電工學(xué)唐介第九章(少學(xué)時(shí))課件

第9章基本放大電路第9章基本放大電路9.2

放大電路的工作原理9.3

放大電路的靜態(tài)分析9.1

雙極性晶體管9.9

差分放大電路9.4

放大電路的動(dòng)態(tài)分析9.5

雙極性晶體管基本放大電路9.8

多級(jí)放大電路9.1

雙極性晶體管一、基本結(jié)構(gòu)N型硅P型N型二氧化硅保護(hù)膜CBENPN型NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BEC符號(hào)：BECIBIEICNPN型三極管一、基本結(jié)構(gòu)N型鍺銦球銦球P型P型CEBPNP型BECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號(hào)：BECIBIEICPNP型三極管9.1雙極性晶體管二、晶體管的電流放大作用以NPN型三極管為例討論cNNPebbec表面看三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所加電源的極性來(lái)保證。不具備放大作用基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：面積最大這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是它具有電流放大作用的內(nèi)在條件。三、電流分配和放大原理1.三極管放大的外部條件發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置(2)對(duì)PNP型三極管

從電位的角度看：

(1)對(duì)NPN型三極管

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE

集電結(jié)反偏VC>VB

即VC>VB>VE

集電極電位最高

即VE>VB>VC

發(fā)射極電位最高BECNNPEBRBECRCIEICIBBECPPNEBRBECRCIEICIB共射極放大電路

發(fā)射結(jié)正偏VB<VE

集電結(jié)反偏VC<VB2.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.010.701.502.303.103.950.010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

基極電流的微小變化IB能夠引起較大的集電極電流變化IC,這就是三極管的電流放大作用。

BECNNPEBRBECRCIEICIB3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。

發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。

進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電區(qū)而被集電極收集，形成ICE。

集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。IBIc發(fā)射結(jié)正偏擴(kuò)散強(qiáng)E區(qū)多子（自由電子）到B區(qū)B區(qū)多子（空穴）到E區(qū)穿過(guò)發(fā)射結(jié)的電流主要是電子流形成發(fā)射極電流IEIE是由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的1發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子，形成發(fā)射極電流IE。2電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合，形成基極電流IBE區(qū)電子到基區(qū)B后，有兩種運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散ICE復(fù)合IBE同時(shí)基區(qū)中的電子被EB拉走形成IBIBE=IB時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡形成穩(wěn)定的基極電流IBIB是由復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的3集電極收集電子，形成集電極電流IC集電結(jié)反偏阻礙C區(qū)中的多子（自由電子）擴(kuò)散，同時(shí)收集E區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子有助于少子的漂移運(yùn)動(dòng)，有反向飽和電流ICBO形成集電極電流IC4.電流的關(guān)系

IE=IB+IC

當(dāng)IB=0時(shí)，

直流(靜態(tài))電流放大系數(shù)

交流(動(dòng)態(tài))電流放大系數(shù)≈ICIBIC－ICEOIBβ

=ICIBβ=

UCE=常數(shù)

ICIB≈IC=ICEONPNB

E

CRCECEBRBIEICIB電路圖

綜上所述，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子只有很小一部分在基區(qū)復(fù)合，絕大部分到達(dá)集電區(qū)。BECRCECICEO四、特性曲線(xiàn)

即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線(xiàn)，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線(xiàn)：

1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)

2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路

重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線(xiàn)發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測(cè)量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.

輸入特性特點(diǎn):非線(xiàn)性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時(shí)發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO1.輸入特性

IB=f(UBE)UCE=常數(shù)

UCE≥1V25℃UCE≥1V75℃80604020UBE/VIB/AO0.40.8輸入特性1、溫度增加時(shí)，由于熱激發(fā)形成的載流子增多，在同樣的UBE下，IB增加。2、若保持IB不變，可減小UBE。3、溫度每升高1C，UBE將減小2.5mV，即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。2.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O輸出特性曲線(xiàn)通常分三個(gè)工作區(qū)：截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)2.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)(1)放大區(qū)

在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。

在放大區(qū)有IC=IB

，也稱(chēng)為線(xiàn)性區(qū)，具有恒流特性。UBC﹤0UBE﹥0

對(duì)于NPN型管而言，應(yīng)使UCE﹥UBE此時(shí)2.輸出特性(1)放大區(qū)特征a.的微小變化會(huì)引起的較大變化；b.,是由和決定的；c.,;d.晶體管相當(dāng)通路。NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBIB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)，有IC0

。

在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。截止區(qū)2.截止?fàn)顟B(tài)條件:發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)反偏。電路圖CERCUCC截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的晶體管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB截止區(qū)的特征：

a.

