第二章 放大电路分析基础第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
2.2 放大电路的直流工作状态
2.3 放大电路的动态分析
2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路
2.5 多级放大电路电子课件二第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
2.1.1 电路的组成原理
U
o
＋
－
－
＋
U
i
U
s
R
s R
b
C
1
R
c
＋
＋
U
BB
V
U
CC
＋
C
2
R
L
－
图 2-1 共发射极基本放大电路第二章 放大电路分析基础
(1) 为保证三极管 V工作在放大区,发射结必须正向运用 ; 集电结必须反向运用。图中 Rb,UBB即保证 e结正向运用 ; Rc,UCC保证 c结反向运用。
（ 2）图中 Rs为信号源内阻； Us为信号源电压； Ui为放大器输入信号。电容 C1为耦合电容,其作用是,使交流信号顺利通过加至放大器输入端，同时隔直流,使信号源与放大器无直流联系。 C1一般选用容量大的电解电容,
它是有极性的,使用时,它的正极与电路的直流正极相连,
不能接反。 C2的作用与 C1相似,使交流信号能顺利传送至负载,同时,使放大器与负载之间无直流联系。
第二章 放大电路分析基础图 2 – 2 单电源共发射极放大电路第二章 放大电路分析基础
2.1.2 直流通路和交流通路图 2 - 2 电路的直流通路和交流通路可画成如图 2 - 3(a),(b)所示。
图 2 – 3 基本共 e极电路的交、直流通路
( b ) 交流通路
R
b
R
c
＋ U
CC
U
o
＋
－
U
s
R
s
R
b
R
c
＋
R
L
( a ) 直流通路
－
第二章 放大电路分析基础放大电路的分析主要包含两个部分,
直流分析,又称为静态分析,用于求出电路的直流工作状态,即基极直流电流 IB; 集电极直流电流 IC; 集电极与发射极间直流电压 UCE。
交流分析,又称动态分析,用来求出电压放大倍数、
输入电阻和输出电阻三项性能指标。
第二章 放大电路分析基础
2.2 放大电路的直流工作状态
2.2.1 解析法确定静态工作点由图 2 - 3(a)所示,首先由基极回路求出静态时基极电流 IBQ,
b
BECC
BQ R
UUI
硅管
VVU BE 7.0,8.06.0 取
VVU BE 2.0,3.01.0 取
锗管第二章 放大电路分析基础
cCCCC E Q
BQCQ
RIUU
II
根据三极管各极电流关系,可求出静态工作点的集电极电流 ICQ：
再根据集电极输出回路可求出 UCEQ
第二章 放大电路分析基础
【 例 1】 估算图 2 - 2放大电路的静态工作点。设
UCC=12 V,Rc=3kΩ,Rb=280kΩ,β＝５０。
解 根据公式 (2 - 1),(2 - 3),(2 - 4)
VU
mAI
AmAI
C E Q
CQ
BQ
63212
204.050
40040.0
280
7.012
第二章 放大电路分析基础
2.2.2 图解法确定静态工作点将图 2 - 3(a)直流通路改画成图 2 - 4(a)。 由图 a,b两端向左看,其 iC~uCE关系由三极管的输出特性曲线确定,如图 2 -
4(b)所示。由图 a,b两端向右看,其 iC～ uCE关系由回路的电压方程表示,
uCE=UCC-iCRc
uCE与 iC是线性关系,只需确定两点即可,
第二章 放大电路分析基础图 2 – 4 静态工作点的图解法
( a ) ( b )
b
R
c
i
B
u
C E
O
i
C
a
U
CC
4
i
B
3
i
B
2
i
B
1
i
B
0
i
C
U
C C
R
c
U
C C
M
N
u
C E
直流负载线
M
( c )
( d )
i
B
u
C E
i
C
4
i
B
3
i
B
2
i
B
1
i
B
0
U
C C
R
c
N
U
C C
I
C Q
U
C EQ
O
O
Q
＝ I
BQ
第二章 放大电路分析基础由上可得出用图解法求 Q点的步骤,
(1) 在输出特性曲线所在坐标中,按直流负载线方程
uCE=UCC-iCRc,作出直流负载线。
(2) 由基极回路求出 IBQ 。
(3) 找出 iB=IBQ这一条输出特性曲线,与直流负载线的交点即为 Q点。读出 Q点坐标的电流、电压值即为所求。
第二章 放大电路分析基础
【 例 2】 如图 2 - 5(a)所示电路,已知 Rb=280kΩ,
Rc=3kΩ,UCC=12V,三极管的输出特性曲线如图 2 - 5(b)所示,试用图解法确定静态工作点。
图 2 – 5 例 2 电路图第二章 放大电路分析基础解 首先写出直流负载方程,并作出直流负载线,
CCCCCE RiUu
.,,
,4
3
12
,0;,12,0
即得直流负载线连接这两点点得点得
N
mA
R
U
iuMVUui
c
CC
CCECCCEC
然后,由基极输入回路,计算 IBQ
AmAR UUI
b
BECC
BQ?4004.010280
7.012
3
直流负载线与 iB=IBQ=40μA这一条特性曲线的交点,即为 Q点,
从图上查出 IBQ=40 μA,ICQ=2mA,UCEQ=6V,与例 1结果一致。
第二章 放大电路分析基础
2.2.3 电路参数对静态工作点的影响
1,Rb对 Q点的影响图 2 – 6 电路参数对 Q点的影响
i
C
N
O
R
b
＜ R
b
Q
2 Q
Q
1
R
b
＞ R
b
I
BQ
2
I
BQ
I
BQ
1
M u CE
i
C
N
O
Q
1
Q Q 2
R
c
＞ R
c
M u
CE
R
c
＜ R
c
( b ) R
c
变化对 Q 点的影响( a ) R
b
变化对 Q 点的影响
i
C
N
O
Q
2
Q
1
M u
CE
Q
U
C C
＞ U
CC
U
C C
＜ U
CC
( c ) U
C C
变化对 Q 点的影响
2
1
2
I
BQ
1
2
1
Rb增大,IBQ减小,Q点沿直流负载线下移；
Rb减小,IBQ增大,Q点沿直流负载线上移。
如图 2-6(a)所示。
第二章 放大电路分析基础
2,Rc对 Q点的影响
Rc的变化,仅改变直流负载线的 N点,即仅改变直流负载线的斜率。
Rc减小,N点上升,直流负载线变陡,工作点沿 iB=IBQ
这一条特性曲线右移。
Rc增大,N点下降,直流负载线变平坦,工作点沿
iB=IBQ这一条特性曲线向左移。如图 2 - 6(b)所示。
第二章 放大电路分析基础
3,UCC对 Q点的影响
UCC的变化不仅影响 IBQ,还影响直流负载线,因此,
UCC对 Q点的影响较复杂。
UCC上升,IBQ增大,同时直流负载线 M点和 N点同时增大,故直流负载线平行上移,所以工作点向右上方移动。
UCC下降,IBQ下降,同时直流负载线平行下移。所以工作点向左下方移动。如图 2 - 6(c)所示。
实际调试中,主要通过改变电阻 Rb来改变静态工作点,
而很少通过改变 UCC来改变工作点。
第二章 放大电路分析基础
2.3 放大电路的动态分析
2.3.1 图解法分析动态特性
1,交流负载线的作法图 2 – 7 交流负载线的画法
i
C
/ m A
N
O
Q
交流负载线
M
u
C E
/ V
U
U
CE
Q
U
CC
U
CC
I
直流负载线
′
第二章 放大电路分析基础交流负载线具有如下两个特点,
(1) 交流负载线必通过静态工作点,因为当输入信号 ui
的瞬时值为零时,如忽略电容 C1和 C2的影响,则电路状态和静态时相同。
(2) 另一特点是交流负载线的斜率由 表示。'
LR
第二章 放大电路分析基础过 Q点,作一条 的直线,就是交流负载线。'/
LRIU
具体作法如下,
首先作一条 的辅助线 (此线有无数条 ),然后过 Q点作一条平行于辅助线的线即为交流负载线,如图 2 - 7
所示。
由于,故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。
交流负载线也可以通过求出在 uCE坐标的截距,再与 Q点
'/ LRIU
LcL RRR //'?
