模電第二章基本放大電路

1、2.1 放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo)放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo) 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 2.2 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 2.4 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 2.5 單管放大電路的三種基本接法單管放大電路的三種基本接法 第二章 基本放大電路 放大電路放大電路（亦稱放大器）是一種應(yīng)用極為廣泛的電子電路。 在電視、廣播、通信、測(cè)量?jī)x表以及其它各種電子設(shè)備中，是必不可少的重要組成部分。 它的主要功能是將微弱的電信號(hào)（電壓、電流、功率）進(jìn)行放大，以滿足人們的實(shí)際需要。例如擴(kuò)音機(jī)就是應(yīng)用放大電路的一個(gè)典型例子。圖 2.1.

2、1 擴(kuò)音機(jī)原理框圖 2.1 放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo)放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo) 當(dāng)人們對(duì)著話筒講話時(shí)，聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)話筒（傳感器）被轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)，經(jīng)放大電路放大成足夠強(qiáng)的電信號(hào)后，才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，使其發(fā)出比原來(lái)大得多的聲音。放大電路放大的實(shí)質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在輸入信號(hào)作用下，放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載（例如揚(yáng)聲器）所獲得的能量，這個(gè)能量大于信號(hào)源所提供的能量。 因此放大電路的基本特征是功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號(hào)大得多的電壓或電流信號(hào)， 也可能兼而有之。那么，由誰(shuí)來(lái)控制能量轉(zhuǎn)換呢？答案是有源器件，即三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等等。 將將微弱的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路

3、放微弱的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路放大成足夠強(qiáng)的電信號(hào)后驅(qū)動(dòng)負(fù)載大成足夠強(qiáng)的電信號(hào)后驅(qū)動(dòng)負(fù)載.（如（如:揚(yáng)聲器等）揚(yáng)聲器等）能量的控制和轉(zhuǎn)換。能量的控制和轉(zhuǎn)換。功率放大，即負(fù)載上總功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號(hào)大得多的電壓或電流信號(hào)，是獲得比輸入信號(hào)大得多的電壓或電流信號(hào)， 也也可能兼而有之?？赡芗娑兄??？刂颇芰哭D(zhuǎn)換的器件，如三極管和控制能量轉(zhuǎn)換的器件，如三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等等。場(chǎng)效應(yīng)管等等。2.1.1 放大電路的基本概念放大電路的基本概念信號(hào)不失真。即三極管工作在放信號(hào)不失真。即三極管工作在放大區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，確保輸出量輸入大區(qū)，場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，確保輸出量輸入量始終保持線性關(guān)系

4、，電路不會(huì)產(chǎn)生失真。量始終保持線性關(guān)系，電路不會(huì)產(chǎn)生失真。 任何一個(gè)放大電路都可以看成一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)。下圖為放大電路示意圖，左邊為輸入端口，外接正弦信號(hào)源 ，Rs為信號(hào)源的內(nèi)阻，在外加信號(hào)的作用下，放大電路得到輸入電壓 ，同時(shí)產(chǎn)生輸入電流 ；右邊為輸出端口，外接負(fù)載RL，在輸出端可得到輸出電壓 ，輸出電流 。 sUiUiIoIoU圖 2.1.2 放大電路示意圖 1 放大倍數(shù)放大倍數(shù) 放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)。電壓放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電壓的變化量之比。當(dāng)放大電路的輸入為正弦信號(hào)時(shí)，變化量也可用電壓的正弦量來(lái)表示，即 iouuuUUAA(2.1.1) 電流放大倍數(shù)是輸出電

5、流的變化量和輸入電流的變化量之比， 用正弦量表示為 ioiiiIIAA(2.1.2) 互阻放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電流的變化量之比， 用正弦量表示為 iouiIUA(2.1.3) 其量綱為電阻。 互導(dǎo)放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電壓的變化量之比， 用正弦量表示為 ioiuUIA(2.1.4) 其量綱為電導(dǎo)。 2. 輸入電阻輸入電阻 放大電路的輸入端外接信號(hào)源，對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)放大電路就是它的負(fù)載。 這個(gè)負(fù)載的大小就是從，即放大電路的輸入電阻Ri。通常定義輸入電阻Ri為輸入電壓與輸入電流的比值，即 iiiIUR(2.1.5) Ri越大，則放大電路輸入端從信號(hào)源分得的電壓越大，輸入電壓 越

6、接近于信號(hào)源電壓 ，信號(hào)源電壓損失??；Ri越小， 則放大電路輸入端從信號(hào)源分得的電壓越小，信號(hào)源內(nèi)阻消耗的能量大，信號(hào)源電壓損失大，所以希望輸入電阻越大越好。 iUsUoUoU 3 輸出電阻輸出電阻 放大電路的輸出端電壓在帶負(fù)載時(shí)和空載時(shí)是不同的，帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓 比空載時(shí)的輸出電壓 有所降低，這是因?yàn)閺妮敵龆丝捶糯箅娐罚?放大電路可等效為一個(gè)帶有內(nèi)阻的電壓源， 在輸出端接有負(fù)載時(shí)，內(nèi)阻上的分壓使輸出電壓降低，這個(gè)內(nèi)阻稱為輸出電阻Ro，它是。通常定義輸出電阻Ro是在信號(hào)源短路（即 =0, Rs保留），負(fù)載開(kāi)路的條件下，放大電路的輸出端外加電壓 與相應(yīng)產(chǎn)生的電流 的比值，即 sUUILsRUo

7、IUR0(2.1.6) 在實(shí)際工作中，也可根據(jù)放大電路空載時(shí)測(cè)得的輸出電壓 和帶負(fù)載時(shí)測(cè)得的輸出電壓 來(lái)得到，即 oUoULooooLoLoRUURURRRU1(2.1.7) 輸出電阻是衡量放大電路帶負(fù)載能力的一項(xiàng)指標(biāo)， 輸出電阻越小，表明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。 輸入電阻輸入電阻Ro與輸出電阻與輸出電阻Ri是描述子電路相互連接時(shí)所是描述子電路相互連接時(shí)所產(chǎn)生的影響而引入的參數(shù)。輸入輸出電阻均會(huì)直接或間接產(chǎn)生的影響而引入的參數(shù)。輸入輸出電阻均會(huì)直接或間接的影響放大電路的放大能力。的影響放大電路的放大能力。4 通頻帶：用于衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。通頻帶：用于衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大

