西電模電——雙極型晶體管及其放大電路PPT學(xué)習(xí)教案

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1、會(huì)計(jì)學(xué)15.1放大器的組成放大器的組成原理及直流偏置電路原理及直流偏置電路 一一.基本放大器的組成原則基本放大器的組成原則 二二.放大器的放大器的直流通路和交流通路直流通路和交流通路 三三.放大器放大器直流偏置電路直流偏置電路 晶體管的一個(gè)基本應(yīng)用就是構(gòu)成放大器。晶體管放大器涉及的問題很多，這些問題將在后續(xù)章節(jié)中逐一討論。本節(jié)主要討論：晶體管的一個(gè)基本應(yīng)用就是構(gòu)成放大器。晶體管放大器涉及的問題很多，這些問題將在后續(xù)章節(jié)中逐一討論。本節(jié)主要討論：第1頁(yè)/共137頁(yè) 5.1.1基本放大器的組成原則基本放大器的組成原則 基本放大器通常是指由一個(gè)晶體管構(gòu)成的單級(jí)放大器?；痉糯笃魍ǔＪ侵赣梢粋€(gè)晶體管構(gòu)

2、成的單級(jí)放大器。根據(jù)輸入、輸出回路公共端所接的電極不同，實(shí)際有根據(jù)輸入、輸出回路公共端所接的電極不同，實(shí)際有共發(fā)射極、共集電極和共基極三種基本共發(fā)射極、共集電極和共基極三種基本(組態(tài)組態(tài))放大器放大器。下面以最常用的共發(fā)射極電路為例來說明放大器的一般組成原理。下面以最常用的共發(fā)射極電路為例來說明放大器的一般組成原理。第2頁(yè)/共137頁(yè)RB是基極偏置電阻；是基極偏置電阻；RC為集電極負(fù)載電阻；為集電極負(fù)載電阻；RL是外接負(fù)載電阻。是外接負(fù)載電阻。Us是內(nèi)阻為是內(nèi)阻為Rs的正弦電壓源，的正弦電壓源，為放大器提供輸入信號(hào)為放大器提供輸入信號(hào)Ui。電容電容C1、C2稱為耦合電容，其作用是隔直流通交流。

3、稱為耦合電容，其作用是隔直流通交流。按這種方式連接的放大器，通常稱為按這種方式連接的放大器，通常稱為阻容耦合放大器阻容耦合放大器。電容電容C1、C2的取值通常為微法級(jí)的大電容。如的取值通常為微法級(jí)的大電容。如C1=10F，當(dāng)輸入頻率高于，當(dāng)輸入頻率高于1000Hz時(shí)，其容抗時(shí)，其容抗6111621000 10 10CXC第3頁(yè)/共137頁(yè) 通過上述實(shí)例可以看出，用晶體管組成放大器時(shí)應(yīng)該遵循如下原則：通過上述實(shí)例可以看出，用晶體管組成放大器時(shí)應(yīng)該遵循如下原則：圖圖216共射極放大電路共射極放大電路(1)BEBETTuuUUESSiiIeI e (2).輸入信號(hào)必須加在基極輸入信號(hào)必須加在基極發(fā)射

4、極回路。發(fā)射極回路。由于正偏的發(fā)射結(jié)其由于正偏的發(fā)射結(jié)其iE(i)與與uBE的關(guān)系仍滿足的關(guān)系仍滿足 (1).必須將晶體管偏置在放大狀態(tài)，并且要設(shè)置合適的工作點(diǎn)。必須將晶體管偏置在放大狀態(tài)，并且要設(shè)置合適的工作點(diǎn)。為減小直流功耗，在保證不截止的的條件下，工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在為減小直流功耗，在保證不截止的的條件下，工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在ICQ較小處。較小處。因此，只有將輸入信號(hào)加到基極因此，只有將輸入信號(hào)加到基極發(fā)射極回路，使其發(fā)射極回路，使其uBE=UBEQ+ui，才能對(duì)，才能對(duì)i進(jìn)行有效地控制，實(shí)現(xiàn)放大。進(jìn)行有效地控制，實(shí)現(xiàn)放大。具體連接時(shí)，若射極作為公共支路具體連接時(shí)，若射極作為公共支路(端端)，則信號(hào)

5、加到基極；反之，信號(hào)則加到射極。，則信號(hào)加到基極；反之，信號(hào)則加到射極。第4頁(yè)/共137頁(yè)可見，放大器是一種直流和交流混合的電路可見，放大器是一種直流和交流混合的電路 (3).必須設(shè)置合理的信號(hào)通路。必須設(shè)置合理的信號(hào)通路。當(dāng)信號(hào)源及負(fù)載與放大器相接時(shí)，一方面不能破壞已設(shè)定好的直流工作點(diǎn)，另一方面應(yīng)盡可能減小信號(hào)通路中的損耗。當(dāng)信號(hào)源及負(fù)載與放大器相接時(shí)，一方面不能破壞已設(shè)定好的直流工作點(diǎn)，另一方面應(yīng)盡可能減小信號(hào)通路中的損耗。實(shí)際中，若輸入信號(hào)的頻率較高實(shí)際中，若輸入信號(hào)的頻率較高(幾百赫茲以上幾百赫茲以上)，采用阻容耦合則是最佳的連接方式。，采用阻容耦合則是最佳的連接方式。第5頁(yè)/共137

6、頁(yè) 5.1.2直流通路和交流通路直流通路和交流通路一個(gè)放大器既有直流偏置，又有交流輸入信號(hào)。一個(gè)放大器既有直流偏置，又有交流輸入信號(hào)。因此，其分析的內(nèi)容無(wú)外乎兩個(gè)方面：因此，其分析的內(nèi)容無(wú)外乎兩個(gè)方面：一是直流一是直流(靜態(tài)靜態(tài))工作點(diǎn)分析，即在沒有信號(hào)輸入時(shí)，估算晶體管的工作點(diǎn)分析，即在沒有信號(hào)輸入時(shí)，估算晶體管的ICQ和和UCEQ。二是交流二是交流(動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài))性能分析，即在輸入信號(hào)作用下，確定晶體管在工作點(diǎn)處各極電流和極間電壓的變化量，進(jìn)而計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)。性能分析，即在輸入信號(hào)作用下，確定晶體管在工作點(diǎn)處各極電流和極間電壓的變化量，進(jìn)而計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)。對(duì)于阻容耦合放大器

7、，對(duì)于阻容耦合放大器，由于電路中存在電抗元件，所以直流通路和交流通路是各不相同的。為了分別進(jìn)行分析，必須首先確定出直流和交流通路。由于電路中存在電抗元件，所以直流通路和交流通路是各不相同的。為了分別進(jìn)行分析，必須首先確定出直流和交流通路。第6頁(yè)/共137頁(yè)第7頁(yè)/共137頁(yè)C1，C2開路開路直流通路直流通路交流通路交流通路C1，C2短路短路UCC對(duì)地短路對(duì)地短路第8頁(yè)/共137頁(yè)旁路電容旁路電容C1，C2，CE開路開路C1，C2，C E 短路短路 UCC對(duì)地短路對(duì)地短路直流通路直流通路交流通路交流通路第9頁(yè)/共137頁(yè) 5.1.3放大狀態(tài)下的偏置電路放大狀態(tài)下的偏置電路 晶體管在放大應(yīng)用時(shí)，要

8、求外電路將晶體管偏置在放大區(qū)，而且在輸入信號(hào)的變化范圍內(nèi)，管子始終工作在放大狀態(tài)。晶體管在放大應(yīng)用時(shí)，要求外電路將晶體管偏置在放大區(qū)，而且在輸入信號(hào)的變化范圍內(nèi)，管子始終工作在放大狀態(tài)。對(duì)偏置電路的要求是：對(duì)偏置電路的要求是：.偏置下的靜態(tài)工作點(diǎn)在環(huán)境溫度變化或更換管子時(shí)應(yīng)力求穩(wěn)定，偏置下的靜態(tài)工作點(diǎn)在環(huán)境溫度變化或更換管子時(shí)應(yīng)力求穩(wěn)定，即即保持保持ICQ和和UCEQ穩(wěn)定；穩(wěn)定；.電路形式要簡(jiǎn)單。例如采用一路電源，盡可能少用電阻等；電路形式要簡(jiǎn)單。例如采用一路電源，盡可能少用電阻等；.對(duì)信號(hào)的傳輸損耗應(yīng)盡可能小。如信號(hào)通道中的分壓對(duì)信號(hào)的傳輸損耗應(yīng)盡可能小。如信號(hào)通道中的分壓、分流損耗要小。此