'' LCQC E QCC RIUU
连接 Q点和 点即为交流负载线。
'CCU
第二章 放大电路分析基础
【 例 3】 作出图 2 - 5(a)的交流负载线。已知特性曲线如图
2- 5(b)所示,UCC=12V,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,Rb=280kΩ。
解 首先作出直流负载线,求出 Q点,如例 2所示。
为方便将图 2 - 5(b)重画于图 2 - 8。
显然作一条辅助线,使其取 ΔU=6 V,ΔI=4mA,连接该两点即为交流负载线的辅助线,
过 Q点作辅助线的平行线,即为交流负载线。可以看出相一致。与按
kRRR LcL 5.1//'
kRIU L 5.1'
VU CC 9'? VRIUU
LCC E QCC 95.126''
相一致。
第二章 放大电路分析基础图 2 – 8 例 3 中交流负载线的画法
80? A
u
C E
/ V
0
12
Q
N
1
2
3
4
i
C
/ m A
6
40? A
60? A
20? A
0
2 4 8
M
10
U
CC
U
CC
交流负载线辅助线
I
CQ
′
第二章 放大电路分析基础
2,交流波形的画法表 2-1
40 60 40 20 40
2 3 2 1 2
6 4.5 6 7.5 6
t?
AiB?/
mAiC /
VuCE /
0?
2
1
2
3?2
第二章 放大电路分析基础仍以例 3为例,设输入加交流信号电压为
ui=Uimsinωt,则基极电流将在 IBQ上叠加进 ib,即
iB=IBQ+Ibmsinωt,如电路使
Ibm=20μA,
)(s i n2040 Ati B
图 2-9 基极,集电极电流和电压波形
t
O
t
O
u
B E
/ mV
u
i
t
O
i
i
b
60
40
20
I
BQ
t
O
i
C
/ mA
i
c
3
2
1
I
CQ
tO
u
C E
/ V
7,5
6
4,5
U
C E Q
u
ce
U
B E Q
u
i
/ mV
第二章 放大电路分析基础输出电压与输入电压相位是相反的。这是共 e极放大电路的特征之一。
uUu
tIIiIi
tIIiIi
tUUuUu
ceCEQCE
cmCQCCQC
bmBQbBQB
bemBEQbeBEQBE
sin
sin
sin
Uce=-icRc=-RcIcmsin?t
第二章 放大电路分析基础
2.3.2 放大电路的非线性失真
1.由三极管特性曲线非线性引起的失真图 2 – 10 三极管特性的非线性引起的失真
i
B
I
B
O
Q
u
i
i
b
( a ) 因输入特性弯曲引起的失真
u
BE
i
C
i
c
I
CQ
Q
U
C E Q
u
ce
U
CC
u
CE
O
I BQ
i
b
( b ) 输出曲线簇上疏下密引起的失真
i
C
I
CQ
i
c
Q
O
U
C E Q
u
ce
U
CC
u
CE
i
b
I
BQ
( c ) 输出曲线簇上密下疏引起的失真第二章 放大电路分析基础
2,工作点不合适引起的失真图 2 – 11 静态工作点不合适产生的非线性失真
Q
Q
交流负载线
i
C
t
O
i
C
i
B
u
CE
u
CE
t
交流负载线
i
C
i
C
i
B
Ot u
CE
u
CE
O
( a ) 截止失真 ( b ) 饱和失真
t
I
CQ
i
C
O
O
u
CE
U
C E Q
I
CQ
i
C
u
CE
U
C E Q
O
第二章 放大电路分析基础放大电路存在最大不失真输出电压幅值 Umax或峰 -峰值
Up - p。
最大不失真输出电压是指,当工作状态已定的前提下,
逐渐增大输入信号,三极管尚未进入截止或饱和时,输出所能获得的最大不失真输出电压。如 ui增大首先进入饱和区,
则最大不失真输出电压受饱和区限制,Ucem=UCEQ-Uces; 如首先进入截止区,则最大不失真输出电压受截止区限制,
Ucem=ICQ·R,最大不失真输出电压值,选取其中小的一个。
如图 2 - 12所示,
),(' cesC E QLCQ UURI
所以
'LCQcem RIU
3,输入信号幅值过大会引起双向失真第二章 放大电路分析基础图 2 – 12 最大不失真输出电压
I
CQ
R
L
O
2 4 6 8 10 12 14 16
U
C E Q
i
C
/ m A
3
2
B
I
CQ 直流负载线
20? A
i
B
＝ 12 0? A
交流负载线
D
A 0? A
u
C E
/ V
Q
C
U
ces
最大不失真输出波形失真输出波形
40? A
60? A
80? A
10 0? A
′
第二章 放大电路分析基础关于图解法分析动态特性的步骤归纳如下,
(1) 首先作出直流负载线,求出静态工作点 Q。
(2) 作出交流负载线。 根据要求从交流负载线可画出输出电流,电压波形,或求出最大不失真输出电压值。
第二章 放大电路分析基础
2.3.3 微变等效电路法
1,三极管的 h
三极管处于共 e极状态时,输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示,
输入特性,
),( CEBBE uifu?
输出特性,),(
CEBC uifi?
式中 iB,iC,uBE,uCE代表各电量的总瞬时值,为直流分量和交流瞬时值之和,即
ceC E QCEcCQCbeBEBEbBQB uUuiIiuuuiIi,,,
第二章 放大电路分析基础用全微分形式表示 uBE和 iC,则有
CEI
CE
C
BU
B
C
C
CEI
CE
BE
BU
B
BE
BE
du
u
u
di
i
i
di
du
u
u
di
i
u
du
BQC E Q
BQC E Q
（ 2-8）
（ 2-9）
第二章 放大电路分析基础
22
21
12
11
h
u
i
h
i
u
h
i
u
h
i
u
BQ
C E Q
BQ
C E Q
I
CE
C
U
B
C
I
CE
BE
U
B
BE
令第二章 放大电路分析基础则 (2 - 8),(2 - 9)式可写成
CEBC
CEBBE
duhdihdi
duhdihdu
2221
1211
（ 2-14）
（ 2-15）
则式 (2 - 14),(2 - 15)可改写成
cebc
cebbe
UhIhI
UhIhU
2221
1211
（ 2-16）
（ 2-17）
第二章 放大电路分析基础图 2 – 13 完整的 h参数等效电路
＋
－
U
be
＋
－
U
ce
b
c
e
h
11
h
22
1
I
c
I
b
＋
－
h
1 2
U
ce
h
2 1
I
b
第二章 放大电路分析基础
2,h参数的意义和求法三极管输出交流短路时的输入电阻 (也可写成 hie)
C E Q
C E Q
UB
BE
U
B
BE
i
u
i
u
h
11
BQ
BQ
ICE
BE
I
CE
BE
u
u
u
u
h
12
三极管输入交流开路时的电压反馈系数 (也可写成 hre）
第二章 放大电路分析基础三极管输出交流短路时的电流放大系数 (也可写成 hfe）
C E Q
C E Q
UB
C
U
B
C
i
i
i
i
h
21
BQ
BQ
ICE
C
I
CE
C
u
i
u
u
h
22
三极管输入交流开路时的输出导纳 (也可写成 hoe)
第二章 放大电路分析基础图 2 – 14 从特性曲线上求出 h参数
i
B
O
Q? i
B
u
BE
u
BE
U
CE
＝ 常数
h
11
＝
u
BE
i
B U
CE
≈
r
be
u
BE
u
BE
O
I
B
i
B
U
CE
＝ 0
0,5 V
1 V
2 V
u
CE
h
12
＝
u
BE
u
CE I
B
i
C
i
C
O
U
CE
u
CE
i
B
h
21
＝
i
C
i
B U
CE
≈
u
CE
u
CE
O
i
C
i
C
I
B
h
22
＝
i
C
u
CE I
B
Q
Q
第二章 放大电路分析基础由于 h12,h22是 uCE变化通过基区宽度变化对 iC及
uBE的影响,一般这个影响很小,所以可忽略不计。这样
(2 - 16),(2-17)式又可简化为
be
bbe
IhI
IhU
21
11
第二章 放大电路分析基础图 2 – 15 简化等效电路
＋
－
U
be
＋
－
U
ce
b
c
e
r
be
I
b
I
c
I
b
第二章 放大电路分析基础图 2 – 16 rbe估算等效电路
b
I
b
r
bb
′
r
c
c
I
b
b′
r
e
′
r
e
e
( a ) 内部结构示意图
b
e
r
e
b′
I
b
r
bb
′
I
e
I
b
c
( b ) 输入等效电路
U
be
′
r
c
第二章 放大电路分析基础
)(26)1(
)(26)( )(26
)1(
])1([)1(
)1(
'
'
''
'
EQ
bbbe
EQEQ
e
ebb
b
be
be
ebbbebbbbbe
be
eebbbbe
Irr
ImAI
mVr
rrIUr
rrIrIrIU
II
rIrIU
第二章 放大电路分析基础
2.3.4 三种基本组态放大电路的分析
1,放大电路的性能指标
(1) 电压放大倍数 Au。
i
O
u U
UA?
s
O
us U
UA?
