模擬電路與數(shù)字電路3章g

3放大電路基礎(chǔ)基本放大電路：一般是指由一個(gè)三極管組成的三種基本組態(tài)放大電路。3.1概述基本放大電路共基極放大電路（CB）共發(fā)射極放大電路（CE）共集電極放大電路（CC）1.放大電路主要用于放大微弱信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。2.輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過(guò)三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。3.2共發(fā)射極放大電路共射極放大電路的簡(jiǎn)化電路（一般選取VCC＝VBB）及習(xí)慣畫(huà)法耦合(隔直)電容C1，C2——輸入電容C1保證信號(hào)加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)偏置。輸出電容C2保證信號(hào)輸送到負(fù)載，不影響集電結(jié)偏置。作用“傳送交流，隔離直流”?；窘M成：三極管T——起放大作用。集電極電阻RC，負(fù)載電阻RL——將變化的集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。偏置電路VCC，Rb——使三極管工作在線性區(qū)。Vbb是基極回路的直流電源，負(fù)端接發(fā)射極，正端通過(guò)基極電阻Rb接基極，以保證發(fā)射結(jié)為正向偏置，并通過(guò)Rb，由VBB供給基極一個(gè)合適的基極電流IB(常稱為偏流)。Vcc是集電極回路的直流電源,負(fù)端接發(fā)射極，正端通過(guò)電阻Rc接集電極，以保證集電結(jié)為反向偏置；固定偏流電路偏流IB決定于VBB和Rb的大小，VBB和Rb一經(jīng)確定后，偏流IB就是固定的，稱為固定偏流電路。Rb又稱為基極偏置電阻。輸入電壓vi從電路的A、O兩點(diǎn)(輸入端)輸入，輸出電壓vo由B、O兩點(diǎn)(稱輸出端)輸出。輸入端的交流電壓vi通過(guò)電容Cb1加到BJT的發(fā)射結(jié)，引起基極電流iB相應(yīng)的變化。iB的變化使集電極電流iC隨之變化。共射極放大電路工作原理共射極放大電路

工作原理

iC的變化量在集電極電阻Rc上產(chǎn)生壓降。當(dāng)iC的瞬時(shí)值增加時(shí)，集電極電壓vCE要減小，其變化與iC相反。vCE

的變化量經(jīng)過(guò)電容Cb2傳送到輸出端成為輸出電壓vo。電路參數(shù)選擇適當(dāng)，vo的幅度將比vi大得多，從而達(dá)到放大的目的。三極管放大作用放大電路工作過(guò)程變化的電流通過(guò)Rc轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷狠敵龇糯笞饔檬抢肂JT的基極對(duì)集電極的控制作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即在輸入端加一個(gè)能量較小的信號(hào)，通過(guò)BJT的基極電流去控制流過(guò)集電極電路的電流，從而將直流電源VCC的能量轉(zhuǎn)化為所需要的形式供給負(fù)載。放大作用的本質(zhì)放大作用實(shí)質(zhì)上是放大器件的控制作用；放大器是一種能量控制部件。

注意：放大作用是針對(duì)變化量而言的.例:測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。解：（a）放大（b）截止（c）飽和例：用數(shù)字電壓表測(cè)得VB=4.5V、VE=3.8V、VC=8V，電路如圖所示。試判斷三極管的工作狀態(tài)。

3.3圖解分析法3.3.1 靜態(tài)工作情況分析靜態(tài)——當(dāng)放大電路沒(méi)有輸入信號(hào)(vi＝0)時(shí)，電路中各處的電壓、電流都是不變的直流，稱為直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。在靜態(tài)工作情況下，BJT各電極的直流電壓和直流電流的數(shù)值，將在管子的特性曲線上確定一點(diǎn)，這點(diǎn)常稱為Q點(diǎn)。動(dòng)態(tài)——當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后，電路中各處的電壓、電流便處于變動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)電路處于動(dòng)態(tài)工作情況，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)。1、近似估算Q點(diǎn)對(duì)于靜態(tài)工作情況，可以近似地進(jìn)行估算，也可用圖解法求解。這里先通過(guò)一例題估算Q點(diǎn)，然后再詳細(xì)討論圖解法。例1電路如下圖所示，試近似估算它的Q點(diǎn)。如已知β，利用式(1)和式(2)可以近似估算放大電路的Q點(diǎn)。在計(jì)算Q點(diǎn)時(shí)，只需考慮圖中由VCC、Rb、Rc及BJT所組成的直流通路。∵

