第02章雙極型晶體管及其放大器

1、2.1.1 雙結(jié)型晶體管的結(jié)構(gòu)及符號很薄、參很薄、參雜濃度低雜濃度低參雜濃度高參雜濃度高面積較大面積較大ecbNPN 三極管有三個引腳，那么，其三極管有三個引腳，那么，其電路的連接方法就有三種模式（或叫電路的連接方法就有三種模式（或叫電路組態(tài)），如圖電路組態(tài)），如圖1.28所示。所示。2.1.2 三極管的電流分配原則及放大作用1. 共射放大器電流分配的原理IEPIBNICNICBOIENIENICNIBNIEIENIEPICNIBNIEPICICNICBOIBIBN IEP - - ICBOIEIC IB IEIENICICNIBIBN - - ICBO擴散到集電區(qū)的電子形成的擴散到集電區(qū)的電

2、子形成的電流電流I與基區(qū)空穴形成的與基區(qū)空穴形成的電流電流 IB 的比例定義為的比例定義為CBOBCBOcBNCNIIIIII電流被電流被放大放大 至16CEOBCBOBCIIIII)1 ( ICO是基極開路時，在是基極開路時，在UCE作用下的集作用下的集電極與發(fā)射極形成的電極與發(fā)射極形成的穿透電流穿透電流； ICBO是發(fā)射是發(fā)射極開路時，極開路時，集電結(jié)集電結(jié)的的反向飽和電流反向飽和電流，一般很，一般很小，小， IB ICBO，1，所以，所以BCIIBEII)1 (1.實驗RwRbbcbcIIII2. 共基放大器的電流分配 UEEUCCu1iE=IE+iEiC=IC+iCiB=IB+iBuo

3、=Uo+uoRLECNII共基直流放大系數(shù)共基直流放大系數(shù)直流放大系數(shù)直流放大系數(shù)與與之間有關(guān)系之間有關(guān)系 圖11或交流放大系數(shù)交流放大系數(shù)ECBOEBECBOECBCEIIIIIIIIIII)1 ()1 (電流分配電流分配ECii ）在（99. 09 . 0 12.1.3 三極管的特性曲線及主要參數(shù)1.三極管的特性曲線（1）輸入特性曲線常數(shù)CEuBEBufi)(死區(qū)Uce增大，曲線會右移增大，曲線會右移UCE=0VUCE=0.5V（2）輸出特性曲線常數(shù)BiCECufi)( 截止區(qū) 放大區(qū) 飽和區(qū)2.三極管的主要參數(shù)（2）極間反向電流 集電極基極間的反向飽和電流ICBO 集電極發(fā)射極間的穿透電

4、流ICEO（3）極限參數(shù) 集電極最大允許電流ICM 集電極最大允許功率損耗PCM 反向擊穿電壓IIIBCII 當當IC大于某值時，大于某值時， 值會下降，當值會下降，當 值下值下降到線性放大區(qū)降到線性放大區(qū) 值值的的707030%時，所對時，所對應的電流為應的電流為ICM。不。不同的晶體管、不同廠同的晶體管、不同廠家，規(guī)定家，規(guī)定 值下降數(shù)值下降數(shù)值不同。值不同。 當當IC ICM時，管時，管子子不一定不一定損壞。損壞。U(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERmAVRmAVRmAVRmAVRRbU(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERU(BR)CEO 圖2-11

5、 三極管的安全工作區(qū) CECBCCMUIUIPC 因發(fā)射結(jié)正因發(fā)射結(jié)正偏，呈很小阻偏，呈很小阻抗，壓降集中抗，壓降集中在集電結(jié)上。在集電結(jié)上。ICM過流區(qū)過流區(qū)U(BR)CEO擊穿區(qū)擊穿區(qū)3. 頻率特性0 00.7070.7070 0f ff fT T1f fO OfT T f fT T f 4. 溫度對三極管特性的影響三極管三極管NPN型硅材料型硅材料高頻小功率高頻小功率序號序號規(guī)格號規(guī)格號2.1.4* 三極管的檢測1.已知型號和管腳排列的三極管，判斷其性能的好壞（1）測量極間電阻（2）三極管穿透電流ICEO大小的判斷（3）電流放大系數(shù)的估計 2.判別三極管的管腳（1）判定基極和管型（2）判

6、定集電極c和發(fā)射極e圖2-14 判別三極管c、e電極的原理圖 放大器的主要用途是用來把微弱的信號放大器的主要用途是用來把微弱的信號（電壓、電流或功率）增大到所需數(shù)值。（電壓、電流或功率）增大到所需數(shù)值。 如：用話筒將將我們說話的聲音轉(zhuǎn)變成如：用話筒將將我們說話的聲音轉(zhuǎn)變成電信號（音頻信號），這種信號非常微弱，電信號（音頻信號），這種信號非常微弱，通過擴音機放大、揚聲器輸出，可將我們的通過擴音機放大、揚聲器輸出，可將我們的說話聲音放大若干倍。說話聲音放大若干倍。SUiUoU放大電路放大電路RSRLiIoIAuuouiRsis放大的能量放大的能量從哪兒來？從哪兒來？2.2.2 放大電路的主要性能指

