第6章基本放大電路

6.1.基本放大電路的組成6.2放大電路的靜態(tài)分析6.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析6.4分壓偏置放大電路6.5射極輸出器第6章

基本放大電路2/3/20231第6章基本放大器

重點(diǎn)一、記住基本放大器：

a電路結(jié)構(gòu)b元件的作用。二、分析簡單的放大電路：

a靜態(tài)計(jì)算、b動(dòng)態(tài)計(jì)算。2/3/20232共發(fā)射極放大電路的組成6.1基本放大電路的組成2/3/20233共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE6.1.1共發(fā)射極放大電路的組成電路組成：●晶體管T●基極電源EB與基極電阻RB●集電極電源EC●集電極電阻RC●耦合電容C1、C2

2/3/20234（1）晶體管V。放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。（2）電源UCC和UBB。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來源，提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。（3）偏置電阻RB。用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使晶體管有一個(gè)合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負(fù)載電阻RC。將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，一般為幾千歐。（5）電容Cl、C2。用來傳遞交流信號(hào)，起到耦合的作用。同時(shí)，又使放大電路和信號(hào)源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號(hào)的電壓損失，Cl、C2應(yīng)選得足夠大，一般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。2/3/20235單電源供電時(shí)常用的畫法共發(fā)射極基本電路+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE6.1.2放大電路的簡化2/3/20236共發(fā)射極放大電路的實(shí)用電路2/3/20237uiuo

共射極放大電路1.晶體管T的作用RB+UCCRCC1C2

放大元件滿足

iC=iB，T應(yīng)工作在放大區(qū)，即保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。ibicie一、放大電路各元件作用2/3/202382.集電極電源UCC作用共射極放大電路RB+UCCRCC1C2集電極電源作用，是為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。2/3/202393.集電極負(fù)載電阻RC作用共射極放大電路RB+UCCRCC1C2

集電極電阻的作用是將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?/3/2023104.基極電阻RB的作用+UCCRCC1C2TRB共射極放大電路

基極電阻能提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)。并保證發(fā)射結(jié)正偏。2/3/2023115.耦合電容C1和C2作用(1)隔直作用隔離輸入、輸出與電路的直流通道。(2)交流耦合作用能使交流信號(hào)順利通過。

共射極放大電路RB+UCCRCC1C22/3/202312放大電路的三個(gè)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo):(1)放大電路的輸入電阻ri(2)放大電路的輸出電阻r0(3)電壓放大倍數(shù)Au二、放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)2/3/2023131、放大電路的輸入電阻

放大電路對(duì)信號(hào)源來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻等效代替，這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri

，即輸入電阻對(duì)交流而言是動(dòng)態(tài)電阻。2/3/2023142、放大電路的輸出電阻

對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源(可以將它進(jìn)行戴維寧定理等效），等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻r0

，它也是動(dòng)態(tài)電阻。

2/3/2023153.電壓放大倍數(shù)2/3/202316三、

放大電路的工作特點(diǎn)UBEIBICUCE1、無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):

uo

=0uBE

=UBEuCE

=UCE+ECRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO2/3/202317ICUCEOIBUBEO結(jié)論：

無輸入信號(hào)電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。QIBUBEQUCEIC2/3/202318UBEIB無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):？有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí)

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uBE

=UBE+uiiB

=IB+ibiC

=IC+icuCE

=UCE+uoIC+ECRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO2、有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí):交直流信號(hào)共存2/3/202319結(jié)論：

加上輸入信號(hào)電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析2/3/202320結(jié)論：

若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。

輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO2/3/2023213.實(shí)現(xiàn)放大的條件(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2)正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號(hào)。2/3/2023224.直流通路和交流通路因電容對(duì)交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流分量不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無交流信號(hào)時(shí)電流（直流電流）的通路，用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路：有交流信號(hào)時(shí)交流分量（變化量）的通路，用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。2/3/202323§6.2放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。

——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。

分析放大電路可分為靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。2/3/202324分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號(hào)不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)?！o態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。靜態(tài)工作情況分析2/3/2023256.2.1用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值（估算法）

靜態(tài)分析1.畫放大電路的直流通路方法直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB

、IC

、UCE)對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2/3/202326

IB=UCC-UBERB①基極電流②集電極電流IC=IB

③集-射極電壓UCE=UCC-RCIC2.靜態(tài)值計(jì)算當(dāng)UBE<<UCC時(shí)RB+UCCRCICUCEIBT④發(fā)射極電流2/3/202327[解]根據(jù)直流通道可得出IC=

IB=37.5

×0.04=1.5mAUCE=UCC–ICRC=12-1.5

×10-3

×4×103=6VRB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5,試求放大電路的靜態(tài)值。例題15.1=12300×103IB=UCCRB=40μA2/3/202328例2：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：EC=12V，RC=3.3k，RB=280k，=50。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級(jí)不同+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIB2/3/202329例3：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。由例1、例3可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIB2/3/202330IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ

如圖所示，(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分別對(duì)應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q。輸入輸出特性曲線靜態(tài)工作點(diǎn)Q在輸入輸出特性曲線上的位置2/3/202331UCE=UCC–ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2.直流負(fù)載線RB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT直流負(fù)載線斜率由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)2/3/202332QUCC（1）作直流負(fù)載線[解]IC=