對(duì)應(yīng)于iB的集電極電流iC，并注意此時(shí)iB=IB

，iC=IC，有：

IC=βIB（1）從圖中的集電極回路，可得:（2）解：2．用圖解法確定Q點(diǎn)(1)把放大電路分成非線性和線性兩個(gè)部分；非線性部分包括非線性器件---BJT和確定其偏流的VBB和Rb，線性電路部分包括Vcc和Rc的串聯(lián)電路。(2)作出電路非線性部分的V－I特性——BJT的輸出特性；BJT的偏流由VBB

及Rb

確定，vCE和ic的關(guān)系是BJT對(duì)應(yīng)于iB=IB的一條輸出特性曲線。(3)作出線性部分的V－I特性——直流負(fù)載線；直流負(fù)載線與橫軸和縱軸分別相交于兩點(diǎn)，其斜率－l／Rc是由集電極負(fù)載電阻Rc確定的。電路的線性與非線性兩部分是串聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)電路整體，圖中只有兩部分V-I特性的交點(diǎn)Q所對(duì)應(yīng)的電流電壓值，同時(shí)滿足Q點(diǎn)表示在給定條件下電路的工作狀態(tài)。(4)由電路的線性與非線性兩部分V－I特性的交點(diǎn)確定Q點(diǎn)。1、三極管放大電路中_____是核心器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)放大，電容在電路的作用是_____2、三極管放大電路靜態(tài)分析就是要計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)，即計(jì)算

、

、

三個(gè)值。3、當(dāng)

時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài);當(dāng)

時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。4、畫(huà)放大電路的直流通路時(shí)，電路中的電容應(yīng);畫(huà)放大電路的交流通路時(shí)，電路中的電容應(yīng).5、在共發(fā)射極基本交流放大電路中，已知UCC=12V，RC=4k，RL=4k，RB=300k，β=37.5

試求放大電路的靜態(tài)值3.3.2動(dòng)態(tài)工作情況分析1．放大電路在接入正弦信號(hào)時(shí)的工作情況接入正弦信號(hào)時(shí)，電路處在動(dòng)態(tài)工作情況，可根據(jù)輸入信號(hào)電壓vi通過(guò)圖解確定輸出電壓vo，從而得出vo與vi之間的相位關(guān)系和動(dòng)態(tài)范圍。圖解的步驟：先根據(jù)輸入信號(hào)電壓vi在輸入特性上畫(huà)出iB的波形，然后根據(jù)iB

的變化在輸出特性上畫(huà)出iC和vCE的波形。viiBiC和vCE(1)根據(jù)vi在輸入特性上求iB設(shè)輸入電壓vi＝0.02sinωt（V）由圖可讀出對(duì)應(yīng)于峰值為0.02V的輸入電壓，基極電流iB將在60μA與20μA之間變動(dòng)。曲線①------

vBE就是在原有直流電壓VBE的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量vi(vbe)曲線②------根據(jù)vBE的變化規(guī)律，可從輸入特性畫(huà)出對(duì)應(yīng)的iB的波形圖動(dòng)態(tài)工作范圍——直流負(fù)載線是不變的，iB變動(dòng)時(shí)，直流負(fù)載線與輸出特性的交點(diǎn)也隨之而變，對(duì)應(yīng)于iB＝60μA和iB=20μA的輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)分別是Q''和Q'點(diǎn)，放大電路只能在負(fù)載線的Q'Q''段上工作，直線段Q'Q''是工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，稱為動(dòng)態(tài)工作范圍。(2)根據(jù)iB在輸出特性上求iC和vCE在坐標(biāo)平面上面出對(duì)應(yīng)的iB、ic和vCE

的波形圖，如曲線②、③、④所示。vCE

中的交流量vce的波形就是輸出電壓vo的波形。幾點(diǎn)結(jié)論①?zèng)]有輸入信號(hào)電壓時(shí)，BJT各電極都是恒定的電流和電壓(IB、Ic、VCE)，當(dāng)在放大電路輸入端加入輸入信號(hào)電壓后，iB、ic和vCE都在原來(lái)靜態(tài)直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，即iB=IB+ib，iC=IC+ic