9、外，對(duì)直流能量的損耗也要小。分流損耗要小。此外，對(duì)直流能量的損耗也要小。下面將介紹幾種常用的偏置電路。下面將介紹幾種常用的偏置電路。第10頁(yè)/共137頁(yè)0.7CCBQBUIR 只要合理選擇只要合理選擇RC的阻值，的阻值，晶體管將處于放大狀態(tài)。晶體管將處于放大狀態(tài)。此時(shí)此時(shí)CQBQCEQCCCQCIIUUIR第11頁(yè)/共137頁(yè) 這種偏置電路主要缺點(diǎn)是工作點(diǎn)的穩(wěn)定性差。這種偏置電路主要缺點(diǎn)是工作點(diǎn)的穩(wěn)定性差。由計(jì)算式可知，當(dāng)由計(jì)算式可知，當(dāng)溫度變化溫度變化或更換管子引起或更換管子引起，ICBO改變時(shí)，由于外電路將改變時(shí)，由于外電路將IBQ基本固定，所以管子參數(shù)的改變都將集中反映到基本固定，所以管

10、子參數(shù)的改變都將集中反映到ICQ，UCEQ的變化上。結(jié)果會(huì)造成工作點(diǎn)較大的漂移，甚至使管子進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。的變化上。結(jié)果會(huì)造成工作點(diǎn)較大的漂移，甚至使管子進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)。0.7CCBQBUIRCQBQCEQCCCQCIIUUIR+ICEO第12頁(yè)/共137頁(yè) ICQ IBQ UBEQ(=UBQ-UEQ)ICQIEQ UEQ(=IEQRE)二、電流負(fù)反饋型偏置電路二、電流負(fù)反饋型偏置電路 使工作點(diǎn)穩(wěn)定的基本原理，是在電路中引入自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，用使工作點(diǎn)穩(wěn)定的基本原理，是在電路中引入自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制，用IB的相反變化去自動(dòng)抑制的相反變化去自動(dòng)抑制IC的變化，從而使的變化，從而使ICQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。

11、這種機(jī)制通常稱為負(fù)反饋。這種機(jī)制通常稱為負(fù)反饋。實(shí)現(xiàn)方法是在管子的發(fā)射極串接電阻實(shí)現(xiàn)方法是在管子的發(fā)射極串接電阻RE，如圖所示。如圖所示。其原理是：不管何種原因，其原理是：不管何種原因，如果使如果使ICQ有增大趨向時(shí)，電路有增大趨向時(shí)，電路 會(huì)產(chǎn)生如下自我調(diào)節(jié)過程：會(huì)產(chǎn)生如下自我調(diào)節(jié)過程：第13頁(yè)/共137頁(yè) 顯然，顯然，RE的阻值越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，則工作點(diǎn)越穩(wěn)定。的阻值越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，則工作點(diǎn)越穩(wěn)定。但但RE過大時(shí)，因過大時(shí)，因UCEQ過小會(huì)使過小會(huì)使Q點(diǎn)靠向飽和區(qū)。因此，要二者兼顧，合理選擇點(diǎn)靠向飽和區(qū)。因此，要二者兼顧，合理選擇RE的阻值。的阻值。0.7(1)()CCBQBECQB

12、QCEQCCCQCEUIRRIIUUIRR從而可得工作點(diǎn)的計(jì)算式：從而可得工作點(diǎn)的計(jì)算式：由電路知由電路知(1)CCBBQBQEUR IIR第14頁(yè)/共137頁(yè) 三、分壓式偏置電路三、分壓式偏置電路 分壓式偏置電路如圖示，通過增加一個(gè)電阻分壓式偏置電路如圖示，通過增加一個(gè)電阻RB2，可將基極電位可將基極電位UB固定。這樣由固定。這樣由ICQ引起的引起的UE變化就是變化就是UBE的變化，因而增強(qiáng)了的變化，因而增強(qiáng)了UBE對(duì)對(duì)ICQ的調(diào)節(jié)作用，有利于的調(diào)節(jié)作用，有利于Q點(diǎn)的近一步穩(wěn)定。點(diǎn)的近一步穩(wěn)定。CCBUU)3151(兼顧兼顧RE和和UCEQ而取而取這是確定這是確定RB1、RB2和和RE的基本

13、依據(jù)的基本依據(jù)(5 10)(10 20)(BQBQII硅管)鍺管)1I通常選取通常選取IBQ第15頁(yè)/共137頁(yè) 從分析的角度看，在電路的基極端用戴維南定理等效：從分析的角度看，在電路的基極端用戴維南定理等效：0.7(1)()BBBQBECQBQEQCEQCCCQCEUIRRIIIUUIRR此時(shí)此時(shí)其中其中 RB=RB1RB2，UBB=UCCRB2/(RB1+RB2)。第16頁(yè)/共137頁(yè) 如果如果RB1、RB2取值不大，滿足取值不大，滿足I1IBQ，則估算工作點(diǎn)時(shí)，可按下式近似求出：，則估算工作點(diǎn)時(shí)，可按下式近似求出：222120.7()BBBRBBCCBBRCQEQECEQCCCQCERU

14、UURRUIIRUUIRR這是實(shí)際中估算該電路這是實(shí)際中估算該電路靜態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)常用的公式。工作點(diǎn)常用的公式。第17頁(yè)/共137頁(yè) 【例例】圖示電路中。已知圖示電路中。已知=100，UCC=12V，RB1=39k，RB2=25k，RC=RE=2k。試計(jì)算工作點(diǎn)試計(jì)算工作點(diǎn)ICQ和和UCEQ。12212()39 251525124.739254.70.70.019(1)15 101 2100 0.0191.9()12 1.9(22)4.4BBBBBBCCBBBBBE onBQBECQBQCEQCCCQCERRRkRUUVRRUUImARRIImAUUIRRV 解解 第18頁(yè)/共137頁(yè)若按估算法

15、直接求若按估算法直接求ICQ，可得可得()4.70.722()122(22)4BBBE onCQECEQCCCQCEUUImARUUIRRV 221225124.73925BBRCCBBRUURRV 顯然兩者誤差很小。因此，在今后分析中可按估顯然兩者誤差很小。因此，在今后分析中可按估算法來求工作點(diǎn)。算法來求工作點(diǎn)。1.94.4CQCEQImAUV39k25k2k2k12V=100第19頁(yè)/共137頁(yè) 與上述穩(wěn)定與上述穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理相類似，實(shí)際中還可采用電點(diǎn)的原理相類似，實(shí)際中還可采用電壓負(fù)反饋型偏置電路。壓負(fù)反饋型偏置電路。除此之外，在集成電路中，還廣泛采用恒流源作偏除此之外，在集成電路中，還

16、廣泛采用恒流源作偏置電路，即用恒流源直接設(shè)定置電路，即用恒流源直接設(shè)定ICQ。第20頁(yè)/共137頁(yè)放大器的主要性能指標(biāo)放大器的主要性能指標(biāo)oiiIAIouiUAU電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù) 互導(dǎo)放大倍數(shù)互導(dǎo)放大倍數(shù) 互阻放大倍數(shù)互阻放大倍數(shù) ogioriIAUUAIiiiIUR 0sooUoURI1.放大倍數(shù)放大倍數(shù)A2.輸入電阻輸入電阻 Ri 3.輸出電阻輸出電阻 Ro 4.非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù)THD輸入輸入、輸出動(dòng)態(tài)范圍輸出動(dòng)態(tài)范圍5.頻率特性頻率特性第21頁(yè)/共137頁(yè)5.2放大器圖解分析法放大器圖解分析法對(duì)放大器進(jìn)行分析，通常有兩種方法對(duì)放大器進(jìn)行分析，

