源索取的電流越小。（2）當信號源有內(nèi)阻時，）當信號源有內(nèi)

4、阻時， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。+i-oiii+-信號源S放大電路oS-LuR負載RuuRiRi3. 輸出電阻輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進去的等效電阻從放大電路輸出端看進去的等效電阻+S+o負載LS+信號源-u-oiiiRR放大電路-+iuuRiRiouoRRo 輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的，Ro越越小，放大電路帶負載的能力越強，反之則差。小，放大電路帶負載的能力越強，反之則差。 0,ooosL= uRiuR 輸出電阻輸出電阻的定義：的定義：4. 通頻帶通頻帶fAAm0.7AmfL下限截下限截止頻率止頻率fH上限截上限截止頻率止頻

5、率通頻帶：通頻帶： fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻放大倍數(shù)隨頻率變化曲線率變化曲線幅頻特性曲幅頻特性曲線線 3dB帶寬帶寬2.2 2.2 單管共射放大電路的工作原理單管共射放大電路的工作原理一三極管的放大原理一三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結正偏，發(fā)射結正偏，集電結反偏。集電結反偏。UCE（-ICRc）放大原理：放大原理：UBEIBIC（b bIB）電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)： u uo o iouUUAVcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBuiUBE+IB+CI+UCE+o-u+u ui i放大元件放大元件iC=b biB，工作在放大區(qū)，要工作在放大區(qū)

6、，要保證集電結反偏，保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。發(fā)射結正偏。二二. .單管共單管共射射極放大電路的結極放大電路的結構及各元件的作用構及各元件的作用+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：各元件作用：使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o并提供適當?shù)撵oIB和和UBE。基極電源與基極電源與基極電阻基極電阻+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV集電極電源，為集電極電源，為電路提供能量。電路提供能量。并保證集電結反并保證集電結反偏。偏。集電極電阻集電極電阻RC，將變化的電流轉將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷?。變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容：耦合電容：電解電容，?/p>

7、極性，電解電容，有極性，大小為大小為10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔離隔離輸入輸出與電路直流輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。號順利輸入輸出。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：各元件作用：基本放大電路的習慣畫法基本放大電路的習慣畫法+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Ui=0時電路的工作狀態(tài)時電路的工作狀態(tài) 三三. . 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0時時由于電源的由于

8、電源的存在，電路存在，電路中存在一組中存在一組直流量。直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-由于由于(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應于輸入、輸出特分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點，所以稱為性曲線上的一個點，所以稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB為什么要設置靜態(tài)工作點？為什么要設置靜態(tài)工作點？ 放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極管放大電路建立正確的靜態(tài)工作點，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號不失真。工作在線性區(qū)，以保證信號不失真。開路開路畫出放大電路的直流通路畫出放大電路的直流通路 2. 2. 靜態(tài)工作點的估算靜態(tài)工

9、作點的估算 將交流電壓源短路，將電容開路。將交流電壓源短路，將電容開路。直流通路的畫法：直流通路的畫法：開路開路-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc畫直流通路：畫直流通路：+TRb1RCCVcRb稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為偏置電流偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（ IB、UBE、IC、UCE）IC= b bIBbBECCBRUVI bCCV7 . 0RV CCCCCERIVU 例：用估算法計算靜態(tài)工作點。例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：已知：VCC=12V，RC=4K ，Rb=300K ，b b=37.5。解：解：A400.

10、04mA30012bCCB RVImA5 . 104. 05 .37BC IIb b6V41.512CCCCCE RIVU請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級的數(shù)量級+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR一一. 用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點UCE=VCCICRCVCCICUCECCCRV直流負載線直流負載線由估算法求出由估算法求出I IB B，I IB B對應的輸對應的輸出特性與直流出特性與直流負載線的交點負載線的交點就是工作點就是工作點Q QQIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)IC2.3 2.3 放大電路的圖解分析法放大電路的圖解分析法+CRciu