，vCE=VCE+vce放大電路中電壓、電流包含兩個(gè)分量：一個(gè)是靜態(tài)工作情況決定的直流成分IB、Ic、VCE，另一個(gè)是由輸入電壓引起的交流成分ib、ic和vce。雖然這些電流、電壓的瞬時(shí)值是變化的，但它們的方向始終是不變的。③vo(vce)與vi相位相反，稱為放大電路的反相作用，共射極放大電路又叫做反相電壓放大電路，它是一種重要的電路組態(tài)。②vCE中的交流分量vce(即經(jīng)Cb1隔直后的交流輸出電壓vo)的幅度遠(yuǎn)比vi為大，且同為正弦波電壓，體現(xiàn)了放大作用。放大電路輸出端接上負(fù)載電阻RL的電路

（a）電路圖（b）交流通路2．交流負(fù)載線對(duì)于交流分量來(lái)說(shuō)，用R'L來(lái)表示電流、電壓之間的關(guān)系。即：表示交流分量電壓、電流關(guān)系的負(fù)載線的斜率應(yīng)該是—1／R'L,而不是—1／Rc。交流負(fù)載線和直流負(fù)載線必然在Q點(diǎn)相交。通過(guò)Q點(diǎn)作一條斜率為—1／

R'L的直線就可得到交流負(fù)載線。把由斜率為—1／R'L定出的負(fù)載線稱為交流負(fù)載線，它由交流通路決定。交流負(fù)載線表示動(dòng)態(tài)時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。Q點(diǎn)的選擇Q點(diǎn)的選擇可以采取比較靈活的原則。當(dāng)信號(hào)幅度不大時(shí)，為了降低直流電源Vcc的能量消耗，在不產(chǎn)生失真和保證一定的電壓增益的前提下，可把Q點(diǎn)選得低一些。Q點(diǎn)選得過(guò)低，將產(chǎn)生截止失真；若Q點(diǎn)選得過(guò)高，將引起飽和失真。一般，Q點(diǎn)選在交流負(fù)載線的中央，這時(shí)可獲得最大的不失真輸出，亦即可得到最大的動(dòng)態(tài)工作范圍。iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)選擇靜態(tài)工作點(diǎn)ibiCuCEuoQ點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ibiCuCE2.Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形3．BJT的三個(gè)工作區(qū)域BJT的基本特點(diǎn)是通過(guò)電流控制實(shí)現(xiàn)放大作用，但是這種放大作用并不是在任何情況下都能實(shí)現(xiàn)的。如果Q點(diǎn)過(guò)高，BJT就會(huì)從放大轉(zhuǎn)化為飽和，而Q點(diǎn)過(guò)低時(shí)，BJT又會(huì)從放大轉(zhuǎn)化為截止，這時(shí)BJT的工作性質(zhì)也就起了變化。飽和、放大、截止稱為BJT的三種工作狀態(tài)，對(duì)應(yīng)這三種工作狀態(tài)，可把BJT的輸出特性分成三個(gè)區(qū)域，即:飽和區(qū)、放大區(qū)和截止區(qū)。BJT的三個(gè)工作區(qū)域飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于工作點(diǎn)上移使vCE減小到一定的程度后，即使IB增加，IC卻不能增加即不再服從Ic＝βIB的規(guī)律了。一般把輸出特性直線上升和彎曲部分劃為飽和區(qū)。在飽和狀態(tài)下，BJT的VCE很小，BJT如同工作在短接狀態(tài)。BJT輸出特性的平坦部分接近于恒流特性，這部分符合Ic＝βIB的規(guī)律，稱為放大區(qū)，這是放大電路的工作區(qū)域。飽和失真和截止失真如IB減小，則Q點(diǎn)就會(huì)沿直流負(fù)載線向下移動(dòng)，當(dāng)IB＝0時(shí)，工作到Q2點(diǎn)，Ic＝ICEQ≈0，這時(shí)IB＝0，Ic≈0，VCE≈VCC，BJT如同工作在斷開(kāi)狀態(tài)，一般把輸出特性IB＝0曲線以下的部分稱為截止區(qū)。改變IB就可使BJT的三種狀態(tài)互相轉(zhuǎn)化。在放大電路中要盡量避免工作到飽和區(qū)和截止區(qū)，以免產(chǎn)生飽和失真和截止失真，甚至失去放大作用。一些典型數(shù)據(jù)在實(shí)際工作中，?？衫脺y(cè)量BJT各電極之間的電壓來(lái)判斷它的工作狀態(tài)。NPN型BJT結(jié)電壓的典型數(shù)據(jù)是，對(duì)于NPN型硅BJT，處于飽和狀態(tài)時(shí)，VBE＝0.7V，VCE＝0.3V，即Je、Jc為正偏，若在放大區(qū)，VBE＝0.7V，此時(shí)Je正偏、Jc反偏；而當(dāng)處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，則VBE＝0V，此時(shí)Je零偏或反偏，Jc也反偏（指可靠截止）。實(shí)際上，當(dāng)VBE＜0.5V時(shí)，即已進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于PNP型BJT而言，其電壓的符號(hào)應(yīng)當(dāng)相反。[例]共射組態(tài)放大電路.已知β=50,VCES=0.7V,VBE=0.7V,AV=-91.（1）畫(huà)出直流負(fù)載線、交流負(fù)載線；（2）求出電路最大的不失真輸出電壓幅值（有效值）；（3）若輸入信號(hào)為vi=27sinωt（mV），該電路能否正常放大該信號(hào)？（4）為使電路具有最大的輸出電壓幅值，如何調(diào)整電路元件參數(shù)？電路的最大的不失真輸出電壓幅值為多少？3.4