基極電流IB＝0；

b.

集電極電流IC＝0；c.；d.晶體管相當(dāng)于開(kāi)路。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（3）飽和區(qū)飽和區(qū)

當(dāng)UCEUBE時(shí)，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IBIC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時(shí)，硅管UCES0.3V，

鍺管UCES-0.1V。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC電路圖NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC飽和狀態(tài)時(shí)的晶體管a.增加時(shí)，基本不變；b.,是由和決定的；c.；d.晶體管相當(dāng)于短路。（3）飽和區(qū)的特征晶體管三種工作狀態(tài)的電壓和電流ICIBUCE–++–UBC﹤0+–UBE﹥0放大IC≈0IB＝0UCE≈–++–UBC﹤0+–UBE≤0UCC截止IC≈IB≥UCE≈0–++–UBC＞0+–UBE＞0I’BUCCRC飽和截止放大飽和發(fā)射結(jié)反偏正偏正偏集電結(jié)反偏反偏正偏五、主要參數(shù)1.電流放大系數(shù),直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成共發(fā)射極電路時(shí)，

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱(chēng)為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)。注意：

和

的含義不同，但在特性曲線(xiàn)近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的

值在20~200之間。例：在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)9120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得2.

集電極最大允許電流ICM3.

集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO

集電極電流IC上升會(huì)導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。

當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會(huì)被擊穿。手冊(cè)上給出的數(shù)值是25C、基極開(kāi)路時(shí)的擊穿電壓U(BR)

CEO。4.

集電極最大允許耗散功率PCMPCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過(guò)大，溫升過(guò)高會(huì)燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫(huà)出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO

管子工作在放大狀態(tài)，利用IB對(duì)IC的控制作用。1、用于交流放大電路中

IC=ICEO≈0，c、e之間相當(dāng)于斷路，三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。

UCES≈0，

c、e之間相當(dāng)于短路，三極管相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)。2、用于數(shù)字電路中管子工作在截止或飽和狀態(tài)，利用其開(kāi)關(guān)特性。截止時(shí)：飽和時(shí)：“開(kāi)”“關(guān)”半導(dǎo)體三極管應(yīng)用常見(jiàn)三極管的外形結(jié)構(gòu)實(shí)物照片放大的概念:

放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。

放大的實(shí)質(zhì):

用小能量的信號(hào)通過(guò)三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。

對(duì)放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。

本章主要討論電壓放大電路，同時(shí)介紹功率放大電路。9.2放大電路的工作原理9.2放大電路的工作原理共發(fā)射極基本交流放大電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE電路組成：●晶體管T●基極電源EB與基極電阻RB●集電極電源EC●集電極電阻RC●耦合電容C1、C2

基本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)。基極電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸ｑ詈想娙軨1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。信號(hào)源負(fù)載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE單電源供電時(shí)常用的畫(huà)法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE放大電路的組成T+ECRCC1C2RBNPNT-ECRCC1C2RBPNP符號(hào)規(guī)定UA大寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示直流量。uA小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示交直流量。ua小寫(xiě)字母、小寫(xiě)下標(biāo)，表示交流分量。uAua交直流量交流分量tUA直流分量共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCEuo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO（1）無(wú)輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):ICUCEOIBUBEO結(jié)論：(1)無(wú)輸入信號(hào)電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線(xiàn)上的一個(gè)點(diǎn)，稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)。QIBUBEQUCEICUBEIB無(wú)輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí)uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO（2）有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí):結(jié)論：(2)加上輸入信號(hào)電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析結(jié)論：(3)若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO*實(shí)現(xiàn)放大的條件(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2)正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號(hào)。如何判斷一個(gè)電路是否能實(shí)現(xiàn)放大？3.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。4.正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。1.信號(hào)能否輸入到放大電路中。2.信號(hào)能否輸出。與實(shí)現(xiàn)放大的條件相對(duì)應(yīng)，判斷的過(guò)程如下：22.直流通路和交流通路