8、能力。圖 2-4 放大電路的頻率指標(biāo) | A|m AfLfHf通頻帶|707. 0m AO 當(dāng)放大倍數(shù)從 下降到 （即0.707 ）時(shí)，在高頻段和低頻段所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為上限截止頻率fH和下限截止頻率fL。fH和fL之間形成的頻帶寬度稱為通頻帶，記為fBW。 mA2/mAmALHBWfff(2.1.8) 通頻帶越寬表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。 但是通頻帶寬度也不是越寬越好，超出信號(hào)所需要的寬度，一是增加成本，二是把信號(hào)以外的干擾和噪聲信號(hào)一起放大， 顯然是無(wú)益的。所以應(yīng)根據(jù)信號(hào)的頻帶寬度來(lái)要求放大電路應(yīng)有的通頻帶。 5 非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù) 由于放大器件具有非線性特性，

9、因此它們的線性放大范圍有一定的限度，超過(guò)這個(gè)限度， 將會(huì)產(chǎn)生非線性失真。當(dāng)輸入單一頻率的正弦信號(hào)時(shí)，輸出波形中除基波成分外，還含有一定數(shù)量的諧波，所有的諧波成分總量與基波成分之比，稱為非線性失真系數(shù)D。設(shè)基波幅值為A1、二次諧波幅值為A2、三次諧波幅值為A3、，則 213212AAAAD(2.1.9) 6 最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓 最大不失真輸出電壓是指在輸出波形不失真的情況下，放大電路可提供給負(fù)載的最大輸出電壓。一般用有效值Uom表示。 7 最大輸出功率和效率最大輸出功率和效率 最大輸出功率是指在輸出信號(hào)不失真的情況下，負(fù)載上能獲得的最大功率，記為Pom。在放大電路中，輸入信號(hào)的

10、功率通常較小，經(jīng)放大電路放大器件的控制作用將直流電源的功率轉(zhuǎn)換為交流功率，使負(fù)載上得到較大的輸出功率。通常將最大輸出功率Pom與直流電源消耗的功率PV之比稱為效率，即 VomPP(2.1.10) 它反映了直流電源的利用率。 8. 信噪比與噪聲系數(shù)信噪比與噪聲系數(shù) 放大器輸入端的信號(hào)功率與噪聲功率的比值簡(jiǎn)稱為輸入信噪比，記作(Ps/PN)i。放大器中器件、元件產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲， 使得輸出端的信噪比(Ps/PN)o小于(Ps/PN)i。在常溫下，放大器內(nèi)部噪聲決定于器件的噪聲，為此，通常定義晶體管噪聲系數(shù)為 oNsiNsFPPPPN用分貝(dB)表示的噪聲系數(shù)為 oNsiNsFPPPPdBN)/()

11、/(lg10)(2.1.11) (2.1.12) 返回返回 所謂基本放大電路基本放大電路是指由一個(gè)放大器件（例如三極管）所構(gòu)成的簡(jiǎn)單放大電路。由前面的分析可知，三極管有三個(gè)電極， 因此有三種不同的電路組態(tài)。下面以應(yīng)用最廣泛的基本共射放大基本共射放大電路電路為例， 說(shuō)明其組成原則和工作原理。 圖2.2.1所示電路中，放大電路的輸入端接需要放大的信號(hào)ui；輸出端電壓uo，外接負(fù)載，發(fā)射極是放大電路輸入和輸出的公共端， 所以該電路是共射基本放大電路,并稱公共端為“地”。 在放大電路中，常把輸入電壓、輸出電壓在放大電路中，常把輸入電壓、輸出電壓以及直流電壓的公共端稱為以及直流電壓的公共端稱為“地地”，

12、 用符號(hào)用符號(hào)“”表示，實(shí)際上該端并不是真正接到地，而表示，實(shí)際上該端并不是真正接到地，而是在分析放大電路時(shí)，是在分析放大電路時(shí)， 以以“地地”點(diǎn)作為零電點(diǎn)作為零電位位點(diǎn)（即參考電位點(diǎn)），這樣，電路中任一點(diǎn)的點(diǎn)（即參考電位點(diǎn)），這樣，電路中任一點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)與電位就是該點(diǎn)與“地地”之間的電壓。之間的電壓。圖圖2.2.1 基本共射放大電路及波形分析基本共射放大電路及波形分析當(dāng)當(dāng)ui=0時(shí)，放大電路處于靜態(tài)工作時(shí)，放大電路處于靜態(tài)工作狀態(tài)。狀態(tài)。ICIB，UCEVccICRC當(dāng)當(dāng)ui0時(shí)，放大電路處于動(dòng)態(tài)放大時(shí)，放大電路處于動(dòng)態(tài)放大。iCiB，uCEVcciCRCui=UimsintiB=IBQ

13、+ib=IB+IbmsintuCE=VCC-iCRc=UCEQ+uce=UCEQ-Ucemsint uo=uce=-UcemsintiC=IB+Ibmsint=IC+Icmsint 在放大電路中，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，交流量與直流量共存。當(dāng)外加輸入信號(hào)為0時(shí)，放大電路處于直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。此時(shí)，在直流電源VCC的作用下，三極管的各電極都存在直流電流和直流電壓，這些直流電流和直流電壓在三極管的輸入和輸出特性曲線上各自對(duì)應(yīng)一點(diǎn)Q，該點(diǎn)稱為。靜態(tài)工作點(diǎn)處的基極電流、基極與發(fā)射極之間的電壓分別用IBQ、UBEQ表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓分別用ICQ、UCEQ表示。 令ui=0

14、,根據(jù)輸入回路方程可得的表達(dá)式： BQCQIIcCQCCCEQRIVUbBEQBBBQRUVI在近似估算中常認(rèn)為UBEQ為已知量，可近似認(rèn)為硅管的UBEQ=(0.60.8) V，鍺管的UBEQ=(0.10.3) V。圖圖2.2.2 沒(méi)有設(shè)置合適的沒(méi)有設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)放大電路中設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，放大電路中設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使交流信號(hào)馱載在直流分量之上，保使交流信號(hào)馱載在直流分量之上，保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會(huì)產(chǎn)生失真。不會(huì)產(chǎn)生失真。放大電路的基本要求：放大電路的基本要