7、標 1.放大倍數(shù)Au、Ai（1）電壓放大倍數(shù)AuiouUUA sousUUA通常關(guān)心源信號的放大通常關(guān)心源信號的放大（2）電流放大倍數(shù)AiioiIIA 即ioRIUA 如果我們關(guān)心是如果我們關(guān)心是Uo與與Ii或或Io與與Ui，則，則ioGUIA 互導互導互阻互阻 用增益表示優(yōu)點用增益表示優(yōu)點 可擴大坐標可擴大坐標表示的范圍；表示的范圍；將多級放大器的增將多級放大器的增益計算變?yōu)楦骷壏糯笃髟鲆嬷鸵嬗嬎阕優(yōu)楦骷壏糯笃髟鲆嬷陀捎诠β收扔陔妷夯螂娏鞯钠椒接捎诠β收扔陔妷夯螂娏鞯钠椒綀D圖2-16 放大電路的輸入電阻放大電路的輸入電阻 iiiiUR SiSiiURRRU3.輸出電阻Ro圖2-17

8、放大電路的輸出電阻 UouL外加外加U斷開斷開RL測量測量ILLoRUUR10IUR 01. 外加電壓法外加電壓法2.實驗方法實驗方法4. 通頻帶通頻帶LHwBfff信號成分復雜，放大器不同頻信號成分復雜，放大器不同頻率的信號有不同的放大能力，率的信號有不同的放大能力，產(chǎn)生產(chǎn)生幅度失真幅度失真；相位失真。相位失真。由于電路中存在線性電抗元件由于電路中存在線性電抗元件)()()()()(ffAfUfUfAuiouAumAu0.707Aum0低頻段低頻段高頻段高頻段fLfH中頻段中頻段下降下降3dB2.2.3 基本放大電路的組成和工作原理1.共射極放大電路在晶體管的在晶體管的三種放大電路組態(tài)三種放

9、大電路組態(tài)中，中，共發(fā)射極電路用得比較普遍。這里就以共發(fā)射極電路用得比較普遍。這里就以NPNNPN共射極放大電路為例，討論放大電路共射極放大電路為例，討論放大電路的組成、工作原理以及分析方法。的組成、工作原理以及分析方法。 圖圖2-192-19所示為所示為NPNNPN型共射極放大型共射極放大電路的原理性電路。電路的原理性電路。 圖2-19 基本共射極原理性電路 注意：電路的電源供電和信號流程注意：電路的電源供電和信號流程圖2-20 單電源共射極電路 將電路變形，改為單電源供電將電路變形，改為單電源供電Rb 、 Rc ?2. 放大電路實現(xiàn)信號放大的實質(zhì)圖2-20.1 放大電路實現(xiàn)信號放大的工作過

10、程 靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析非線性失真非線性失真ui uBE iBiCuCE uoBCii放大器放大的放大器放大的實質(zhì)實質(zhì)是是實現(xiàn)小能量對大能實現(xiàn)小能量對大能量的控制和轉(zhuǎn)換作用量的控制和轉(zhuǎn)換作用。根據(jù)能量守恒定律，。根據(jù)能量守恒定律，在這種能量的控制和轉(zhuǎn)換中，電源在這種能量的控制和轉(zhuǎn)換中，電源U UCCCC為輸出為輸出信號提供能量。信號提供能量。 需要特別注意的是，信號的放大僅需要特別注意的是，信號的放大僅對交流量而言。對交流量而言。3. 基本放大電路的組成原則 三極管具有三極管具有三個工作狀態(tài)三個工作狀態(tài)，截止截止、放大放大和和飽和飽和。在放大電路中為實現(xiàn)其放大作用，三極。在放大電路

11、中為實現(xiàn)其放大作用，三極管必須工作在放大狀態(tài)。從上面放大電路的工管必須工作在放大狀態(tài)。從上面放大電路的工作過程可概括作過程可概括放大電路的組成原則放大電路的組成原則為：為：2.3.1 放大電路的圖解分析法1.靜態(tài)工作情況分析（1）靜態(tài)、動態(tài)和靜態(tài)工作點的概念 靜態(tài) 動態(tài) 靜態(tài)工作點Q 圖2-22 靜態(tài)工作點Q （IBQ,UBEQ)（ICQ,UCEQ)（2）直流通路 直流通路：是指靜態(tài)（直流通路：是指靜態(tài)（ui=0）時，）時，電路中只有直流量流過的通路。電路中只有直流量流過的通路。 畫直流通路有兩個要點：畫直流通路有兩個要點：電容視為開路電感視為短路 圖圖2-20和和2-21所示分別為共射極放所

12、示分別為共射極放大電路及其直流通路。大電路及其直流通路。 估算電路的靜態(tài)工作點估算電路的靜態(tài)工作點Q時必須依時必須依據(jù)直流通路。據(jù)直流通路。圖2-20 共射極放大電路 300K4K4K圖2-21 共射電路的直流通路 300K4KBCCBBECCBRURUUIBCEOBCIIIICCCCECRIUUV7 . 0EBU輸入（輸入（IBQ,UBEQ)輸出（輸出（ICQ,UCEQ)Q點點?（3）Q點的估算 根據(jù)直流通路，估算根據(jù)直流通路，估算Q點有兩種方法。點有兩種方法。 公式估算法確定Q點 圖解法確定Q點 如圖如圖2-23所示，此直線由直流通路所示，此直線由直流通路獲得，稱為獲得，稱為直流負載線直流

13、負載線。 圖2-23 圖解法確定Q點 UCE隨隨IC的變化的變化2.動態(tài)工作情況分析（1）交流通路 它是指動態(tài)（它是指動態(tài)（ui0）時，電路中交流）時，電路中交流分量流過的通路。分量流過的通路。 畫交流通路時有兩個要點：畫交流通路時有兩個要點： 耦合電容視為短路。耦合電容視為短路。 直流電壓源（內(nèi)阻很小，忽略不直流電壓源（內(nèi)阻很小，忽略不計）視為短路。計）視為短路。 圖圖2-21.1所示為圖所示為圖2-20共射極放大電共射極放大電路的交流通路。路的交流通路。圖2-21.1 共射極電路的交流通路 至至81（2）交流負載線 在圖在圖2-21.1中有關(guān)系式：中有關(guān)系式：uo=uce=-ic（RcRL

