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)計算、b動態(tài)計算。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，使晶體管有一個合適的工作點，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負載電阻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，起到耦合的作用。同時，又使放大電路和信號源及負載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號的電壓損失，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?shù)撵o態(tài)工作點。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順利通過。

共射極放大電路RB+UCCRCC1C22/3/202312放大電路的三個動態(tài)性能指標:(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、放大電路的動態(tài)性能指標2/3/2023131、放大電路的輸入電阻

放大電路對信號源來說，是一個負載，可用一個電阻等效代替，這個電阻是信號源的負載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri

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

對于負載而言，放大電路相當于信號源(可以將它進行戴維寧定理等效），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UBEIBICUCE1、無輸入信號(ui

=0)時:

uo

=0uBE

=UBEuCE

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

無輸入信號電壓時，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)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC2/3/202318UBEIB無輸入信號(ui

=0)時:？有輸入信號(ui

≠0)時

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uBE

=UBE+uiiB

=IB+ibiC

=IC+icuCE

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

≠0)時:交直流信號共存2/3/202319結(jié)論：

加上輸入信號電壓后，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)上疊加了一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析2/3/202320結(jié)論：

若參數(shù)選取得當，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，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。2/3/2023224.直流通路和交流通路因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無交流信號時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。交流通路：有交流信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。2/3/202323§6.2放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui

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

——靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE

。

分析放大電路可分為靜態(tài)分析和動態(tài)分析。2/3/202324分析方法：估算法、圖解法。分析對象：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點的目的：

(1)

使放大電路的放大信號不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點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算靜態(tài)工作點Q(IB

、IC

、UCE)對直流信號電容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)值計算當UBE<<UCC時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：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：EC=12V，RC=3.3k，RB=280k，=50。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級不同+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIB2/3/202329例3：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。由例1、例3可知，當電路不同時，計算靜態(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)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點Q。輸入輸出特性曲線靜態(tài)工作點Q在輸入輸出特性曲線上的位置2/3/202331UCE=UCC–ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2.直流負載線RB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT直流負載線斜率由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點2/3/202332QUCC（1）作直流負載線[解]IC=

0時

UCE=UCC可在圖上作直流負載線。ICUCEQ1Q2IB=20μAIB=0IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μA1.531206(V)(mA)UCE=0時根據(jù)UCE=UCC-RCIC已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5。（1）作直流負載線；（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

放大電路的動態(tài)分析動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui

0）時的工作狀態(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。動態(tài)分析:

計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：

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。動態(tài)分析的內(nèi)容2/3/2023356.3.1放大電路的動態(tài)性能指標(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線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(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

當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點Q附近的工作線段可認為是直線。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(動態(tài)電阻)。2/3/202340RBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路+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RL≠∞時分兩種情況：負載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。3.電壓放大倍數(shù)的計算2/3/202344（2）

當

RL=∞（輸出端開路）時式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。負載電阻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

的計算

放大電路對信號源來說，是一個負載，可用一個電阻等效代替，這個電阻是信號源的負載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri

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

定義：+-信號源Au放大電路+-放大電路信號源+-+-2/3/202348輸入電阻ri為了減輕信號源的負擔，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，從信號源取得的電流越小，信號源的功耗越低，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的計算

對于負載而言，放大電路相當于信號源(可以將它進行戴維寧定理等效），等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻r0

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

(2)將信號源短路（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載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，帶負載能力越強，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。2/3/202352輸出電阻（相當于信號源的內(nèi)阻）

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

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

放大電路對負載來說，是一信號源，可用等效電動勢E0和內(nèi)阻r0表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。輸出端開路時輸出端接上負載電阻時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(可自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點)VB（1）可認為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)工作點穩(wěn)定的放大電路2/3/202360RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB也可認為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)定的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程+++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。試進行靜態(tài)和動態(tài)分析。例題15.4.12/3/202363（1）靜態(tài)分析2/3/202364（2）動態(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，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：