17、通常有兩種方法:等效電路法是一種利用器件模型進(jìn)行電路分析的方法，它等效電路法是一種利用器件模型進(jìn)行電路分析的方法，它具有運(yùn)算簡(jiǎn)便、結(jié)果誤差小的優(yōu)點(diǎn)，所以是放大器分析的主要具有運(yùn)算簡(jiǎn)便、結(jié)果誤差小的優(yōu)點(diǎn)，所以是放大器分析的主要方法。方法。本節(jié)以共射極放大器為例介紹圖解法。本節(jié)以共射極放大器為例介紹圖解法。圖解法是在晶體管特性曲線上通過作圖確定工作點(diǎn)及其圖解法是在晶體管特性曲線上通過作圖確定工作點(diǎn)及其信號(hào)作用下的相對(duì)變化量。信號(hào)作用下的相對(duì)變化量。這種方法具有形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)。這種方法具有形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于小信號(hào)放大器，圖解法難以準(zhǔn)確地進(jìn)行定量分析。因?qū)τ谛⌒盘?hào)放大器，圖解法難以準(zhǔn)確地進(jìn)行定量

18、分析。因此，該方法通常是作為放大器分析的輔助方法。此，該方法通常是作為放大器分析的輔助方法。1.圖解法圖解法 2.等效電路法。等效電路法。第22頁(yè)/共137頁(yè) 5.2.1直流圖解分析直流圖解分析直流圖解分析是在晶體管特性曲線上，用作圖的方法確定直流工作點(diǎn)，求出直流圖解分析是在晶體管特性曲線上，用作圖的方法確定直流工作點(diǎn)，求出ICQ、UCEQ。由集電極回路可列出如下方程組：由集電極回路可列出如下方程組：特性曲線方程特性曲線方程直流負(fù)載線方程直流負(fù)載線方程()BBQCCEiIIf UCECCCCUUI R0.7CCBQBUIR由基極回路，可用計(jì)算法求出：由基極回路，可用計(jì)算法求出：直流通路直流通路

19、第23頁(yè)/共137頁(yè)直流負(fù)載線直流負(fù)載線 k=1/RC 圖解法步驟：圖解法步驟：iBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCRCUCC確定確定Q點(diǎn)的坐標(biāo)，即量得點(diǎn)的坐標(biāo)，即量得Q點(diǎn)的縱坐標(biāo)為點(diǎn)的縱坐標(biāo)為ICQ，橫坐標(biāo)則為橫坐標(biāo)則為UCEQ 作作直流負(fù)載線；直流負(fù)載線；在輸出特性上畫出在輸出特性上畫出 iB=IBQ的一條特性曲線；的一條特性曲線；0.7CCBQBUIR(0,)CCECCN iuU(0,)CCCECCUM uiR 直流負(fù)載線直流負(fù)載線MN與特性曲線與特性曲線iB=IBQ的交點(diǎn)的交點(diǎn)Q，即為直流工作點(diǎn)；，即為直流工作點(diǎn)；ICQ()BBQCCEiIif uCECCCCUUI R第24頁(yè)/

20、共137頁(yè) 在輸出特性上找兩個(gè)特殊點(diǎn)：在輸出特性上找兩個(gè)特殊點(diǎn)：M點(diǎn)：點(diǎn)：uCE=0，iC=12/3=4mA N點(diǎn)：點(diǎn)：iC=0，uCE=UCC=12V 連接連接M、N得到直流負(fù)載線。得到直流負(fù)載線。舉例：舉例：RB=560k，RC=3k UCC=12V 試用圖解法確定直流工作點(diǎn)。試用圖解法確定直流工作點(diǎn)。120.720560CCBEQBQBUUIuRMN62解解 由估算法可得由估算法可得由由Q點(diǎn)的坐標(biāo)量得點(diǎn)的坐標(biāo)量得ICQ=2mA，UCEQ=6V。與與IB=20A的特性曲線的交點(diǎn)的特性曲線的交點(diǎn)Q，即為直流工作點(diǎn)。即為直流工作點(diǎn)。第25頁(yè)/共137頁(yè)電路參數(shù)改變對(duì)工作點(diǎn)的影響電路參數(shù)改變對(duì)工

21、作點(diǎn)的影響 改變改變RBuCE/V21012012340A30A20A10AiC/mA4684MNQRBQ2RBQ1IBIBQ3第26頁(yè)/共137頁(yè)改變改變RCuCE/V21012012340 A30A20A10 AiC/mA4684MNQQ1Q3RCQ2uCE/V21012012340 A30A20A10 AiC/mA4684QCE第27頁(yè)/共137頁(yè) 作業(yè)作業(yè) P189 5-2,5-3,5-4，5-5,5-6.第28頁(yè)/共137頁(yè)uCE應(yīng)由應(yīng)由RC和和RL決定決定 5.2.2交流圖解分析交流圖解分析交流圖解分析是在輸入信號(hào)作用下，通過作圖來確定放大管各級(jí)電流和極間電壓的變化量。此時(shí)的交流通

22、路：交流圖解分析是在輸入信號(hào)作用下，通過作圖來確定放大管各級(jí)電流和極間電壓的變化量。此時(shí)的交流通路：交流通路交流通路第29頁(yè)/共137頁(yè)uBE=UBEQ+Uimsint由放大器的輸入回路確定由放大器的輸入回路確定i iB B的變化：的變化：在晶體管的發(fā)射結(jié)回路，由于輸入電壓連同在晶體管的發(fā)射結(jié)回路，由于輸入電壓連同UBEQ一起直接加在發(fā)射結(jié)上，因而產(chǎn)生如圖所示一起直接加在發(fā)射結(jié)上，因而產(chǎn)生如圖所示iB的變化。的變化。IBQIBQuBEuBEiBmaxiBminiBtiBtQUBEQ第30頁(yè)/共137頁(yè)iBIBQuCE0NQMiCUCEQUCCICQUCCRC直流負(fù)載線直流負(fù)載線 k=1/RC在

23、放大器的輸出回路在放大器的輸出回路確定確定iC和和uCE的變化：的變化：第31頁(yè)/共137頁(yè) .交流負(fù)載線必然過交流負(fù)載線必然過Q點(diǎn)；點(diǎn)；可見交流負(fù)載線是一條過可見交流負(fù)載線是一條過Q點(diǎn)且斜率為點(diǎn)且斜率為1/RL的直線。的直線。1CLCEikuR.交流負(fù)載線的斜率為交流負(fù)載線的斜率為 其中其中 RL=RCRL。這是因?yàn)檫@是因?yàn)閡CE=iCRL，第32頁(yè)/共137頁(yè)uCE變化的幅度變化的幅度iC變化的幅度變化的幅度QiCiCCQIttuCEuCEUCCUCEQICQUCCRCQ1Q2IBQA交流負(fù)載線交流負(fù)載線kRL1ICQRL交流負(fù)載線是一條過交流負(fù)載線是一條過Q點(diǎn)且斜率為點(diǎn)且斜率為1/RL的

24、直線。的直線。交流負(fù)載線的畫法交流負(fù)載線的畫法iBmaxiBmin第33頁(yè)/共137頁(yè)tt000tiuuBEUBEQIBQiBut000tCEtiCICQUCEQuo 根據(jù)交流圖解分析，放大管各極電流和極間電壓的波形，如圖所示。根據(jù)交流圖解分析，放大管各極電流和極間電壓的波形，如圖所示。(1)(1).輸入交變電壓時(shí)，晶體輸入交變電壓時(shí)，晶體管各極電流和極間電壓管各極電流和極間電壓的方向始終不變。只是的方向始終不變。只是在直流量上疊加一交流在直流量上疊加一交流量。量。(2).各極電流、電壓各極電流、電壓的瞬時(shí)波形中，需要放的瞬時(shí)波形中，需要放大的是交流量。但為了大的是交流量。但為了確保交流量不失