14、)=-icRL 其中，其中，RL=RcRL稱為稱為交流負交流負載電阻載電阻，負號表示電流，負號表示電流ic和電壓和電壓uo的方向相反。的方向相反。交流變化量在變化過程中一定要經(jīng)過交流變化量在變化過程中一定要經(jīng)過零點，此時零點，此時ui=0，與靜點，與靜點Q相符合。所以相符合。所以Q點也是動態(tài)過程中的一個點。點也是動態(tài)過程中的一個點。交流負載交流負載線和直流負載線在線和直流負載線在Q點相交點相交，如圖，如圖2-25所所示。示。 交流負載線由交流通路獲得，且過交流負載線由交流通路獲得，且過Q點，因此點，因此交流負載線是動態(tài)工作點移動交流負載線是動態(tài)工作點移動的軌跡的軌跡。 圖2-25 交流負載線

15、注意：注意：i ib b是交流信號，是交流信號， i iB B是全量，包含直流成分是全量，包含直流成分注意：注意：三極管各電極的電壓三極管各電極的電壓和電流瞬時值是在靜態(tài)值的基和電流瞬時值是在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上礎(chǔ)上疊加疊加了交流分量，但瞬時了交流分量，但瞬時值的極性和方向始終固定不變值的極性和方向始終固定不變疊加疊加（4）非線性失真 所謂所謂失真失真，是指，是指輸出信號的波形輸出信號的波形與輸入信號的波形不一致與輸入信號的波形不一致。三極管是。三極管是一個非線性器件，有截止區(qū)、放大區(qū)、一個非線性器件，有截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)三個工作區(qū)，如果信號在放大飽和區(qū)三個工作區(qū)，如果信號在放大的過程中，放大器

16、的工作范圍超出了的過程中，放大器的工作范圍超出了特性曲線的線性放大區(qū)域，進入了截特性曲線的線性放大區(qū)域，進入了截止區(qū)或飽和區(qū)，集電極電流止區(qū)或飽和區(qū)，集電極電流ic與與基極電基極電流流ib不再成線性比例的關(guān)系不再成線性比例的關(guān)系，則會導致，則會導致輸出信號出現(xiàn)輸出信號出現(xiàn)非線性失真非線性失真。非線性失真分為非線性失真分為截止失真截止失真和和飽和失真飽和失真兩種。兩種。 截止失真 當放大電路的靜態(tài)工作點當放大電路的靜態(tài)工作點Q選取選取比較低比較低時，時，IBQ較小，輸入信號的負較小，輸入信號的負半周進入截止區(qū)而造成的失真稱為半周進入截止區(qū)而造成的失真稱為截止失真。圖截止失真。圖2-26所示為放大

17、電路的所示為放大電路的截止失真。截止失真。 圖2-26 截止失真 飽和失真 當放大電路的靜態(tài)工作點當放大電路的靜態(tài)工作點Q選取選取比較高比較高時，時，IBQ較大，較大，UCEQ較小，輸較小，輸入信號的正半周進入飽和區(qū)而造成的入信號的正半周進入飽和區(qū)而造成的失真稱為飽和失真。圖失真稱為飽和失真。圖2-26.1所示為所示為放大電路的飽和失真。放大電路的飽和失真。ui正半周進入正半周進入飽和區(qū)造成飽和區(qū)造成ic失真，從而使失真，從而使uo失真。失真。2.3.2 放大電路的微變等效電路分析法 微變等效電路分析法指的是在三微變等效電路分析法指的是在三極管特性曲線上極管特性曲線上Q點附近，當輸入為點附近，

18、當輸入為微變信號（小信號）時，可以把三極微變信號（小信號）時，可以把三極管的非線性特性近似看為是線性的，管的非線性特性近似看為是線性的，即即把非線性器件三極管轉(zhuǎn)為線性器件把非線性器件三極管轉(zhuǎn)為線性器件進行求解進行求解的方法。的方法。),(1CEBBEuifu其輸入的數(shù)學模型),(2CEBCuifi 輸出的數(shù)學模型1. 1. h h 參數(shù)模型的導出參數(shù)模型的導出也稱三極管的微變也稱三極管的微變等效電路分析法等效電路分析法),(1CEBBEuifu輸入CEiCEBEBuBBEBEduuuidiuduBCE輸出端交流輸出端交流短路時的輸短路時的輸入電阻入電阻hie輸入交流開路輸入交流開路時的反向電壓

19、時的反向電壓傳輸系數(shù)傳輸系數(shù)hrecerebiebeuhihu交流分量),(2CEBCuifi 輸出CEiCECBuBCCuduidiiidiBCE輸出端交流短輸出端交流短路時的電流放路時的電流放大系數(shù)大系數(shù)hfe輸入交流開輸入交流開路時的輸出路時的輸出電導電導hoeceoebfecuhihi（1）三極管的微變等效電路圖2-31.0 三極管的交流輸入電阻rbe beUBBEUBBEieriuiuhCECEhie這個參數(shù)，它反這個參數(shù)，它反映的是映的是uBE對對iB的控的控制作用制作用uBEuCEUBEQIBQUBEiB0ruuuuhBBICEBEICEBEre 不同的不同的UCC有不同的有不同