15、求：（1 1）輸出信號(hào)不失真。）輸出信號(hào)不失真。（2 2）能夠放大。）能夠放大。靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置不僅會(huì)影響放大電靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置不僅會(huì)影響放大電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，路是否會(huì)產(chǎn)生失真， 還會(huì)影響放大還會(huì)影響放大倍數(shù)、最大輸出電壓等動(dòng)態(tài)參數(shù)倍數(shù)、最大輸出電壓等動(dòng)態(tài)參數(shù)。 (1) (1) 必須根據(jù)放大管的類型提供直流電源（配合阻值適當(dāng)?shù)碾姳仨毟鶕?jù)放大管的類型提供直流電源（配合阻值適當(dāng)?shù)碾娮瑁?，以便設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，并作為輸出的能源。阻），以便設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，并作為輸出的能源。 (2) (2) 輸入信號(hào)必須能夠作用于放大管的輸入回路。對(duì)于晶體輸入信號(hào)必須能夠作用于放大管的輸入回路。對(duì)于晶體管，

16、輸入信號(hào)通過(guò)改變管，輸入信號(hào)通過(guò)改變b-eb-e極之間的電壓或基極電流，從而改極之間的電壓或基極電流，從而改變放大管輸出回路的電流，達(dá)到放大輸入信號(hào)的目的。變放大管輸出回路的電流，達(dá)到放大輸入信號(hào)的目的。 (3) (3) 能輸出信號(hào)作用于負(fù)載，使負(fù)載獲得比輸入信號(hào)大得多能輸出信號(hào)作用于負(fù)載，使負(fù)載獲得比輸入信號(hào)大得多的信號(hào)電流或信號(hào)電壓，且的信號(hào)電流或信號(hào)電壓，且放大后的信號(hào)波形基本不失真放大后的信號(hào)波形基本不失真。 圖圖2.2.4 直接耦合共射放大電路直接耦合共射放大電路12bBEQbBEQccBQRURUVIBQCQIIcCQccCEQRIVU令uI=0可求出靜態(tài)工作點(diǎn)：可求出靜態(tài)工作點(diǎn)：

17、為防止干擾，輸入信為防止干擾，輸入信號(hào)、直流電源、輸出號(hào)、直流電源、輸出信號(hào)均有一端接在公信號(hào)均有一端接在公共端，即共端，即“共地共地”。不可少？不可少？bBEQccBQRUVIBQCQIIcCQccCEQRIVU耦合電容耦合電容C C1 1/C/C2 2作用：作用：隔離直流，通過(guò)交流隔離直流，通過(guò)交流又稱為又稱為隔直電容。隔直電容。令uI=0可求出靜態(tài)工作點(diǎn)：可求出靜態(tài)工作點(diǎn)： (1) (1) 傳遞交流信號(hào)傳遞交流信號(hào) 對(duì)信號(hào)頻率而言，其容抗足夠?qū)π盘?hào)頻率而言，其容抗足夠小，可視作短路，從而保證信號(hào)可以順利地通過(guò)，即起到小，可視作短路，從而保證信號(hào)可以順利地通過(guò)，即起到耦合信號(hào)的作用，所以常

18、稱作耦合電容。耦合信號(hào)的作用，所以常稱作耦合電容。 (2) (2) 隔斷直流隔斷直流 電容器可以隔斷電路中不必要的電容器可以隔斷電路中不必要的直流成分以免互相影響，因此直流成分以免互相影響，因此C C1 1和和C C2 2也稱為隔直電容。也稱為隔直電容。 圖 2-2 阻容耦合共射放大電路(a) 實(shí)際電路； (b) 原理電路 -UsRsUi-C1RLUo-C2RcRbEc(a)-UsRsC1RLUo-C2RcRbEc(b)-Ec-BCE+圖 2-2 單管共射基本放大電路 RbUBBC1uBEbuiiBVceiEiCuCERcUCCC2uoOIBiBOICiCttOUCEuCEtOuotBOOui

19、tOA零電零電位點(diǎn)（即位點(diǎn)（即參考電位點(diǎn)）參考電位點(diǎn)）ui=UimsintuBE=UC1+ui=UBE+UimsintiB=IB+ib=IB+IbmsintiC=IB+Ibmsint=IC+ICmsintuCE=UCC-iCRc=UCE+uce=UCE-Ucemsint uo=uce=-Ucemsint圖2-2所示電路中，AO為放大電路的輸入端，外接需要放大的信號(hào)ui；BO為放大電路的輸出端，外接負(fù)載，發(fā)射極是放大電路輸入和輸出的公共端， 所以該電路是共射基本放大電路。在放大電路中，常把輸入電壓、輸出電壓以及直流電壓的公共端稱為“地”， 用符號(hào)“”表示，實(shí)際上該端并不是真正接到地，而是在分析放

20、大電路時(shí)， 以“地”點(diǎn)作為零電位點(diǎn)（即參考電位點(diǎn)），這樣，電路中任一點(diǎn)的電位就是該點(diǎn)與“地”之間的電壓。 假設(shè)電路中的參數(shù)和三極管的特性能保證三極管工作在放大區(qū)。 當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，放大電路中只有直流信號(hào)，放大電路的輸入端AO等效為短路。這時(shí)，C1與發(fā)射結(jié)并聯(lián)，C1兩端的直流電壓UC1=UBE，極性為左負(fù)右正。同理，C2兩端的電壓UC2=UCE， 極性為左正右負(fù)。 當(dāng)輸入信號(hào)加入放大電路時(shí)，輸入的交流電壓ui通過(guò)電容C1加在三極管的發(fā)射結(jié)。設(shè)交流電壓為ui=Uimsint那么，此時(shí)發(fā)射結(jié)上的瞬時(shí)電壓uBE為uBE=UC1+ui=UBE+Uimsint上式表明三極管發(fā)射結(jié)上的電壓是直流電壓和交流

