1海南风光第 11章 基本放大电路
11.4 静态工作点稳定的放大器
11.5 射极输出器清华大学电机系电工学教研室 唐庆玉 编
§ 11.4 静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作,必须有合适的、稳定的静态工作点。但是,温度的变化严重影响静态工作点。
对于前面的电路(固定偏置电路)而言,
静态工作点由 UBE,?和 ICEO决定,这三个参数随温度而变化,温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。
Q点 变
UBE
ICEO
变T变 IC变温度对?值及 ICEO的影响
T?,ICEO IC
iC
uCE
Q
Q′
总的效果是:
温度上升时
,输出特性曲线上移,
造成 Q点上移。
总之,T IC
常采用 分压式偏置电路 来稳定静态工作点。
电路见下页。
为此,需要改进偏置电路,当温度升高时,
能够自动减少 IB,IB IC,从而抑制 Q
点的变化。保持 Q点基本稳定。
I1
I2
IB
C
BB
B
B ERR
RV
21
2

静态工作点稳定的放大器 I
2=( 5~10) IB
I1= I2 + IB? I2
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
B
E
C
IE = IC +IB? IC
分压式偏置电路
RE射极直流负反馈电阻
CE 交流 旁路电容
IC
IE
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
I1
I2
IB
静态工作点稳定过程
T UBEIC
IC
IE VE
C
2B1B
2B E
RR
R

VB
UBE=VB-VE
=VB - IE RE
VB被认为较稳定
IC
IE
IB 由输入特性曲线本电路稳压的过程实际是由于加了 RE形成了 负反馈 过程
E
C
B
直流通道及静态工作点估算
C
2B1B
2B E
RR
R

VB
IB=IC/?
UCE = EC - ICRC - IERE
IC? IE =VE/RE
= ( VB- UBE) / RE
UBE? 0.7V
+EC
RB1 RC
RB2 R
E
IC
IE
IB
UCE
电容开路,画出直流通道
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
电容短路,直流电源短路,
画出交流通道交流通道及微变等效电路
B
E
C
9
交流通道 RB1
RCRB2 RLu
i uo
B
E
C
ib ic
ii
i2i1
微变等效电路
rbe
RC RLiU
oU
bI

RB1 RB2
iI
bI
cI?
B
E
C
I1 I2
微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、
输出电阻的计算
be
L
r
RvA ri= RB1// RB2// rbe
ro= RC
rbe
RC RLiU
oU
bI

RB1 RB2
iI
bI
cI?
B
E
C
I1 I2
RL= RC // RL
)mA(I
)mV(26)1()(300r
E
be
11
例:上述静态工作点稳定的放大器,各参数如下,
RB1=100k?,RB2=33k?,RE=2.5k?,RC=5k?,
RL=5k?,?=60。
求:( 1)估算静态工作点;
( 2)空载电压放大倍数、带载电压放大倍数、输入电阻、输出电阻;
( 3)若信号源有 RS=1 k? 的内阻,带载电压放大倍数将变为多少?
12
RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.5k?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
解,(1)估算静态工作点
C
2B1B
2B E
RR
R

VB
=( 33?15) /( 100+33)
=3.7V
IC? IE =VE/RE
= (VB- UBE)/ RE
= (3.7-0.7)/2.5
=1.2mA
IB=IC/?=1.2/60=0.02mA=20?A
UCE = EC - ICRC - IERE =15-1.2?(5+2.5)=6V
13
RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.5k?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
解,(2)空载电压放大倍数、带载电压放大倍数、输入电阻、输出电阻
)mA(I
)mV(26)1()(300r
E
be
=300+61?(26/1.2)=1622?
=1.62 k?
ri= RB1// RB2// rbe =100//33//1.62=1.52 k?
ro= RC =5k?
Av空 = -?RC /rbe=-60?5/1.62=-186
Av载 = -?RL /rbe=-60?(5//5)/1.62=-93
14
RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.5k?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
解,(3)信号源有 RS=1 k? 的内阻时,带载电压放大倍数为 Aus载
rbe
RC RLiU
oU?
bI