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数 Ai。
i
O
i I
IA?
(3) 功率放大倍数 Ap。
iu
ii
OO
i
O
P AAIU
IU
P
PA
第二章 放大电路分析基础
(4) 输入电阻 ri。
i
i
i I
Ur?
(5) 输出电阻 ro。
2
2
I
Ur
o?
第二章 放大电路分析基础图 2 – 17 ro测量原理图
＋
－
r
o
U
o
R
L
第二章 放大电路分析基础实际中,也可通过实验方法测得 ro,测量原理图如图
2- 17 所示。
第一步令 RL→∞ 时,测出放大器开路电压 Uo。
第二步接入 RL,测得相应电压为 Uo′。而
L
O
O
o
LOLoO
L
Lo
O
O
R
U
U
r
RURrU
R
Rr
U
U
1
)(
'
'
'
第二章 放大电路分析基础
2,共 e极放大电路图 2 – 18 共 e极放大电路及其微变等效电路
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
( b ) 等效电路
I
b
r
o
＋
－ －
＋
U
s
R
s
C
1
R
L
U
CC
R
b
( a ) 放大电路
r
be
I
b
b c
I
c
R
L
r
i
′
I
i
U
i
＋
＋
U
o
－
R
c
V
＋
C
2
＋
U
i
I
o
R
e
U
o
－
＋
e
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
i
O
u U
UA?
LcL
LbO
RRR
RIU
//'
'
式中
be
L
u
bebi
r
R
A
rIU
'
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数
i
O
i I
IA?
由等效电路图 2 - 18(b)可得 Ii≈Ib,Io≈Ic=βIb,则
i
O
i I
IA
考虑 Rb的作用,电流在输入端存在分流关系。考虑负载 Rc、
RL的影响,电流在输出端也存在一个分流关系。
第二章 放大电路分析基础
(3) 输入电阻 ri:
由图 2 - 18(b)可直接看出 ri=Rb∥ ri′,
b
i
i I
Ur?'
由于 Ui′=Ibrbe，所以 ri′=rbe。当 Rb>>rbe时,
ri=Rb∥ rbe≈rbe
第二章 放大电路分析基础
(4) 输出电阻 ro:
由于当 Us=0时,Ib=0,从而受控源 βIb=0,因此可直接得出 ro=Rc。
注意,因 ro常用来考虑带负载 RL的能力,所以,求 ro时不应含 RL,应将其断开。
第二章 放大电路分析基础
(5) 源电压放大倍数
u
is
i
us
is
i
s
i
u
s
i
i
O
s
i
s
O
us
A
rR
r
A
rR
r
U
U
A
U
U
U
U
U
U
U
U
A
第二章 放大电路分析基础
3,共 c极放大电路图 2 – 19 共 c极放大电路及其微变等效电路
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
( b ) 等效电路
r
o
＋
－ －
＋
U
s
R
s
C
1
R
e
R
L
R
b
( a ) 放大电路
＋
C
2
R
b
r
be
I
b
R
e
R
L
I
o
r
i
′
U
i
＋
＋ U
CC
V
U
o
＋
－
U
i
U
o
I
b
＋
－
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
:
i
O
u U
UA?
bee
ebe
e
i
O
u
bebebi
Lee
ebO
rR
Rr
R
U
U
A
IRrIU
RRR
RIU
'
'
'
'
'
'
)1(
)1(
)1(
)1(
//
)1(
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数
i
O
i I
IA?
)1(
)1(
,
b
b
b
e
i
bieO
I
I
I
I
A
IIII
第二章 放大电路分析基础
(3) 输入电阻 ri,
])1(//[
)1(
//
'
''
'
ebebi
ebe
b
i
i
ibi
RrRr
Rr
I
U
r
rRr
共 c极放大电路输入电阻高,这是共 c极电路的特点之一。
第二章 放大电路分析基础
(4) 输出电阻 ro,
2
2
I
Ur
o?
图 2 – 20 求 ro等效电路
＋
－
R
s
R
b
r
be
I
b
I ″
R
e
U
2
I
b
I ′″
I ′
I
2
第二章 放大电路分析基础
bes
b
bss
b
bes
e
rR
U
II
RRR
I
rR
U
I
R
U
I
IIII
'
2'''
'
'
2''
2'
'''"'
2
.//
式中第二章 放大电路分析基础
1
//
)1(
'
2
2
'
22
2
bes
eo
bese
rR
R
I
U
r
rR
U
R
U
I则综上所述,共 c极放大电路是一个具有高输入电阻、
低输出电阻、电压增益近似为 1的放大电路。所以共 c极放大电路可用来作输入级,输出级,也可作为缓冲级,用来隔离它前后两级之间的相互影响。
第二章 放大电路分析基础
4,共 b极放大电路图 2 – 21 共 b极放大电路及其微变等效电路
( a ) 放大电路 ( b ) 等效电路
＋
＋
－
－
R
s
U
s
R
b
V
C
b
R
L
U
i
R
e
U
o
－
＋
C
1
＋
R
e
＋
U
CC
＋ C 2
R
b
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
r
o
r
be
I
b
e c
R
L
r
i
′
I
i
U
i
I
o
R
c
U
o
－
＋
R
e
I
e
b
2
1
I
i
′
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
i
O
u U
UA?,
bebiLcLLbO rIURRRRIU,//,
''?
be
L
u r
R
A
'?
第二章 放大电路分析基础
(2) 输入电阻 ri,
11
//
1
)1(,
,//
'
'
'
''
bebe
ei
be
i
beibebi
i
i
iiei
rr
Rr
r
r
IIIrIU
I
U
rrRr
与共 e极放大电路相比,其输入电阻减小到 rbe/(1+β)。
第二章 放大电路分析基础
(3) 输出电阻 ro,
故时当,0,0,0 bbs IIU?
cO Rr?
(4) 电流放大倍数
:
i
O
i I
IA?
c
c
i
eicO
I
I
A
IIII,
第二章 放大电路分析基础
2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路
(1) 温度上升,反向饱和电流 ICBO增加,穿透电流
ICEO=(1+β)ICBO也增加。 反映在输出特性曲线上是使其上移。
(2) 温度上升,发射结电压 UBE下降,在外加电压和电阻不变的情况下,使基极电流 IB上升。
(3) 温度上升,使三极管的电流放大倍数 β增大,使特性曲线间距增大。
第二章 放大电路分析基础图 2 –22 温度对 Q点和输出波形的影响实线,20℃
虚线,50℃
i
C
O
I ′
B
I
B
I ′
BQ
I
BQ
Q ′
Q
I
B
u
CE
饱和失真
2
2
1
I ′
B
1
第二章 放大电路分析基础图 2 – 23 电流反馈式偏置电路
＋
－
U
s
＋
＋
＋
R
b
R
b
R
c
R
L
R
s
C
1
U
i
U
B
I
C
2
＋ U
CC
I
B
I
R
R
e
I
E
U
E
C
e
U
o
V
＋
－
1
2
第二章 放大电路分析基础
(1) 要保持基极电位 UB恒定,使它与 IB无关,由图 2 - 23可得
CC
bb
b
B
bb
CC
R
BR
bRbBRCC
U
RR
R
U
RR
U
I
II
RIRIIU
21
1
21
12
)(
此式说明 UB与晶体管无关,不随温度变化而改变,故 UB可认为恒定不变。
(2-40)
(2-41)
第二章 放大电路分析基础
(2) 由于 IE=UE/Re,所以要稳定工作点,应使 UE恒定,不受 UBE的影响,因此要求满足条件
e
B
e
BEB
e
E
E
BEB
R
U
R
UU
R
U
I
UU
稳定工作点的过程可表示如下,
T IE IERe UBE
IE
(2-42)
(2-43)
第二章 放大电路分析基础实际中公式 (2 - 40),(2 - 42)满足如下关系,
BEB
BR
UU
II
)10~5(
)()10~5(
硅管可以更小对硅管,UB=3~5V; 锗管,UB=1~3V。
第二章 放大电路分析基础对图 2 - 23所示静态工作点,可按下述公式进行估算,
)(
1
21
1
ecCQCCC E Q
EQ
BQ
CQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
RRIUU
I
I
I
R
U
I
UUU
U
RR
R
U
第二章 放大电路分析基础如要精确计算,应按戴维宁定理,将基极回路对直流等效为
21
12
//
1
bbb
CC
bb
b
BB
RRR
U
RR
R
U
如图 2 - 24所示,然后按下式计算直流工作状态,
)(
)1(
ecCCCCE
BC
eb
BEBB
B
RRIUU
II
RR
UU
I
第二章 放大电路分析基础图 2 – 24 利用戴维宁定理后的等效电路
U
CC
R
c
R
e
R
b
U
BB
＋
－
V
第二章 放大电路分析基础图 2 – 25 图 2 - 23的微变等效电路
＋
－
U
i
＋
－
U
s
R
s
R
b
R
b
r
b eI
b
R
c
I
b
－
U
o
＋
R
L2 1
第二章 放大电路分析基础图 2 - 23的动态分析如下所述,
(1) 电压放大倍数
:
i
O
u U
UA?