21、電壓的疊加， 也就是說(shuō)在直流信號(hào)基礎(chǔ)之上疊加了一個(gè)交流信號(hào)。 在uBE的作用下，基極電流iB為iB=IB+ib=IB+Ibmsint由于三極管集電極電流iC受基極電流iB的控制，根據(jù)iC=iB，則有: iC=IB+Ibmsint=IC+ICmsint 上式中ICmsint是被放大了的集電極交流電流ic，從圖2-2可以看到集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE為uCE=UCC-iCRc 當(dāng)輸入信號(hào)ui增大時(shí)，交流電流ic增大，Rc上的電壓增大， 于是uCE減??；當(dāng)ui減小時(shí)，ic減小，Rc上的電壓隨之減小，故uCE增大?？梢?jiàn)uCE的變化正好與ic的變化方向相反，因此uCE是在直流電壓UCE基礎(chǔ)上疊加一個(gè)

22、與ui變化相反的交流電壓uce，即uCE=UCE+uce=UCE-Ucemsint 瞬時(shí)電壓uCE中的交流分量經(jīng)電容C2耦合到放大電路的輸出端，于是在輸出端得到一個(gè)被放大了的交流電壓uo，該電壓為uo=uce=-Ucemsint 通過(guò)上述分析可知，三極管的放大是對(duì)輸入信號(hào)的變化量進(jìn)行放大，即在輸入端加一微小的變化量，通過(guò)基極電流對(duì)集電極電流的控制作用，在輸出端得到一個(gè)被放大了的變化量，放大部分的能量由直流電源提供。上述三極管各電極的電壓、電流波形，如圖2 - 2所示。 返回返回2. 3 . 1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 由放大電路的工作原理可知，放大電路由放大電路的工作原理可知，放

23、大電路工作在放大狀態(tài)時(shí)，工作在放大狀態(tài)時(shí)， 電路中交直流信號(hào)是并電路中交直流信號(hào)是并存的。為了便于分析，常將交流信號(hào)和直流存的。為了便于分析，常將交流信號(hào)和直流信號(hào)分開(kāi)研究。信號(hào)分開(kāi)研究。 這樣就需要根據(jù)電路的具體這樣就需要根據(jù)電路的具體情況，正確地畫出直流通路和交流通路。情況，正確地畫出直流通路和交流通路。2.交流通路交流通路是指在輸入信號(hào)作用下，交流信號(hào)所是指在輸入信號(hào)作用下，交流信號(hào)所流經(jīng)的通路。用于研究動(dòng)態(tài)參數(shù)。流經(jīng)的通路。用于研究動(dòng)態(tài)參數(shù)。畫交流通路的原則：畫交流通路的原則：容量大的電容視為短路容量大的電容視為短路（如耦合電容）；（如耦合電容）； 直直流電壓源（忽略其內(nèi)阻）流電壓源（

24、忽略其內(nèi)阻）視為短路。視為短路。 1.直流通路直流通路是指在直流電源作用下，直流電流所是指在直流電源作用下，直流電流所流經(jīng)的通路。用于研究靜態(tài)工作點(diǎn)。流經(jīng)的通路。用于研究靜態(tài)工作點(diǎn)。畫直流通路的原則畫直流通路的原則: : 電容視為開(kāi)路；電容視為開(kāi)路；電感視電感視為短路；為短路；信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留其內(nèi)阻。信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留其內(nèi)阻。圖圖2.3.1 圖圖2.2.1 所示基本共射放大電路的直流通路和交流通路所示基本共射放大電路的直流通路和交流通路直流通路直流通路交流通路交流通路BQCQIIcCQCCCEQRIVUbBEQBBBQRUVI圖圖2.2.1 基本共射放大電路基本共射放大電路 圖圖

25、2.3.2 直接耦合共射放大電路及其直接耦合共射放大電路及其 直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路直流通路交流通路交流通路直接耦合共射放大電路直接耦合共射放大電路RsRURUVIbBEQbBEQccBQ12BQCQIIcCQccCEQRIVU 圖圖2.3.3 圖圖2.2.5(a)所示阻容耦合共射放大電路的直流通路和交流通路所示阻容耦合共射放大電路的直流通路和交流通路圖圖2.2.5(a) 阻容耦合共射放大電路阻容耦合共射放大電路直流通路直流通路交流通路交流通路由于由于C1，C2的隔直作用，的隔直作用，Q Q點(diǎn)與信號(hào)源點(diǎn)與信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載內(nèi)阻和負(fù)載電阻無(wú)關(guān)電阻無(wú)關(guān)bBEQccBQRUVIB

26、QCQIIcCQccCEQRIVU 所謂圖解分析法就是利用三極管的輸入、輸出所謂圖解分析法就是利用三極管的輸入、輸出特性曲線，特性曲線， 通過(guò)作圖的方法對(duì)放大電路的性能指標(biāo)通過(guò)作圖的方法對(duì)放大電路的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。通常先進(jìn)行進(jìn)行分析。通常先進(jìn)行靜態(tài)分析靜態(tài)分析， 即對(duì)放大電路未即對(duì)放大電路未加輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，加輸入信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)進(jìn)行分析， 求解電路中各求解電路中各處的直流電壓和直流電流；然后進(jìn)行處的直流電壓和直流電流；然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析， 即即對(duì)放大電路加上輸對(duì)放大電路加上輸入信號(hào)后的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。入信號(hào)后的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。 圖解分析法圖解分析法 用近似估算法求靜

27、態(tài)工作點(diǎn)用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn) 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 交流通路及交流負(fù)載線交流通路及交流負(fù)載線 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析 波形非線性失真的分析波形非線性失真的分析 輸出功率和功率三角形輸出功率和功率三角形1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 放大電路的動(dòng)態(tài)范圍放大電路的動(dòng)態(tài)范圍 圖解法的適用范圍圖解法的適用范圍 共射極放大電路共射極放大電路1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析（1）用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)）用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)cCQCCCEQBQCQbBECCBQRIVVIIRVVI根據(jù)直流通路可

28、知：根據(jù)直流通路可知： 采用該方法，必須已知三極管的采用該方法，必須已知三極管的 值值。一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V。直流通路直流通路+- 采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。管的輸入輸出特性曲線。 共射極放大電路共射極放大電路（2） 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn)用圖解分析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 首先，畫出直流通路首先，畫出直流通路直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)工作情況分析直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+- 列輸入回路方程：列輸入回路方程：VBE =VCCIBR