因電容對(duì)交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流分量不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無(wú)信號(hào)時(shí)電流（直流電流）的通路，用來(lái)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路：有信號(hào)時(shí)交流分量（變化量）的通路，用來(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。例：畫(huà)出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來(lái)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB

、IC

、UCE)對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）斷開(kāi)斷開(kāi)+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路

用來(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE例：畫(huà)放大電路的交流通路方法交流放大電路的分析方法靜態(tài)：放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。

——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。交流放大電路有靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析兩種方法。動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。

放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法9.3

放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號(hào)不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。9.3.1

用估算法確定靜態(tài)值1.

直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：UCC=6V，RC=2k，RB=180k，=50。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級(jí)不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB9.3.2

用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：

1.用估算法確定IB優(yōu)點(diǎn)：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對(duì)放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負(fù)載線(xiàn)方程9.3.2

用圖解法確定靜態(tài)值直流負(fù)載線(xiàn)斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負(fù)載線(xiàn)Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線(xiàn)的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)O(二)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響下一節(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。(二)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響下一節(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。(二)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響下一節(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。2.當(dāng)IB太大，Q

點(diǎn)很高，引起前半周飽和失真。(二)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響下一節(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。2.當(dāng)IB太大，Q

點(diǎn)很高，引起前半周飽和失真?！?/p>

截止失真和飽和失真統(tǒng)稱(chēng)為非線(xiàn)形失真。(二)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響下一節(jié)上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)1.當(dāng)IB太小，Q

點(diǎn)很低，引起后半周截止失真。2.當(dāng)IB太大，Q

點(diǎn)很高，引起前半周飽和失真?！?/p>

截止失真和飽和失真統(tǒng)稱(chēng)為非線(xiàn)形失真。9.4

放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。9.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析一、放大電路的主要性能指標(biāo)

1.電壓放大倍數(shù)Au其分貝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定義：Uo

UiAu=

Uo

UiAu

=Uo

Ui

絕對(duì)值:

|Au|=Uom

Uim=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí),：反映放大電路的放大能力在放大電路中:2.輸入電阻ri

定義：Ui

Iiri

=Ui

Iiri=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí)

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=

＋

Ui

－+_UsIiRS放大電路ri放大電路信號(hào)源輸入電阻ri

大

Ui大

Uo

大；

ri大

Ii

小可減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)；

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=ri越大越好，ri

RS

。可見(jiàn)：

＋

Ui

－+_UsIiRS放大電路ri輸入電阻3.輸出電阻ro

UOC

ISCro

=

UOC

ISCro

=當(dāng)輸入信號(hào)為正弦交流信號(hào)時(shí)：定義：

＋

Uo

－+_UesIoroRL放大電路負(fù)載輸出電阻UOC

=Ues=A0Ui放大電路輸出端開(kāi)路電壓：當(dāng)輸出端接有負(fù)載時(shí)：放大器的電壓放大倍數(shù)：

若ro

小，帶載能力強(qiáng)；反之帶載能力差。

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

RL

RL＋ro

|Au|

=|A0|

可見(jiàn)：

ro

越小越好，ro

RL。

＋

Uo

－+_UesIoroRL

輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。

放大電路輸出端接負(fù)載后，輸出電壓和電壓放大倍數(shù)都比空載時(shí)有所下降。二、微變等效電路法

微變等效電路：把非線(xiàn)性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線(xiàn)性電路。即把非線(xiàn)性的晶體管線(xiàn)性化，等效為一個(gè)線(xiàn)性元件。線(xiàn)性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線(xiàn)可用直線(xiàn)近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線(xiàn)求出。

當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線(xiàn)性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。(1)輸入回路Q(chēng)輸入特性晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來(lái)確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO(2)輸出回路

輸出特性在線(xiàn)性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線(xiàn)。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來(lái)確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。輸出特性ICUCEQOICIBibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC

晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。

晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。

＋Ｕce

－CIcE

IbiC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC

＋Ｕbe

－BErbe

Ib

＋Ｕce

－CIcIb晶體管的小信號(hào)模型共射接法共集接法共基接法CE

IbIcBIbrbeCE

IbIcBIbrbe電路圖IiIbIcIoRBRC

＋

Uo

－

＋

Ui

－RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋2.放大電路的交流通路+_UsRsRL作法:C

短路，UCC短路。

IbIc

Ii＋Uo

－＋Ui

－BrbeCRBRCEIo

Ib放大電路交流通路微變等效電路BEC3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來(lái)等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSri5.