RB1 RB2
iI? bI? cI?
B
E
C
I1 I2R
S
US
RS
US
ri
iU
oU?
iI?
cI?
B
E
C
RLr
i=RB1//
RB2// rbe RL= RC // RL
15
RS
US
ri=RB1// RB2// rbe
iU
oU?
iI?
cI?
B
E
C
RL
ri
Ui=Us rir
i + RS Us = Ui
ri + RS
ri
RL= RC // RL
信号源内阻为 0时的电压放大倍数,Av载 = Uo Ui
信号源内阻为 RS时的电压放大倍数,Avs载 = Uo Us
ri + RS
ri
Avs载 = Uo Us = Uo = Av载 rir
i + RSU
i
16
RS
US
ri=RB1// RB2// rbe
iU
oU?
iI?
cI?
B
E
C
RL
ri
ri= RB1// RB2// rbe =1.52 k?
RL= RC // RL
Avs载 = Av载 rir
i + RS
=-93?1.52/(1.52+1)
=-56
Av载 = -?RL /rbe=-93
信号源有内阻时,电压放大倍数 Aus减小。
输入电阻越大,若 riRS,则 Avs?Av
17
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
B
E
C
静态工作点稳定且具有 射极交流负反馈电阻的放大器 RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.5k?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
RF
RE CE
RE=2.4k?
RF=100?
18
静态工作点稳定且具有 射极交流负反馈电阻的放大器 直流通道及静态工作点
+EC
RB1 RC
RB2
RE
IC
IE
IB
UCE
RF
RE和 RF共同起直流负反馈的作用,稳定静态工作点因 RE+RF=2.5k?,所以较上述电路 静态工作点 不变
19
静态工作点稳定且具有 射极交流负反馈电阻的放大器 微变等效电路及电压放大倍数
rbe
RC RLiU
oU
bI

RB1 RB2
iI
bI
cI?
B
E
C
I1 I2
IeRF
RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.4k?
RF=100?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
Ui=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +( 1+? ) IbRF
= Ib[rbe +( 1+? ) RF]
Uo=-Ic( RC//RL) =-? Ib RL
20
Ui=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +( 1+? ) IbRF
= Ib[rbe +( 1+? ) RF]
Uo=-Ic( RC//RL) =-? Ib RL
=-? RLr
be +( 1+?) RF
=-60?( 5//5) /[1.62+(1+60)?0.1]
=-19
RB1=100k?
RB2=33k?
RE=2.4k?
RF=100?
RC=5k?
RL=5k?
=60
EC=15V
be
L
r
RvA
=-93
Av= Uo Ui = -? Ib RL
Ib[rbe +( 1+? ) RF]
21
静态工作点稳定且具有 射极交流负反馈电阻的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻
rbe
RC RLiU
oU
bI

RB1 RB2
iI
bI
cI?
B
E
C
I1 I2
IeRF
Ui= Ib[rbe +( 1+? ) RF]
Ib = Ui /[rbe +( 1+? ) RF]
Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /[rbe +( 1+? ) RF]
输出电阻 RO=RC
输入电阻
22
静态工作点稳定且具有 射极交流负反馈电阻 的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻
Ui= Ib[rbe +( 1+? ) RF]
Ib = Ui /[rbe +( 1+? ) RF]
Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /[rbe +( 1+? ) RF]
ri = RB1 // RB2 // [rbe +( 1+?) RF]=5.9k?
ri = Ui /Ii = Ui
Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /[rbe +( 1+? ) RF]
对比 ri = RB1 // RB2 // rbe =1.52k?
23
§ 11.5 射极输出器
RB
+EC
C1 C
2
RE RLui uo
特点:同相放大,放大倍数约为 1,输入电阻大,
输出电阻小
RB=570k?
RE=5.6k?
RL=5.6k?
=100
EC=12V
24
直流通道及静态工作点分析:
EB
BEC
B R)1(R
UEI


BE I)1(I
EECCE RIEU
EC=IBRB+ UBE +IERE
=IBRB+ UBE +(1+? ) IBRE
=IB? RB+ (1+? ) RE? + UBE RB
+EC
RE
IB
IE
UBE UCE
IC=?IB 或 IC?IE
25
静态工作点估算举例:
RB=570k?
RE=5.6k?
RL=5.6k?
=100
EC=12V
RB +EC
RE
IB
IE
UBE UCE
EB
BEC
B R)1(R
UEI


