放大電路的概念及性能指標(biāo)、基本共射放大電路的工作原理、放大電路的分析方法

1、第二章第二章 基本放大器基本放大器2.2 2.2 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理2.3 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法2.4 2.4 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2.5 2.5 放大電路的三種接法放大電路的三種接法2.6 2.6 場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路2.1 2.1 放大電路的概念及性能指標(biāo)放大電路的概念及性能指標(biāo)繼續(xù) 2.1.1 2.1.1 放大的概念放大的概念例：例： 擴音系統(tǒng)擴音系統(tǒng)功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取放大的作用：放大的作用： 把微弱的電信號放大把微弱的電信號放大至負載所需的數(shù)值。至負載所需的數(shù)

2、值。放大的實質(zhì)：放大的實質(zhì)：小能量對大能量的控制。小能量對大能量的控制。由小能量的輸入信號去控制放大電路中的直流由小能量的輸入信號去控制放大電路中的直流電源，使之輸出較大的能量，然后推動負載。電源，使之輸出較大的能量，然后推動負載。放大的對象：放大的對象：變化量。變化量。放大電路的核心器件：放大電路的核心器件：BJT或或FET。xixo放放大大器器信信號號源源負負載載放大的基放大的基本特征：本特征：功率放大功率放大放大的前提：放大的前提：不失真不失真 基本放大電路及其模型基本放大電路及其模型按輸入信號與輸出信號的按輸入信號與輸出信號的不同組合方式，放大電路不同組合方式，放大電路有四種基本類型：

3、有四種基本類型：iouoiouo輸出信號輸出信號xo跨導(dǎo)增益跨導(dǎo)增益ui跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器跨阻增益跨阻增益ii跨阻放大器跨阻放大器電流增益電流增益ii電流放大器電流放大器電壓增益電壓增益ui電壓放大器電壓放大器電路增益電路增益 ( 放大能力放大能力)輸入信號輸入信號xi類型類型iouuuA/ ioiiiA/ ioriuA/ ioguiA/ xixo放放大大器器信信號號源源負負載載 放大放大把微弱的電信號的幅度放大把微弱的電信號的幅度放大+-uo+u+-i放大電路u-R+SSRL信號源負載iiio說到放大你最說到放大你最關(guān)心什么關(guān)心什么?能放多大能放多大?象不象象不象 ?對信號源影對信號源影響

4、有多大響有多大 ?帶負載能帶負載能力如何力如何 ?1、放大倍數(shù)（增益）、放大倍數(shù)（增益）2、輸入電阻、輸入電阻3、輸出電阻、輸出電阻4、通頻帶、通頻帶5、非線性失真系數(shù)、非線性失真系數(shù)6、動態(tài)范圍、動態(tài)范圍xixo放放大大器器信信號號源源負負載載頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) ? 2.1.2 2.1.2 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)1 放大倍數(shù)（增益）放大倍數(shù)（增益）描述放大電路放大能力的指標(biāo)。描述放大電路放大能力的指標(biāo)。放大倍數(shù)放大倍數(shù)輸出量輸出量輸入量輸入量電壓放大器：電壓放大器：電流放大器：電流放大器：跨阻放大器：跨阻放大器：跨導(dǎo)放大器：跨導(dǎo)放大器：iouuuA/ ioiiiA/ io

5、riuA/ ioguiA/ 電壓增益（無量綱）電壓增益（無量綱）電流增益（無量綱）電流增益（無量綱）跨阻增益（跨阻增益（ ）跨導(dǎo)增益（跨導(dǎo)增益（S）（是復(fù)數(shù)，反映兩者的幅值比和相位差）（是復(fù)數(shù)，反映兩者的幅值比和相位差）放大倍數(shù)（增益）的放大倍數(shù)（增益）的“分貝分貝”表示方法：表示方法：放大倍數(shù)也常用分貝作單位，其換算關(guān)系為：放大倍數(shù)也常用分貝作單位，其換算關(guān)系為：)( |lg20)(dBAdBAuu 1000| uA)(60)(dBdBAu 2/1| uA)(3)(dBdBAu 2 輸入電阻輸入電阻Ri 用來描述放大電路對信號源索取電流的大小，也表示放大用來描述放大電路對信號源索取電流的大小

6、，也表示放大器對信號源的影響程度。器對信號源的影響程度。輸入為電壓源：輸入為電壓源：iiiiuR Ri ，ii ，ui就越接近就越接近uS，輸入信號的利用率越高。輸入信號的利用率越高。uSRSuiuoAuiiiO（ Ri越大越好）越大越好）輸入為電流源：輸入為電流源：Ri ，iRS ，ii就越接近就越接近iS，輸入信號的利用率越高。輸入信號的利用率越高。（ Ri越小越好）越小越好）iS RSRi從放大電路輸入端看進去的等效電阻。從放大電路輸入端看進去的等效電阻。3 輸出電阻輸出電阻Ro描述放大電路帶負載能力的指標(biāo)。描述放大電路帶負載能力的指標(biāo)。放大電路對其放大電路對其負載負載而言，相當(dāng)于信號源