20、的曲線，曲線， uCE變化很大，變化很大，但但uBE變化很小變化很小 hre反映的是輸出回路反映的是輸出回路對輸入回路的反饋控制對輸入回路的反饋控制 當當 uCE10V時，時，uBE0圖2-31.2 三極管的電流放大系數(shù) hfe反映的是輸入反映的是輸入電流對輸出電流的電流對輸出電流的控制（控制（) )CECEUBCUBCfeiiiihceICECICECoeruiuihBB1 hoe反映的是輸入反映的是輸入端開路時的輸出電端開路時的輸出電導（常用導（常用r rcece表示表示) ) hoe0cerebiebeuhihuceoebfecuhihi(1/hoe )ucehfe ibhre uceu

21、beibhieic結(jié)論：當輸入為微變信號時，對于交流結(jié)論：當輸入為微變信號時，對于交流微變信號，三極管微變信號，三極管可用如圖可用如圖2-32（b）所示）所示的微變等效電路來代替的微變等效電路來代替。圖。圖2-32（a）所示）所示的三極管是一個非線性器件，但圖的三極管是一個非線性器件，但圖2-32（b）所示的是一個線性電路。這樣就所示的是一個線性電路。這樣就把三極管把三極管的非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題的非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題。圖圖2-32 三極管的微變等效電路模型三極管的微變等效電路模型圖中rbe為交流輸入電阻ETbbeIUrr)1 ( r rb b為基區(qū)體電阻，為基區(qū)體電阻， UT為溫度的電

22、壓為溫度的電壓當量，室溫下一般當量，室溫下一般低頻小功率低頻小功率管的管的rb約為約為300， UT為為26mV，IE一般在一般在0.1mA5mA，超過這個范圍將帶來，超過這個范圍將帶來較大的誤差。較大的誤差。（1）分析放大電路的求解步驟 用公式估算法估算用公式估算法估算Q Q點值，并計算點值，并計算Q Q點處的參數(shù)點處的參數(shù)r rbebe值。值。 由放大電路的交流通路，畫出放大由放大電路的交流通路，畫出放大電路的微變等效電路。電路的微變等效電路。 根據(jù)等效電路直接列方程求解根據(jù)等效電路直接列方程求解A Au u、R Ri i、R Ro o。 注意：注意：NPNNPN和和PNPPNP型三極管的

23、微變等效型三極管的微變等效電路一樣電路一樣。2. 用微變等效電路分析法分析共射放大電路用微變等效電路分析法分析共射放大電路（2）分析共射放大電路 放大電路的微變等效電路 對于圖對于圖2-202-20所示共射極放大所示共射極放大電路，從其交流通路圖電路，從其交流通路圖2-212-21可得可得電路的微變等效電路，如圖電路的微變等效電路，如圖2-332-33所示。所示。u uS S為外接的信號源，為外接的信號源，R RS S是是信號源內(nèi)阻。信號源內(nèi)阻。圖圖2-20圖圖2-21圖2-33 圖2-20所示共射放大電路的微變等效電路 求解電壓放大倍數(shù)Au 負號表示輸出電壓負號表示輸出電壓u uo o與輸入

24、電壓與輸入電壓u ui i反相位反相位 求解電路的輸入電阻求解電路的輸入電阻R Ri i R Ri i= =R Rb br rbebe 一般基極偏置電阻一般基極偏置電阻 R Rb b r rbebe 所以所以 R Ri i r rbebebeLbebLbbebLciourRriRiriRiuuA 求解電路的輸出電阻Ro 圖圖2.24所示為求解輸出電阻的等所示為求解輸出電阻的等效電路。效電路。RoRc輸出電阻輸出電阻Ro越小，放大電路的帶負載越小，放大電路的帶負載能力越強。輸出電阻能力越強。輸出電阻Ro中不應包含負中不應包含負載電阻載電阻RL。圖2.24 求解輸出電阻的等效電路 求解輸出電壓uo

25、對信號源電壓uS的放大倍數(shù)AuS 由于由于信號源內(nèi)阻的存在信號源內(nèi)阻的存在，A AuSuSA Au u，電路的，電路的輸入電阻越大，輸入電壓輸入電阻越大，輸入電壓u ui i越接近越接近u uS S。usiiusisioisousARRRAuuuuuuuuA2.3.3 兩種分析方法特點比較 放大電路的圖解分析法：其放大電路的圖解分析法：其優(yōu)點優(yōu)點是形象直觀，適用于是形象直觀，適用于Q點分析、非線點分析、非線性失真分析、最大不失真輸出幅度的性失真分析、最大不失真輸出幅度的分析，能夠用于大、小信號；其分析，能夠用于大、小信號；其缺點缺點是作圖麻煩，只能分析簡單電路，求是作圖麻煩，只能分析簡單電路，

26、求解誤差大，不易求解輸入電阻、輸出解誤差大，不易求解輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。電阻等動態(tài)參數(shù)。微變等效電路分析法：其微變等效電路分析法：其優(yōu)點優(yōu)點是是適用于任何復雜的電路，可方便求解適用于任何復雜的電路，可方便求解動態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸動態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等；其出電阻等；其缺點缺點是只能用于分析小是只能用于分析小信號，不能用來求解靜態(tài)工作點信號，不能用來求解靜態(tài)工作點Q。 實際應用中，常把實際應用中，常把兩種分析方法兩種分析方法結(jié)合結(jié)合起來使用。起來使用。2.4 放大器放大器工作點穩(wěn)定問題工作點穩(wěn)定問題2.4.1 溫度變化對Q點的影響 Q點的影響因素有很多，如電