be
L
u
bebi
LcL
LbO
r
R
A
rIU
RRR
RIU
'
'
'
//
第二章 放大电路分析基础
(2) 输入电阻 ri,由图 2 - 25可得
bebbi rRRr //// 21?
(3) 输出电阻 ro,
co Rr?
第二章 放大电路分析基础
【 例 4】 设图 2 - 23中 UCC=24V,Rb1=20kΩ,Rb2=60kΩ,
Re=1.8 kΩ,Rc=33kΩ,β=50,UBE=0.7V，求其静态工作点。
VRRIUU
A
I
I
mA
R
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
ecCCCC E Q
EQ
BQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
21.91.59.224)(
58
1
9.2
8.1
3.5
3.57.06
624
260
20
12
1
第二章 放大电路分析基础
2.5 多级放大电路
2.5.1 多级放大电路的耦合方式常用的耦合方式有三种,即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。
1,多级放大电路的组成图 2 – 29 多级放大电路组成的方框图信号源 中间级 输出级 负载输入级多级放大电路第二章 放大电路分析基础
2,阻容耦合图 2 – 30 阻容耦合放大电路第二章 放大电路分析基础图 2 – 31 直接耦合放大电路
3,直接耦合第二章 放大电路分析基础图 2 – 32 直接耦合方式实例第二章 放大电路分析基础
4,变压器耦合图 2 – 33 变压器耦合放大电路图2 - 3 3
U
i
＋
1
V
1
＋
＋
＋ U
C C
V
2
R
L
R
b
3
R
b
2
R
b
C
1
1
R
e
1
C
e
4
R
b
4
C
b
2
R
e
2
C
e
＋
·
第二章 放大电路分析基础
2.5.2 多级放大电路的指标计算
1,电压放大倍数
i
O
u U
UA?
32312 OOOiOi UUUUUU,、
由于 则上式可写成
321
3
3
2
21
uuu
i
O
i
O
i
O
u AAAU
U
U
U
U
UA
加以推广到 n级放大器
nuuuuu AAAAA 321
第二章 放大电路分析基础图 2 – 34 三级阻容耦合放大电路图2 - 3 4
＋
－
U
i
C
1
12
C
2
＋
＋
V
1
＋
U
o
V
2
U
o
＋
C
3
R
L
U
o
C
4
＋
＋ U
CC
R
b
11
R
b
＋
1
R
e
1
1
R
c
22
R
b
2
R
c 32
R
b
2
31
R
b
－
3
R
e
2
C
e2
R
e
21
R
b
1
C
e
＋
第二章 放大电路分析基础图 2 – 35 考虑前后级相互影响图2 - 3 5
U
o
＋
C
1
＋
＋ U
CC
＋
C
2
－
＋
U
i
V
＋
C
2
＋
r
i
＋ U
CC
＋
C
3
V
3
R
b
12
R
b
11
R
c
1
R
e
1
C
e
1
r
i
2
1
R
b
22
R
b
21
R
c
2
R
e
2
C
e
2
U
o
2
( a ) ( b )
第二章 放大电路分析基础
2,输入电阻和输出电阻一般说来,多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻,而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积,所以,在设计多级放大电路的输入级和输出级时,主要考虑输入电阻和输出电阻的要求,而放大倍数的要求由中间级完成。
具体计算输入电阻和输出电阻时,可直接利用已有的公式。但要注意,有的电路形式,要考虑后级对输入级电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第二章 放大电路分析基础
【 例 6】 图 2 - 36为三级放大电路。
图 2 – 36 例 5三级阻容耦合放大电路图2 - 3 6
＋
－
U
i
C
1
C
2
＋
V
1
＋
V
2
＋
C
3
R
L
U
o
C
4＋
＋ U
CC
＋
－
V
3
＋
＋
R
c
3
C
e
3
R
e
3
R
b
31
C
e
2
R
e
′
2
R
b
21
R
e
2
R
e
1
R
b
32
R
c
2
R
b
22
R
b
1
第二章 放大电路分析基础已知,
,1,3,5
,1,7 5 0,1 0 0,20,22
,1 0 0,15,1 0 0,1 5 0,15
32
32131
3221221
'
2
kRkRkR
kRkRkRkRkR
kRkRkRkRVU
Lcc
eeeeb
bbbbCC
三极管的电流放大倍数均为 β=50。试求电路的静态工作点,电压放大倍数,输入电阻和输出电阻。
解 图示放大电路,第一级是射极输出器,第二,三级都是具有电流反馈的工作点稳定电路,均是阻容耦合,所以各级静态工作点均可单独计算。
第二章 放大电路分析基础第一级,
VRIUU
mAII
mA
RR
UU
I
eCQCCC E Q
BQCQ
eb
BECC
BQ
8.22061.015
61.0012.050
012.0
1020150
3.14
)1(
1
11
第二章 放大电路分析基础第二级,
VRRRIUU
ImA
RR
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
eecCQCCC E Q
CQ
ee
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
3.6)(
48.1
85.0
26.1
26.1
96.115
151 0 0
15
2222
2
2
2
2
2221
21
2
'
2
'
2
第二章 放大电路分析基础
VRRIUU
ImA
R
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
ecCQCCC E Q
CQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
7)(
2
1
2
27.07.2
7.215
22100
22
3333
3
3
3
3
33
2231
31
3
第三级,
第二章 放大电路分析基础电压放大倍数,
321 uuuu AAAA
第一级,
第一级是射极输出级,其电压放大倍数
1
)1(
)1(
'
'
12
1
ebe
e
u Rr
R
A
第二章 放大电路分析基础第二级,
13.5
1.0512.1
8.050
2.1
48.1
26
513 0 0
26
)1(
96.0
2
26
513 0 0
26
)1(
96.096.0//22//1 0 0////
8.096.0//5//
)1(
2
2
'
2
3
'
3
332313
322
22
2
2
'
'
'
u
EQ
bb
be
EQ
bb
be
bebbi
icc
ebe
c
u
A
k
I
Rr
k
I
Rr
krRRR
krRR
Rr
R
A
第二章 放大电路分析基础第三级,
20006.3913.51
06.39
96.0
75.050
75.01//3//
321
3
33
3
3
3
'
'
uuuu
u
Lcc
be
c
u
AAAA
A
kRRR
r
R
A
第二章 放大电路分析基础输入电阻,
输入电阻即为第一级输入电阻
K
I
rr
kRrRrr
kRrr
kRrr
krRrr
EQ
bbbe
ebebbi
iee
ebei
ibii
48.2
61.0
26
513 0 0
26
)1(
17.43.6//15//1 0 0)1(/ /[//
45.3
1 7 8)1(
811 7 8//1 5 0//
1
1
2222212
211
111
111
'
'
''
'
第二章 放大电路分析基础输出电阻,
输出电阻即为第三级的输出电阻
ro=ro3=Rc3=3kΩ