29、b 列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：列輸出回路方程（直流負(fù)載線）：VCE=VCCICRc 在輸入特性曲線上，作出輸入回路負(fù)載線在輸入特性曲線上，作出輸入回路負(fù)載線 uBE =VCCiBRb，與橫軸的交點(diǎn)（與橫軸的交點(diǎn)（Vcc，0)，與縱軸的交點(diǎn)（，與縱軸的交點(diǎn)（ 0 ， Vcc/Rb)，兩，兩線的交點(diǎn)即是線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn)，得到點(diǎn)，得到IBQ。 在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線在輸出特性曲線上，作出直流負(fù)載線 uCE=VCCiCRc，與與IBQ曲線的交點(diǎn)即為曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)，從而得到點(diǎn)，從而得到VCEQ 和和ICQ。vCEiC斜率斜率 -1RcRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcIBQR

30、cVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射極放大電路共射極放大電路2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析由交流通路得純交流負(fù)載線：由交流通路得純交流負(fù)載線：vce= -ic (Rc /RL)交流通路交流通路icvce+- 因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)Q點(diǎn)，點(diǎn)，即即 uce= uCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時(shí)，令同時(shí)，令R L = Rc/RL(1) 交流通路及交流負(fù)載線交流通路及交流負(fù)載線則交流負(fù)載線為則交流

31、負(fù)載線為uCE - UCEQ= -(iC - ICQ ) R L 即即 iC = (-1/R L) uCE + (1/R L) UCEQ+ ICQ 過(guò)輸出特性曲線上的過(guò)輸出特性曲線上的Q點(diǎn)做一條斜率為點(diǎn)做一條斜率為- -1/R L 直線，該直線即為交流負(fù)直線，該直線即為交流負(fù)載線載線。 交流負(fù)載線是有交流負(fù)載線是有交流輸入信號(hào)時(shí)交流輸入信號(hào)時(shí)Q點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。的運(yùn)動(dòng)軌跡。 斜斜率率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1Rc斜率斜率1Rc/ RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)UCEQ+ICQ(Rc/RL),0圖圖2.

32、3.9 直流負(fù)載線和交流負(fù)載線直流負(fù)載線和交流負(fù)載線放大電路帶負(fù)載放大電路帶負(fù)載RL后，在輸入信號(hào)后，在輸入信號(hào)ui不不變的情況下變的情況下,輸出電輸出電壓壓uo的幅值變小，即的幅值變小，即電壓放大倍數(shù)減小，電壓放大倍數(shù)減小，而且最大不失真輸出而且最大不失真輸出電壓也變小。電壓也變小。負(fù)載對(duì)放大倍數(shù)的影響負(fù)載對(duì)放大倍數(shù)的影響(2) 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析2 2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 共射極放大電路共射極放大電路QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流

33、負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uAQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQQIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQQICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流負(fù)載線交流負(fù)載線20uA40uA60uA 通過(guò)圖解分析，可得如下結(jié)論：通過(guò)圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. 1. vi vBE iB iC vCE |vo| 2. 2. vo與與vi相位

34、相反；相位相反；3. 3. 可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)數(shù):A:Au u= =u uCECE/ /u uI I= =u uo o/ /u uI I；4. 4. 可以確定最大不失真輸出幅度可以確定最大不失真輸出幅度。圖2.3.5 利用圖解法求解靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)輸入回路負(fù)載線輸入回路負(fù)載線 uBE =VBBiBRb圖圖2.3.4 基本共射放大電路基本共射放大電路輸出回路直流負(fù)載線輸出回路直流負(fù)載線 uCE=VCCiCRc電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù): :Au=uCE/uI=uo/uI；2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析（3） 波形非線性失真的分析波形非線性失

35、真的分析QQ1Q2vCE/ViC/mA放放大大區(qū)區(qū)0iB=40uA80uA120uA160uA200uA飽飽和和區(qū)區(qū)截截止止區(qū)區(qū)當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí)，將產(chǎn)生非線性失真。飽和區(qū)特點(diǎn)：飽和區(qū)特點(diǎn)： iC不再隨不再隨iB的增加而線性增加，即的增加而線性增加，即BCii此時(shí)此時(shí)CBii 截止區(qū)特點(diǎn)：截止區(qū)特點(diǎn)：iB=0， iC= ICEOuCE= UCES ，典型值為，典型值為0.3V圖圖2.3.6 基本共射放大電路的波形分析基本共射放大電路的波形分析(靜態(tài)工作點(diǎn)合適，波形不失真）靜態(tài)工作點(diǎn)合適，波形不失真）圖圖2.3.7 基本共射放大電路的截止失

36、真基本共射放大電路的截止失真（靜態(tài)工作點(diǎn)（靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)過(guò)低）點(diǎn)過(guò)低）輸出回路波形輸出回路波形輸入回路波形輸入回路波形輸入信號(hào)負(fù)半周在輸入信號(hào)負(fù)半周在一段時(shí)間使一段時(shí)間使T截止。截止。uo輸出波形產(chǎn)輸出波形產(chǎn)生生頂部失真頂部失真。因晶體管截止而產(chǎn)生的失真稱為因晶體管截止而產(chǎn)生的失真稱為截止失真截止失真適當(dāng)抬高適當(dāng)抬高Q點(diǎn)。如減小點(diǎn)。如減小Rb或增大或增大VBB，可以增大，可以增大IBQ。圖圖2.3.8 基本共射放大電路的飽和失真基本共射放大電路的飽和失真（靜態(tài)工作點(diǎn)（靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)過(guò)高）點(diǎn)過(guò)高）因晶體管飽和而產(chǎn)生的失真稱為因晶體管飽和而產(chǎn)生的失真稱為飽和失真飽和失真輸入信號(hào)正半輸入信號(hào)正半周靠

37、近峰值的周靠近峰值的某段時(shí)間某段時(shí)間T飽和飽和導(dǎo)致導(dǎo)致ic產(chǎn)生頂部產(chǎn)生頂部失真失真,uo波形產(chǎn)波形產(chǎn)生生底部失真底部失真。適當(dāng)降低適當(dāng)降低Q點(diǎn)。如增大點(diǎn)。如增大Rb或減小或減小VBB，可以減小，可以減小IBQ。波形的非線性失真波形的非線性失真飽和失真飽和失真截止失真截止失真注意：對(duì)于注意：對(duì)于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反管正好相反。當(dāng)放大電路當(dāng)放大電路Q點(diǎn)過(guò)高時(shí)，導(dǎo)致放大電路的動(dòng)態(tài)點(diǎn)過(guò)高時(shí)，導(dǎo)致放大電路的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于失真。對(duì)于NPN管，輸出