11、Vb1TuCC+b2R-oC+b-iBuBEQuiibic1. 交流放大原理（設輸出空載）交流放大原理（設輸出空載）假設在靜態(tài)工作點的基礎上，輸假設在靜態(tài)工作點的基礎上，輸入一微小的正弦信號入一微小的正弦信號 uiib靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點二二. 用圖解法分析放大器的動態(tài)工作情況用圖解法分析放大器的動態(tài)工作情況iCuCEuce注意：注意：uce與與ui反相！反相！1b+b2CRcCVRCCb1uiiBiCuCEuo各點波形各點波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反工作原理演示工作原理演示結論：結論：（1）放大電路中的信）放大電路中的信號是交直流共存，可表示成：號是交直流共存，可表示

12、成：ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu 雖然交流量可正負變化，但雖然交流量可正負變化，但瞬時量方向始終不變瞬時量方向始終不變（2 2）輸出）輸出u uo o與輸入與輸入u ui i相比，幅度相比，幅度被放大了，頻率不變，但相位相被放大了，頻率不變，但相位相反。反。uituBEtiBtiCtuCEtuot對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)2.放大器的交流通路放大器的交流通路交流通路交流通路分析動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況交流通路的畫法：交流通路的畫法：-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi 將直流電壓源短路，將電容短路。將直流電壓源短路，將電容

13、短路。短路短路短路短路置零置零交流通路交流通路+R-uoTuRbRLic+3.交流負載線交流負載線輸出端接入負載輸出端接入負載RL：不影響不影響Q 影響動態(tài)！影響動態(tài)！+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR交流負載線交流負載線ic其中：其中：CLL/RRR uce=-ic（RC/RL） = -ic RL+R-uoTuRbRLic+交流量交流量ic和和uce有如下關系：有如下關系：即：交流負載線的斜率為：即：交流負載線的斜率為：L1Ruce=-ic（RC/RL）= -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce交流負載線的作法：交流負載線的作法：斜斜 率為率為- -1/RL 。（。（

14、 RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點。點。 交流負載線的作法：交流負載線的作法：iCiCEVCCCCCRVQIB交流負載線交流負載線直流負載線直流負載線斜斜 率為率為- -1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點。點。 注意：注意：（1）交流負載線是有交流）交流負載線是有交流 輸入信號時工作點的運動軌跡。輸入信號時工作點的運動軌跡。 （2）空載時，交流負載線與直流負載線重合。）空載時，交流負載線與直流負載線重合。iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號信號（1）合適的靜態(tài)工作點）合適的靜態(tài)工作點ib4非線性失真與非線性失真與Q Q的關系的關系iCuCEuo（2）Q點過低點過

15、低信號進入截止區(qū)信號進入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真信號波形信號波形iCuCEuo（3）Q點過高點過高信號進入飽和區(qū)信號進入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真信號波形信號波形動畫演示動畫演示截止失真和飽和失真截止失真和飽和失真統(tǒng)稱統(tǒng)稱“非線性失真非線性失真”EWB演示演示放大器的飽和與截止失真放大器的飽和與截止失真2.4 放大電路的交流模型分析法放大電路的交流模型分析法思路：將非線性的思路：將非線性的BJT等效成一個線性電路等效成一個線性電路條件：交流小信號條件：交流小信號+i-ube+-ubTce+ci+bucei+-+ibecu-二端口網(wǎng)絡1、三極管的、三極管的h參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路一一

16、 . 三極管的共射低頻三極管的共射低頻h參數(shù)模型參數(shù)模型根據(jù)網(wǎng)絡參數(shù)理論：根據(jù)網(wǎng)絡參數(shù)理論：),(CEB1BEuifu ),(CEB2Cuifi 求變化量：求變化量：CECEBEBBBEBEBCEduuudiiuduiu CECECBBCCBCEduuidiiidiiu 在小信號情況下：在小信號情況下：cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi +i-uBE+-uBTCE+Ci各各h參數(shù)的物理意義：參數(shù)的物理意義：CEBBEieuiuh BCEBEreiuuh iBuBE uBE iB輸出端交流短路時的輸出端交流短路時的 輸入電阻，用輸入電阻，用rbe表示。表示。輸入端開路時的電