7、，我們可以將它等效為而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。戴維南等效電路，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。 LR Su0OOOiuR 輸出電阻的定義式：輸出電阻的定義式：AuuSRSRoU S以電壓作為輸出量的放大器以電壓作為輸出量的放大器：Ro 越小越好。越小越好。以電流作為輸出量的放大器：以電流作為輸出量的放大器：Ro越大越好。越大越好。AuuSRS如何通過實驗測取電路的輸出電阻如何通過實驗測取電路的輸出電阻Ro ？（1 1）將信號源置零）將信號源置零 ( (保留受控源保留受控源) )。（2 2）將負載開路，在輸出端加一個電壓）將負載開路

8、，在輸出端加一個電壓uo ，測出輸出電流，測出輸出電流io 。方法方法1 1：加壓求流法：加壓求流法iOuo（3 3）代入定義式計算。）代入定義式計算。注意：注意：計算輸出電阻時必須將獨立計算輸出電阻時必須將獨立信號源置零并保留內(nèi)阻。信號源置零并保留內(nèi)阻。輸出電阻與負載無關(guān)。輸出電阻與負載無關(guān)。保留內(nèi)阻保留內(nèi)阻 LR Su0OOOiuR 輸出電阻的定義式：輸出電阻的定義式：AuuSRS方法方法2 2：測量法：測量法（1） 將負載開路，測量開路（空載）輸出電壓將負載開路，測量開路（空載）輸出電壓UO1。（2） 在輸出端接入一個已知負載，測輸出電壓在輸出端接入一個已知負載，測輸出電壓UO2。（3）

9、 計算。計算。Uo1RLUo2RoU SRoU SLOOORUUR) 1(21 12OLOLOURRRU ;1OSUU LOOORRUU 121LOOORUUR)1(21 4 通頻帶通頻帶BW描述放大電路對不同頻率信號的放大能力。描述放大電路對不同頻率信號的放大能力。fAuAum0.7AumfL下限截下限截止頻率止頻率fH 上限截上限截 止頻率止頻率通頻帶：通頻帶：BW=fH fL放大倍數(shù)隨頻率變化的曲放大倍數(shù)隨頻率變化的曲線線幅頻特性曲線幅頻特性曲線中頻增益中頻增益中頻區(qū)中頻區(qū)高高頻頻區(qū)區(qū)低低頻頻區(qū)區(qū)3dB3dB帶寬帶寬5 5 非線性失真系數(shù)（非線性失真系數(shù)（D D）：由于放大電路存在非線性

10、失真，）：由于放大電路存在非線性失真，當(dāng)輸入一定頻率的正弦波信號時，放大電路的輸出波形中，除當(dāng)輸入一定頻率的正弦波信號時，放大電路的輸出波形中，除了由輸入信號頻率決定的基波成分外，還可能出現(xiàn)諧波。了由輸入信號頻率決定的基波成分外，還可能出現(xiàn)諧波。D D的的定義是定義是各次諧波總量與基波分量之比各次諧波總量與基波分量之比，即，即 繼續(xù)12322UUUD 6 6 最大輸出電壓幅度最大輸出電壓幅度 動態(tài)范圍動態(tài)范圍UO(P-P)表示非線性失真系數(shù)表示非線性失真系數(shù)D D在允許范圍時，放大器能夠輸出的最大電在允許范圍時，放大器能夠輸出的最大電壓的值，用峰峰值表示壓的值，用峰峰值表示，或有效值表示，或有

11、效值表示( (U Uomom 、I Iomom) ) 7 7 最大輸出功率與效率最大輸出功率與效率 輸出信號不產(chǎn)生明顯失真的前提下，能夠向負載提輸出信號不產(chǎn)生明顯失真的前提下，能夠向負載提供的最大輸出功率。用符號供的最大輸出功率。用符號 P Pomom表示。表示。VomPP ：效率：效率P PV V：直流電源消耗的功率：直流電源消耗的功率符號規(guī)定符號規(guī)定UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直

12、流分量直流分量 2.2 2.2 基本放大電路的組成和工作原理基本放大電路的組成和工作原理三極管放三極管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器為例大器為例講解工作講解工作原理原理繼續(xù)單管共射放大電路的工作原理單管共射放大電路的工作原理一三極管的放大原理一三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏UCE放大原理：放大原理：UBEIBIC（b bIB）電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)： u uo o iouUUAVcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBuiUBE+

13、IB+CI+UCE+o-u+u ui i繼續(xù)C1 C2ECRbui+iBiCRC- -EBuo+- -當(dāng)當(dāng)ui0時，時，;BBBEBEIiUu ;CECECCUuIi t0uiiBt0uCEt0iCt0uot0當(dāng)當(dāng)ui 0時，時，uiUBE+ubeIB+ibIC+icuCE=EC- -iCRCUCE+uceuo=EC- -ICRC- -icRC=UCE- -icRCIBICUCE0 ou 如果參數(shù)選擇適當(dāng)，如果參數(shù)選擇適當(dāng)，則則uo的幅度將比的幅度將比ui大大得多，從而達到放大得多，從而達到放大的目的。的目的。 在輸入端加入一在輸入端加入一個正弦電壓后，各個正弦電壓后，各極電壓和電流極電壓和電