25、真，直確保交流量不失真，直流量又是必不可少的。流量又是必不可少的。(3).輸出與輸入的波輸出與輸入的波形形相位相反。因此，共射放相位相反。因此，共射放大器為反相放大器。大器為反相放大器。第34頁(yè)/共137頁(yè)5.2.3直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真的關(guān)系直流工作點(diǎn)與放大器非線性失真的關(guān)系 直流工作點(diǎn)的位置如果設(shè)置不當(dāng)，會(huì)使放大器輸出波形產(chǎn)生明顯的非線性失真。直流工作點(diǎn)的位置如果設(shè)置不當(dāng)，會(huì)使放大器輸出波形產(chǎn)生明顯的非線性失真。Q交流負(fù)載線iC0t0iC0tuCEuCEiBiBIBQuBEuBEtQUBEQ截止失真截止失真 若若Q點(diǎn)過低：點(diǎn)過低：輸出電壓的頂部限幅輸出電壓的頂部限幅UCEQICQ第3

26、5頁(yè)/共137頁(yè)Q交流負(fù)載線交流負(fù)載線iCiCiB0tuCEuCE0t0UCEQICQ輸出電壓的低部被限幅輸出電壓的低部被限幅第36頁(yè)/共137頁(yè) 通過以上分析可知，由于受晶體管截止和飽和的限制，放大器的不失真輸出電壓有一個(gè)范圍，其最大值稱為放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍，用峰通過以上分析可知，由于受晶體管截止和飽和的限制，放大器的不失真輸出電壓有一個(gè)范圍，其最大值稱為放大器輸出動(dòng)態(tài)范圍，用峰-峰值峰值Uopp表示。表示。放大器的輸出動(dòng)態(tài)范圍放大器的輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP2OPPCQLUIR由圖解可知：由圖解可知：否則，產(chǎn)生否則，產(chǎn)生截止失真截止失真。否則，將產(chǎn)生否則，將產(chǎn)生飽和失真飽和失真。CQLCEQC

27、ESIRUU 若若2()CEQCESCQLOPPCEQCESUUIRUUU若若不截止范圍不截止范圍不飽和范圍不飽和范圍第37頁(yè)/共137頁(yè)39k25k2k2k12VUCC2kMN42 舉例：舉例：電路及晶體管的輸出特性如圖所示，試用圖解法確定直流工作點(diǎn)；畫出交流負(fù)載線；若輸入電壓使基極電流有電路及晶體管的輸出特性如圖所示，試用圖解法確定直流工作點(diǎn)；畫出交流負(fù)載線；若輸入電壓使基極電流有10A的正弦變化，試確定輸出電壓的變化量并求動(dòng)態(tài)范圍。的正弦變化，試確定輸出電壓的變化量并求動(dòng)態(tài)范圍。2V交流負(fù)載線交流負(fù)載線kRL1iBmaxiBminUom=1V第38頁(yè)/共137頁(yè)2-6放大器的交流等效電路

28、分析法放大器的交流等效電路分析法一一.晶體管交流小信號(hào)等效電路模型晶體管交流小信號(hào)等效電路模型二二.共射極放大器的交流等效電路分析共射極放大器的交流等效電路分析第39頁(yè)/共137頁(yè)QiCuCEUCE QICQiBIBQuBEQUBEQ2-6放大器的交流等效電路分析法放大器的交流等效電路分析法在放大電路中，晶體管被偏置在在放大電路中，晶體管被偏置在放大區(qū)放大區(qū)Q點(diǎn)處。點(diǎn)處。交流分析或動(dòng)態(tài)分析交流分析或動(dòng)態(tài)分析，就是確定在，就是確定在Q點(diǎn)處因輸入點(diǎn)處因輸入交流信號(hào)交流信號(hào)引起的電流和電壓的偏移量。引起的電流和電壓的偏移量。如果輸入限制為小信號(hào)，即信號(hào)如果輸入限制為小信號(hào)，即信號(hào)偏移量不大時(shí)，在偏移

29、量不大時(shí)，在Q點(diǎn)處便可用直線點(diǎn)處便可用直線關(guān)系來近似伏安特性。并用相應(yīng)的關(guān)系來近似伏安特性。并用相應(yīng)的線性元件來等效，便可得到線性元件來等效，便可得到Q點(diǎn)處的點(diǎn)處的交流小信號(hào)模型。交流小信號(hào)模型。這樣對(duì)放大器的交流分析就轉(zhuǎn)化這樣對(duì)放大器的交流分析就轉(zhuǎn)化為對(duì)其線性等效電路的分析。為對(duì)其線性等效電路的分析。第40頁(yè)/共137頁(yè) 根據(jù)導(dǎo)出的方法不同，晶體管交流小信號(hào)等效電路模型可分為兩類：根據(jù)導(dǎo)出的方法不同，晶體管交流小信號(hào)等效電路模型可分為兩類：2-6-1晶體管交流小信號(hào)等效電路模型晶體管交流小信號(hào)等效電路模型 一類是物理型等效模型。它是模擬晶體管結(jié)構(gòu)及放大過程導(dǎo)出的電路模型，它有多種形式，其中較

30、為通用的是一類是物理型等效模型。它是模擬晶體管結(jié)構(gòu)及放大過程導(dǎo)出的電路模型，它有多種形式，其中較為通用的是混合混合型電路模型型電路模型；另一類是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型。它是將晶體管看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)端口的電壓、電流關(guān)系導(dǎo)出的電路模型。在低頻，應(yīng)用最廣的是另一類是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型。它是將晶體管看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)端口的電壓、電流關(guān)系導(dǎo)出的電路模型。在低頻，應(yīng)用最廣的是H參數(shù)電路模型參數(shù)電路模型。不論按哪種方法導(dǎo)出的電路模型，它們都應(yīng)當(dāng)是等價(jià)的，因而相互間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。不論按哪種方法導(dǎo)出的電路模型，它們都應(yīng)當(dāng)是等價(jià)的，因而相互間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第41頁(yè)/共137頁(yè) 一、混合一、混合型電路模型型電路模型

31、工作在放大狀態(tài)下的共射極晶體管如圖所示。先忽略管內(nèi)寄生效應(yīng)的影響。工作在放大狀態(tài)下的共射極晶體管如圖所示。先忽略管內(nèi)寄生效應(yīng)的影響。當(dāng)輸入交變電壓當(dāng)輸入交變電壓ube加于發(fā)射結(jié)時(shí)，晶體管各極電壓和電流的瞬時(shí)值為加于發(fā)射結(jié)時(shí)，晶體管各極電壓和電流的瞬時(shí)值為BEBEQbeBBQbCCQcCECEQceuUuiIiiIiuUu 對(duì)于晶體管的放大作用，我們關(guān)心的是微變量對(duì)于晶體管的放大作用，我們關(guān)心的是微變量ube、ib、ic和和uce之間的相互關(guān)系。之間的相互關(guān)系。第42頁(yè)/共137頁(yè)(1)beBEEBEbeQQebBBEuuiurriiii 晶體管輸入端晶體管輸入端ube控制控制iB的作用，可以用

32、的作用，可以用b、e極間相極間相應(yīng)的交流結(jié)電阻應(yīng)的交流結(jié)電阻rbe來等效，如圖所示。來等效，如圖所示。rbe的大小為靜態(tài)工作點(diǎn)處的大小為靜態(tài)工作點(diǎn)處uBE對(duì)對(duì)iB的偏導(dǎo)值，即的偏導(dǎo)值，即等等 效效 即即e e結(jié)交流電阻結(jié)交流電阻r re e折到折到b b極支路的等效電阻，而折合系數(shù)為極支路的等效電阻，而折合系數(shù)為(1+)(1+)。式中式中,1beeBEEeQQEeBbuiuiriiii第43頁(yè)/共137頁(yè)發(fā)射結(jié)交流電阻發(fā)射結(jié)交流電阻re?？梢愿鶕?jù)正向二極管電流方程。可以根據(jù)正向二極管電流方程/111BEQ UTBETeQQUEEEQSTBEuUriiII eUuTBEUuSEeIi 求得，即求