17、壓反饋系數(shù)，輸入端開路時的電壓反饋系數(shù)， 用用r表示。表示。iBuBE uBE uCEcerebiebeuhihuceoebfecuhihiCEBCfeuiih BCECoeiuih iC iBiCuCE輸出端交流短路時的電流放大輸出端交流短路時的電流放大 系數(shù)系數(shù)，用用表示。表示。輸入端開路時的輸出電導，用輸入端開路時的輸出電導，用1/rce表示。表示。iCuCE iC uCEcerebiebeuhihuceoebfecuhihi該式可寫為：該式可寫為：cerbbebeuiru cecebc/ruii b b由此畫出三極管的由此畫出三極管的h參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路：+i-ube+-ubTc

18、e+ci+icbebicrcebe+r-cece-u+biru+-beu2、簡化的簡化的h h參數(shù)參數(shù)等效電路等效電路+icbebicrcebe+r-cece-u+biru+-beu（1）r10-3，忽略。，忽略。（2）rce105，忽略。，忽略。得三極管簡化的得三極管簡化的h h參數(shù)等效電路。參數(shù)等效電路。+iibebb-cebe-+rccubie+u3、rbe的計算：的計算：由由PN結的電流公式：結的電流公式：)1(eTEB/SE UUIIEBEe1dUdIrTE/TS)(eTEBUIUIUU EETemV26IIUr（常溫下）（常溫下）ebbbebbbbbbebe)(1)(1rririr

19、iiur 其中：其中：rbb=200+bceberbbrBICIIEber)mA(mV26)(1200EbeIr所以：所以：二二. 放大器的交流分析放大器的交流分析1. 畫出放大器的微變等效電路畫出放大器的微變等效電路動畫演示動畫演示（1）畫出放大器的交流通路）畫出放大器的交流通路（2）將交流通路中的三極管用）將交流通路中的三極管用h參參數(shù)等效電路代替數(shù)等效電路代替-+.cuLoibbeRricibi.iiRubR+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR2 2、電壓放大倍數(shù)的計算：、電壓放大倍數(shù)的計算：bebiriu LboRiu b bbeLiourRuuA b bLCLRRR/

20、負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。-+.cuLoibbeRricibi.iiRubRiiiuRibeb/rRber電路的輸入電阻越大，從信號源取電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。較大的的輸入電阻。3 3、輸入電阻的計算：、輸入電阻的計算：根據(jù)輸入電阻的定義：根據(jù)輸入電阻的定義：-+-+RbrbeibbiiicioLcRu.Ru.iiRRo定義：定義：放大+iuR+uS-S電路iRRL+Ou-當信號源有內(nèi)阻時：當信號源有內(nèi)阻時：iouuuA sousuuA 由圖知：由圖知：ssiiiuRRRu

21、 所以：所以：siiosousuuuuuuA usiiARRR cibbeRricbibRiioRcoooRiuR 所以：所以：4、輸出電阻的計算：、輸出電阻的計算：根據(jù)定義：根據(jù)定義：oi00,ooosL= uRiuRou+-例例2.4.1 2.4.1 共射放大電路如圖所示。設：共射放大電路如圖所示。設：VCC12V12V，Rb=300k=300k, ,Rc=3k=3k, , RL=3k=3k,BJTBJT的的b b =60=60。+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR1 1、試求電路的靜態(tài)工試求電路的靜態(tài)工作點作點Q Q。A40300kV12bBBBQ RVI2mAA4050Q

22、BCQ II6V3k2mAV12CCQCCCEQ RIVU解：解：+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR2 2、估算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻估算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri和輸出電阻和輸出電阻Ro。解：畫微變等效電路解：畫微變等效電路-+.cuLoibbeRricibi.iiRubR)mA(mV26)(1200EbeIr 993)mA(2mV2661200750.993kk3k50beLu rRARi=rbe/Rbrbe=993Ro=Rc=3k+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR 3. 若輸出電壓的波形出現(xiàn)如若輸出電壓的波形出現(xiàn)如 下失真下失真 ，是截止還是飽