38、電壓表現(xiàn)為底部失真。管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。消除方法：適當(dāng)降低消除方法：適當(dāng)降低Q點(diǎn)。如點(diǎn)。如 Rb或或 Rc。 當(dāng)放大電路當(dāng)放大電路Q點(diǎn)過(guò)低時(shí)，導(dǎo)致放大電路的動(dòng)態(tài)點(diǎn)過(guò)低時(shí)，導(dǎo)致放大電路的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于失真。對(duì)于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。消除方法：適當(dāng)抬高消除方法：適當(dāng)抬高Q點(diǎn)。如點(diǎn)。如 Rb或或 VBB。上述兩種失真都是由于靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)或輸入信號(hào)幅度過(guò)大，使三極管工上述兩種失真都是由于靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)或輸入信號(hào)幅度過(guò)大，使三極管工作在特性曲線的非線性部分所引起的失真

39、，作在特性曲線的非線性部分所引起的失真， 因此統(tǒng)稱為因此統(tǒng)稱為非線性失真非線性失真。 一般來(lái)一般來(lái)說(shuō)，如果希說(shuō)，如果希望輸出幅度大而失真小，望輸出幅度大而失真小， 工作點(diǎn)最好選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。工作點(diǎn)最好選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。圖圖2.3.6 基本共射放大電路的波形分析基本共射放大電路的波形分析（4）放大電路的動(dòng)態(tài)范圍放大電路的動(dòng)態(tài)范圍 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求:(1)靜態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；(2) 要要有合適的交流負(fù)載線。有合適的交流負(fù)載線。iCICQOUCESU

40、CEQ-UCESuCEQQQ UCEQLCQRIcemUcemU最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓峰值：峰值：(空載空載)minVcc-UCEQ，UCEQ-UCES直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜率斜率1/Rc交流負(fù)載線交流負(fù)載線斜率斜率1/(Rc/RL)最大不失真輸出電壓最大不失真輸出電壓峰值：峰值： (帶負(fù)載帶負(fù)載RL） minICQRL，UCEQ-UCES圖解法分析最大不失真輸出電壓圖解法分析最大不失真輸出電壓放大電路要想獲得大的放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：不失真輸出幅度，要求： 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q要設(shè)置要設(shè)置在輸出特性曲線放大在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；區(qū)的中間部位； 要

41、有合適的交流負(fù)載線要有合適的交流負(fù)載線。 （5）輸出功率和功率三角形）輸出功率和功率三角形omomomomo2122IVIVP 要想要想PO大，就要使功率三角形的大，就要使功率三角形的面積大，即必須使面積大，即必須使Vom 和和Iom 都要大。都要大。功率三角形功率三角形放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率 在輸出特性曲線上，正在輸出特性曲線上，正好是三角形好是三角形 ABQ的面積，這的面積，這一三角形稱為功率三角形。一三角形稱為功率三角形。2 動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析（6 6）圖解法的適用范圍）圖解法的適用范圍特點(diǎn)：特點(diǎn)：直觀形象地反映了晶體管的工作情

42、況，直觀形象地反映了晶體管的工作情況，但是必須知道所用管的特性曲線，且誤差較大。但是必須知道所用管的特性曲線，且誤差較大。此外，此外，BJT的特性曲線只能反映信號(hào)頻率較低的特性曲線只能反映信號(hào)頻率較低時(shí)的電壓、電流關(guān)系，而不反映信號(hào)頻率較高時(shí)的電壓、電流關(guān)系，而不反映信號(hào)頻率較高時(shí)，極間電容產(chǎn)生的影響。時(shí)，極間電容產(chǎn)生的影響。適用范圍：適用范圍：圖解法一般多用于分析輸出幅值圖解法一般多用于分析輸出幅值比較大而工作頻率不太高時(shí)的情況。在實(shí)際應(yīng)比較大而工作頻率不太高時(shí)的情況。在實(shí)際應(yīng)用眾多用于分析用眾多用于分析Q點(diǎn)位置、最大不失真輸出電點(diǎn)位置、最大不失真輸出電壓和失真情況。壓和失真情況。2 動(dòng)態(tài)工

43、作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況分析 共射極放大電路共射極放大電路 放大電路如圖所示。已知放大電路如圖所示。已知BJT的的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：求： （1）放大電路的）放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？工作在哪個(gè)區(qū)域？（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，放大電路的時(shí)，放大電路的Q點(diǎn)。此點(diǎn)。此時(shí)時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略工作在哪個(gè)區(qū)域？（忽略BJT的飽的飽和壓降）和壓降）解：（解：（1）uA40300k2V1bBECCBRVVI（2）當(dāng)）當(dāng)Rb=100k時(shí)，時(shí)，3.2mAuA4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE IRVV

44、靜態(tài)工作點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)為Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大區(qū)。工作在放大區(qū)。其最小值也只能為其最小值也只能為0，即，即IC的最大電流為：的最大電流為：uA113bCCBRUVIBEQmA9uA11380BCIIV69mA2k-V12CcCCCEIRVVmA62k2V1cCESCCCSRVVICSB II由于所以所以BJT工作在飽和區(qū)。工作在飽和區(qū)。VCE不可能為負(fù)值，不可能為負(fù)值，此時(shí)，此時(shí)，Q（113uA，6mA，0V），），圖圖2.3.10 例例2.3.1圖圖圖圖2.2.1 基本共射放大電路基本共射放大電路例例2.3.1BQCQIIcCQCCCEQRIVUbBEQB

45、BBQRUVI 【例3】放大電路及三極管的輸出特性曲線如圖2-14所示， 試確定該電路的電源電壓UCC、基極電阻Rb、集電極電阻Rc、負(fù)載電阻RL的數(shù)值以及最大不失真輸出電壓幅值Uom。要使靜態(tài)工作點(diǎn)移到Q和Q，應(yīng)改變電路中的哪些參數(shù)？ 圖 2-14 例2-1電路圖及輸出特性曲線 (a) 電路圖； (b) 輸出特性曲線(a)(b)iC / mAQ交流負(fù)載線4202468QQ uCE / V直流負(fù)載線504030IBQ20 A100Rc UCCC2RLRbC1uiuoV 解解（1） 由圖由圖2-14的輸出特性曲線及直流負(fù)載線與橫軸交點(diǎn)可知的輸出特性曲線及直流負(fù)載線與橫軸交點(diǎn)可知UCC=8 V，R