2.1 放大电路工作原理
2.2 放大电路的直流工作状态
2.3 放大电路的动态分析
2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路
2.5 多级放大电路电子课件二第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
2.1.1 电路的组成原理
U
o
＋
－
－
＋
U
i
U
s
R
s R
b
C
1
R
c
＋
＋
U
BB
V
U
CC
＋
C
2
R
L
－
图 2-1 共发射极基本放大电路第二章 放大电路分析基础
(1) 为保证三极管 V工作在放大区,发射结必须正向运用 ; 集电结必须反向运用。图中 Rb,UBB即保证 e结正向运用 ; Rc,UCC保证 c结反向运用。
（ 2）图中 Rs为信号源内阻； Us为信号源电压； Ui为放大器输入信号。电容 C1为耦合电容,其作用是,使交流信号顺利通过加至放大器输入端，同时隔直流,使信号源与放大器无直流联系。 C1一般选用容量大的电解电容,
它是有极性的,使用时,它的正极与电路的直流正极相连,
不能接反。 C2的作用与 C1相似,使交流信号能顺利传送至负载,同时,使放大器与负载之间无直流联系。
第二章 放大电路分析基础图 2 – 2 单电源共发射极放大电路第二章 放大电路分析基础
2.1.2 直流通路和交流通路图 2 - 2 电路的直流通路和交流通路可画成如图 2 - 3(a),(b)所示。
图 2 – 3 基本共 e极电路的交、直流通路
( b ) 交流通路
R
b
R
c
＋ U
CC
U
o
＋
－
U
s
R
s
R
b
R
c
＋
R
L
( a ) 直流通路
－
第二章 放大电路分析基础放大电路的分析主要包含两个部分,
直流分析,又称为静态分析,用于求出电路的直流工作状态,即基极直流电流 IB; 集电极直流电流 IC; 集电极与发射极间直流电压 UCE。
交流分析,又称动态分析,用来求出电压放大倍数、
输入电阻和输出电阻三项性能指标。
第二章 放大电路分析基础
2.2 放大电路的直流工作状态
2.2.1 解析法确定静态工作点由图 2 - 3(a)所示,首先由基极回路求出静态时基极电流 IBQ,
b
BECC
BQ R
UUI
硅管
VVU BE 7.0,8.06.0 取
VVU BE 2.0,3.01.0 取
锗管第二章 放大电路分析基础
cCCCC E Q
BQCQ
RIUU
II
根据三极管各极电流关系,可求出静态工作点的集电极电流 ICQ：
再根据集电极输出回路可求出 UCEQ
第二章 放大电路分析基础
【 例 1】 估算图 2 - 2放大电路的静态工作点。设
UCC=12 V,Rc=3kΩ,Rb=280kΩ,β＝５０。
解 根据公式 (2 - 1),(2 - 3),(2 - 4)
VU
mAI
AmAI
C E Q
CQ
BQ
63212
204.050
40040.0
280
7.012
第二章 放大电路分析基础
2.2.2 图解法确定静态工作点将图 2 - 3(a)直流通路改画成图 2 - 4(a)。 由图 a,b两端向左看,其 iC~uCE关系由三极管的输出特性曲线确定,如图 2 -
4(b)所示。由图 a,b两端向右看,其 iC～ uCE关系由回路的电压方程表示,
uCE=UCC-iCRc
uCE与 iC是线性关系,只需确定两点即可,
第二章 放大电路分析基础图 2 – 4 静态工作点的图解法
( a ) ( b )
b
R
c
i
B
u
C E
O
i
C
a
U
CC
4
i
B
3
i
B
2
i
B
1
i
B
0
i
C
U
C C
R
c
U
C C
M
N
u
C E
直流负载线
M
( c )
( d )
i
B
u
C E
i
C
4
i
B
3
i
B
2
i
B
1
i
B
0
U
C C
R
c
N
U
C C
I
C Q
U
C EQ
O
O
Q
＝ I
BQ
第二章 放大电路分析基础由上可得出用图解法求 Q点的步骤,
(1) 在输出特性曲线所在坐标中,按直流负载线方程
uCE=UCC-iCRc,作出直流负载线。
(2) 由基极回路求出 IBQ 。
(3) 找出 iB=IBQ这一条输出特性曲线,与直流负载线的交点即为 Q点。读出 Q点坐标的电流、电压值即为所求。
第二章 放大电路分析基础
【 例 2】 如图 2 - 5(a)所示电路,已知 Rb=280kΩ,
Rc=3kΩ,UCC=12V,三极管的输出特性曲线如图 2 - 5(b)所示,试用图解法确定静态工作点。
图 2 – 5 例 2 电路图第二章 放大电路分析基础解 首先写出直流负载方程,并作出直流负载线,
CCCCCE RiUu
.,,
,4
3
12
,0;,12,0
即得直流负载线连接这两点点得点得
N
mA
R
U
iuMVUui
c
CC
CCECCCEC
然后,由基极输入回路,计算 IBQ
AmAR UUI
b
BECC
BQ?4004.010280
7.012
3
直流负载线与 iB=IBQ=40μA这一条特性曲线的交点,即为 Q点,
从图上查出 IBQ=40 μA,ICQ=2mA,UCEQ=6V,与例 1结果一致。
第二章 放大电路分析基础
2.2.3 电路参数对静态工作点的影响
1,Rb对 Q点的影响图 2 – 6 电路参数对 Q点的影响
i
C
N
O
R
b
＜ R
b
Q
2 Q
Q
1
R
b
＞ R
b
I
BQ
2
I
BQ
I
BQ
1
M u CE
i
C
N
O
Q
1
Q Q 2
R
c
＞ R
c
M u
CE
R
c
＜ R
c
( b ) R
c
变化对 Q 点的影响( a ) R
b
变化对 Q 点的影响
i
C
N
O
Q
2
Q
1
M u
CE
Q
U
C C
＞ U
CC
U
C C
＜ U
CC
( c ) U
C C
变化对 Q 点的影响
2
1
2
I
BQ
1
2
1
Rb增大,IBQ减小,Q点沿直流负载线下移；
Rb减小,IBQ增大,Q点沿直流负载线上移。
如图 2-6(a)所示。
第二章 放大电路分析基础
2,Rc对 Q点的影响
Rc的变化,仅改变直流负载线的 N点,即仅改变直流负载线的斜率。
Rc减小,N点上升,直流负载线变陡,工作点沿 iB=IBQ
这一条特性曲线右移。
Rc增大,N点下降,直流负载线变平坦,工作点沿
iB=IBQ这一条特性曲线向左移。如图 2 - 6(b)所示。
第二章 放大电路分析基础
3,UCC对 Q点的影响
UCC的变化不仅影响 IBQ,还影响直流负载线,因此,
UCC对 Q点的影响较复杂。
UCC上升,IBQ增大,同时直流负载线 M点和 N点同时增大,故直流负载线平行上移,所以工作点向右上方移动。
UCC下降,IBQ下降,同时直流负载线平行下移。所以工作点向左下方移动。如图 2 - 6(c)所示。
实际调试中,主要通过改变电阻 Rb来改变静态工作点,
而很少通过改变 UCC来改变工作点。
第二章 放大电路分析基础
2.3 放大电路的动态分析
2.3.1 图解法分析动态特性
1,交流负载线的作法图 2 – 7 交流负载线的画法
i
C
/ m A
N
O
Q
交流负载线
M
u
C E
/ V
U
U
CE
Q
U
CC
U
CC
I
直流负载线
′
第二章 放大电路分析基础交流负载线具有如下两个特点,
(1) 交流负载线必通过静态工作点,因为当输入信号 ui
的瞬时值为零时,如忽略电容 C1和 C2的影响,则电路状态和静态时相同。
(2) 另一特点是交流负载线的斜率由 表示。'
LR
第二章 放大电路分析基础过 Q点,作一条 的直线,就是交流负载线。'/
LRIU
具体作法如下,
首先作一条 的辅助线 (此线有无数条 ),然后过 Q点作一条平行于辅助线的线即为交流负载线,如图 2 - 7
所示。
由于,故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。
交流负载线也可以通过求出在 uCE坐标的截距,再与 Q点
'/ LRIU
LcL RRR //'?