23、和，是截止還是飽和 失真？失真？應調(diào)節(jié)哪個元件？如何調(diào)節(jié)？應調(diào)節(jié)哪個元件？如何調(diào)節(jié)？解：解：為截止失真。為截止失真。 應減小應減小Rb。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由靜態(tài)工作點由UBE、b b和和ICEO決定，這三個參決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化。數(shù)隨溫度而變化。Q變變UBEb bICEO變變T變變IC變變?nèi)? 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定1. 溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對靜態(tài)工作點的影響1、溫度對、溫度對UBE的影響的影響iBuBE25 C50CTUBEIBIC2、溫度對、溫度對b b值及值及ICEO的影響的影響Tb b、 ICEO

24、ICiCuCEQQ 溫度上升時溫度上升時，輸出特性，輸出特性曲線上移，曲線上移，造成造成Q點上點上移。移?？傊嚎傊篢IC動畫演示動畫演示I1I2IBCCb2b1b2BRRRVU 2. 靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大器選選I2=（510）IB I1 I2ICIE+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce（1） 結結構及工作構及工作原理原理靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程：穩(wěn)定過程：TUBEICICIEUECCb2b1b2BRRRVU UBE=UB-UE =UB - IE ReUB穩(wěn)定穩(wěn)定IB由輸入特性曲線由輸入特性曲線演示演示I1I2IBICIE+b2Rb1b1C

25、CTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce（2）直流通道及靜態(tài)工作點估算）直流通道及靜態(tài)工作點估算:CCb2b1b2BVRRRU IB=IC/b bUCE = VCC - ICRC - IEReIC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re 電容開路電容開路,畫出直流通道畫出直流通道+b2cReVRRRb1TCC 將電容短路將電容短路,直流電源短路，畫出電路的交直流電源短路，畫出電路的交流小信號等效電路流小信號等效電路（3）動態(tài)分析：）動態(tài)分析：+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：RL= RC / RL+ebbci

26、RiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiiebeLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA b bebbebi)1(Ririub b )/(LCboRRiub b 輸入電阻：輸入電阻：ebebii)(1RriuR b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr 輸出電阻：輸出電阻：coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR思考：思考：若在若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會對會對Au、Ri、Ro有什么影響？有什么影響？+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCe一一. 共集電極放大電路

27、共集電極放大電路1. 結構：結構：2.5 共集和共基放大電路、電流源共集和共基放大電路、電流源+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu2. 直流通道及靜態(tài)工作點分析：直流通道及靜態(tài)工作點分析：ebCCRRUVI)1(BEBb b IBIEUBEUCEBCII eCCCeECCCERIVRIVU eEBEbBCCRIURIV eBBEbB)1(RIURI +RVebCCR3. 動態(tài)分析動態(tài)分析（1）交流通道及微變等）交流通道及微變等效電路效電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR（2

28、）電壓放大倍數(shù)：）電壓放大倍數(shù)：)/)(1)/)(1LebeLeiouRRrRRuuA )/)(1(LebebiRRriub b )/()1(LeboRRiu +ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR1 （2）輸入電阻）輸入電阻+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR)/)(1LebebiiRRriuR biiR/RR bLebe)(1R/)R/Rr 3、輸出電阻、輸出電阻+SbuRRberiRbecbe+-iiboRrRRRurRurRuuiuR 1beseebesbesobRe)1(iii be)1(iRu bes

29、brRui bSs/ RRR射極輸出器的特點：電壓放大倍數(shù)射極輸出器的特點：電壓放大倍數(shù)=1， 輸入阻抗高，輸出阻抗小。輸入阻抗高，輸出阻抗小。演示：演示：射極輸出器的應用射極輸出器的應用1、放在多級放大器的輸入端，提高整個放、放在多級放大器的輸入端，提高整個放大器的輸入電阻。大器的輸入電阻。2、放在多級放大器的輸出端，減小整個放、放在多級放大器的輸出端，減小整個放大器的輸出電阻。大器的輸出電阻。2、放在兩級之間，起緩沖作用。、放在兩級之間，起緩沖作用。二二. 共基極電路共基極電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR1. 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點直流通路：直流通路：

30、CCb2b1b2BVRRRU eBEBECRUUII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVU b bCBII +S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR+b2Rb1RRVRceCC2. 動態(tài)分析動態(tài)分析畫出電路的交流小信號畫出電路的交流小信號等效電路等效電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)beLciou)/(rRRuuA bebiriu )/(LCboRRiub b +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib（2 2）輸入電阻）輸入電阻eiiiu