27、源波點的影響因素有很多，如電源波動、偏置電阻的變化、管子的更換、動、偏置電阻的變化、管子的更換、元件的老化等等，不過元件的老化等等，不過最主要的影響最主要的影響則則是環(huán)境溫度的變化是環(huán)境溫度的變化。三極管是一個。三極管是一個對溫度非常敏感的器件，隨溫度的變對溫度非常敏感的器件，隨溫度的變化，三極管參數(shù)會受到影響，具體表化，三極管參數(shù)會受到影響，具體表現(xiàn)在以下幾個方面?，F(xiàn)在以下幾個方面。1.溫度升高，三極管的反向電流增大2.溫度升高，三極管的電流放大系數(shù)增大3.溫度升高，相同基極電流IB下，UBE減小，三極管的輸入特性具有負的溫度特性。溫度每升高1，UBE大約減小2.2mV。2.4.2 工作點穩(wěn)

28、定電路的組成及穩(wěn)定Q點的原理1.工作點穩(wěn)定電路的組成 如圖如圖2-36所示工作點穩(wěn)定電路所示工作點穩(wěn)定電路 圖2-36 分壓偏置式的工作點穩(wěn)定電路 溫度溫度I IC CU UE EU UBEBE IBIC2.穩(wěn)定Q點的原理 分壓偏置式放大電路具有穩(wěn)定分壓偏置式放大電路具有穩(wěn)定Q點的作用，在實際電路中應用廣泛。點的作用，在實際電路中應用廣泛。實際應用中，為保證實際應用中，為保證Q點的穩(wěn)定，要點的穩(wěn)定，要求電路：求電路：I1=I2+IBQ I2 （設(shè)計時讓（設(shè)計時讓I2IBQ） 一般對于硅材料的三極管：一般對于硅材料的三極管：I2=（510）IBQCCbbbbBURRRRIU21222EBEBEB

29、EEECRURUURUII)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUUI2越大，越大，UB越穩(wěn)定，越穩(wěn)定，IBQ也穩(wěn)定也穩(wěn)定2.4.3 工作點穩(wěn)定電路的分析1.靜態(tài)工作點Q的估算UBQ=35VEBQECQRUII)(ECQCCCCEQRRIUUCCbbbBURRRU2122.微變等效電路微變等效電路Re先作交流等效電路先作交流等效電路再畫微變等效電路再畫微變等效電路iRRiRoebeLebbebLbiouRrRRiriRiuuA)1 ()1 (ebebbiRrRRR)1 (/21CoRR 研究研究Au 、Ri 、Ro 有旁路電容Ce作用的交流通路如下圖所示，微變等效電路如圖2-39（b）

30、所示。一般小功率三極管的一般小功率三極管的rb300，UT =26mVETbbeIUrr)1 (RiRo研究研究Au 、Ri 、RobeLbebLbiourRriRiuuAbebebbirrRRR/21CoRR 2.4 共集和共基放大電路共集和共基放大電路基本放大電路共有三種組態(tài)，前基本放大電路共有三種組態(tài)，前面討論的放大電路均是共射極組態(tài)面討論的放大電路均是共射極組態(tài)放大電路。另兩種組態(tài)電路分別為放大電路。另兩種組態(tài)電路分別為共集電極和共基極組態(tài)電路。共集電極和共基極組態(tài)電路。2.4.1 共集電極放大電路1.電路組成 共集電極放大電路應用非常廣泛，共集電極放大電路應用非常廣泛，其電路構(gòu)成如圖

31、其電路構(gòu)成如圖2-40所示。其組成原所示。其組成原則同共射極電路一樣，外加電源的極則同共射極電路一樣，外加電源的極性要保證放大管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)性要保證放大管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，同時保證放大管有一個合適的反偏，同時保證放大管有一個合適的Q點。點。交流信號交流信號ui從基極從基極b輸入，輸入，uo從發(fā)從發(fā)射極射極e輸出，集電極輸出，集電極c作為輸入、輸出作為輸入、輸出的公共端，故稱為共集電極組態(tài)，此的公共端，故稱為共集電極組態(tài)，此電路也叫射極輸出器。電路也叫射極輸出器。2.靜電工作點Q的估算圖2.33 直流通路及其微變等效電路 EBBEBBCCRIURIU)1 (EBBECCBRRUUI)

32、1 (BCIIECCCCERIUU則則3.動態(tài)參數(shù)Au、Ri、Ro（1）電壓放大倍數(shù)Au（2）輸入電阻Ri（3）輸出電阻Ro圖2.33 直流通路及其微變等效電路 RiRoiR)1 ()1 ()/(LbebLbbebLeebebiRriRiriRRiriU)1 (LbLeoRiRiU則則)1 (1LbeLiouRrRUUA）（)1 (1LbebLbbbiiRriRiiiUR）（)1 (/LbebiRrRRiuRoibrbeibRsRbReiccbeiReiu外加電壓外加電壓u ,產(chǎn)生的電產(chǎn)生的電流流i，則輸出電阻，則輸出電阻ReRe)1 (Re)1 (sbebbbRruuiiiiii111Re1

33、1sbesbeoRrRriuR共集電極電路的共集電極電路的放大倍數(shù)小于放大倍數(shù)小于1（接近于（接近于1），），但有電流和功率放大作用；但有電流和功率放大作用；其輸出電阻很小，其輸出電阻很小，其帶負載的能力比較強。其帶負載的能力比較強。實際應用中，實際應用中，射極跟射極跟隨器隨器常常用在多級放大電路的輸出級，以提高常常用在多級放大電路的輸出級，以提高整個電路的帶負載能力。整個電路的帶負載能力。 共集電極電路的輸入電阻很大共集電極電路的輸入電阻很大，輸出電阻，輸出電阻很小。實際應用中，常常用作緩沖級，以減小很小。實際應用中，常常用作緩沖級，以減小放大電路前后級之間的相互影響。放大電路前后級之間的相