33、得，即 可見，可見，re與溫度有關(guān)，并與晶體管直流工作電流與溫度有關(guān)，并與晶體管直流工作電流IEQ成反比。室溫下，成反比。室溫下，UT=26mV，所以所以re=26mV/IEQ。26()(1)(1)()()beeEQmVrrImA因此，可得因此，可得第44頁(yè)/共137頁(yè) 根據(jù)電流分配關(guān)系，根據(jù)電流分配關(guān)系，ib對(duì)對(duì)ic的控制作用，可以用接在的控制作用，可以用接在c、e極間的一個(gè)受控電流源來等效，如圖所示。極間的一個(gè)受控電流源來等效，如圖所示。參量參量gm 稱為跨導(dǎo)，反映稱為跨導(dǎo)，反映ube對(duì)對(duì)ic的控制能力。的控制能力。becbbembebebeuiiug urr()TeEQUrI等等 效效b

34、i 為了直接反映為了直接反映ube對(duì)對(duì)ic的控制能力，即的控制能力，即(1)EQCQcmbebeeeTTIIigurrrUU其中其中第45頁(yè)/共137頁(yè)ceCEceQcCuuriiceCECCEbcQQcebBBCuuiurriiii uCE變化時(shí)，由于基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)，變化時(shí)，由于基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)，iC和和iB都將發(fā)生相應(yīng)變化，可以分別用集電極輸出電阻都將發(fā)生相應(yīng)變化，可以分別用集電極輸出電阻rce和反向傳輸電阻和反向傳輸電阻rbc等效，如圖所示。等效，如圖所示。等效等效 rce和和rbc分別為分別為 rce反映在輸出特性上是曲線在反映在輸出特性上是曲線在Q點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。點(diǎn)處切線斜率的倒數(shù)。而

35、電阻而電阻rbc極大極大(輸入特性在不同輸入特性在不同uCE下曲線的分離度下曲線的分離度)，可忽，可忽略。略。第46頁(yè)/共137頁(yè) 以上分別模擬了放大管以上分別模擬了放大管e結(jié)的正向控制特性結(jié)的正向控制特性、基區(qū)電流分配關(guān)系和基調(diào)效應(yīng)基區(qū)電流分配關(guān)系和基調(diào)效應(yīng)，得到圖示的交流等效電路。下面進(jìn)一步討論等效電路中如何反映晶體管固有的寄生效應(yīng)的影響。平面管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。，得到圖示的交流等效電路。下面進(jìn)一步討論等效電路中如何反映晶體管固有的寄生效應(yīng)的影響。平面管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。b 基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻rbb的阻值較大，為的阻值較大，為幾十到幾百歐姆幾十到幾百歐姆。這一影響可以用基極端。這

36、一影響可以用基極端b與內(nèi)基極與內(nèi)基極b之間的電阻之間的電阻rbb等效。等效。cebPNN+Nrbbbrebrcb注意，此時(shí)參數(shù)中的注意，此時(shí)參數(shù)中的b應(yīng)改為應(yīng)改為b。第47頁(yè)/共137頁(yè)cebPNN+NC b cb 晶體管的兩個(gè)晶體管的兩個(gè)PN結(jié)存在結(jié)電容。結(jié)存在結(jié)電容?？紤]了以上寄生參量考慮了以上寄生參量rbb,Cbe和和Cbc的影響后，便得到完整的晶體管混合的影響后，便得到完整的晶體管混合型電路模型，如圖示。型電路模型，如圖示。C e b 因?yàn)橐驗(yàn)閑結(jié)正偏，主要是擴(kuò)散電容，可用結(jié)正偏，主要是擴(kuò)散電容，可用b和和e之間接一電容之間接一電容Cbe等效。而等效。而c結(jié)反偏，主要是勢(shì)壘電容，用結(jié)反

37、偏，主要是勢(shì)壘電容，用b和和c之間的電容之間的電容Cbc等效。等效。第48頁(yè)/共137頁(yè) 在混合在混合型電路模型中，由于反向傳輸電阻型電路模型中，由于反向傳輸電阻rbc極大，可近似為開路。便得到實(shí)用的簡(jiǎn)化混合極大，可近似為開路。便得到實(shí)用的簡(jiǎn)化混合型電路，如圖所示。型電路，如圖所示。在低頻工作時(shí)，電容效應(yīng)可忽略，混合在低頻工作時(shí)，電容效應(yīng)可忽略，混合型電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖示的低頻模型。型電路可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為圖示的低頻模型。當(dāng)輸入為正弦量時(shí)，則微變量均為當(dāng)輸入為正弦量時(shí)，則微變量均為微變正弦量，微變正弦量，并并用有效值表示，此時(shí)低頻模型中的電量都改寫為正弦量用有效值表示，此時(shí)低頻模型中的電量都改寫

38、為正弦量有效值。有效值。第49頁(yè)/共137頁(yè) 綜上所述，在混合綜上所述，在混合型等效電路中，每個(gè)參數(shù)都有明確的物理意義，其數(shù)值與頻率無(wú)關(guān)。其中主要參數(shù)型等效電路中，每個(gè)參數(shù)都有明確的物理意義，其數(shù)值與頻率無(wú)關(guān)。其中主要參數(shù)rbe和和gm可以通過計(jì)算確定，這是其優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是參數(shù)不宜測(cè)量?？梢酝ㄟ^計(jì)算確定，這是其優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是參數(shù)不宜測(cè)量。第50頁(yè)/共137頁(yè) 參數(shù)參數(shù)hoe另一種估算的方法另一種估算的方法 將每條共射極輸出特性曲線向左方延長(zhǎng)，都會(huì)與將每條共射極輸出特性曲線向左方延長(zhǎng)，都會(huì)與uCE負(fù)軸相交于一點(diǎn)，其交點(diǎn)折合的電壓負(fù)軸相交于一點(diǎn)，其交點(diǎn)折合的電壓UA稱為厄爾利（稱為厄爾利（Early）

39、電壓，如圖所示。）電壓，如圖所示。UA一般大于一般大于100V。ACQICEQACQQCECoeUIUUIuihBQiC0UCEQuCEICQ uCEQiCIBQAUA第51頁(yè)/共137頁(yè)iebbb ebefem b eb eb ehrrrhg rrr 混合混合型電路模型與型電路模型與H參數(shù)電路模型兩者等價(jià)，所以參數(shù)電路模型兩者等價(jià)，所以H參數(shù)還可以通過混合參數(shù)還可以通過混合型參數(shù)確定。為此，現(xiàn)分別畫出低頻型參數(shù)確定。為此，現(xiàn)分別畫出低頻H型和低頻混合型和低頻混合型簡(jiǎn)化電路，如圖所示。型簡(jiǎn)化電路，如圖所示。根據(jù)每個(gè)根據(jù)每個(gè)H參數(shù)的意義，可分別求得如下關(guān)系：參數(shù)的意義，可分別求得如下關(guān)系：1oe

40、cehr這就是工程分析中實(shí)用的這就是工程分析中實(shí)用的H參數(shù)。參數(shù)。第52頁(yè)/共137頁(yè)26()(1)()()bebbb ebbEQmVrrrrImArce很大幾十很大幾十幾百幾百k通?？梢院雎酝ǔ？梢院雎?6()()()bebbCQmVrrImA或者或者第53頁(yè)/共137頁(yè)26()()()bebbCQmVrrImA為幾十為幾十幾百幾百k，通?？梢院雎?。，通?？梢院雎?。實(shí)用的晶體管低頻交流模型實(shí)用的晶體管低頻交流模型AceCQUrI第54頁(yè)/共137頁(yè) 分析方法分析方法利用晶體管交流模型分析放大器，可按以下步驟進(jìn)行。利用晶體管交流模型分析放大器，可按以下步驟進(jìn)行。第一步，根據(jù)直流通路估算直流工作