小信號(hào)模型分析法BJT的小信號(hào)建模，通常有兩種方法：一種是已知網(wǎng)絡(luò)的特性方程，按此方程畫(huà)出小信號(hào)模型；另一種則是從網(wǎng)絡(luò)所代表的BJT的物理機(jī)構(gòu)出發(fā)加以分析，再用電阻、電容、電感等電路元件來(lái)模擬其物理過(guò)程，從而得出模型。如果放大電路的輸入信號(hào)電壓很小，可以把BJT小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替，從而把BJT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，這就是BJT小信號(hào)建模的指導(dǎo)思想?！@是非線性問(wèn)題線性化的工程處理方法。3.4.1BJT的小信號(hào)建模雙口有源器件網(wǎng)絡(luò)——該網(wǎng)絡(luò)有輸入端和輸出端兩個(gè)端口，可以選擇vi、vo及i1、i2這四個(gè)參數(shù)中的其中兩個(gè)作為自變量，其余兩個(gè)作為應(yīng)變量，就可得到不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如Z參數(shù)(開(kāi)路阻抗參數(shù))，Y參數(shù)(短路導(dǎo)納參數(shù))和H參數(shù)(混合參數(shù))等。H參數(shù)在低頻時(shí)用得較廣泛。1．BJTH參數(shù)(Hybrid)的引出BJT在共射極接法時(shí)，可表示為雙口網(wǎng)絡(luò)。BJT的H參數(shù)小信號(hào)模型

（a）BJT在共射接法時(shí)的雙口網(wǎng)絡(luò)（b）H參數(shù)小信號(hào)模型hie,hre,hfe,hoe稱為BJT在共射極接法下的H參數(shù).混合參數(shù)輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù)(無(wú)量綱)；

輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻，單位為歐姆(Ω);

四個(gè)參數(shù)的量綱各不相同，因此這種參數(shù)系統(tǒng)是不同量綱的混合，稱為混合參數(shù)。輸入端交流開(kāi)路時(shí)的反向電壓傳輸比(無(wú)量綱)

輸入端交流開(kāi)路時(shí)的輸出電導(dǎo)，單位為西門(mén)子（S）。BJT的特性曲線用圖形描述了管子內(nèi)部電壓、電流的關(guān)系。BJT的參數(shù)，則是用數(shù)學(xué)形式表示管子內(nèi)部電壓、電流微變量的關(guān)系。兩種方法都是表征管子性能、反映管內(nèi)物理過(guò)程的，兩者之間必然具有密切的內(nèi)在聯(lián)系?；旌蠀?shù)的物理意義2．H參數(shù)小信號(hào)模型(1)小信號(hào)模型的引出輸入回路的戴維南等效電路輸出回路的諾頓等效電路(2)關(guān)于小信號(hào)模型的討論①電流源的性質(zhì)：等效電流源不是BJT本身所具有的能源，只代表BJT的電流控制作用。ib=0(即vbe＝0)時(shí)，等效電流源不存在，它具有從屬性，稱為受控電源（受輸入電流控制的，非獨(dú)立的電源）。②電流源的流向：等效電流源的流向由ib(即vbe)決定，由集電極流向發(fā)射極。不能隨意假定，否則就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。等效電壓源也是受控電源。③模型的對(duì)象是變化量：放大電路工作對(duì)象是變化量，所以在小信號(hào)模型中的電壓、電流也都是變化量，不能用小信號(hào)模型來(lái)求Q點(diǎn)，或者利用它來(lái)計(jì)算某一時(shí)間的電壓和電流總值。注意：小信號(hào)模型雖然沒(méi)有反映直流量，但小信號(hào)參數(shù)是在Q點(diǎn)求出的，實(shí)際上與靜態(tài)值（IB，IC，