= 12-0.7570+(1+100)?5.6
=0.01(mA)
BE I)1(I
=(1+100)?0.01=1.01 (mA)
IC
EECCE RIEU
=12-1.01? 5.6=6.3(V)
26
动态分析交流通道及微变等效电路
RB
+EC
C1 C
2
RE RLui uo
27
交流通道及微变等效电路
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RL
E
B C
RB R
E RLui uo
B
C
E
28
动态分析:
Leo RIU

LEL R//RR
Lb RI1
)(
obebi UrIU

Lbbeb RI)1(rI

Lbbeb
Lb
RI)1(rI
RI)1(



Lbe
L
R)1(r
R1

)(
1、电压放大倍数
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RLRL
Ie
vA =
Uo
Ui
29
2、输入电阻
rbe
iU
iI
bI
cI?
oU
bI

BR
RE RL
IRB
Lebebi RIrIU

Lbbeb RI)1(rI

Ib= Uir
be+(1+?)RL
Ii=IRB+Ib
= UiR
B
+ Uir
be+(1+?)RL
ri= Ui
Ii
=
Ui
Ui
RB +
Ui
rbe+(1+?)RL
=RB//[rbe+(1+?)RL]
30
3、输出电阻用加压求流法求输出电阻。
rbe
iU
iI
bI
cI?
sU?
bI

BR
RERs ro置 0
保留
31
Rs
rbe
BR
RE
输出电阻
U
I
bI
bI

eI
ebb IIII

Esbesbe R
U
Rr
U
Rr
U




Bss R//RR
I
U
ro
Esbe R
1
Rr
1
1




1
Rr//R sbe
E
ro=RE// rbe
1+?
当 RS=0时
(加压求流法)
32
动态分析及估算举例:
)mA(I
)mV(26)1()(300r
E
be
=300+101?(26/1.01)
=2.9 k?
RB=570k?
RE=5.6k?
RL=5.6k?
=100
EC=12V
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RL
E
B C
IE=1.01mA
33
RB=570k?
RE=5.6k?
RL=5.6k?
=100
EC=12V
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RL
E
B C
rbe=2.9 k?
(电压放大倍数估算 )
动态分析及估算举例:
Lbe
L
R)1(r
R1

)(Av
= (1+100)?(5.6//5.6)2.9+(1+100)?(5.6//5.6)
=0.99
34
}R)1(r//{Rr LbeBi
=570//?2.9+(1+100)(5.6//5.6)?
=190k?
RB=570k?
RE=5.6k?
RL=5.6k?
=100
EC=12V
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RL
E
B C
rbe=2.9 k?
RS=0


1
Rr//R sbe
E
ro =5.6// 2.91+100 =28?
(输入电阻输出电阻估算 )
动态分析及估算举例:
35
动态分析及估算举例:
rbe
iU
iI
bI
cI
oU?
bI

BR
RE RL
E
B C
RS
US
ri=190 k?


1
Rr//R sbe
E
ro =5.6// 2.9+1//5701+100 =38?
设信号源内阻 RS=1 k?,求这时的电压放大倍数
Avs、输入电阻、输出电阻
Avs = Au rir
i + RS
=0.99?190/(190+1)
=0.985
36
,R)1(r Lbe 所以,1?vA?
2,输入输出同相,输出电压跟随输入电压,
故称 电压跟随器 。
输出电压与输入电压近似相等,电压未被放大,但是电流放大了,即输出功率被放大了。
1.电压放大倍数
Lbe
L
R)1(r
R1

)(Av
射极输出器的特点
37
射极输出器的输出电阻很小,带负载能力强。
}R)1(r//{Rr LbeBi


1
Rr//R sbe
E
ro
射极输出器的输入电阻很大,从信号源取得的信号大。
3.输入电阻
4.输出电阻
38
所谓 带负载能力强,是指当负载变化时,
放大倍数基本不变对上例射极输出器,对上例静态工作点稳定的放大器 (共射放大器 ):
空载时,=0.995
RL=5.6k?时,=0.990
RL=1k?时,=0.967
VA?
VA?
VA?
空载时,=-186
RL=5k?时,=-93
RL=1k?时,=-31
VA?
VA?
VA?
变化率很小 变化率很大带负载能力强 带负载能力差
39
射极输出器的用途
1、将射极输出器放在电路的首级,可以提高输入电阻。
2、将射极输出器放在电路的末级,可以降低输出电阻,提高带负载能力。