41、點(diǎn)；第一步，根據(jù)直流通路估算直流工作點(diǎn)；第二步，確定放大器交流通路，用晶體管交流模型替換晶體管得出放大器的交流等效電路；第二步，確定放大器交流通路，用晶體管交流模型替換晶體管得出放大器的交流等效電路；第三步，根據(jù)交流等效電路計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)。第三步，根據(jù)交流等效電路計(jì)算放大器的各項(xiàng)交流指標(biāo)。其中，關(guān)于工作點(diǎn)分析已在前面作過詳細(xì)介紹，這里不再討論。下面以共射放大器為例，著重討論放大電路交流性能的分析方法。其中，關(guān)于工作點(diǎn)分析已在前面作過詳細(xì)介紹，這里不再討論。下面以共射放大器為例，著重討論放大電路交流性能的分析方法。2-6-2共射極放大器的交流等效電路分析法共射極放大器的交流等效電路分析

42、法第55頁(yè)/共137頁(yè)UiRsRB2rbeRCRLUoeIbIbrceIcIobcRB1+-USIi 共射極放大器如圖所示。晶體管采用分壓式穩(wěn)定偏置電路，使其偏置在放大區(qū)并有一合適工作點(diǎn)共射極放大器如圖所示。晶體管采用分壓式穩(wěn)定偏置電路，使其偏置在放大區(qū)并有一合適工作點(diǎn)(ICQ，UCEQ)。交流交流通路通路交流等交流等效電路效電路旁通電容旁通電容第56頁(yè)/共137頁(yè)()CLoLuibebeRRURAUrr UiRsRB2rbeRCRLUoeIbIbrceIcIobcRB1+-USIi 1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au()()ocCLbCLUIRRIRR ib beUI r26()(1)()()

43、bebbebbCQLCLmVrrrrImVRRR 式中式中ouiUAU第57頁(yè)/共137頁(yè)(1)26()LLLmCQuLb eeeRRRRAg RIrrrmV 可見，可見，Au幾乎與幾乎與無(wú)關(guān)，而與靜態(tài)電流無(wú)關(guān)，而與靜態(tài)電流ICQ近似成正比。近似成正比。(3).RL(=RCRL)越大，越大，Au越大。由于越大。由于RC對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生分流損耗，因而要求盡可能大，但增大對(duì)輸出信號(hào)產(chǎn)生分流損耗，因而要求盡可能大，但增大RC將受將受Q點(diǎn)的制約。所以應(yīng)合理選擇點(diǎn)的制約。所以應(yīng)合理選擇RC。()CLoLuibebeRRURAUrr (2).由于由于rbb很小，當(dāng)忽略其影響時(shí)，很小，當(dāng)忽略其影響時(shí)，Au可近

44、似為可近似為第58頁(yè)/共137頁(yè)式中式中RB=RB1RB2。由此可得由此可得若滿足若滿足RB rbe，RL rbe，故，故由圖顯而易見由圖顯而易見第60頁(yè)/共137頁(yè) 按照按照Ro的定義，在圖示電路的輸出端加一電壓的定義，在圖示電路的輸出端加一電壓Uo，并將并將Us短路，此時(shí)因短路，此時(shí)因Ib=0，所以受控源所以受控源Ib=0。這時(shí)，從輸出端看進(jìn)去的電阻為這時(shí)，從輸出端看進(jìn)去的電阻為RC，因此因此CUoooRIURs04.輸出電阻輸出電阻負(fù)載負(fù)載RL開路開路第61頁(yè)/共137頁(yè) 放大器的輸入、輸出電阻還可以通過測(cè)量求得。放大器的輸入、輸出電阻還可以通過測(cè)量求得。求求Ri的測(cè)量電路如圖所示。分別

45、測(cè)出圖中已知電阻的測(cè)量電路如圖所示。分別測(cè)出圖中已知電阻R兩端到地的電壓兩端到地的電壓Ui和和Ui，因輸入電流因輸入電流Ii為為iiRiUUUIRRiiiiiiUURRIUU則則UsRsUiRIiUiRi 放 大 器RL 求求Ro的測(cè)量電路如圖。打開的測(cè)量電路如圖。打開S，測(cè)得負(fù)載開路電壓測(cè)得負(fù)載開路電壓Uo，閉合閉合S，測(cè)得接入負(fù)載時(shí)的電壓測(cè)得接入負(fù)載時(shí)的電壓Uo。因?yàn)橐驗(yàn)閁sRsSUo 放 大 器RLUoRo(1)ooLoURRU所以所以 LoooLRUURR第62頁(yè)/共137頁(yè)Aus定義為輸出電壓定義為輸出電壓Uo與信號(hào)源電壓與信號(hào)源電壓Us的比值，即的比值，即uisiiosisousA

46、RRRUUUUUUA可見，可見，|Aus|Rs，則則AusAu。5.源電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)Aus第63頁(yè)/共137頁(yè) 6.發(fā)射極接有電阻發(fā)射極接有電阻RE時(shí)的情況時(shí)的情況 若將共發(fā)射極放大器的旁通電容若將共發(fā)射極放大器的旁通電容CE開路，開路，此時(shí)對(duì)交此時(shí)對(duì)交流信號(hào)而言，發(fā)射極將通過電阻流信號(hào)而言，發(fā)射極將通過電阻RE接地。其交流等效電接地。其交流等效電路如所示。路如所示。CE(1)ib bebEUI rI R由圖可知由圖可知而而Uo仍為仍為 IbRL，則電壓放大倍數(shù)變?yōu)閯t電壓放大倍數(shù)變?yōu)?第64頁(yè)/共137頁(yè)(1)boLubbibeEUR IAUr IR I ELuRRA(1)oLui

47、beEURAUrR 分母中增加一項(xiàng)分母中增加一項(xiàng)(1+)RE，即射極電阻，即射極電阻RE折合到基極折合到基極要增大要增大(1+)倍。倍。顯然，射極接電阻后，放大倍數(shù)減小了。這是因?yàn)轱@然，射極接電阻后，放大倍數(shù)減小了。這是因?yàn)镽E的自的自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)調(diào)節(jié)(負(fù)反饋負(fù)反饋)作用，使得輸出隨輸入的變化受到抑制，作用，使得輸出隨輸入的變化受到抑制，從而導(dǎo)致從而導(dǎo)致Au減小。當(dāng)減小。當(dāng)(1+)RE rbe時(shí)，則有時(shí)，則有第65頁(yè)/共137頁(yè) 顯然，輸入電阻明顯增大了。顯然，輸入電阻明顯增大了。即射極電阻即射極電阻RE折合到折合到基極支路應(yīng)擴(kuò)大基極支路應(yīng)擴(kuò)大(1+)倍。倍。對(duì)于輸入電阻，由于從對(duì)于輸入電阻，由于

48、從b極看進(jìn)去的輸入電阻極看進(jìn)去的輸入電阻Ri變?yōu)樽優(yōu)?212|(1)iiBBiBBbeEiURRRRRRrRI(1)iibeEbURrRI 因此，放大器的輸入電阻為因此，放大器的輸入電阻為對(duì)于輸出電阻，盡管對(duì)于輸出電阻，盡管Ic更加穩(wěn)定，但從輸出端看進(jìn)去的電阻仍為更加穩(wěn)定，但從輸出端看進(jìn)去的電阻仍為RC，即即 Ro=RC。第66頁(yè)/共137頁(yè)作業(yè)作業(yè) P67 2-23,2-24,2-25。第67頁(yè)/共137頁(yè)26()()()bebbb ebbCQmVrrrrImA為幾十為幾十幾百幾百k，通?？梢院雎浴?，通常可以忽略。實(shí)用的晶體管交流模型實(shí)用的晶體管交流模型AceCQUrI低頻模型低頻模型高頻模

49、型高頻模型rbb基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻CQcmbebeeTIigurrU跨導(dǎo)跨導(dǎo)第68頁(yè)/共137頁(yè)共射極共射極(共共e)放大器放大器(1)oLuibeEURAUrR 12|(1)BBibeERRRrRRo=RCRiREoLuibeURAUr 12|BBibebeRRRrrRo=RCCE第69頁(yè)/共137頁(yè) 共集電極放大電路的組成：共集電極放大電路的組成：2-7共集電極放大器和共基極放大器共集電極放大器和共基極放大器 2-7-1共集電極放大器共集電極放大器 由于信號(hào)從射極輸出，由于信號(hào)從射極輸出，所以該電路又稱為射極輸出器。所以該電路又稱為射極輸出器。第70頁(yè)/共137頁(yè) 1.電壓放大倍數(shù)電壓放