VCE）是有關(guān)系的。計(jì)算出來(lái)的結(jié)果反映了Q點(diǎn)附近的工作情況。結(jié)論：等效電源是受輸入電流ib(vbe)所控制的。等效電源的存在與否，以及它們的大小和方向，都隨ib(vbe)的變動(dòng)為轉(zhuǎn)移，因此它們都是受控電源，又稱為從屬電源。模型中所描述的對(duì)象是小范圍內(nèi)的變化量。共射極接法的BJT的小信號(hào)模型，H參數(shù)的數(shù)量級(jí)為：BJT小信號(hào)模型的簡(jiǎn)化

(a)H參數(shù)信號(hào)模型(b)簡(jiǎn)化模型當(dāng)負(fù)載電阻Rc(RL)較小，滿足Rc(RL)/rce＜0.1的條件時(shí)，誤差不超過(guò)10%。能滿足工程要求。(3)模型的簡(jiǎn)化3.H參數(shù)的確定在計(jì)算電路之前，首先必須確定所用的BJT在給定Q點(diǎn)上的H參數(shù)。獲得H參數(shù)的方法可采用H參數(shù)測(cè)試儀，或利用BJT特性圖示儀測(cè)量β和rbe。rbe也可借助下式進(jìn)行估算：適用范圍：0.1mA＜IE＜5mA。根據(jù)PN結(jié)的V-I特性表達(dá)式，可以導(dǎo)出re的值為VT/IE(mA)。上式可改寫(xiě)為式中:VT為溫度的電壓當(dāng)量，室溫(300K)時(shí)，其值為26mV。3.4.2用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共射極基本放大電路1．畫(huà)出小信號(hào)等效電路2．求電壓增益3．計(jì)算輸入電阻和輸出電阻1．畫(huà)出小信號(hào)等效電路首先，在原理電路圖上定出BJT的三個(gè)電極(c，b，e)后，用H參數(shù)小信號(hào)模型表示BJT。其次，在輸入和輸出回路中，任何固定不變的電壓源（Vcc和、）都可認(rèn)為是交流短路的，任何固定不變的電流(IB、IC)都不予考慮，都可從電路中除去，其他元件都按照原來(lái)的相對(duì)位置畫(huà)出，這樣就可得到整個(gè)放大電路的小信號(hào)等效電路。第三，由于分析和測(cè)試時(shí)常用正弦波電壓作為輸入信號(hào)，所以在小信號(hào)等效電路中采用相量表示電壓和電流。畫(huà)小信號(hào)等效電路共射極基本放大電路（a）電路圖（b）小信號(hào)等效電路2．求電壓增益在輸入回路中，已知輸入電壓

輸出回路中，利用求基極電流求求電壓增益例如圖電路，若BJT為3DG6，已知在Q點(diǎn)上的β＝40，計(jì)算電壓增益(假設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻Rs＝0)。解：(1)確定Q點(diǎn)已知β，可用簡(jiǎn)單計(jì)算法確定Q點(diǎn)：(2)求rbe(3)求(1)計(jì)算輸入電阻根據(jù)KCL，圖中的b點(diǎn):

輸入電阻的定義：放大電路輸入電阻為：3．計(jì)算輸入電阻和輸出電阻(2)計(jì)算輸出電阻輸出電阻定義為：故：而：討論一般地說(shuō)，希望放大電路的輸入電阻高一些為好，特別是在信號(hào)源內(nèi)阻Rs較大的場(chǎng)合，這樣可避免信號(hào)過(guò)多地衰減。作為放大電路的輸入級(jí)尤其應(yīng)當(dāng)予以考慮。以共射極基本放大電路為例，計(jì)算了它的輸入電阻和輸出電阻。對(duì)于輸出級(jí)來(lái)說(shuō)，希望輸出電阻越小越好，可以提高帶負(fù)載的能力。兩種分析方法的比較與使用①用圖解法定出靜態(tài)工作點(diǎn)；②當(dāng)輸入電壓幅度較小或BJT基本上在線性范圍內(nèi)工作時(shí)，特別是放大電路比較復(fù)雜時(shí)，可用小信號(hào)模型來(lái)分析。③當(dāng)輸入電壓幅度較大，BJT的工作點(diǎn)延伸到特性曲線的非線性部分時(shí)，就需要采用圖解法，如功率放大電路。如果要求分析放大電路輸出電壓的最大幅值是多少，或者要求合理安排電路工作點(diǎn)和參數(shù)以便得到最大的動(dòng)態(tài)范圍等，采用圖解法比較方便。3.5放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題3.5.1溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響3.5.2射極偏置電路偏流與偏置電路偏流——當(dāng)電源電壓VCC和集電極電阻Rc確定后，放大電路的Q點(diǎn)就由基極電流IB來(lái)決定，這個(gè)電流就叫做偏流。偏置電路——獲得偏流的電路叫做偏置電路。固定偏流電路——由一個(gè)偏置電阻Rb構(gòu)成的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電路，調(diào)試方便，只要適當(dāng)選擇電路參數(shù)就可保證Q點(diǎn)處于合適的位置。3.5.1溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因：電源電壓變化；電路參數(shù)變化；管子老化，等等。主要原因：