31、R bii/ RRR （3）輸出電阻）輸出電阻coRR )(1)(1beebebriri )(1/bebrR +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib3. 三種組態(tài)的比較三種組態(tài)的比較電壓增益：電壓增益：beLc)/(rRR b b輸入電阻：輸入電阻：beb/rR輸出電阻：輸出電阻：cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRRb bb b )/)(1(/LebebRRrRb b b b 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR b bb b 1/beerRcR+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu共集共集+S+Vb11b

32、2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基共基共射共射+b2b-iucC+RR-CCb1RuToL+CV 三三. BJT. BJT電流源電路電流源電路 用普通的三極管接成電流負反饋電路，即可構成用普通的三極管接成電流負反饋電路，即可構成一個基本的電流源電路。射極偏置放大電路就具有一個基本的電流源電路。射極偏置放大電路就具有這一功能。這一功能。 +VCCRRb1Teb2RLRRocIUBEICICUEIBI Ic c電流是恒定的：電流是恒定的： +cI 聯(lián)立方程組：聯(lián)立方程組： 用用等效電路等效電路來求該電路的內(nèi)阻來求該電路的內(nèi)阻 可以解出：可以解出： 可見三極管電流源的內(nèi)阻比三極

33、管的輸出電阻可見三極管電流源的內(nèi)阻比三極管的輸出電阻rce還要大。還要大。+bb2oriRiibeRRceb1bberceo-+uRo)(obebebbbiiRriRi )()(obecebooiiRriiu b b)1(ebbeeceoRRrRrR b bb2b1b/ RRR 2.6 2.6 多級放大電路多級放大電路一一. 多級放大器的耦合方式多級放大器的耦合方式1.阻容耦合阻容耦合優(yōu)點：優(yōu)點： 各級放大器靜態(tài)工作點獨立。各級放大器靜態(tài)工作點獨立。 輸出溫度漂移比較小。輸出溫度漂移比較小。缺點：缺點： 不適合放大緩慢變化的信號。不適合放大緩慢變化的信號。 不便于作成集成電路。不便于作成集成電

34、路。+Re1b12Rb11Rc1RRb2b1Cb2CT1ou_uib3LTV2CRCCRe2+第一級A1第二級A2An第n級uoiu2.直接耦合直接耦合優(yōu)點：優(yōu)點： 各級放大器靜態(tài)工作點相互影響。各級放大器靜態(tài)工作點相互影響。 輸出溫度漂移嚴重。輸出溫度漂移嚴重。缺點：缺點： 可放大緩慢變化的信號。可放大緩慢變化的信號。 電路中無電容，便于集成化。電路中無電容，便于集成化。+-uR21oVTTRie1e2CCuc1RRb11EEV二二. 多級放大器的分析多級放大器的分析i.o.uUUA o1.o.i.o1.UUUU u2u1AA 前級的輸出阻抗是后級的信號源阻抗前級的輸出阻抗是后級的信號源阻抗

35、 后級的輸入阻抗是前級的負載后級的輸入阻抗是前級的負載1. 兩級之間的相互影響兩級之間的相互影響2. 電壓放大倍數(shù)（以兩級為例）電壓放大倍數(shù)（以兩級為例）注意：在算前級放大注意：在算前級放大倍數(shù)時，要把后級的倍數(shù)時，要把后級的輸入阻抗作為前級的輸入阻抗作為前級的負載！負載！unu2u1uAAAA 擴展到擴展到n級：級：+io1Ruo1-u+i1Ro2oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負載o2A1iR3. 輸入電阻輸入電阻4. 輸出電阻輸出電阻Ri=Ri（最前級）（最前級） (一般情況下）一般情況下）Ro=Ro（最后級）（最后級） (一般情況下）一般情況下）+io1Ruo1-u+i1Ro2