0時(shí)

UCE=UCC可在圖上作直流負(fù)載線。ICUCEQ1Q2IB=20μAIB=0IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μA1.531206(V)(mA)UCE=0時(shí)根據(jù)UCE=UCC-RCIC已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5。（1）作直流負(fù)載線；（2）求靜態(tài)值。例題15.22/3/202333（2）求靜態(tài)值基極電流=40μA

IB=40μAIC=1.5mA

UCE=6V由圖中Q點(diǎn)得:集電極電流發(fā)射極電流IC=βIB=37.5

×40×10-61=1.5mAIE=(1+β)IB=1.5mA2/3/202334§6.3

放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、

ri、

ro與電路參數(shù)的關(guān)系。簡單分析一下失真情況。動(dòng)態(tài)分析的內(nèi)容2/3/2023356.3.1放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(1)放大電路的輸入電阻ri(2)放大電路的輸出電阻r0(3)電壓放大倍數(shù)Au2/3/202336

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。6.3.3微變等效電路法2/3/202337iBUBE

當(dāng)輸入信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q附近的工作線段可認(rèn)為是直線。定義三極管的輸入電阻rbe

，表示其輸入特性。UBEIB1.晶體管的微變等效電路（1）三極管的輸入電阻rbeQ2/3/202338ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。2.放大電路的微變等效電路2/3/202339

對(duì)于低頻小功率晶體管的輸入電阻估算為：

式中，

IE：發(fā)射極電流的靜態(tài)值;β：晶體管的放大倍數(shù)；

rbe：輸入電阻，其值一般為幾百歐到幾千歐(動(dòng)態(tài)電阻)。2/3/202340RBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE畫放大電路的交流通路方法2/3/202341ubeibibicicubeibuce+-+-BCEucerbe

rce+-+-CB三極管的微變等效電路2/3/202342分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS放大電路的微變等效電路2/3/202343（1）當(dāng)RL≠∞時(shí)分兩種情況：負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算2/3/202344（2）

當(dāng)

RL=∞（輸出端開路）時(shí)式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。負(fù)載電阻RL越小，放大倍數(shù)Au越低。2/3/202345[解]已求得IC=1.5mA≈IERL’=RC∥RL=2kΩ已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5，RL=4kΩ，試求電壓放大倍數(shù)。例題2/3/2023464.放大電路輸入電阻ri

的計(jì)算

放大電路對(duì)信號(hào)源來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻等效代替，這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri

，即輸入電阻對(duì)交流而言是動(dòng)態(tài)電阻。2/3/202347放大電路的輸入電阻ri

定義：+-信號(hào)源Au放大電路+-放大電路信號(hào)源+-+-2/3/202348輸入電阻ri為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，總希望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻Rs的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在幾百歐到幾千歐，較低，并不理想。2/3/202349電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，信號(hào)源的功耗越低，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。rbeRBRCRL2/3/2023505.放大電路輸出電阻r0的計(jì)算

對(duì)于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號(hào)源(可以將它進(jìn)行戴維寧定理等效），等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻r0

，它也是動(dòng)態(tài)電阻。+_RLro+_RSRL+_放大電路+_2/3/202351求法：(1)將信號(hào)源短路（令Ui=0）和輸出端開路，從輸出端看進(jìn)去的電阻。

(2)將信號(hào)源短路（令Ui=0）保留受控源，輸出端加電壓（U0）以產(chǎn)生電流

I0，則

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。2/3/202352輸出電阻（相當(dāng)于信號(hào)源的內(nèi)阻）

對(duì)于負(fù)載而言，放大器的輸出電阻ro越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，表明放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)，因此總希望Ro越小越好。上式中Ro在幾千歐到幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想。2/3/202353總結(jié)：共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.2/3/202354[解：

放大電路對(duì)負(fù)載來說，是一信號(hào)源，可用等效電動(dòng)勢(shì)E0和內(nèi)阻r0表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。輸出端開路時(shí)輸出端接上負(fù)載電阻時(shí)由上列兩式可得出本例中2kΩ已知UOC=4V,RL=6kΩ,UOL=3V,求放大電路的輸出電阻。放大電路同上圖。例題2/3/2023552/3/2023562/3/2023572/3/202358RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB6.4.2分壓式偏置電路(可自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn))VB（1）可認(rèn)為VB與晶體管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度變化的影響。2/3/202359條件：I2>>IB，則與溫度基本無關(guān)。調(diào)節(jié)過程：靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路2/3/202360RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB也可認(rèn)為IC不受溫度變化的影響。

RE越大，穩(wěn)定性越好。但太大將使輸出電壓降低。一般取幾百歐~幾kΩ。ICIETUBEIBICVEICVBVE（2）2/3/202361RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBTUBEIBICUEIC本電路穩(wěn)定的過程實(shí)際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程+++2/3/202362

分壓式偏置放大電路中,已知UCC=12V，RC=2kΩ，RE=2kΩ，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，β=37.5。試進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析。例題15.4.12/3/202363（1）靜態(tài)分析2/3/202364（2）動(dòng)態(tài)分析2/3/202365例：圖示電路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：