BJT的特性參數(shù)(ICBO、VBE、β等)隨溫度變化造成的工作點(diǎn)不穩(wěn)定。對(duì)于硅管，三個(gè)參數(shù)均隨溫度而變化，但反向飽和電流ICBO的值很小，對(duì)工作點(diǎn)穩(wěn)定性的影響較小。硅管的VBE和β受溫度的影響較大。BJT的電流放大系數(shù)β隨溫度的升高而增大。BJT的輸出特性將因β的變化而變化，當(dāng)β變大時(shí)，輸出特性曲線族的間隔將變寬。由于輸出特性的變化，當(dāng)β增大時(shí)，Q點(diǎn)上移，Ic增加;當(dāng)β減小時(shí)，Q點(diǎn)下移，Ic減小。①ICBO、VBE、β隨溫度T升高的結(jié)果，都集中表現(xiàn)在Q點(diǎn)電流IC的增大。②硅管的ICBO小，受溫度的影響可以忽略，因此，VBE和β的溫度影響，對(duì)硅管是主要的，但對(duì)工作在較高溫度下的大功率硅管，ICBO的影響就不能忽略。③鍺管的ICBO大，ICBO的溫度影響對(duì)鍺管是主要的。幾點(diǎn)結(jié)論：3.5.2射極偏置電路減小BJT參數(shù)ICBO、VBE、β隨溫度變化對(duì)Q點(diǎn)的影響，可采取兩方面的措施：(1)針對(duì)ICBO的影響，可設(shè)法使基極電流IB隨溫度的升高而自動(dòng)減小。(2)針對(duì)VBE的影響，可設(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨著溫度的增加而自動(dòng)減小。射極偏置電路利用Rb1和Rb2組成的分壓器以固定基極電位。如果I1>>IB(I1是流經(jīng)Rb1和Rb2的電流)，可近似認(rèn)為基極電位電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程：當(dāng)溫度上升時(shí)，IC(IE)將增加，在Re上產(chǎn)生的壓降IERe也要增加，IERe的增加部分回送到基極-發(fā)射極回路去控制VBE，外加于管子的VBE減小(VBE=VB—IERe，而VB又被Rb1和Rb2所固定)，VBE

的減小使IB自動(dòng)減小，牽制了Ic的增加，從而使IC基本恒定。實(shí)際情況下，為使Q點(diǎn)穩(wěn)定，I1愈大于IB以及VB愈大于VBE愈好，但為兼顧其他指標(biāo)，對(duì)于硅管，一般可選取鍺管：例試近似估算下圖的Q點(diǎn)，解：(1)確定Q點(diǎn)由于而所以利用上式可以分別求得Q點(diǎn)的IC、IB及VCE。例、放大電路中三極管的β=100，VCC=16V，