14、流圍繞圍繞各自的靜態(tài)值按正各自的靜態(tài)值按正弦規(guī)律變化弦規(guī)律變化。放大元件放大元件iC=b biB，工作在放大區(qū)，要工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏。二二. . 共共射射放大電路各元件作用放大電路各元件作用+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV繼續(xù)各元件作用：各元件作用：使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)態(tài)IB和和UBE基極電源與基極電源與基極電阻基極電阻+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV集電極電源，為電集電極電源，為電路提供能量。并保路提供能量。并保證集電結(jié)反偏證集電結(jié)反偏集電極電阻集電極電阻

15、RC，將變化的電流轉(zhuǎn)將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷鹤優(yōu)樽兓碾妷豪^續(xù)耦合電容耦合電容作用：作用：隔直通交隔直通交隔離隔離輸入輸出與電路直流輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。號順利輸入輸出。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：各元件作用：繼續(xù)基本放大電路的習(xí)慣畫法基本放大電路的習(xí)慣畫法+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR繼續(xù)RB最簡單的基本放大器組成最簡單的基本放大器組成+ECRCC1C2TRL+-ui+-uo正電源正電源基極基極電阻電阻集電極集電極電阻電阻輸入

16、耦輸入耦合電容合電容輸出耦輸出耦合電容合電容輸入輸入電壓電壓輸出輸出電壓電壓負載負載電阻電阻三極管三極管+繼續(xù) 2.2.4 基本放大電路的組成原則基本放大電路的組成原則1、典型放大電路、典型放大電路（1）輸入信號源：）輸入信號源： uS、RS（2）輸出負載：）輸出負載： RLC1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+（4）直流電源：）直流電源： EC為放大電路提供能量；為放大電路提供能量；為放大電路提供合適的靜態(tài)偏置，使為放大電路提供合適的靜態(tài)偏置，使BJT工作在放大狀態(tài)。工作在放大狀態(tài)。（3）BJT： 放大電路的核心器件。放大電路的核心器件。起電流控制和放大的作用。起電流控制和放大的

17、作用。（5）C1、C2：耦合電容，：耦合電容，起隔直通交的作用。起隔直通交的作用。C1：隔斷信號源與放大電路的直流聯(lián)系，將交流輸入信號：隔斷信號源與放大電路的直流聯(lián)系，將交流輸入信號 耦合傳送到耦合傳送到BJT發(fā)射結(jié)。發(fā)射結(jié)。C2：隔斷負載與放大電路的直流聯(lián)系，將交流輸出信號耦：隔斷負載與放大電路的直流聯(lián)系，將交流輸出信號耦 合傳送到負載上。合傳送到負載上。（6）Ce：旁路電容，：旁路電容，對對Re交流旁路，可提高增益。交流旁路，可提高增益。2、放大電路的組成原則、放大電路的組成原則C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSEC+1）要有合適的靜態(tài)偏置）要有合適的靜態(tài)偏置保證保證BJT發(fā)射結(jié)

18、正偏，集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，BJT工作在放大區(qū)，工作在放大區(qū)，以實現(xiàn)電流的控制作用。以實現(xiàn)電流的控制作用。2）要有交流通道）要有交流通道輸入回路的接法輸入回路的接法應(yīng)使輸入電壓應(yīng)使輸入電壓的變化量能夠傳送到的變化量能夠傳送到BJT的發(fā)的發(fā)射結(jié)，并使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)射結(jié)，并使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化量。的變化量。輸出回路的接法輸出回路的接法應(yīng)能使放大了應(yīng)能使放大了的信號能從電路中輸出。的信號能從電路中輸出。例題判斷圖中各電路能否實現(xiàn)電壓放大？例題判斷圖中各電路能否實現(xiàn)電壓放大？+ECRCRb1C1C2Rb2+ +- -uo+ +- -ui+ECRCRbC1C2+ +- -uo+ +-

19、 -ui+ECRCRb+ +- -uo+ +- -ui+ECRCRb+ +- -uo+ +- -ui+ECRCRb+ +- -uo+ +- -ui判斷方法：判斷方法：1. 晶體管是否為放大偏置。晶體管是否為放大偏置。2. 交流信號能否輸入到發(fā)射結(jié)，能否輸出。交流信號能否輸入到發(fā)射結(jié)，能否輸出。 （看電源極性，隔直電容位置）（看電源極性，隔直電容位置）（看旁路電容）（看旁路電容）1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Ui=0時電路的工作狀態(tài)時電路的工作狀態(tài) 三三. . 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 （Q Q點）點）-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0時時由于電源的由于電源的存在，電路存在，電

20、路中存在一組中存在一組直流量。直流量。ICIB+UBE-+UCE-繼續(xù)由于由于(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應(yīng)于輸入、輸出特分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個點，所以稱為性曲線上的一個點，所以稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號不失真為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號不失真2.32.3放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法方法方法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法2.3.1直流通路與交流通路直流通路與交流通路任務(wù)任務(wù)靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析