36、oR-LuuRA2+o1i2oRR-u+負載o2A1iR設：設：b b1=b b2=b b=100，UBE1=UBE2=0.7=0.7 V。舉例舉例1：兩級放大電路如下圖示，求：兩級放大電路如下圖示，求Q、Au、Ri、Ro+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2解：解：（1 1）求靜態(tài)工作點）求靜態(tài)工作點0.99mA=7 . 27 . 038. 3=e1BEB1C1 RUUIuA9 .9/C1B1 b bIIV6 . 48 . 799. 012)(e1c1C1ccCE1 RRIVUV2 . 71 . 59

37、9. 012c1C1ccB2C1 RIVUU3.38V=b2b1b2CCB1 RRRVU+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)mA04. 19 . 3/ ) 9 . 712(/ )(e2E2CCC2E2 RUUIIV47. 43 . 404. 1c2C2C2 RIUV9 .77 .02 .7BE2B2E2 UUUV43. 39 . 747. 4E2C2CE2 UUU+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe

38、2(+12V)（2 2）求電壓放大倍數(shù)）求電壓放大倍數(shù)先計算三極管的輸入電阻先計算三極管的輸入電阻k7 .204.126101200mA)(mV)(26)1(=k0 .399.026101200mA)(mV)(26)1(=E2bbbe2E1bbbe1 IrrIrrb bb b+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)畫微變等效電路：畫微變等效電路：+Rb1Vi+c1RRub2e1b1Te1CCCR-CRe2c2R+ou-1T251k20k5.1k2.7k3.9k4.3kCe2(+12V)+b1b

39、2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR電壓增益：電壓增益：be2i2be1i2c11, 3 .583)7 . 2/1 . 5(100)/(=rRrRRAu 式式中中b b6 .1538 . 23 . 4100)/(=be2Lc2u2 rRRAb b8955)6 .153(3 .5821 uuuAAA+b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR（3 3）求輸入電阻）求輸入電阻Ri =Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.55

40、 k （4 4）求輸出電阻）求輸出電阻RO =RC2 =4.3 k +b1b2b1+ib1c1iii-re1b1c1RuRbe1RRc1irie2Rb2c2c2c2ibe2b2ib2uo+-oR2.7 BJT放大電路的頻率響應放大電路的頻率響應頻率響應頻率響應放大器的電壓放大倍數(shù)放大器的電壓放大倍數(shù) 與頻率的關系與頻率的關系下面先分析無源下面先分析無源RC網(wǎng)絡的頻率響應網(wǎng)絡的頻率響應)()( |)(ffAfAUU 其中：其中： 稱為放大器的幅頻響應稱為放大器的幅頻響應)( |fAU 稱為放大器的相頻響應稱為放大器的相頻響應)( f 1. 1. RC低通網(wǎng)絡低通網(wǎng)絡RCCRCUUAU j11j1

41、j1io （1）頻率響應表達式：）頻率響應表達式：一一. 無源無源RC電路的頻率響應電路的頻率響應RCf 21H 令：令：HioUj11ffUUA 則：則：+-RuuiCo2HU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應：)arctg(Hff 相頻響應：相頻響應：（2） RC低通電路的波特圖低通電路的波特圖最大誤差最大誤差 -3dB時時，當當 Hff 1)/(11|2H ffAUdB 01lg20|lg20 UA時時，當當 Hff ffffAU/)/(11|H2H )/lg(20|lg20HffAU 0分貝水平線分貝水平線斜率為斜率為 -20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2HU)(11ffA 幅

42、頻響應：幅頻響應：f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程 10Hff 1 . 0| UAdB20|lg20 UA 100Hff 01. 0| UAdB40|lg20 UA Hff 707. 0| UAdB3|lg20 UA相頻響應相頻響應時時，當當 Hff 時時，當當 Hff 090時時，當當 Hff 45時時，當當 100.1 HHfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當頻率較低時，可見：當頻率較低時，AU 1，輸出與輸入電壓之間的相位差，輸出與輸入電壓之間的相位差=0。隨著頻率的提高，隨著頻率的提高， AU