34、互影響。2.4.2 共基極放大電路1.電路組成 圖圖2-42所示為共基極放大電路，所示為共基極放大電路，圖中圖中Cb為基極旁路電容，其他元件同為基極旁路電容，其他元件同共射極放大電路。共射極放大電路。圖2-42 共基極電路及其交流通路 交流信號交流信號ui從發(fā)射極從發(fā)射極e輸入，輸入，uo從集電極從集電極c輸出，基極輸出，基極b作為輸作為輸入、輸出的公共端，因此稱為共入、輸出的公共端，因此稱為共基極組態(tài)?；鶚O組態(tài)。2.靜態(tài)工作點Q的估算 與共射放大器分析方法相同3.動態(tài)參數(shù)Au、Ri、RoRiRoibrbeibRsReRciccbeieusRLuiiiuobebiriuLbLcoRiRiube

35、LiourRuuA1)1 (/bebbebeibeeiririiurRRcoRR 共基極電路共基極電路具有電壓放大作用，具有電壓放大作用，uo與與ui同相位。放大管輸入電流為同相位。放大管輸入電流為ie，輸出，輸出電流為電流為ic，沒有電流放大作用，沒有電流放大作用，icie，因，因此電路又稱為此電路又稱為電流跟隨器電流跟隨器，其，其輸入電阻輸入電阻很小很小。共基極電路的。共基極電路的頻率特性比較好頻率特性比較好，一般多一般多用于高頻用于高頻放大電路。放大電路。2.4.3 三種組態(tài)放大電路的性能比較1. 1. 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路3. 3. 共基極放大電路共基極放大電路2. 2.

36、共集電極放大電路共集電極放大電路 電流跟隨器電流跟隨器，輸入電阻很小、輸出電阻大，輸入電阻很小、輸出電阻大，有電壓放大，頻率特性好，高頻應用較多有電壓放大，頻率特性好，高頻應用較多 射極跟隨器射極跟隨器，輸入電阻很大、輸出電阻很小，輸入電阻很大、輸出電阻很小，有電流放大，常用于緩沖、輸出級有電流放大，常用于緩沖、輸出級 輸入電阻和輸出電阻介于共集、共基之間，有輸入電阻和輸出電阻介于共集、共基之間，有電壓放大作用，也有電流放大作用，常用中頻放電壓放大作用，也有電流放大作用，常用中頻放大大P78：2-3、2-8、2-9、2-12、2-13、2-14、2-17、2-19、2-222.5.1 復合管

37、復合管是由兩個或兩個以上的三復合管是由兩個或兩個以上的三極管按照一定的連接方式組成的等極管按照一定的連接方式組成的等效三極管效三極管,又稱為達林頓管。又稱為達林頓管。2.5 多級放大電路及復合管多級放大電路及復合管1.復合管的結(jié)構(gòu) 復合管可以由相同類型的管子復合復合管可以由相同類型的管子復合而成，也可以由不同類型的管子復合連而成，也可以由不同類型的管子復合連接，其連接的方法有多種。連接的基本接，其連接的方法有多種。連接的基本規(guī)律為小功率管放在前面，大功率管放規(guī)律為小功率管放在前面，大功率管放在后面；連接時要保證每管都工作在放在后面；連接時要保證每管都工作在放大區(qū)域，保證每管的電流通路。圖大區(qū)域

38、，保證每管的電流通路。圖2-44所示為四種常見的復合管結(jié)構(gòu)。所示為四種常見的復合管結(jié)構(gòu)。圖2-44 四種常見的復合管結(jié)構(gòu) 2.復合管的特點 （1）復合管的類型與組成復合管的）復合管的類型與組成復合管的第一只三極管的類型相同。第一只三極管的類型相同。 （2）復合管的電流放大系數(shù)）復合管的電流放大系數(shù)近似近似為組成該復合管的各三極管電流放大系為組成該復合管的各三極管電流放大系數(shù)的乘積。數(shù)的乘積。即：即：1232.5.2 2.5.2 多級放大電路多級放大電路實際應用中，放大電路的輸入信號通常實際應用中，放大電路的輸入信號通常很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級），為了使放大很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級），為了使放大

39、后的信號能夠驅(qū)動負載，僅僅通過單級放大后的信號能夠驅(qū)動負載，僅僅通過單級放大電路進行信號放大，很難達到實際要求，常電路進行信號放大，很難達到實際要求，常常需要采用多級放大電路。采用多級放大電常需要采用多級放大電路。采用多級放大電路可有效地提高放大電路的各種性能，如提路可有效地提高放大電路的各種性能，如提高電路的電壓增益、電流增益、輸入電阻、高電路的電壓增益、電流增益、輸入電阻、帶負載能力等。帶負載能力等。多級放大電路是指兩個或兩個以上的多級放大電路是指兩個或兩個以上的單級放大電路所組成的電路。圖單級放大電路所組成的電路。圖2-48所示所示為多級放大電路的組成框圖。通常稱多級為多級放大電路的組成

40、框圖。通常稱多級放大電路的第一級為輸入級。對于放大電路的第一級為輸入級。對于輸入級輸入級，一般一般采用輸入阻抗較高的放大電路采用輸入阻抗較高的放大電路，以便，以便從信號源獲得較大的電壓輸入信號并對信從信號源獲得較大的電壓輸入信號并對信號進行放大。號進行放大。中間級主要實現(xiàn)電壓信號的中間級主要實現(xiàn)電壓信號的放大放大，一般要用幾級放大電路才能完成信，一般要用幾級放大電路才能完成信號的放大。通常把多級放大電路的最后一號的放大。通常把多級放大電路的最后一級稱為級稱為輸出級輸出級，主要用于功率放大主要用于功率放大，以驅(qū)，以驅(qū)動負載工作。動負載工作。2.5.3 多級放大電路的耦合方式 在多級放大電路中，各