21、動態(tài)分析電路有兩個獨立信號源：電路有兩個獨立信號源：bBBiIi cCCiIi ceCECEuuu uS交流信號源；交流信號源；VCC 直流電源直流電源如果如果BJT偏置合適工作在放大區(qū)，且在交流小信號范圍工作，偏置合適工作在放大區(qū)，且在交流小信號范圍工作，BJT可近似為線性器件，放大電路為線性電路。由線性網(wǎng)絡(luò)可近似為線性器件，放大電路為線性電路。由線性網(wǎng)絡(luò)的疊加原理，在兩電源的共同作用下，則有：的疊加原理，在兩電源的共同作用下，則有：可將放大器分解成可將放大器分解成直流通路直流通路和和交流交流通路通路兩個部分，進行獨立的分析。兩個部分，進行獨立的分析。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRS

22、uSVCC+iBiC放大電路的兩大特點：放大電路的兩大特點：非線性器件和線性器件共存；非線性器件和線性器件共存；交流和直流共存。交流和直流共存。C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+iBiC1、直流通路、直流通路直流電源單獨作用時，放大電路的等效電路，直流電源單獨作用時，放大電路的等效電路，反映了放大電路的直流偏置電壓和電流。反映了放大電路的直流偏置電壓和電流。2、交流通路、交流通路交流信號源單獨作用時，放大電路的等效電路，交流信號源單獨作用時，放大電路的等效電路，反映了放大電路各處交流信號的傳輸問題。反映了放大電路各處交流信號的傳輸問題。3、直流通路和交流通路的畫法、直流通路和

23、交流通路的畫法直流通路：直流通路： 交流信號源置零（保留內(nèi)阻）；交流信號源置零（保留內(nèi)阻）；電容開路，電感短路。電容開路，電感短路。交流通路：交流通路： 直流電源置零；直流電源置零；電容短路，電感開路。電容短路，電感開路。電源置零方法：電壓源短路；電流源開路。電源置零方法：電壓源短路；電流源開路。適用的頻率范圍：放大器的中頻區(qū)適用的頻率范圍：放大器的中頻區(qū)+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR直流通路的畫法直流通路的畫法將電容開路將電容開路+TCCRbVcR繼續(xù)【例例】圖示單管共射放大電路中，圖示單管共射放大電路中，VCC = 12 V，Rc = 3 k ，Rb = 280 k ，

24、NPN 硅管的硅管的 b b = 50，試估算靜，試估算靜態(tài)工作點。態(tài)工作點。 解：解：設(shè)設(shè) UBEQ = 0.7 VA 40mA )2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ b b IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12 2 3)V = 6 V估算靜態(tài)工作點的步驟：估算靜態(tài)工作點的步驟：（1） 畫出直流通路。出畫出直流通路。出IB、IC、UBE、UCE。（2） 列輸入（出）回路的壓方程。列輸入（出）回路的壓方程。（3）解方程組。）解方程組。課堂練習(xí)：求課堂練習(xí)：求p80、p83、p84三個圖的三個圖的 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點圖

25、解對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)放大器的交流通路放大器的交流通路交流通路交流通路分析動態(tài)工作情況分析動態(tài)工作情況交流通路的畫法：交流通路的畫法：-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi 將直流電壓源短路，將電容短路。將直流電壓源短路，將電容短路。短路短路短路短路置零置零繼續(xù)將電容短路將電容短路+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR將直流電壓源置零+R-uoTuRbRLic+繼續(xù)C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+iBiC電源置零方法：電壓源短路；電流源開路。電源置零方法：電壓源短路；電流源開路。例畫出放大電路的直流通路和交流通路。設(shè)電容足

26、夠大。例畫出放大電路的直流通路和交流通路。設(shè)電容足夠大。（電容開路，電感短路；交流信號源置零（電容開路，電感短路；交流信號源置零 ）1、直流通路：、直流通路： Rb1Rb2ReRCVCC（電容短路，電感開路，恒壓源短路，恒流源開路）（電容短路，電感開路，恒壓源短路，恒流源開路）2、交流通路：、交流通路：Rb1Rb2RLRCRSuS+Rb21/bbbRRR C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+.3.22.3.2圖解法圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。法求解放大電路的工作情況。一、圖解法的過程一、

27、圖解法的過程( (一一) )圖解分析靜態(tài)圖解分析靜態(tài)1. 先用估算的方法計算輸入回路先用估算的方法計算輸入回路 IBQ、 UBEQ。2. 用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值方法：方法：根據(jù)根據(jù) uCE = VCC iCRc 式確定兩個特殊點式確定兩個特殊點cCCCCECCCEC 0 ; 0 RViuVui時，當(dāng)時，當(dāng)（1）確定）確定iB=IBQ的那條輸出特性曲線；的那條輸出特性曲線；（2）畫出直流負載線）畫出直流負載線輸出回路輸出回路輸出特性輸出特性CCCCCECCCEC0 0 RViuVui ，直流負載線直流負載線Q由靜態(tài)工作點由靜態(tài)工作點 Q 確 定 的確 定 的 IC