Rb1=39KΩ，Rb2=4.7KΩ，Re=1.2KΩ,C1=C2=1,Ce=47.求三極管靜態(tài)工作點(diǎn)。1、當(dāng)電源電壓和集電極電阻大小確定以后，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置就取決于_____的大小。2、工作點(diǎn)不穩(wěn)定主要由于_____隨溫度變化造成的。3、三極管參數(shù)隨溫度變化對(duì)Q點(diǎn)的影響都可以表現(xiàn)在使_____變化。4、保證放大電路正常工作，一方面保持_____，另一方面考慮對(duì)放大電路本身做改進(jìn)，使其在溫度變化時(shí)仍能_____。5、分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路也稱_____。6、與固定偏流電路相比，分壓式偏置電路在結(jié)構(gòu)上主要表現(xiàn)在_____接有電阻和_____，直流電源通過(guò)_____和_____分壓接到晶體管基極。射極旁路電容Re的接入，穩(wěn)定了工作點(diǎn)，但卻使電壓增益下降，且Re越大，下降就越多。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在Re上并聯(lián)一個(gè)大電容Ce(大約幾十到幾百微法)，它對(duì)交流接近于短路，因此對(duì)交流電流而言可看成是發(fā)射極直接接地，所以Ce又稱為射極旁路電容。它消除了Re對(duì)交流分量的影響,使電壓增益不致下降。(3)求輸入電阻和輸出電阻求輸入電阻加入Re后，輸入電阻提高。求輸出電阻先求出，然后再與Rc并聯(lián)，即可求得放大電路的輸出電阻Ro。射極偏置電路也稱自偏置電路3．6共集電極電路和共基極電路根據(jù)輸入和輸出回路共同端的不同，放大電路有三種基本組態(tài)：共發(fā)射極電路共集電極電路共基極電路3.6.1共集電極電路（射極輸出器）（a）原理圖（b）交流通路(1)求Q點(diǎn)在基極回路中，按照KVL可得：式中：故：一般地，VCC>>VBE，故：由可求出Ic和VCE1．電路分析(2)電壓增益求電壓增益根據(jù)KVL，輸入回路的方程為：(3)輸入電阻而：結(jié)論：與共射極放大電路相比，電壓跟隨器的輸入電阻高得多由于：(4)輸出電阻輸出電導(dǎo):輸出電阻:電壓跟隨器的輸出電阻很低，一般在幾十歐到幾百歐的范圍內(nèi)。電壓跟隨器的特點(diǎn)電壓增益小于1而近于1。輸出電壓與輸入電壓同相。輸入電阻高，可減小放大電路對(duì)信號(hào)源(或前級(jí))所取的信號(hào)電流。輸出電阻低，可減小負(fù)載變動(dòng)對(duì)電壓增益的影響。對(duì)電流仍有放大作用。2．復(fù)合管（達(dá)林頓管）——提高輸入電阻(a)原理圖

(b)復(fù)合管互補(bǔ)型復(fù)合管兩管復(fù)合以后的管型取決于第一管的管型電壓跟隨器電壓跟隨器的輸入電阻高——作輸入級(jí)輸入電阻高和輸出電阻低——作中間級(jí)（緩沖級(jí)）較低的輸出電阻以及較大的電流增益——作多級(jí)放大電路的輸出級(jí)。3.6.2共基極電路(a)原理電路(b)直流通路(c)微變等效電路(a)原理電路(b)交流通路例電路如圖所示，試分析它的靜態(tài)工作情況，并求出它的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。(1)求Q點(diǎn)先畫(huà)出直流通路，此電路與射極偏置電路的直流通路相同。解：由于而所以利用上式可以分別求得Q點(diǎn)的IC、IB及VCE。(2)利用小信號(hào)等效電路

計(jì)算電壓增益、輸入電阻

和輸出電阻(2)有關(guān)分析和結(jié)論共基極電路與共發(fā)射極電路的電壓增益在數(shù)值上相同，只差一個(gè)負(fù)號(hào)。與共射極電路相比，共基極電路中BJT的輸入電阻減小為1／(1十β)電流放大系數(shù)接近于1，但小于l。故共基極電路又稱為電流跟隨器。三種基本組態(tài)的比較共射極電路的電壓、電流、功率增益都比較大，應(yīng)用廣泛。在寬頻帶或高頻情況下，要求穩(wěn)定性較好時(shí)，共基極電路就比較合適。共集電極電路的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻很高、輸出電阻很低，多用于輸入級(jí)、輸出級(jí)或緩沖級(jí)。