43、 下降，相位差下降，相位差增大，且輸出電壓是滯后于輸入電增大，且輸出電壓是滯后于輸入電壓的，最大滯后壓的，最大滯后9090o o。 其中其中fH H是一個重要的頻率點，稱為是一個重要的頻率點，稱為上限截止頻率上限截止頻率。 )arctg(Hff f0.1fH0fH10fH100fH-20-40）（dB|lg20UA-20dB/十倍頻程十倍頻程f0.1fH0fH10fH100fH-45-90 十十倍倍頻頻/45 這種對數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖這種對數(shù)頻率特性曲線稱為波特圖2. 2. RC高通網(wǎng)絡高通網(wǎng)絡RCCjRRUUAU / j11/1iO （1）頻率響應表達式：）頻率響應表達式：+-+uui

44、CoRRCf 21L 令：令：ffUUALioUj11 則：則：2LU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應：)arctg(Lff 相頻響應：相頻響應：（2） RC高通網(wǎng)絡的波特圖高通網(wǎng)絡的波特圖f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20UA最大誤差最大誤差 -3dB時時，當當 Lff 1)/(11|2L ffAUdB 01lg20|lg20 UA時時，當當 Lff L2L/)/(11|ffffAU )/lg(20|lg20LffAU 斜率為斜率為 -20dB/十倍頻程十倍頻程 的直線的直線2LU)(11ffA 幅頻響應：幅頻響應： 1 . 0Lff 1 . 0| UA

45、dB20|lg20 UA 01. 0Lff 01. 0| UAdB40|lg20 UA20dB/十倍頻十倍頻 Lff 707. 0| UAdB3|lg20 UA時時，當當 Lff 時時，當當 Lff 0 90 時時，當當 Lff 時時，當當 100.1 LLfff 十十倍倍頻頻程程的的直直線線斜斜率率為為/45 可見：當頻率較高時，可見：當頻率較高時，AU 1，輸出與輸入電壓之間的，輸出與輸入電壓之間的相位差相位差=0。隨著頻率的降低，。隨著頻率的降低， AU 下降，下降，相位差增大，且輸相位差增大，且輸出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前出電壓是超前于輸入電壓的，最大超前9090o o。 其中

46、，其中，fL L是一個重要的頻率點，稱為是一個重要的頻率點，稱為下限截止頻率下限截止頻率。f0.01fL00.1fL fL10fL-20-40）（dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻相頻響應相頻響應)arctg(Hff f0.01fL00.1fL fL10fL9045 45 十十倍倍頻頻/45 二二.BJT.BJT的混合的混合型模型型模型混合混合型高頻小信號模型是通過三極管的物理模型而建立的。型高頻小信號模型是通過三極管的物理模型而建立的。 rbb 基區(qū)的體電阻基區(qū)的體電阻1.BJTBJT的混合的混合型模型型模型rbe發(fā)射結電阻發(fā)射結電阻+ecbbbcberCbcbeCrrbbcergmu

47、be b是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。是假想的基區(qū)內(nèi)的一個點。Cbe發(fā)射結電容發(fā)射結電容rbc集電結電阻集電結電阻Cbc集電結電容集電結電容eb.mUg受控電流源，代替了受控電流源，代替了.bIb b （2）用）用 代替了代替了 。因為。因為本身就與頻率有關，本身就與頻率有關，而而gm與頻率無關。與頻率無關。eb.mUg.bIb b2.2.BJTBJT的混合的混合等效電路等效電路+ecbbbcberCbcbeCrrbbcergmube+CbccbeCreg+bbbbcmubberbcruberceube+uce+icib特點：特點：（1）體現(xiàn)了三極管的電容效應體現(xiàn)了三極管的電容效應rbc很大，可以忽

48、略。很大，可以忽略。rce很大，也可以忽略。很大，也可以忽略。3 3、簡化的混合、簡化的混合等效電路等效電路+c+ui+beiubcubeCbecerubmbgebc+bbrcCbeb低頻時，忽略電容，混合低頻時，忽略電容，混合 模型與模型與H參數(shù)模型等效參數(shù)模型等效所以所以EebmV26)1(Irb b EbebbmV26Irrb b 4. 混合混合參數(shù)的估算參數(shù)的估算+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+uebbbbe rrr由：由：+iubcc+bbe+ircebeueib又因為又因為ebbeb riubebmiugb b Tmeb2 fgC 從手冊中查出從手冊中