41、級放大電路輸入在多級放大電路中，各級放大電路輸入和輸出之間的連接方式稱為耦合方式。常見和輸出之間的連接方式稱為耦合方式。常見的連接方式有三種：阻容耦合、直接耦合和的連接方式有三種：阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。變壓器耦合。1.阻容耦合 它是指各單級放大電路之間通過它是指各單級放大電路之間通過隔直耦隔直耦合電容合電容連接。圖連接。圖2-49所示為阻容耦合兩級放所示為阻容耦合兩級放大電路。大電路。 圖2-49 阻容耦合兩級放大電路 2.變壓器耦合 它是指各級放大電路之間通過變壓器它是指各級放大電路之間通過變壓器耦合傳遞信號。圖耦合傳遞信號。圖2-50所示為變壓器耦合所示為變壓器耦合放大電路。通過

42、變壓器放大電路。通過變壓器T1把前級的輸出信把前級的輸出信號號uo1，耦合傳送到后級，作為后一級的輸，耦合傳送到后級，作為后一級的輸入信號入信號ui2。變壓器。變壓器T2將第二級的輸出信號將第二級的輸出信號耦合傳遞給負載耦合傳遞給負載RL。變壓器具有隔離直流、通交流的特性，因變壓器具有隔離直流、通交流的特性，因此變壓器耦合放大電路具有如下特點：此變壓器耦合放大電路具有如下特點： 1、優(yōu)點、優(yōu)點 （1）各級的靜態(tài)工作點相互獨立，互不）各級的靜態(tài)工作點相互獨立，互不影響，利于放大器的設(shè)計、調(diào)試和維修。影響，利于放大器的設(shè)計、調(diào)試和維修。 （2）可以實現(xiàn)電壓、電流和阻抗的變換，）可以實現(xiàn)電壓、電流和

43、阻抗的變換，容易獲得較大的容易獲得較大的輸出功率輸出功率。 （3）輸出溫度漂移比較小。）輸出溫度漂移比較小。3. 光電耦合光電耦合 光電耦合是以光信號為媒介來實光電耦合是以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳遞，現(xiàn)電信號的耦合和傳遞，其特點是其特點是抗干擾能力強抗干擾能力強。iDiCceuD+-iDiCuoRcUCEUDCiiCTR4.直接耦合 它是指各級放大電路之間通過導線直接它是指各級放大電路之間通過導線直接相連接。圖相連接。圖2-53所示為直接耦合兩級放大電所示為直接耦合兩級放大電路。前級的輸出信號路。前級的輸出信號uo1，直接作為后一級，直接作為后一級的輸入信號的輸入信號ui2。圖2-5

44、3 直接耦合兩級放大電路 直接耦合電路的特點：直接耦合電路的特點： 1、優(yōu)點、優(yōu)點 （1）電路中無大的耦合電容，）電路中無大的耦合電容，便于集成便于集成化化。 （2）頻率特性好，可以放大直流、交流）頻率特性好，可以放大直流、交流以及緩慢變化的信號。以及緩慢變化的信號。 2、缺點、缺點 （1）各級放大電路的靜態(tài)工作點相互影）各級放大電路的靜態(tài)工作點相互影響，不利于電路的設(shè)計、調(diào)試和維修。響，不利于電路的設(shè)計、調(diào)試和維修。 （2）輸出存在溫度漂移。）輸出存在溫度漂移。 2.5.4 多級放大電路的分析1.多級放大電路的電壓放大倍數(shù)Au 圖圖2-54所示為多級放大電路的框圖所示為多級放大電路的框圖圖2

45、-54 多級放大電路動態(tài)參數(shù)框圖 unuuuAAAA212.多級放大電路的輸入電阻Ri 多級放大電路的輸入電阻多級放大電路的輸入電阻Ri等于從第等于從第一級放大電路的輸入端所看到的等效輸入一級放大電路的輸入端所看到的等效輸入電阻電阻Ri1。 即：即：Ri=Ri1 3.多級放大電路的輸出電阻Ro 多級放大電路的輸出電阻多級放大電路的輸出電阻Ro等于從最等于從最后一級（末級）放大電路的輸出端所看到后一級（末級）放大電路的輸出端所看到的等效電阻的等效電阻Ro末末。即：即：Ro=Ro末末注意：求解多級放大電路的動態(tài)參數(shù)注意：求解多級放大電路的動態(tài)參數(shù)Au、Ri、Ro時，一定要考慮時，一定要考慮前后級之

46、間的相前后級之間的相互影響互影響。 （1）要把后級的輸入阻抗作為前級的）要把后級的輸入阻抗作為前級的負載電阻；負載電阻； （2）前級的開路電壓作為后級的信號）前級的開路電壓作為后級的信號源電壓，前級的輸出阻抗作為后級的信號源電壓，前級的輸出阻抗作為后級的信號源阻抗。源阻抗。2.6 差動放大電路差動放大電路2.6.1 零點漂移的概念在直接耦合多級放大電路中，由于各在直接耦合多級放大電路中，由于各級之間的工作點相互聯(lián)系、相互影響，會級之間的工作點相互聯(lián)系、相互影響，會產(chǎn)生零點漂移現(xiàn)象。產(chǎn)生零點漂移現(xiàn)象。所謂零點漂移，是指放大電路在沒有所謂零點漂移，是指放大電路在沒有輸入信號時，由于溫度變化、電源電