46、b=(UCC-UBEQ)/IBQUCC/IBQ=8/0.02=400k，由直流負(fù)載線與縱軸交點(diǎn)為，由直流負(fù)載線與縱軸交點(diǎn)為IC=UCC/Rc=4mA，則，則Rc=UCC/IC=8/4=2k。因?yàn)?。因?yàn)镮CQRL=2V，所以，所以RL=2/ICQ=2/2=1 k，而，而RL=RcRL，故，故RL=2 k。 由圖可讀得由圖可讀得U-cem=UCEQUCES=4-0.7=3.3V，U+cem=ICQRL=2V，所以最大，所以最大不失真輸出電壓的幅值為不失真輸出電壓的幅值為Uom=min(U-cem ,U+cem )=2V。（2）若靜態(tài)工作點(diǎn)移到）若靜態(tài)工作點(diǎn)移到Q，由圖可見(jiàn)基極電流，由圖可見(jiàn)基極電流

47、IB增大，則應(yīng)減小基極電阻增大，則應(yīng)減小基極電阻Rb，或增大電源電壓或增大電源電壓UCC；若靜態(tài)工作點(diǎn)移到；若靜態(tài)工作點(diǎn)移到Q，由圖可見(jiàn)，基極電流，由圖可見(jiàn)，基極電流IB沒(méi)有改沒(méi)有改變，說(shuō)明變，說(shuō)明Rb和和UCC不變，由于不變，由于Q與與Q不在同一條負(fù)載線上，說(shuō)明交流負(fù)載線不在同一條負(fù)載線上，說(shuō)明交流負(fù)載線的斜率發(fā)生改變，的斜率發(fā)生改變， 故應(yīng)改變集電極電阻故應(yīng)改變集電極電阻Rc和負(fù)載電和負(fù)載電阻阻RL。 1. 試分析下列問(wèn)題：試分析下列問(wèn)題：斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 共射極放大電路共射極放大電路（1）增大）增大Rc時(shí)，負(fù)載線將如何時(shí)，負(fù)載線將如何變化

48、？變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？ （不變）（不變）（2）增大）增大Rb時(shí)，負(fù)載線將如何時(shí)，負(fù)載線將如何變化？變化？Q點(diǎn)怎樣變化？（降低）點(diǎn)怎樣變化？（降低）（3）減?。p小VCC時(shí)，負(fù)載線將如何時(shí)，負(fù)載線將如何變化？變化？Q點(diǎn)怎樣變化？點(diǎn)怎樣變化？ （降低）（降低）斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率斜率 -1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC 斜率斜率 - 1 Rc Q ICQ IBQ Rc VCC UCEQ uCE iC （4）減?。p小RL時(shí)，負(fù)載線將如何時(shí)，負(fù)載線將如

49、何變化？變化？Q點(diǎn)怎樣變化？（不變）點(diǎn)怎樣變化？（不變） 共射極放大電路共射極放大電路2. 放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得BJT的的VCE 接近接近VCC的值時(shí)，問(wèn)的值時(shí)，問(wèn)管子處于什么工作狀態(tài)？可能管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？的故障原因有哪些？截止?fàn)顟B(tài)截止?fàn)顟B(tài)答：答：故障原因可能有：故障原因可能有： Rb支路可能開(kāi)路，支路可能開(kāi)路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。 C1可能短路，可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。2.3.3 2.3.3 小信號(hào)模型等效電路法小信

50、號(hào)模型等效電路法一一 、 晶體管的小信號(hào)建模晶體管的小信號(hào)建模二、二、 共射極放大電路的小信號(hào)模型分析共射極放大電路的小信號(hào)模型分析2 晶體管共射晶體管共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型（意義、思路）（意義、思路）1 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn)2 畫小信號(hào)等效電路畫小信號(hào)等效電路3 求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)求放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)(Au,Ri,Ro) 1 晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的意義建立小信號(hào)模型的思路建立小信號(hào)模型的思路 當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)

51、的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。電路來(lái)處理。 由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做分析非常困難。建立小信號(hào)模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。線性化處理，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。一一 、 BJT的小信號(hào)建模的小信號(hào)建模1 1 晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法晶體管的直流模型及靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法圖圖2.3.1

52、1 晶體管的直流模型晶體管的直流模型 晶體管的直流模型時(shí)晶體管在靜態(tài)時(shí)工作在放大狀晶體管的直流模型時(shí)晶體管在靜態(tài)時(shí)工作在放大狀態(tài)的模型，它的使用條件是：態(tài)的模型，它的使用條件是：UBEUON且且UCEUBE。將晶將晶體管的輸出特性理想化，則可認(rèn)為體管的輸出特性理想化，則可認(rèn)為。輸入特性曲線折線化輸入特性曲線折線化直流模型直流模型輸出特性曲線理想化輸出特性曲線理想化圖圖2.3.12 晶體管的共射晶體管的共射h參數(shù)等效參數(shù)等效模型模型2 晶體管共射晶體管共射H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型(1) H參數(shù)的引入?yún)?shù)的引入),(CEB1BEuifu在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式在小信號(hào)情況下，對(duì)上兩式取全微分得取

53、全微分得對(duì)于對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)雙口網(wǎng)絡(luò)，我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下：知道輸入輸出特性曲線如下：iB=f(uBE) uCE=constiC=f(uCE) iB=const可以寫成：可以寫成：),(CEB2CuifiCEICEBEBUBBEBEduuudiiuduBCECEICECBUBCCduuidiiidiBCE輸入特性曲線輸入特性曲線（b)輸出特性曲線輸出特性曲線雙口網(wǎng)絡(luò)雙口網(wǎng)絡(luò) 由于duBE、duCE、diB、diC表示小信號(hào)的變化量，所以它們可分別用 來(lái)取代。根據(jù)電路原理網(wǎng)絡(luò)分析知識(shí)， 可得H參數(shù)方程: cbcebeIIUU、ceebecceebebeUhIhIUhIhU