28、Q、UCEQ 為靜態(tài)值為靜態(tài)值uCE = VCC iCRc 【例例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集電極直流電源，集電極直流電源 VCC = 12 V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點。試用圖解法確定靜態(tài)工作點。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流負載線，確定做直流負載線，確定 Q 點點根據(jù)根據(jù) uCE = VCC iCRc iC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .0iB = 0 A20 A40 A60 A80

29、A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 點確定靜態(tài)值為：點確定靜態(tài)值為：iC /mA( (二二) ) 圖解分析動態(tài)圖解分析動態(tài)1. 交流通路的輸出回路交流通路的輸出回路 輸出通路的外電路是輸出通路的外電路是 Rc 和和 RL 的并聯(lián)。的并聯(lián)。2. 交流負載線交流負載線交流負載線交流負載線斜率為：斜率為：LCLL/ 1RRRR ，其中，其中OIBiC / mAuCE /VQ 交流負載線的兩個特征交流負載線的兩個特征過過Q點點3. 動態(tài)工作情況圖解分析動態(tài)工作情況圖解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6

30、040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE交流負載線交流負載線直流負載線直流負載線4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC輸出回路工作輸出回路工作情況分析情況分析4. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)BECEIOuuuuAu 【例例】用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸出特性曲線如右圖，出特性曲線如右圖，RL = 3 k 。 uCE = (4.5 7.5) V = 3 V uBE = (0.72 0.68) V = 0.04 V解：解：求求

31、確定交流負載線確定交流負載線LR k 5 . 1/LCLRRR取取 iB = (60 20) A = 40 A則輸入、輸出特性曲線上有則輸入、輸出特性曲線上有7504. 03BECE uuAu單管共射放大電路的電單管共射放大電路的電壓電流波形壓電流波形（1）輸入正弦信號時，在線性）輸入正弦信號時，在線性范圍內(nèi)，三極管各極電壓和電范圍內(nèi)，三極管各極電壓和電流的波形都在靜態(tài)直流量的基流的波形都在靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上，疊加一個正弦交流成分礎(chǔ)上，疊加一個正弦交流成分 （2）單管共射放大電路能夠）單管共射放大電路能夠?qū)崿F(xiàn)電壓放大作用。實現(xiàn)電壓放大作用。（3）單管共射放大電路具有）單管共射放大電路具有倒相作

32、用。倒相作用。輸出輸出回路回路BICECufi| )( )(eCCCCERRIEU ECIBUCE ICQ直流負載線直流負載線 Rb1 Rb2 ReRC ECIBIEIC+ +- -UCEUBeCCRRE 畫出畫出直流負載線直流負載線，確定工作點。，確定工作點。練習(xí)（圖解法分析靜態(tài)）練習(xí)（圖解法分析靜態(tài)）IB用近似估算法估算。用近似估算法估算。UCEIC滿足什么關(guān)系？滿足什么關(guān)系？ BJT的的輸出特性輸出特性; KVL方程方程CEeCeCCeCCECCURRRRERRUEI 1C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+練習(xí)（圖解法分析動態(tài)）練習(xí)（圖解法分析動態(tài)）1 1、畫出放大電路的

33、交流通路。、畫出放大電路的交流通路。RbRLRCRSuS+ibic+ +- -uo+ +- -uceCCE交流負載線交流負載線該直線一定經(jīng)過靜態(tài)工作點。該直線一定經(jīng)過靜態(tài)工作點。)/(LCcceRRiu 對應(yīng)斜率為對應(yīng)斜率為- -1/(RC/ RL)的直線，的直線，3 3、畫交流負載線。、畫交流負載線。交流負載線是放大器動態(tài)點交流負載線是放大器動態(tài)點 (uCE, iC )的運動軌跡。的運動軌跡。過工作點作一條斜率等于過工作點作一條斜率等于- -1/(RC/ RL)的直線。的直線。+ +- -ube2 2、寫輸出回路電壓方程：、寫輸出回路電壓方程：BBE4 4、求電壓放大倍數(shù)、求電壓放大倍數(shù)Au

34、 。CCEbeQ(bccebeceuuuA bemcemU- -U UcemUbem輸出信號與輸入信號輸出信號與輸入信號同頻同頻、反相反相。RbRLRCRSuS+ibic+ +- -uo+ +- -uce說明：共射放大器的輸出與輸入反相。說明：共射放大器的輸出與輸入反相。 二、圖解法的應(yīng)用二、圖解法的應(yīng)用( (一一) )用圖解法分析非線性失真用圖解法分析非線性失真1. Q點過低，引起點過低，引起 iB、iC、uCE 波形失真波形失真ibui結(jié)論：結(jié)論：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真iC 、 uCE ( (uo ) )波形失

35、真波形失真NPN 管截止失真時管截止失真時的輸出的輸出 uo 波形。波形。uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQ（頂部失真）（頂部失真）reCCECEBBErere（1）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。ccebebCCECEBBEbecbce（2）工作點設(shè)置過低，出現(xiàn)頂部削波失真，稱為）工作點設(shè)置過低，出現(xiàn)頂部削波失真，稱為截止失真截止失真。（1）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。CCECEBBEbebcce（3 3）工作點設(shè)置過高，出現(xiàn)底部）工作點設(shè)置過高，出現(xiàn)底部削波削波失真，稱為失真，稱