47、壓波輸入信號時，由于溫度變化、電源電壓波動、元器件老化等原因，使放大電路的工動、元器件老化等原因，使放大電路的工作點發(fā)生變化，這個變化量會被直接耦合作點發(fā)生變化，這個變化量會被直接耦合放大電路逐級加以放大并傳送到輸出端，放大電路逐級加以放大并傳送到輸出端，使輸出電壓偏離原來的起始點而上下漂動。使輸出電壓偏離原來的起始點而上下漂動。產(chǎn)生零點漂移的原因，主要是晶體三極管產(chǎn)生零點漂移的原因，主要是晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響，所以零點漂移也稱的參數(shù)受溫度的影響，所以零點漂移也稱為溫度漂移，簡稱溫漂。為溫度漂移，簡稱溫漂。 2.6.2 差動放大電路的基本形式 差動放大電路是一種具有兩個輸入端且差動放大

48、電路是一種具有兩個輸入端且電路結(jié)構(gòu)對稱的放大電路，其基本特點是只電路結(jié)構(gòu)對稱的放大電路，其基本特點是只有兩個輸入端的輸入信號間有差值時才能進有兩個輸入端的輸入信號間有差值時才能進行放大，即差動放大電路放大的是兩個輸入行放大，即差動放大電路放大的是兩個輸入信號的差，所以稱為差動放大電路。信號的差，所以稱為差動放大電路。1.電路構(gòu)成與特點 圖圖2-57所示為差動放大電路的基本形式，所示為差動放大電路的基本形式，從電路結(jié)構(gòu)上來看，它具有以下特點。從電路結(jié)構(gòu)上來看，它具有以下特點。（1）它由兩個完全對稱的共射電路組合而成。（2）電路采用正負雙電源供電。 RB1RB2+ +- -圖2-57 典型基本差動

49、放大電路 RL2.差動放大電路抑制零點漂移的原理 由于電路的對稱性，溫度的變化對由于電路的對稱性，溫度的變化對VT1、VT2兩管組成的左右兩個放大電路的影響是一兩管組成的左右兩個放大電路的影響是一致的，相當于給兩個放大電路同時加入了大致的，相當于給兩個放大電路同時加入了大小和極性完全相同的輸入信號。因此，在電小和極性完全相同的輸入信號。因此，在電路完全對稱的情況下，兩管的集電極電位始路完全對稱的情況下，兩管的集電極電位始終相同，差動放大電路的輸出為零，不會出終相同，差動放大電路的輸出為零，不會出現(xiàn)普通直接耦合放大電路中的漂移電壓，可現(xiàn)普通直接耦合放大電路中的漂移電壓，可見，差動放大電路利用電路

50、對稱性抑制了零見，差動放大電路利用電路對稱性抑制了零點漂移現(xiàn)象。點漂移現(xiàn)象。3.靜態(tài)分析 當當ui1=ui2=0時，由于電路完全對稱，時，由于電路完全對稱，VT1、VT2的的靜態(tài)參數(shù)也完全相同。以靜態(tài)參數(shù)也完全相同。以VT1為例，其靜態(tài)基極回路為例，其靜態(tài)基極回路由由-UEE、UBE和和Re構(gòu)成，但要注意，流過構(gòu)成，但要注意，流過Re的電流是的電流是VT1、VT2兩管射極電流之和，如圖兩管射極電流之和，如圖2-57.1所示，則所示，則VT1管的輸入回路方程為：管的輸入回路方程為：UEE=IB1RB1+UBE+2IE1ReEBBEEEBRRUUI)1 (2EBEEEERUUI2BECCCCECC

51、EURIUUUURB2RB1靜態(tài)時，兩管集電極對地電位靜態(tài)時，兩管集電極對地電位相等，即相等，即UC1=UC2。故兩管集電極。故兩管集電極之間電位差為零，即輸出電壓之間電位差為零，即輸出電壓uo=UC1-UC2=04.差模信號與共模信號 當兩個輸入信號當兩個輸入信號ui1、ui2大小和極大小和極性都相同時，稱為共模信號，記為性都相同時，稱為共模信號，記為uic，即即ui1=ui2=uic。當。當ui1與與ui2大小相同但極大小相同但極性相反時，即性相反時，即ui1= -ui2時，稱為差模信時，稱為差模信號，記為號，記為uid。理想情況下，差放對共模信號理想情況下，差放對共模信號沒有放大能力。沒

52、有放大能力。 輸入信號輸入信號ui1、ui2的大小和極性的大小和極性往往是任意的，既不是一對差模信往往是任意的，既不是一對差模信號，也不是一對共模信號。號，也不是一對共模信號。 5.差模特性分析 圖圖2-57所示的典型基本差動放大所示的典型基本差動放大電路，在輸入差模信號時，雙端輸電路，在輸入差模信號時，雙端輸出的交流通路如圖出的交流通路如圖2-58所示。所示。 RB1RB2圖2-58 基本差動放大電路差模輸入時的交流通路 )(111beBbidrRiu)(2beBbidrRiu2/111LCbodRRiu2/2LCbodRRiu在電路完全對稱的情況下，這兩個交流電流之在電路完全對稱的情況下，這兩個交流電流之和在和在Re兩端產(chǎn)生的交流壓降為零，因此，圖兩端產(chǎn)生的交流壓降為零，因此，圖2-58的差的差模輸入交流通路中，射極電阻模輸入交流通路中，射極電阻Re被短路。被短路。（1）差模電壓放大倍數(shù)Aud（2）差模輸入電阻Rid（3）差模輸出電阻RodbeBLCidodudrRRRuuA2/)(2beBidrRRCodRR2