54、22211211(2.3.7a)(2.3.7b)h11e、h12e、h21e、h22e稱為共射接法下的H參數(shù)，其中 、CEUBBEeiuh11BCEBICECeUBCeICEBEeuihiihuuh222112、四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（四個(gè)參數(shù)量綱各不相同，故稱為混合參數(shù)（H參數(shù)）。參數(shù)）。圖 2-16 三極管共射H參數(shù)小信號(hào)模型(a) 三極管共射連接時(shí)的雙口網(wǎng)絡(luò)； (b) H參數(shù)小信號(hào)模型 (a)(b)h11ebeUebbIb21eIh1/h22ecIceUce12eb11ebeUhIhUce12eUhce22eb21ecUhIhIVuCEebuBEiBciC),(CEB1BE

55、uifu),(CEB2Cuifi c圖圖2.3.13 h參數(shù)的物理意義及求解方法參數(shù)的物理意義及求解方法(2) H參數(shù)的物理意義參數(shù)的物理意義CEBBE11e Uiuh表示晶體管在表示晶體管在Q點(diǎn)附近的電點(diǎn)附近的電流放大系數(shù)流放大系數(shù)；輸出回路電壓輸出回路電壓u ucece對(duì)輸入回路電壓對(duì)輸入回路電壓u ubebe的影響，稱為的影響，稱為內(nèi)反饋系數(shù)內(nèi)反饋系數(shù), ,當(dāng)當(dāng)uCE1V, ,uBE/uCE的值般很小，的值般很小，可忽略?？珊雎浴］斎攵私涣鏖_(kāi)輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電路時(shí)的輸出電導(dǎo)。常稱其倒導(dǎo)。常稱其倒數(shù)數(shù)1/h22e為為c-e間動(dòng)態(tài)電阻間動(dòng)態(tài)電阻rceCEBC21e UiihBCEBE1

56、2e IuuhBCEC22e Iuih表示小信號(hào)作用表示小信號(hào)作用下下b-e間的動(dòng)態(tài)間的動(dòng)態(tài)電阻，記作電阻，記作rbe。ceebecceebebeUhIhIUhIhU22121211 (3) (3) 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的H參數(shù)等效模型參數(shù)等效模型 由第由第 1 章三極管的輸入特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，章三極管的輸入特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)， c-e間的間的電壓對(duì)輸入特性曲線的影響很小，電壓對(duì)輸入特性曲線的影響很小，UCEUBE以后的輸入特性曲線基本重合，以后的輸入特性曲線基本重合，因此可認(rèn)為因此可認(rèn)為h12euBE/uCE0，故三極管的輸入回路只等效為一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻，故三極管的輸入回路只

57、等效為一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻rbe。從三極管輸出特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，從三極管輸出特性可知，當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，c-e間的電壓變化對(duì)間的電壓變化對(duì)iC的的影響很小，隨著影響很小，隨著uCE的增大，每條輸出特性曲線幾乎是平行于橫軸的平行線，的增大，每條輸出特性曲線幾乎是平行于橫軸的平行線，因此可認(rèn)為因此可認(rèn)為h22eiC/uCE0，則，則rce近似為近似為，輸出回路只等效為受基極電流控輸出回路只等效為受基極電流控制的受控電流源制的受控電流源Ib。.bbecbebbebeIIhIrIIhU1211bIcIbceUbeUrbebIce圖圖 2.3.14 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的H參數(shù)小信號(hào)模型參數(shù)小信號(hào)模

58、型 (4) (4) H參數(shù)的確定參數(shù)的確定 一般用測(cè)試儀測(cè)出；一般用測(cè)試儀測(cè)出； rbe 與與Q點(diǎn)有關(guān)，一般可用公式估算點(diǎn)有關(guān)，一般可用公式估算 rbe 則則 CQEQbe)1 ()1 (IUrIUrrTbbTbbrccb rcIbb rbeIrebIPb集電區(qū)體電阻集電結(jié)結(jié)電阻發(fā)射結(jié)結(jié)電阻發(fā)射區(qū)體電阻基區(qū)體電阻ecNN(a)eIeb rbIbIbb rbbbeUce(b)eb r圖圖 2.3.15 三極管動(dòng)態(tài)三極管動(dòng)態(tài)rbe的估算的估算 (a) 結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； (b) 等效電路等效電路說(shuō)明：說(shuō)明：H參數(shù)都是在參數(shù)都是在Q點(diǎn)處求偏導(dǎo)得到，因此只點(diǎn)處求偏導(dǎo)得到，因此只適用于低頻交流小信號(hào)的適用于低

59、頻交流小信號(hào)的動(dòng)態(tài)分析，故又稱為晶體動(dòng)態(tài)分析，故又稱為晶體管的管的低頻小信號(hào)模型低頻小信號(hào)模型，將，將H參數(shù)等效模型分析放大參數(shù)等效模型分析放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的方法稱為電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的方法稱為微變等效電路法。微變等效電路法。由PN結(jié)電流方程可知，發(fā)射結(jié)的總電流 ) 1(/TUuSEeIi（u為發(fā)射結(jié)總電壓） 對(duì)上式在Q點(diǎn)處求導(dǎo)可得 TUuSTQEeIUdudi/1 由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，u大于導(dǎo)通電壓，常溫下UT26 mV，因此可認(rèn)為iEISeu/UT，以Q點(diǎn)作切線，其斜率為 TEQTEQEQEUIUidudiui則發(fā)射結(jié)的結(jié)電阻在常溫下為 EQEQTQEebImVIUiur26從圖2.3.15

60、等效電路中可得b-e間電壓為 )1 ()1 (ebbbbebbbbbebebbbberrIrIrIrIrIU由此可得rbe的近似表達(dá)式為 EQTbbbbeBBEbeIUrIUiur)1 (返回返回二、二、 用用H參數(shù)小信號(hào)模型分析參數(shù)小信號(hào)模型分析 共射極基本放大電路共射極基本放大電路 共射極放大電路共射極放大電路1. 利用直流通路求利用直流通路求Q點(diǎn)點(diǎn)bBEQCCBQRUVI一般硅管一般硅管VBE=0.7V，鍺管，鍺管VBE=0.2V， 已知已知。BQCQIIcCQCCCEQRIVU直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-bIcIbIbIcIbI2. 畫出交流等效電路畫出交流等效電路Rb