'' LCQC E QCC RIUU
连接 Q点和 点即为交流负载线。
'CCU
第二章 放大电路分析基础
【 例 3】 作出图 2 - 5(a)的交流负载线。已知特性曲线如图
2- 5(b)所示,UCC=12V,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,Rb=280kΩ。
解 首先作出直流负载线,求出 Q点,如例 2所示。
为方便将图 2 - 5(b)重画于图 2 - 8。
显然作一条辅助线,使其取 ΔU=6 V,ΔI=4mA,连接该两点即为交流负载线的辅助线,
过 Q点作辅助线的平行线,即为交流负载线。可以看出相一致。与按
kRRR LcL 5.1//'
kRIU L 5.1'
VU CC 9'? VRIUU
LCC E QCC 95.126''
相一致。
第二章 放大电路分析基础图 2 – 8 例 3 中交流负载线的画法
80? A
u
C E
/ V
0
12
Q
N
1
2
3
4
i
C
/ m A
6
40? A
60? A
20? A
0
2 4 8
M
10
U
CC
U
CC
交流负载线辅助线
I
CQ
′
第二章 放大电路分析基础
2,交流波形的画法表 2-1
40 60 40 20 40
2 3 2 1 2
6 4.5 6 7.5 6
t?
AiB?/
mAiC /
VuCE /
0?
2
1
2
3?2
第二章 放大电路分析基础仍以例 3为例,设输入加交流信号电压为
ui=Uimsinωt,则基极电流将在 IBQ上叠加进 ib,即
iB=IBQ+Ibmsinωt,如电路使
Ibm=20μA,
)(s i n2040 Ati B
图 2-9 基极,集电极电流和电压波形
t
O
t
O
u
B E
/ mV
u
i
t
O
i
i
b
60
40
20
I
BQ
t
O
i
C
/ mA
i
c
3
2
1
I
CQ
tO
u
C E
/ V
7,5
6
4,5
U
C E Q
u
ce
U
B E Q
u
i
/ mV
第二章 放大电路分析基础输出电压与输入电压相位是相反的。这是共 e极放大电路的特征之一。
uUu
tIIiIi
tIIiIi
tUUuUu
ceCEQCE
cmCQCCQC
bmBQbBQB
bemBEQbeBEQBE
sin
sin
sin
Uce=-icRc=-RcIcmsin?t
第二章 放大电路分析基础
2.3.2 放大电路的非线性失真
1.由三极管特性曲线非线性引起的失真图 2 – 10 三极管特性的非线性引起的失真
i
B
I
B
O
Q
u
i
i
b
( a ) 因输入特性弯曲引起的失真
u
BE
i
C
i
c
I
CQ
Q
U
C E Q
u
ce
U
CC
u
CE
O
I BQ
i
b
( b ) 输出曲线簇上疏下密引起的失真
i
C
I
CQ
i
c
Q
O
U
C E Q
u
ce
U
CC
u
CE
i
b
I
BQ
( c ) 输出曲线簇上密下疏引起的失真第二章 放大电路分析基础
2,工作点不合适引起的失真图 2 – 11 静态工作点不合适产生的非线性失真
Q
Q
交流负载线
i
C
t
O
i
C
i
B
u
CE
u
CE
t
交流负载线
i
C
i
C
i
B
Ot u
CE
u
CE
O
( a ) 截止失真 ( b ) 饱和失真
t
I
CQ
i
C
O
O
u
CE
U
C E Q
I
CQ
i
C
u
CE
U
C E Q
O
第二章 放大电路分析基础放大电路存在最大不失真输出电压幅值 Umax或峰 -峰值
Up - p。
最大不失真输出电压是指,当工作状态已定的前提下,
逐渐增大输入信号,三极管尚未进入截止或饱和时,输出所能获得的最大不失真输出电压。如 ui增大首先进入饱和区,
则最大不失真输出电压受饱和区限制,Ucem=UCEQ-Uces; 如首先进入截止区,则最大不失真输出电压受截止区限制,
Ucem=ICQ·R,最大不失真输出电压值,选取其中小的一个。
如图 2 - 12所示,
),(' cesC E QLCQ UURI
所以
'LCQcem RIU
3,输入信号幅值过大会引起双向失真第二章 放大电路分析基础图 2 – 12 最大不失真输出电压
I
CQ
R
L
O
2 4 6 8 10 12 14 16
U
C E Q
i
C
/ m A
3
2
B
I
CQ 直流负载线
20? A
i
B
＝ 12 0? A
交流负载线
D
A 0? A
u
C E
/ V
Q
C
U
ces
最大不失真输出波形失真输出波形
40? A
60? A
80? A
10 0? A
′
第二章 放大电路分析基础关于图解法分析动态特性的步骤归纳如下,
(1) 首先作出直流负载线,求出静态工作点 Q。
(2) 作出交流负载线。 根据要求从交流负载线可画出输出电流,电压波形,或求出最大不失真输出电压值。
第二章 放大电路分析基础
2.3.3 微变等效电路法
1,三极管的 h
三极管处于共 e极状态时,输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示,
输入特性,
),( CEBBE uifu?
输出特性,),(
CEBC uifi?
式中 iB,iC,uBE,uCE代表各电量的总瞬时值,为直流分量和交流瞬时值之和,即
ceC E QCEcCQCbeBEBEbBQB uUuiIiuuuiIi,,,
第二章 放大电路分析基础用全微分形式表示 uBE和 iC,则有
CEI
CE
C
BU
B
C
C
CEI
CE
BE
BU
B
BE
BE
du
u
u
di
i
i
di
du
u
u
di
i
u
du
BQC E Q
BQC E Q
（ 2-8）
（ 2-9）
第二章 放大电路分析基础
22
21
12
11
h
u
i
h
i
u
h
i
u
h
i
u
BQ
C E Q
BQ
C E Q
I
CE
C
U
B
C
I
CE
BE
U
B
BE
令第二章 放大电路分析基础则 (2 - 8),(2 - 9)式可写成
CEBC
CEBBE
duhdihdi
duhdihdu
2221
1211
（ 2-14）
（ 2-15）
则式 (2 - 14),(2 - 15)可改写成
cebc
cebbe
UhIhI
UhIhU
2221
1211
（ 2-16）
（ 2-17）
第二章 放大电路分析基础图 2 – 13 完整的 h参数等效电路
＋
－
U
be
＋
－
U
ce
b
c
e
h
11
h
22
1
I
c
I
b
＋
－
h
1 2
U
ce
h
2 1
I
b
第二章 放大电路分析基础
2,h参数的意义和求法三极管输出交流短路时的输入电阻 (也可写成 hie)
C E Q
C E Q
UB
BE
U
B
BE
i
u
i
u
h
11
BQ
BQ
ICE
BE
I
CE
BE
u
u
u
u
h
12
三极管输入交流开路时的电压反馈系数 (也可写成 hre）
第二章 放大电路分析基础三极管输出交流短路时的电流放大系数 (也可写成 hfe）
C E Q
C E Q
UB
C
U
B
C
i
i
i
i
h
21
BQ
BQ
ICE
C
I
CE
C
u
i
u
u
h
22
三极管输入交流开路时的输出导纳 (也可写成 hoe)
第二章 放大电路分析基础图 2 – 14 从特性曲线上求出 h参数
i
B
O
Q? i
B
u
BE
u
BE
U
CE
＝ 常数
h
11
＝
u
BE
i
B U
CE
≈
r
be
u
BE
u
BE
O
I
B
i
B
U
CE
＝ 0
0,5 V
1 V
2 V
u
CE
h
12
＝
u
BE
u
CE I
B
i
C
i
C
O
U
CE
u
CE
i
B
h
21
＝
i
C
i
B U
CE
≈
u
CE
u
CE
O
i
C
i
C
I
B
h
22
＝
i
C
u
CE I
B
Q
Q
第二章 放大电路分析基础由于 h12,h22是 uCE变化通过基区宽度变化对 iC及
uBE的影响,一般这个影响很小,所以可忽略不计。这样
(2 - 16),(2-17)式又可简化为
be
bbe
IhI
IhU
21
11
第二章 放大电路分析基础图 2 – 15 简化等效电路
＋
－
U
be
＋
－
U
ce
b
c
e
r
be
I
b
I
c
I
b
第二章 放大电路分析基础图 2 – 16 rbe估算等效电路
b
I
b
r
bb
′
r
c
c
I
b
b′
r
e
′
r
e
e
( a ) 内部结构示意图
b
e
r
e
b′
I
b
r
bb
′
I
e
I
b
c
( b ) 输入等效电路
U
be
′
r
c
第二章 放大电路分析基础
)(26)1(
)(26)( )(26
)1(
])1([)1(
)1(
'
'
''
'
EQ
bbbe
EQEQ
e
ebb
b
be
be
ebbbebbbbbe
be
eebbbbe
Irr
ImAI
mVr
rrIUr
rrIrIrIU
II
rIrIU
第二章 放大电路分析基础
2.3.4 三种基本组态放大电路的分析
1,放大电路的性能指标
(1) 电压放大倍数 Au。
i
O
u U
UA?
s
O
us U
UA?