36、為飽和失真飽和失真。（2）工作點設(shè)置過低，出現(xiàn)頂部削波失真，稱為）工作點設(shè)置過低，出現(xiàn)頂部削波失真，稱為截止失真截止失真。（1）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。）工作點設(shè)置適當(dāng)，沒有出現(xiàn)失真。飽和失真和截止失真是由于飽和失真和截止失真是由于BJT進入非線性區(qū)域引進入非線性區(qū)域引起的，屬于起的，屬于非線性失真非線性失真。注意：注意：PNPPNP管的失真表現(xiàn)形式，與管的失真表現(xiàn)形式，與NPNNPN管正好相反。管正好相反。過低過低截止失真截止失真工作點工作點 設(shè)置：設(shè)置：過高過高飽和失真飽和失真NPN頂部失真頂部失真PNP底部失真底部失真NPN底部失真底部失真PNP頂部失真頂部失真( (二二) )用圖

37、解法估算最大輸出幅度用圖解法估算最大輸出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流負載交流負載線線 輸出波形沒有明顯輸出波形沒有明顯失真時能夠輸出最大電失真時能夠輸出最大電壓。即輸出特性的壓。即輸出特性的 A、B 所限定的范圍。所限定的范圍。 若若Q 設(shè)在線段設(shè)在線段 AB 的中點。則的中點。則 AQ = QB，CD = DE，則則22omDECDU 若若Q設(shè)置過高或過低，則動態(tài)工作范圍不能充分利用，設(shè)置過高或過低，則動態(tài)工作范圍不能充分利用，使最大輸出幅度減小，此時使最大輸出幅度減小，此時Uom由由CD和和DE中的較小者決定中的較小者決定CESCEQcemUUU C(V)re

38、 在基本不失真的情況下，電路能夠輸出的最大電壓。在基本不失真的情況下，電路能夠輸出的最大電壓。cemC(V)cemC(V)cem說明：說明：工作點設(shè)置不當(dāng)，將會減小放大電路的動態(tài)范圍，工作點設(shè)置不當(dāng)，將會減小放大電路的動態(tài)范圍， 工作點設(shè)置在交流負載線的中部時，動態(tài)范圍最大。工作點設(shè)置在交流負載線的中部時，動態(tài)范圍最大。在保證輸出不失真的條件下，為了降低電路的功在保證輸出不失真的條件下，為了降低電路的功 耗，工作點應(yīng)該設(shè)置低一些。耗，工作點應(yīng)該設(shè)置低一些。 問1：為使最大不失真輸出電壓UOM盡可能大，Q點該如何設(shè)置？ 問2：放大電路帶負載后，最大不失真輸出電壓UOM如何變化？( (三三) )用

39、圖解法分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響用圖解法分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響1. 改變改變 Rb，保持，保持VCC ，Rc ，b b 不變；不變；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 減小，減小，Q 點下移；點下移；Q 點上移；點上移；Q2OIBiCuCE Q1Q32. 改變改變 VCC，保持，保持 Rb，Rc ，b b 不變；不變；升高升高 VCC，直流負載線平行右，直流負載線平行右移，動態(tài)工作范圍增大，但移，動態(tài)工作范圍增大，但管子的靜態(tài)功耗也增大。管子的靜態(tài)功耗也增大。Q23. 改變改變 Rc，保持，保持 Rb，VCC ，b b 不變；不變；4. 改變改變 b b，保持保持 Rb，

40、Rc ，VCC 不變；不變；增大增大 Rc ，直流負載，直流負載線斜率改變，則線斜率改變，則 Q 點向點向飽和區(qū)移近。飽和區(qū)移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大b b ，IC Q 增大，增大，UCEQ 減小，則減小，則 Q 點移近飽點移近飽和區(qū)。和區(qū)。CCE練習(xí)練習(xí) （電路參數(shù)改變對（電路參數(shù)改變對Q Q點的影響）點的影響）（1）EC的影響：的影響：eBEB BRUU I)1(b b Cbbb BERRR U 212 CE BIEC直流負載線右移；直流負載線右移；Q點移向右上方點移向右上方Rb1Rb2RC ECIEIBIC+ +- -UCEUBRe特性曲線上移；特

41、性曲線上移；（2）基極偏置電阻的影響：）基極偏置電阻的影響： 12bbRR工作點下移工作點下移 BICCE調(diào)整工作點一般是通過改調(diào)整工作點一般是通過改變基極偏置電阻來實現(xiàn)。變基極偏置電阻來實現(xiàn)。eBEB BRUU I)1(b b Cbbb BERRR U 212Rb1Rb2RC ECIEIBIC+ +- -UCEUBRe 12bbRR工作點上移工作點上移 BI（3）RC的影響：的影響： CR工作點左移。工作點左移。)(eCCCCERRIEU 直流負載線變平坦，直流負載線變平坦， CR直流負載線變陡，直流負載線變陡， 工作點右移。工作點右移。CCERb1Rb2RC ECIEIBIC+ +- -U