50、大倍數(shù)Au由圖可得如下關(guān)系式由圖可得如下關(guān)系式()(1)ib beooeELbLUI rUUI RRI R .Au為正，表明輸出電壓與輸入電壓同相；為正，表明輸出電壓與輸入電壓同相；.Au恒小于恒小于1。由于通常滿足。由于通常滿足(1+)RL rbe，因而因而Au又接近于又接近于1。換句話說，輸出電壓幾乎跟隨輸入電壓變化。因此，共集電極放大器又稱為射極電壓跟隨器。換句話說，輸出電壓幾乎跟隨輸入電壓變化。因此，共集電極放大器又稱為射極電壓跟隨器。LELRRR(1)(1)oLuibeLURAUrR因而因而 可見：可見：第71頁(yè)/共137頁(yè)(1)EEoebELELRRIIIRRRR(1)ibeLRr

51、R 2.電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)Ai 當(dāng)忽略當(dāng)忽略RB1、RB2的分流作用時(shí)，的分流作用時(shí)，Ib=Ii，則輸出電流則輸出電流Io為為從基極看進(jìn)去的電阻從基極看進(jìn)去的電阻Ri為為 12|iBBiRRRR 與共射電路相比，由于與共射電路相比，由于Ri顯著增大，因而提高了顯著增大，因而提高了共集電路的輸入電阻。共集電路的輸入電阻。(1)oEiiELIRAIRR 3.輸入電阻輸入電阻Ri第72頁(yè)/共137頁(yè)()(1)1obesbbesoobUrR IrRRII 12()|(1)obbesssBBoebUIrRRRRRIII 4.輸出電阻輸出電阻Ro 當(dāng)輸出端外加電壓當(dāng)輸出端外加電壓Uo，而將而將Us短

52、路并保留內(nèi)阻短路并保留內(nèi)阻Rs時(shí)，可得圖時(shí)，可得圖 所示電路。由圖可得所示電路。由圖可得0|1sobesoUEoEoUrRRRRRI則由則由e極看進(jìn)去的電阻極看進(jìn)去的電阻Ro為為所以，輸出電阻所以，輸出電阻可見，可見，共集電極放大器的輸出電阻非常小共集電極放大器的輸出電阻非常小第73頁(yè)/共137頁(yè) 由于上述射極支路和基極支路之間的相互折合關(guān)系，由于上述射極支路和基極支路之間的相互折合關(guān)系，共集電極放大器才具有輸入電阻大而輸出電阻小的特點(diǎn)。共集電極放大器才具有輸入電阻大而輸出電阻小的特點(diǎn)。1besorRR(1)ibeLRrRRi和和Ro表達(dá)式的電路意義表達(dá)式的電路意義RS 正是這一特點(diǎn)，該放大器

53、常用作多級(jí)電路的輸入級(jí)正是這一特點(diǎn)，該放大器常用作多級(jí)電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)和中間隔離級(jí)。輸出級(jí)和中間隔離級(jí)。第74頁(yè)/共137頁(yè) 2-7-2共基極放大器共基極放大器 共基極放大電路的組成：共基極放大電路的組成：CB第75頁(yè)/共137頁(yè)ib beUI r(|)obCLUIRR1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au由圖可知由圖可知oLuibeURAUr所以所以 LCLRRR 可見，共基放大器的電壓放大倍數(shù)與共射電路相同，但為正值，即輸出電壓與輸入電壓同相?？梢姡不糯笃鞯碾妷悍糯蟊稊?shù)與共射電路相同，但為正值，即輸出電壓與輸入電壓同相。第76頁(yè)/共137頁(yè)|1beiEiErRRRRLCCcoRRRII1

54、oCiiCLIRAIRR 2.電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)Ai 在圖中，由于輸入電流在圖中，由于輸入電流IiIe=Ic，而輸出電流而輸出電流1ibeieUrRI 3.輸入電阻輸入電阻Ri 按上述基極支路和射極支路的折合關(guān)系，由射極看進(jìn)去的電阻按上述基極支路和射極支路的折合關(guān)系，由射極看進(jìn)去的電阻Ri為為 顯然，共基放大器輸入電阻非常小。顯然，共基放大器輸入電阻非常小。第77頁(yè)/共137頁(yè) 4.輸出電阻輸出電阻Ro 由圖可知，加壓求流由圖可知，加壓求流Ui=0時(shí)，因時(shí)，因Ib=0，則，則Ib=0，CoRR 因而有因而有第78頁(yè)/共137頁(yè)oLuibeLCLURAUrRRR 12iBBbeRRRrLu

55、beLCLRArRRR CoRR CoRR|1beiErRR|1besoErRRR(1)(1)LubeLLELRArRRRR|(1)BbeLiRRrR 共射放大器共射放大器 共集放大器共集放大器 共基放大器共基放大器三種基本放大器（組態(tài)）電路三種基本放大器（組態(tài)）電路小結(jié)小結(jié)第79頁(yè)/共137頁(yè)|1beErR 共基放大器共基放大器 共射放大器共射放大器 共集放大器共集放大器(1)(1)LbeLRrR|(1)BbeLRrRLbeRr|BbeRrLbeRrCR|1besErRRiAoRCRuAiR1相相 位位反反 相相 同同 相相 同同 相相（最最 大）大）(最最 小小)(最最 小小)(最小最小)

56、（最?。┳钚。?較較 大大)（較大）較大）(較較 小小)第80頁(yè)/共137頁(yè)作業(yè)作業(yè) P69 2-26,2-27,2-28，2-30第81頁(yè)/共137頁(yè)第82頁(yè)/共137頁(yè)1.試求該放大器的工作點(diǎn)試求該放大器的工作點(diǎn)ICQ、UCEQ；2.試求試求Au、Ri和和Ro；3.若將電阻若將電阻RB1增大，則增大，則 Au、Ri和和 Ro有何變化？有何變化？4.若若Rs=1k，求，求Aus;5.若接若接RL=2k的負(fù)載，則的負(fù)載，則UO有何變化？有何變化？6.若輸入信號(hào)增大，若輸入信號(hào)增大，UO波形變?yōu)椴ㄐ巫優(yōu)?，則產(chǎn)生何種失，則產(chǎn)生何種失 真？如何消除？真？如何消除？7.若旁通電容若旁通電容CE開路，

57、則開路，則Au、Ri和和Ro有何變化？有何變化？第83頁(yè)/共137頁(yè)()122.3(2 1)5.1CEQCCCQCEUUIRRV2.32.31ECQEQEUIImAR222122512375250.730.72.3BBBRCCBBERRUUVRRUUV1k2k75k12V25k第84頁(yè)/共137頁(yè)MN2.3UCEQ2122512375250.730.72.31BBCCBBEBCQEQEERUUVRRUUIImARRIBQ()CECCCQCEUUIRR直流負(fù)載線方程：直流負(fù)載線方程：直流負(fù)載線直流負(fù)載線1()CLkRR 直流圖解法直流圖解法:0,1242 1:0,12CCCECCECCECCUM

58、 UIRRmAN IUUV5CEQUV1k2k75k12V25k第85頁(yè)/共137頁(yè)MN2.3UCEQICQRL=2.32=4.6VA交流負(fù)載線交流負(fù)載線kRC1交流負(fù)載線的畫法交流負(fù)載線的畫法集電極交流總負(fù)載為集電極交流總負(fù)載為RC=2k 交流圖解交流圖解交流等效通路交流等效通路2k放大器的輸出動(dòng)態(tài)范圍放大器的輸出動(dòng)態(tài)范圍UOPP24.38.6OPPUV50.74.34.6CEQCESCQLUUVIRV由于由于第86頁(yè)/共137頁(yè)2CLRRk beLiourRUUA26261008012.3bebbCQrrkI80 21601uA 2.試求試求Au、Ri和和Ro；12|75|25|11bei