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数 Ai。
i
O
i I
IA?
(3) 功率放大倍数 Ap。
iu
ii
OO
i
O
P AAIU
IU
P
PA
第二章 放大电路分析基础
(4) 输入电阻 ri。
i
i
i I
Ur?
(5) 输出电阻 ro。
2
2
I
Ur
o?
第二章 放大电路分析基础图 2 – 17 ro测量原理图
＋
－
r
o
U
o
R
L
第二章 放大电路分析基础实际中,也可通过实验方法测得 ro,测量原理图如图
2- 17 所示。
第一步令 RL→∞ 时,测出放大器开路电压 Uo。
第二步接入 RL,测得相应电压为 Uo′。而
L
O
O
o
LOLoO
L
Lo
O
O
R
U
U
r
RURrU
R
Rr
U
U
1
)(
'
'
'
第二章 放大电路分析基础
2,共 e极放大电路图 2 – 18 共 e极放大电路及其微变等效电路
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
( b ) 等效电路
I
b
r
o
＋
－ －
＋
U
s
R
s
C
1
R
L
U
CC
R
b
( a ) 放大电路
r
be
I
b
b c
I
c
R
L
r
i
′
I
i
U
i
＋
＋
U
o
－
R
c
V
＋
C
2
＋
U
i
I
o
R
e
U
o
－
＋
e
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
i
O
u U
UA?
LcL
LbO
RRR
RIU
//'
'
式中
be
L
u
bebi
r
R
A
rIU
'
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数
i
O
i I
IA?
由等效电路图 2 - 18(b)可得 Ii≈Ib,Io≈Ic=βIb,则
i
O
i I
IA
考虑 Rb的作用,电流在输入端存在分流关系。考虑负载 Rc、
RL的影响,电流在输出端也存在一个分流关系。
第二章 放大电路分析基础
(3) 输入电阻 ri:
由图 2 - 18(b)可直接看出 ri=Rb∥ ri′,
b
i
i I
Ur?'
由于 Ui′=Ibrbe，所以 ri′=rbe。当 Rb>>rbe时,
ri=Rb∥ rbe≈rbe
第二章 放大电路分析基础
(4) 输出电阻 ro:
由于当 Us=0时,Ib=0,从而受控源 βIb=0,因此可直接得出 ro=Rc。
注意,因 ro常用来考虑带负载 RL的能力,所以,求 ro时不应含 RL,应将其断开。
第二章 放大电路分析基础
(5) 源电压放大倍数
u
is
i
us
is
i
s
i
u
s
i
i
O
s
i
s
O
us
A
rR
r
A
rR
r
U
U
A
U
U
U
U
U
U
U
U
A
第二章 放大电路分析基础
3,共 c极放大电路图 2 – 19 共 c极放大电路及其微变等效电路
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
( b ) 等效电路
r
o
＋
－ －
＋
U
s
R
s
C
1
R
e
R
L
R
b
( a ) 放大电路
＋
C
2
R
b
r
be
I
b
R
e
R
L
I
o
r
i
′
U
i
＋
＋ U
CC
V
U
o
＋
－
U
i
U
o
I
b
＋
－
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
:
i
O
u U
UA?
bee
ebe
e
i
O
u
bebebi
Lee
ebO
rR
Rr
R
U
U
A
IRrIU
RRR
RIU
'
'
'
'
'
'
)1(
)1(
)1(
)1(
//
)1(
第二章 放大电路分析基础
(2) 电流放大倍数
i
O
i I
IA?
)1(
)1(
,
b
b
b
e
i
bieO
I
I
I
I
A
IIII
第二章 放大电路分析基础
(3) 输入电阻 ri,
])1(//[
)1(
//
'
''
'
ebebi
ebe
b
i
i
ibi
RrRr
Rr
I
U
r
rRr
共 c极放大电路输入电阻高,这是共 c极电路的特点之一。
第二章 放大电路分析基础
(4) 输出电阻 ro,
2
2
I
Ur
o?
图 2 – 20 求 ro等效电路
＋
－
R
s
R
b
r
be
I
b
I ″
R
e
U
2
I
b
I ′″
I ′
I
2
第二章 放大电路分析基础
bes
b
bss
b
bes
e
rR
U
II
RRR
I
rR
U
I
R
U
I
IIII
'
2'''
'
'
2''
2'
'''"'
2
.//
式中第二章 放大电路分析基础
1
//
)1(
'
2
2
'
22
2
bes
eo
bese
rR
R
I
U
r
rR
U
R
U
I则综上所述,共 c极放大电路是一个具有高输入电阻、
低输出电阻、电压增益近似为 1的放大电路。所以共 c极放大电路可用来作输入级,输出级,也可作为缓冲级,用来隔离它前后两级之间的相互影响。
第二章 放大电路分析基础
4,共 b极放大电路图 2 – 21 共 b极放大电路及其微变等效电路
( a ) 放大电路 ( b ) 等效电路
＋
＋
－
－
R
s
U
s
R
b
V
C
b
R
L
U
i
R
e
U
o
－
＋
C
1
＋
R
e
＋
U
CC
＋ C 2
R
b
r
i
＋
＋
－
－
R
s
U
s
r
o
r
be
I
b
e c
R
L
r
i
′
I
i
U
i
I
o
R
c
U
o
－
＋
R
e
I
e
b
2
1
I
i
′
第二章 放大电路分析基础
(1) 电压放大倍数
i
O
u U
UA?,
bebiLcLLbO rIURRRRIU,//,
''?
be
L
u r
R
A
'?
第二章 放大电路分析基础
(2) 输入电阻 ri,
11
//
1
)1(,
,//
'
'
'
''
bebe
ei
be
i
beibebi
i
i
iiei
rr
Rr
r
r
IIIrIU
I
U
rrRr
与共 e极放大电路相比,其输入电阻减小到 rbe/(1+β)。
第二章 放大电路分析基础
(3) 输出电阻 ro,
故时当,0,0,0 bbs IIU?
cO Rr?
(4) 电流放大倍数
:
i
O
i I
IA?
c
c
i
eicO
I
I
A
IIII,
第二章 放大电路分析基础
2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路
(1) 温度上升,反向饱和电流 ICBO增加,穿透电流
ICEO=(1+β)ICBO也增加。 反映在输出特性曲线上是使其上移。
(2) 温度上升,发射结电压 UBE下降,在外加电压和电阻不变的情况下,使基极电流 IB上升。
(3) 温度上升,使三极管的电流放大倍数 β增大,使特性曲线间距增大。
第二章 放大电路分析基础图 2 –22 温度对 Q点和输出波形的影响实线,20℃
虚线,50℃
i
C
O
I ′
B
I
B
I ′
BQ
I
BQ
Q ′
Q
I
B
u
CE
饱和失真
2
2
1
I ′
B
1
第二章 放大电路分析基础图 2 – 23 电流反馈式偏置电路
＋
－
U
s
＋
＋
＋
R
b
R
b
R
c
R
L
R
s
C
1
U
i
U
B
I
C
2
＋ U
CC
I
B
I
R
R
e
I
E
U
E
C
e
U
o
V
＋
－
1
2
第二章 放大电路分析基础
(1) 要保持基极电位 UB恒定,使它与 IB无关,由图 2 - 23可得
CC
bb
b
B
bb
CC
R
BR
bRbBRCC
U
RR
R
U
RR
U
I
II
RIRIIU
21
1
21
12
)(
此式说明 UB与晶体管无关,不随温度变化而改变,故 UB可认为恒定不变。
(2-40)
(2-41)
第二章 放大电路分析基础
(2) 由于 IE=UE/Re,所以要稳定工作点,应使 UE恒定,不受 UBE的影响,因此要求满足条件
e
B
e
BEB
e
E
E
BEB
R
U
R
UU
R
U
I
UU
稳定工作点的过程可表示如下,
T IE IERe UBE
IE
(2-42)
(2-43)
第二章 放大电路分析基础实际中公式 (2 - 40),(2 - 42)满足如下关系,
BEB
BR
UU
II
)10~5(
)()10~5(
硅管可以更小对硅管,UB=3~5V; 锗管,UB=1~3V。
第二章 放大电路分析基础对图 2 - 23所示静态工作点,可按下述公式进行估算,
)(
1
21
1
ecCQCCC E Q
EQ
BQ
CQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
RRIUU
I
I
I
R
U
I
UUU
U
RR
R
U
第二章 放大电路分析基础如要精确计算,应按戴维宁定理,将基极回路对直流等效为
21
12
//
1
bbb
CC
bb
b
BB
RRR
U
RR
R
U
如图 2 - 24所示,然后按下式计算直流工作状态,
)(
)1(
ecCCCCE
BC
eb
BEBB
B
RRIUU
II
RR
UU
I
第二章 放大电路分析基础图 2 – 24 利用戴维宁定理后的等效电路
U
CC
R
c
R
e
R
b
U
BB
＋
－
V
第二章 放大电路分析基础图 2 – 25 图 2 - 23的微变等效电路
＋
－
U
i
＋
－
U
s
R
s
R
b
R
b
r
b eI
b
R
c
I
b
－
U
o
＋
R
L2 1
第二章 放大电路分析基础图 2 - 23的动态分析如下所述,
(1) 电压放大倍数
:
i
O
u U
UA?