放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSUOC

ISCro=－IcRC

－Ic

=

=RC9.5雙極型晶體管基本放大電路一、共射放大電路1.電路組成

+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE一、共射放大電路

合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。

前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。9.5.1溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、、ICEO

。

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時(shí)，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線(xiàn)上移。iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線(xiàn)上移Q′

固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少I(mǎi)B，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線(xiàn)上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過(guò)熱燒壞三極管。O9.5.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–（1）RB2的作用9.5.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理VB

集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來(lái)看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過(guò)高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Q點(diǎn)穩(wěn)定的過(guò)程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補(bǔ)償電阻

對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；

對(duì)交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。（2）RE的作用2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動(dòng)態(tài)分析對(duì)交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–

去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au

的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE2rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS1：riri無(wú)旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變例1:

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及

UCE；(2)畫(huà)出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE1二、共集放大電路

因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱(chēng)射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS求Q點(diǎn)：1、靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS2動(dòng)態(tài)分析1.

電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱(chēng)電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRERB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS2.

輸入電阻

射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。

ri與負(fù)載有關(guān)rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加3、輸出電阻求ro的步驟：1)

斷開(kāi)負(fù)載RL3)外加電壓4)求2)令或3.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：1.

電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.

輸入電阻高；3.

輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。1.

因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。2.

因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.

利用ri大、ro小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱(chēng)為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。三、共基放大電路RB1RCC1C2RB2CBRERL++++UCCuiuo++––

因?qū)涣餍盘?hào)而言，信號(hào)由發(fā)射極輸入，由集電極輸出。由于基極旁路電容CB，以基極作為信號(hào)輸入和輸出的公共端。1.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CBRERL++++UCCuiuo++––RB1RCC1C2RB2CBRERL++++UCCuiuo++––2動(dòng)態(tài)分析ECBRERC+_+_uiuo共基極放大電路的交流通路共基極放大電路的微變等效電路ECBRERC+_+_rbeRL1.

電壓放大倍數(shù)ECBRERC+_+_rbeRL2.

輸入電阻1.

電壓放大倍數(shù)2.

輸入電阻3.

輸出電阻ECBRERC+_+_rbeRL9.8多級(jí)放大電路

耦合方式：信號(hào)源與放大電路之間、兩級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。

常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動(dòng)態(tài):傳送信號(hào)減少壓降損失靜態(tài)：保證各級(jí)有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級(jí)

推動(dòng)級(jí)

輸入級(jí)

輸出級(jí)輸入輸出多級(jí)放大電路的框圖對(duì)耦合電路的要求1.阻容耦合第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載信號(hào)源兩級(jí)之間通過(guò)耦合電容

C2與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.

靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.

動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕?lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE29.9

差分放大電路2.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問(wèn)題：1.前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。

一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù)

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來(lái)。

由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性

抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問(wèn)題。

適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。9.9.1差分放大電路的工作原理

電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同1.零點(diǎn)漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）

對(duì)稱(chēng)差分放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況

兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大能力。(1)共模信號(hào)

ui1=ui2

大小相等、極性相同

差分電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信號(hào)需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2)

差模信號(hào)

ui1=–ui2

大小相等、極性相反uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對(duì)差模信號(hào)有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號(hào)是有用信號(hào)(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。

一對(duì)比較信號(hào)ui1、ui2可以看成是一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的疊加。

式中

放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差分放大電路。所以，對(duì)比較輸入信號(hào)的放大作用可分解為對(duì)共模信號(hào)分量和差模信號(hào)分量的處理。(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號(hào)差模信號(hào)

放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差分放大電路。