42、CEUBRe（4） b b的影響：的影響： b b工作點移向左上方。工作點移向左上方。BCIIb b 特性曲線上移，特性曲線上移， b b工作點移向右下方。工作點移向右下方。特性曲線下移，特性曲線下移，CCECEeCeCCeCCECCURRRRERRUEI 1例題：圖中，例題：圖中，Rb=300k ， RC=2.5k ， UBE 0.7V，交流通路中，交流通路中 電容電容C1、C2的容抗可以忽略，的容抗可以忽略，b b=100。1 1）若將輸入信號幅值逐漸增大，用示波器觀察輸出波形時，將首）若將輸入信號幅值逐漸增大，用示波器觀察輸出波形時，將首先出現(xiàn)哪一種形式的失真現(xiàn)象？先出現(xiàn)哪一種形式的失真

43、現(xiàn)象？C1C2RbRLRCuiVCC+- -10k+ 6.7VbBECCBRUVI mA02. 0 mAIIBC2 b b VRIVUCCCCCEQ7 . 1 說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，首先出現(xiàn)飽和（底部）失真。首先出現(xiàn)飽和（底部）失真。mA) 6.72.681.7直流負載線直流負載線C1C2RbRLRCuiVCC+- -10k+ 6.7VbBECCBRUVI 說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，說明靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，首先出現(xiàn)飽和（底部）失真。首先出現(xiàn)飽和（底部）失真。mA) 6.72.681.7直流負載線直流負載線2 2）應(yīng)改變哪個電阻值來減小失真？增大還是減??？）應(yīng)改變

44、哪個電阻值來減小失真？增大還是減?。恳獪p小工作點偏高引起的失真，應(yīng)調(diào)整電路參數(shù)來要減小工作點偏高引起的失真，應(yīng)調(diào)整電路參數(shù)來降低工作點。降低工作點。增大增大Rb，使，使IB減小，工作點下移，減小，工作點下移，可減小失真。可減小失真。（常用的方法）（常用的方法）也可以減小也可以減小RC，使直流負載線斜率，使直流負載線斜率增大，遠離飽和區(qū)。增大，遠離飽和區(qū)。圖解法回顧圖解法回顧估算靜態(tài)基極電流估算靜態(tài)基極電流IB ；畫畫直流負載線直流負載線，確定，確定Q點點 ；畫出畫出交流負載線交流負載線，求求Au 2 2、通過圖解分析飽和、截止失真、通過圖解分析飽和、截止失真1 1、圖解法的分析步驟：、圖解法的

45、分析步驟：3 3、利用圖解法估算、利用圖解法估算Uom （最大不失真輸出電壓幅度）（最大不失真輸出電壓幅度）4 4、了解電路參數(shù)對放大電路、了解電路參數(shù)對放大電路Q點的影響點的影響 放大電路放大電路Q點的設(shè)置非常重要，點的設(shè)置非常重要， Q點點設(shè)置適當(dāng)，可以減小設(shè)置適當(dāng)，可以減小放大器的截止、飽和失真，獲得最大的動態(tài)范圍放大器的截止、飽和失真，獲得最大的動態(tài)范圍。在保證不失真的條件下盡量降低在保證不失真的條件下盡量降低Q點以減小電路的靜態(tài)功耗點以減小電路的靜態(tài)功耗2.3.3 微變等效電路法微變等效電路法 晶體管在小信號晶體管在小信號( (微變量微變量) )情況下工作時，可以在工情況下工作時，可

46、以在工作點附近小范圍內(nèi)作點附近小范圍內(nèi)用直線段近似代替三極管的特性曲線用直線段近似代替三極管的特性曲線，三極管就可以三極管就可以等效為一個線性元件等效為一個線性元件。以將非線性元件晶。以將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。體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。微變等效條件微變等效條件研究的對象僅僅是研究的對象僅僅是變化量變化量信號的信號的變化范圍很小變化范圍很小RC ECEBRbiBiCiE+- -uSuBEuCEiBuBE 一、一、 BJT交流小信號模型及參數(shù)交流小信號模型及參數(shù)uS 0,相當(dāng)于在靜態(tài)工作點上疊加交流信號：相當(dāng)于在靜態(tài)工作點上疊加交流信號：;bBBiIi

47、beBEBEuUu ;cCCiIi ceCECEuUu UBEIBuSib若若工作點選擇適當(dāng)工作點選擇適當(dāng)，且，且信號電壓較小信號電壓較小可將可將BJT在小范圍內(nèi)的特性曲線看成直線在小范圍內(nèi)的特性曲線看成直線BJT可以用一個線性電路來代替可以用一個線性電路來代替可以將可以將BJT看成一個線性的四端網(wǎng)絡(luò)，看成一個線性的四端網(wǎng)絡(luò)，并用線性元件組成的網(wǎng)絡(luò)來模擬并用線性元件組成的網(wǎng)絡(luò)來模擬BJT端端口的伏安特性。口的伏安特性。IB、 UBE、 IC、 UCE電路如圖所示，靜態(tài)偏置電路如圖所示，靜態(tài)偏置(uS=0)時，各極電壓時，各極電壓和電流為：和電流為：BJT交流小信號模型交流小信號模型靜態(tài)工作點靜