三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：3．8場(chǎng)效應(yīng)管放大電路3.8.1共源組態(tài)基本放大電路3.8.2共漏組態(tài)基本放大電路3.8.3共柵組態(tài)基本放大電路3.8.4三種組態(tài)基本放大電路的比較共源組態(tài)基本放大電路共漏組態(tài)基本放大電路共柵組態(tài)基本放大電路FET的直流偏置電路1．直流偏置電路(1)自偏壓電路柵源偏壓UGS由管子本身漏極電流IDS經(jīng)R供給，故稱自偏壓方式。增強(qiáng)型管子不適合自偏壓方式，另R選擇范圍小。(2)分壓器式自偏壓電路在自偏壓的基礎(chǔ)上，在柵極又加了分壓電路構(gòu)成的。電源通過(guò)Rg1、Rg2加分壓到Rg3上，Rg3上無(wú)電流（Igs=0）。適當(dāng)選取Rg1、Rg2、R，可使UGS或正或負(fù)。因此既可用于增強(qiáng)型管子，也可用于耗盡型管子。(3)固定偏壓電路柵源偏壓UGS由外加固定電源經(jīng)RG供給，RG不可缺少。由于需要獨(dú)立電源，使用既不經(jīng)濟(jì)也不方便。FET放大電路的小信號(hào)模型FET的小信號(hào)模型（a）FET在共源接法時(shí)的雙口網(wǎng)絡(luò)（b）低頻模型（c）高頻模型共源電路共柵電路共漏電路(源極輸出器)共基電路共集電路（射極輸出器）共射電路應(yīng)用小信號(hào)模型法分析FET放大電路3.8.1共源組態(tài)基本放大電路

對(duì)于采用場(chǎng)效應(yīng)三極管的共源基本放大電路，可以與共射組態(tài)接法的基本放大電路相對(duì)應(yīng)，只不過(guò)場(chǎng)效應(yīng)三極管是電壓控制電流源，即VCCS。(a)采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(b)采用絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管共源組態(tài)接法基本放大電路

比較共源和共射放大電路，它們只是在偏置電路和受控源的類型上有所不同。只要將微變等效電路畫(huà)出，就是一個(gè)解電路的問(wèn)題了。(1)直流分析將共源基本放大電路的直流通道畫(huà)出共源基本放大電路的直流通路

圖中Rg1、Rg2是柵極偏置電阻，R是源極電阻，Rd是漏極負(fù)載電阻。與共射基本放大電路的Rb1、Rb2，Re和Rc分別一一對(duì)應(yīng)。

據(jù)圖可寫(xiě)出下列方程

VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2)

VGSQ=VG－VS=VG－IDQR

IDQ=IDSS[1－(VGSQ/VGS(off))]2

VDSQ=VDD－IDQ(Rd+R)

于是可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。微變等效電路(2)交流分析

與雙極型三極管相比，輸入電阻無(wú)窮大，相當(dāng)開(kāi)路。VCCS的電流源還并聯(lián)了一個(gè)輸出電阻rds，在雙極型三極管的簡(jiǎn)化模型中，因輸出電阻很大視為開(kāi)路，在此可暫時(shí)保留。其它部分與雙極型三極管放大電路情況一樣。①電壓放大倍數(shù)

如果有信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)

=－gmR'LRi/(Ri+RS)

式中Ri是放大電路的輸入電阻。②輸入電阻

③輸出電阻

為計(jì)算放大電路的輸出電阻，可按雙口網(wǎng)絡(luò)計(jì)算原則將放大電路畫(huà)成圖的形式。

將負(fù)載電阻RL開(kāi)路，并想象在輸出端加一個(gè)電源,將輸入電壓信號(hào)源短路，但保留內(nèi)阻。然后計(jì)算

，于是

交流參數(shù)歸納如下①電壓放大倍數(shù)③輸出電阻②輸入電阻Ri=Rg1//Rg2

或

Ri=Rg+(Rg1//Rg2)3.8.2共漏組態(tài)基本放大電路(1)直流分析

VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2)

VGSQ=VG－VS=VG－IDQR

IDQ=IDSS[1－(VGSQ/VGS(off))]2

VDSQ=VDD－IDQR由此可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。(2)交流分析①電壓放大倍數(shù)比較共源和共漏組態(tài)放大電路的電壓放大倍數(shù)公式，分子都是gmR'L，分母對(duì)共源放大電路是1，對(duì)共漏放大電路是(1+gmR'L)。②輸入電阻

③輸出電阻

計(jì)算輸出電阻的原則與其它組態(tài)相同求輸出電阻的微變等效電路交流參數(shù)歸納如下①電壓放大倍數(shù)③輸出電阻②輸入電阻Ri=Rg+(Rg1//Rg2)3.8.3共柵組態(tài)基本放大電路(1)直流分析

與共源組態(tài)放大電路相同。(2)交流分析①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻③輸出電阻

Ro≈Rd交流參數(shù)歸納如下①電壓放大倍數(shù).②輸入電阻③輸出電阻

Ro≈Rd3.8.4