59、BBRRRrk2oCRRk2k75k25k第87頁(yè)/共137頁(yè)3.若將電阻若將電阻RB1增大，則增大，則 Au、Ri和和 Ro有何變化？有何變化？26bebbCQrrIbeLiourRUUA因此，因此，RB1增大，引起增大，引起Au減小，減小，Ri增大，增大，而而Ro不變。不變。ibeRr第88頁(yè)/共137頁(yè)1160801 1oiousssiiSiUUUAUUURAuRR 4.若若Rs=1k，求，求Aus;iiSisURURR1beiRrk75k25k1k2k第89頁(yè)/共137頁(yè)5.若接若接RL=2k的負(fù)載，則的負(fù)載，則UO有何變化？有何變化？ouiUAU|2|21oLuibeCLLURAUr

60、RRRK 80 1801LubeRAr 2(160)8022LOuoiOLiiRUA URRUU 即輸出電壓減小一半即輸出電壓減小一半75k25k1k2k第90頁(yè)/共137頁(yè)6.若輸入信號(hào)增大，若輸入信號(hào)增大，UO波形變?yōu)椴ㄐ巫優(yōu)?，則產(chǎn)生，則產(chǎn)生何種失真？如何消除？何種失真？如何消除？應(yīng)將應(yīng)將Q點(diǎn)上移，可減小點(diǎn)上移，可減小RB1或增大或增大RB2或減小或減小RE。第91頁(yè)/共137頁(yè)CE7.若旁通電容若旁通電容CE開路，則開路，則Au、Ri和和Ro何有變化？何有變化？80 22(1)1(1 80)1oLuibeEURAUrR 12|(1)25|75|181 115iiBBbeEbURRRrR

61、IK輸出電阻輸出電阻Ro=RC不變不變75k25k1k2k第92頁(yè)/共137頁(yè) 例題例題2 晶體管放大電路如圖所示。已知晶體管的晶體管放大電路如圖所示。已知晶體管的=100，rbe=2k。試求工作點(diǎn)試求工作點(diǎn)ICQ、UCEQ；為了分別滿足如下要求，電路應(yīng)接成什么組態(tài)？三個(gè)端點(diǎn)、分別該如何接為了分別滿足如下要求，電路應(yīng)接成什么組態(tài)？三個(gè)端點(diǎn)、分別該如何接(哪個(gè)接信號(hào)源，哪個(gè)接輸出，哪個(gè)接地或開路哪個(gè)接信號(hào)源，哪個(gè)接輸出，哪個(gè)接地或開路)？1.要求源電壓放大倍數(shù)最大。此時(shí)要求源電壓放大倍數(shù)最大。此時(shí)?ousSUAU 2.要求輸出要求輸出UoUS;3.要求輸出要求輸出UoUS;4.要求接上要求接上R

62、L=1k的負(fù)的負(fù)載時(shí)，載時(shí)，Uo|US|，并求輸出電阻，并求輸出電阻Ro=？5.要求同時(shí)獲得一對(duì)大小相同極性相反的輸出信號(hào)。要求同時(shí)獲得一對(duì)大小相同極性相反的輸出信號(hào)。第93頁(yè)/共137頁(yè) 求該放大器的工作點(diǎn)求該放大器的工作點(diǎn)ICQ、UCEQ；()120.70.016(1)500 101 2100 0.0161.6()12 1.6(22)5.6CCBE onBQBECQBQCEQCCCQCEUUImARRIImAUUIRRV第94頁(yè)/共137頁(yè)?ousSUAU1.要求源電壓放大倍數(shù)最大。此時(shí)要求源電壓放大倍數(shù)最大。此時(shí)2100 250222ioLusSiSbeURRAURRr|500|22iB

63、beRRrk解：解：應(yīng)接成射極接地的共發(fā)射極組態(tài)，即應(yīng)接成射極接地的共發(fā)射極組態(tài)，即 接信號(hào)源，接信號(hào)源，為輸出端，為輸出端，端接地。端接地。第95頁(yè)/共137頁(yè)(1)500|(2101 2)145EiBbeRRrRk(1)145100 212 1452 101 2ioLusSiESbeURRAURRrR ssousUA UU 2.要求輸出要求輸出UoUS;解：解：應(yīng)接成射極接電阻的共發(fā)射極組態(tài)，即應(yīng)接成射極接電阻的共發(fā)射極組態(tài)，即 接信號(hào)源，接信號(hào)源，為輸出端，為輸出端，端開路。端開路。第96頁(yè)/共137頁(yè)3.要求輸出要求輸出UoUS;解：解：應(yīng)接成共集電極組態(tài)，即應(yīng)接成共集電極組態(tài)，即 接

64、信號(hào)源，接信號(hào)源，端接地或開路，端接地或開路，為輸出端。為輸出端。(1)500|(2101 2)145EiBbeRRrRk(1)(1)145101 212 1452 101 2iEousSiESbeURRAURRrRssousUA UU第97頁(yè)/共137頁(yè)0.021002120.022iLousSiSbeURRAURRr 若接成共基極組態(tài)，即若接成共基極組態(tài)，即 端接地，端接地，為輸出端，為輸出端，接信號(hào)源，接信號(hào)源，將如何？將如何？2211010.02beEirRRkssousUA UU第98頁(yè)/共137頁(yè) 4.要求接上要求接上RL=1k的負(fù)載時(shí)，的負(fù)載時(shí)，Uo|US|，并求，并求Ro=？(

65、1)(|)500|2101(2|1)63ELiBbeRRrRRk(1)(1)63101(2|1)12632 101(2|1)iLousSiLSbeURRAURRrR(|)2(2|500)|2|401101BbesoErRRRR解：解：應(yīng)接成共集電極組態(tài)，即應(yīng)接成共集電極組態(tài)，即 接信號(hào)源，接信號(hào)源，端接地或開路，端接地或開路，接負(fù)載接負(fù)載RL為輸出端。為輸出端。第99頁(yè)/共137頁(yè) 5.要求同時(shí)獲得一對(duì)大小相同極性相反的輸出信號(hào)。要求同時(shí)獲得一對(duì)大小相同極性相反的輸出信號(hào)。解：解：應(yīng)分別接成共集和共射組態(tài)，并同時(shí)輸出，即應(yīng)分別接成共集和共射組態(tài)，并同時(shí)輸出，即 接信號(hào)源，接信號(hào)源，為反相輸出端

66、，為反相輸出端，為同相輸出端。為同相輸出端。當(dāng)兩個(gè)輸出端分別接上數(shù)值不大的相同當(dāng)兩個(gè)輸出端分別接上數(shù)值不大的相同負(fù)載時(shí)，將如何？負(fù)載時(shí)，將如何？第100頁(yè)/共137頁(yè) 例題例題3 1.如何設(shè)置工作點(diǎn)，使共集放大器的動(dòng)態(tài)范圍如何設(shè)置工作點(diǎn)，使共集放大器的動(dòng)態(tài)范圍UOPP最大？最大？2.如何進(jìn)一步提高共集如何進(jìn)一步提高共集放大器的輸入電阻。放大器的輸入電阻。1.已知已知UCC、RE 和和 RL如何設(shè)置工作點(diǎn)如何設(shè)置工作點(diǎn)ICQ，使共集放大器的動(dòng)態(tài)范圍，使共集放大器的動(dòng)態(tài)范圍UOPP最大？最大？0.7(|)CCCESCCCQLEELEUUUIRRRRR CQLCEQCESIRUU CEQCCCQEUUIRCQLCCCQECESIRUIRU 第101頁(yè)/共137頁(yè)(1)(|)beELiRrRR12|iBBiRRRR 2.如何進(jìn)一步提高共集如何進(jìn)一步提高共集放大器的輸入電阻。放大器的輸入電阻?；鶚O偏置電阻使基極偏置電阻使Ri減小。減小。第102頁(yè)/共137頁(yè)1BiBuRBURRIA 1BBuioiuiiRRBRBBBAUUUUA UUIRRR 加自舉電容加自舉電容C后，后，N點(diǎn)電位跟隨輸入點(diǎn)電位