48、態(tài)工作點QhrehoehfehieBJT的的H參數(shù)模型參數(shù)模型1、共射、共射BJT-H參數(shù)的引出參數(shù)的引出ibic+- -ubeuce- -+自變量?。鹤宰兞咳。?ib、uce; 應(yīng)變量?。簯?yīng)變量?。?ube、ic輸入、輸出端口的輸入、輸出端口的VA關(guān)系分別為：關(guān)系分別為：);,(1CEBBEuifu ),(2CEBCuifi 對上兩式取全微分，得：對上兩式取全微分，得：CEICEBEBUBBEBEduuudiiuduBCE CEICECBUBCCduuidiiidiBCE 在小信號作用下，可用交在小信號作用下，可用交流量表示微變量，得流量表示微變量，得:cerebiebeuhihu ceoe

49、bfecuhihi hie、 hre、 hfe、 hoe稱為共射稱為共射BJT的的H參數(shù)參數(shù)2、共射、共射H參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義（1）0 ceubbeieiuh輸出交流短路時的輸入阻抗。輸出交流短路時的輸入阻抗。表示輸入特性曲線在工作點處切線斜率的倒數(shù)。表示輸入特性曲線在工作點處切線斜率的倒數(shù)。iBuBE常數(shù)常數(shù) CEuBBEiu iBuBE uCE uBE反映了輸出回路對輸入回路的影響。反映了輸出回路對輸入回路的影響。（2）0 bicebereuuh輸入端交流開路時的反向電壓傳輸系數(shù)。輸入端交流開路時的反向電壓傳輸系數(shù)。常數(shù)常數(shù) B i CEBEuu;cerebiebeuhihu c

50、eoebfecuhihi ibic+- -ubeuce- -+（3）0 ceubcfe i ih CEUBCi i輸出交流短路時的正向電流放大倍數(shù)。輸出交流短路時的正向電流放大倍數(shù)。反映了反映了ib對對iC的正向控制作用。的正向控制作用。iCuCEUCE iCiB1iB1+ iB（4）輸入端交流開路時的輸出導(dǎo)納。輸入端交流開路時的輸出導(dǎo)納。反映了反映了uCE通過厄利效應(yīng)對通過厄利效應(yīng)對iC的影響。的影響。 iCuCE uCE iC0 b icecoeu ih B I CECu ib b;cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi ibic+- -ubeuce- -+3、H參數(shù)等效

51、電路參數(shù)等效電路b bhiece+- -+- -+- -4、簡化的、簡化的H參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路H參數(shù)數(shù)量級：參數(shù)數(shù)量級：;103 ieh;101043 reh;102 feh 410/1oehb bhiece+- -+- -b bhiece+- -+- -注意：注意：（1）hfeib代表代表BJT的電流控制的電流控制作用，為受控電流源。作用，為受控電流源。（2）hfeib的方向必須與的方向必須與ib的方向的方向保持一致。保持一致。;cerebiebeuhihu ceoebfecuhihi 5、物理模型與、物理模型與H參數(shù)模型參數(shù)模型b bbrcecerbbe rbegmube物理物理模型

52、模型+ +ube- -b bhiece+- -+- -H參數(shù)參數(shù)模型模型ebbbrr oecehr/1 ;b b fehbeierh b bce rbe+- -+- -b bce rbe+- -+- -BJT的小信號模型的小信號模型 rbe的計算：的計算：由由PN結(jié)的電流公式：結(jié)的電流公式：)1(eTEB/SE UUIIEBEe1dUdIrTE/TS)(eTEBUIUIUU EETemV26IIUr（常溫下）（常溫下）beb bbb ebebbebb (1) (1)rui i rrrrii其中：其中：rbb=200+bceberbbrBICIIEber26mV200(1)be(mA)EQrI所

53、以：所以：前提：研究的對象是交流量，且信號的變化范圍較小，則可以前提：研究的對象是交流量，且信號的變化范圍較小，則可以將放大電路中的將放大電路中的BJT用用H模型代替，將電路線性化。模型代替，將電路線性化。 用微變等效電路法分析：放大電路的交流傳輸（動態(tài)特性）用微變等效電路法分析：放大電路的交流傳輸（動態(tài)特性）問題，主要是計算放大電路的問題，主要是計算放大電路的輸入、輸出電阻和電壓、電流、功輸入、輸出電阻和電壓、電流、功率增益等動態(tài)技術(shù)指標(biāo)率增益等動態(tài)技術(shù)指標(biāo)。BJT的小信號模型：的小信號模型：EbbbeIrr26)1 (b b rce很大，?？梢院雎院艽螅？梢院雎詁 bce+- -+- -rbeb bibrce分析C1C2CeRb1Rb2ReRLRCRSuSVCC+RbRLRCRSuS+bcecerbeb bibrceibb bRbRSuS+RCRL放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路1、畫出放大電路的微變等效電路、畫出放大電路的微變等效電路? uA? iR? oR畫出交流通路畫出交流通路;畫出畫出BJT的小信號模型的小信號模型;從三個電極出發(fā)，根據(jù)交流通從三個電極出發(fā)，根據(jù)交流通路將路將BJT的外部電路連接好。的外部電路連接好。cer