be
L
u
bebi
LcL
LbO
r
R
A
rIU
RRR
RIU
'
'
'
//
第二章 放大电路分析基础
(2) 输入电阻 ri,由图 2 - 25可得
bebbi rRRr //// 21?
(3) 输出电阻 ro,
co Rr?
第二章 放大电路分析基础
【 例 4】 设图 2 - 23中 UCC=24V,Rb1=20kΩ,Rb2=60kΩ,
Re=1.8 kΩ,Rc=33kΩ,β=50,UBE=0.7V，求其静态工作点。
VRRIUU
A
I
I
mA
R
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
ecCCCC E Q
EQ
BQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
21.91.59.224)(
58
1
9.2
8.1
3.5
3.57.06
624
260
20
12
1
第二章 放大电路分析基础
2.5 多级放大电路
2.5.1 多级放大电路的耦合方式常用的耦合方式有三种,即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。
1,多级放大电路的组成图 2 – 29 多级放大电路组成的方框图信号源 中间级 输出级 负载输入级多级放大电路第二章 放大电路分析基础
2,阻容耦合图 2 – 30 阻容耦合放大电路第二章 放大电路分析基础图 2 – 31 直接耦合放大电路
3,直接耦合第二章 放大电路分析基础图 2 – 32 直接耦合方式实例第二章 放大电路分析基础
4,变压器耦合图 2 – 33 变压器耦合放大电路图2 - 3 3
U
i
＋
1
V
1
＋
＋
＋ U
C C
V
2
R
L
R
b
3
R
b
2
R
b
C
1
1
R
e
1
C
e
4
R
b
4
C
b
2
R
e
2
C
e
＋
·
第二章 放大电路分析基础
2.5.2 多级放大电路的指标计算
1,电压放大倍数
i
O
u U
UA?
32312 OOOiOi UUUUUU,、
由于 则上式可写成
321
3
3
2
21
uuu
i
O
i
O
i
O
u AAAU
U
U
U
U
UA
加以推广到 n级放大器
nuuuuu AAAAA 321
第二章 放大电路分析基础图 2 – 34 三级阻容耦合放大电路图2 - 3 4
＋
－
U
i
C
1
12
C
2
＋
＋
V
1
＋
U
o
V
2
U
o
＋
C
3
R
L
U
o
C
4
＋
＋ U
CC
R
b
11
R
b
＋
1
R
e
1
1
R
c
22
R
b
2
R
c 32
R
b
2
31
R
b
－
3
R
e
2
C
e2
R
e
21
R
b
1
C
e
＋
第二章 放大电路分析基础图 2 – 35 考虑前后级相互影响图2 - 3 5
U
o
＋
C
1
＋
＋ U
CC
＋
C
2
－
＋
U
i
V
＋
C
2
＋
r
i
＋ U
CC
＋
C
3
V
3
R
b
12
R
b
11
R
c
1
R
e
1
C
e
1
r
i
2
1
R
b
22
R
b
21
R
c
2
R
e
2
C
e
2
U
o
2
( a ) ( b )
第二章 放大电路分析基础
2,输入电阻和输出电阻一般说来,多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻,而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积,所以,在设计多级放大电路的输入级和输出级时,主要考虑输入电阻和输出电阻的要求,而放大倍数的要求由中间级完成。
具体计算输入电阻和输出电阻时,可直接利用已有的公式。但要注意,有的电路形式,要考虑后级对输入级电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第二章 放大电路分析基础
【 例 6】 图 2 - 36为三级放大电路。
图 2 – 36 例 5三级阻容耦合放大电路图2 - 3 6
＋
－
U
i
C
1
C
2
＋
V
1
＋
V
2
＋
C
3
R
L
U
o
C
4＋
＋ U
CC
＋
－
V
3
＋
＋
R
c
3
C
e
3
R
e
3
R
b
31
C
e
2
R
e
′
2
R
b
21
R
e
2
R
e
1
R
b
32
R
c
2
R
b
22
R
b
1
第二章 放大电路分析基础已知,
,1,3,5
,1,7 5 0,1 0 0,20,22
,1 0 0,15,1 0 0,1 5 0,15
32
32131
3221221
'
2
kRkRkR
kRkRkRkRkR
kRkRkRkRVU
Lcc
eeeeb
bbbbCC
三极管的电流放大倍数均为 β=50。试求电路的静态工作点,电压放大倍数,输入电阻和输出电阻。
解 图示放大电路,第一级是射极输出器,第二,三级都是具有电流反馈的工作点稳定电路,均是阻容耦合,所以各级静态工作点均可单独计算。
第二章 放大电路分析基础第一级,
VRIUU
mAII
mA
RR
UU
I
eCQCCC E Q
BQCQ
eb
BECC
BQ
8.22061.015
61.0012.050
012.0
1020150
3.14
)1(
1
11
第二章 放大电路分析基础第二级,
VRRRIUU
ImA
RR
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
eecCQCCC E Q
CQ
ee
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
3.6)(
48.1
85.0
26.1
26.1
96.115
151 0 0
15
2222
2
2
2
2
2221
21
2
'
2
'
2
第二章 放大电路分析基础
VRRIUU
ImA
R
U
I
VUUU
VU
RR
R
U
ecCQCCC E Q
CQ
e
E
EQ
BEBE
CC
bb
b
B
7)(
2
1
2
27.07.2
7.215
22100
22
3333
3
3
3
3
33
2231
31
3
第三级,
第二章 放大电路分析基础电压放大倍数,
321 uuuu AAAA
第一级,
第一级是射极输出级,其电压放大倍数
1
)1(
)1(
'
'
12
1
ebe
e
u Rr
R
A
第二章 放大电路分析基础第二级,
13.5
1.0512.1
8.050
2.1
48.1
26
513 0 0
26
)1(
96.0
2
26
513 0 0
26
)1(
96.096.0//22//1 0 0////
8.096.0//5//
)1(
2
2
'
2
3
'
3
332313
322
22
2
2
'
'
'
u
EQ
bb
be
EQ
bb
be
bebbi
icc
ebe
c
u
A
k
I
Rr
k
I
Rr
krRRR
krRR
Rr
R
A
第二章 放大电路分析基础第三级,
20006.3913.51
06.39
96.0
75.050
75.01//3//
321
3
33
3
3
3
'
'
uuuu
u
Lcc
be
c
u
AAAA
A
kRRR
r
R
A
第二章 放大电路分析基础输入电阻,
输入电阻即为第一级输入电阻
K
I
rr
kRrRrr
kRrr
kRrr
krRrr
EQ
bbbe
ebebbi
iee
ebei
ibii
48.2
61.0
26
513 0 0
26
)1(
17.43.6//15//1 0 0)1(/ /[//
45.3
1 7 8)1(
811 7 8//1 5 0//
1
1
2222212
211
111
111
'
'
''
'
第二章 放大电路分析基础输出电阻,
输出电阻即为第三级的输出电阻
ro=ro3=Rc3=3kΩ