49、查出 TcbfC和和 所以所以mV26EebmIrg b b+bebbceurm+gurbibcbeebei+cbeub+u+iubcc+bbe+ircebeueib5. BJT的頻率參數(shù)的頻率參數(shù)f、 fT 根據(jù)根據(jù)定義：定義： 0bcce UIIb b將將c c、e e短路。短路。e bmc be be bmc UgCjUUgI +eu+ubbbbeirbeC+Cbebebccumbbcbgric)1/1/(C be be bbe bCjCjrIU b bb b b bffjCCrjrg 1)(10cbebebebm得：得：)(21cbebebCCrf b b其中：其中： 做出做出的幅頻特

50、性曲線：的幅頻特性曲線：當當=1時對時對應的頻率應的頻率 當當20lg下降下降3dB時對應的頻率時對應的頻率b bb bb bffj 1020)(1|b bb bb bff ff00）（dB|b b-20dB/十倍頻程十倍頻程fT當當fT fb b 時時, 可得：可得： fT 0 fb bf共發(fā)射極截止頻率共發(fā)射極截止頻率fT特征頻率特征頻率三. 阻容耦合共射放大電路的頻率響應 對于如圖所示的共射放大電路，對于如圖所示的共射放大電路，分低、中、高三個頻段加以研究。分低、中、高三個頻段加以研究。1 .中頻段中頻段 所有的電容均可忽略。所有的電容均可忽略?？捎每捎们懊嬷v的前面講的h參數(shù)等效電路分析

51、參數(shù)等效電路分析 180 +TVCb2u+b1RCRoCC-Rb1cLS+-R-+SuuibeLiSirRRRRuuA b bSOusm中頻電壓放大倍數(shù)：中頻電壓放大倍數(shù)：2. 低頻段低頻段 在低頻段，三極管的極間電容可視為開路，耦合電容在低頻段，三極管的極間電容可視為開路，耦合電容C1、C2不能忽略不能忽略。 為方便分析，現(xiàn)在只考慮為方便分析，現(xiàn)在只考慮C1，將將C2歸入第二級。畫出低歸入第二級。畫出低頻等效電路如圖所示。頻等效電路如圖所示?？赏瞥龅皖l電壓放大倍數(shù)：可推出低頻電壓放大倍數(shù)：ffjAUUALusmsousL1 1L/(21CRrRfSbeb ） 該電路有該電路有 一個一個RC高

52、通環(huán)節(jié)。高通環(huán)節(jié)。有下限截止頻率：有下限截止頻率：+S-u+iS+R-uubiLRr-beiiobbbRcc+ReCCb1共射放大電路低頻段的波特圖共射放大電路低頻段的波特圖幅頻響應幅頻響應 ： 2LusmusL)(11lg20|lg20|lg20ffAA 相頻響應相頻響應 ： )arctg(180Lff f0.01fL-1800.1fL fL10fL-90-135 十十倍倍頻頻/45 f0.01fL0.1fL fL10fL）（dB|lg20UA20dB/十倍頻十倍頻|lg20usmA 在高頻段，耦合電容在高頻段，耦合電容C1、C2可以可視為短路可以可視為短路，三極管三極管的極間電容不能忽略的

53、極間電容不能忽略。這時要用混合這時要用混合等效電路等效電路，畫出高頻等效電路如圖所示。，畫出高頻等效電路如圖所示。3. 高頻段高頻段用用“密勒定理密勒定理”將集電結電容單向化。將集電結電容單向化。RsUsRbrbeCUbeUbegmLiUebbcUorbb+Cbc.+RcRicbibe用用“密勒定理密勒定理”將集電結電容單向化：將集電結電容單向化：其中：其中：c bLmM) 1(CRgC c bc bLmN)11(CCRgC RsUsRbrbeCbeUbeUbegmLiUebbcUorbb+.+RcRicibCMCN用戴維南定理將用戴維南定理將C左端的電路進行變換：左端的電路進行變換： 忽略忽略CN，并將兩個電容合并成一個電容，并將兩個電容合并成一個電容: 得簡化的高頻等效電路。得簡化的高頻等效電路。MebCCC bbeRbbUc