大二上答案電工學第八章

第8章交流放大電路8－1

共發(fā)射極放大電路8－2

放大電路的圖解分析法8－3

微變等效電路分析法8－4

分壓式偏置電路8－5

射極輸出器8－6

多級放大電路8－9

放大電路電路中的反饋放大的概念電子學中放大的目的是將微弱的電信號（電流或電壓）放大成較強的電信號，去控制較大功率的負載。放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖：fifoAu放大電路功能簡介V放大器Rs＋us—RLK開關(guān)放大電路的功能框圖信號源提供足夠的放大能力并盡可能減小失真負載直流電源基本放大電路的形式三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理8－1共發(fā)射極放大電路一、基本組成輸入uiuo輸出輸入電路基極偏置電阻RB隔離電容（耦合電容）C1輸出電路集電極負載電阻RC隔離電容C2RSRCC1C2TRB+UCCuS+-uo

RL

-+-共發(fā)射極基本放大電路注意：放大器的放大作用是針對變化量而言的RBUCRCC1C2T+-UB+-雙電源共發(fā)射極基本放大電路二、直流通路和交流通路

1、直流通路和靜態(tài)值的計算放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為直流工作狀態(tài)或靜止工作狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。RSUCCRCC1C2TRB+-+uS

-RLuo+-+

UCCRCRBIBICUBEUCEBBRI=

UCC

-U

BEBR?

UCCUCE

=UCC

-

IC

RCC

BI

?

bI靜態(tài)參數(shù)靜態(tài)工作點RSUCCRCC1C2TRB+-u+-

SRLuo+-RSRCRBu

+S-RLuo+-ui+-ib

ic2、交流通路和電壓放大倍數(shù)放大電路輸入信號后，電路中各處的電壓、電流都是交流量。定義：電壓放大倍數(shù)iUOAu

=

UiUOAu

=

U（有效值形式）（相量形式）三、直流分量和交流分量放大電路輸入信號后，電路中各處的電壓、電流都將在靜態(tài)值的基礎(chǔ)上發(fā)生相應(yīng)的變化，這種工作狀態(tài)稱為動態(tài)。iBuBEUCCRCC1iC

C2T

uCERB++uS-RL

-uo+-+-RS

ui動態(tài)時的總電壓、總電流iE

=

IE

+

ieuBE

=

UBE

+

ubeuCE

=

UCE

+

uceiB

=

IB

+

ibiC

=

IC

+

ic用不同的符號來表示不同性質(zhì)的電量總瞬時值：符號小寫，下標大寫，如iB。交流分量瞬時值：符號、下標均小寫，如ib。交流有效值，如Ib

。交流幅值，如Ibm。交流分量的復數(shù)形式，如I

b

。直流分量：符號、下標均大寫，如IB。?RB+UCCRCC1C2uiiCuCEuoiB各處波形ui≠0

時放大電路的工作情況ui的波形uiωt0ubeωt0ωt0UBEωt0各處波形ui≠0時放大電路的工作情況uBE的波形

uBERB+UCCRCC1C2uiiCuCEuoiBωt0ωtI0Bωt各處波形ui≠0時放大電路的工作情況iB的波形RBiB+UCCRCC1C2uiiCuCEuo

0ibiBωt0ωtI0Cωt0ic各處波形ui≠0時放大電路的工作情況iC的波形iCRB+UCCRCC1C2uiiCuCEuoiBωt0UCEωt0uceωt0各處波形ui≠0時放大電路的工作情況uCE的波形uCERB+UCCRCC1C2uiiCuCEuoiBuceωt0各處波形ui≠0時放大電路的工作情況uO的波形RB+UCCRCC1C2uiiCuCEuoiBuoωt0iCttuotRB+UCCRCC1C2uiiCuCE

uCEuoiBuBEtuittiBt各點波形說明：放大電路輸入交流信號ui

后，各點的電壓、電流值都是由直流、交流兩部分疊加而成，且直流分量大于交流分量，保證三極管在整個交流信號周期內(nèi)都處于線性放大狀態(tài)。輸入信號

ui與輸出信號

uo相位相反，這就是共射極放大電路的倒相作用，且

uo

的幅度遠遠大于

ui

，這樣通過三極管的電流放大功能實現(xiàn)了放大電路的電壓放大。8-2放大電路的圖解分析法圖解分析法：利用晶體管的特性曲線以及負載線等，用作圖的方法直接描繪出各有關(guān)的電壓、電流波形；計算分析法：是將晶體管簡化成線性等效電路，然后對整個放大電路進行計算，求出各有關(guān)的

電壓、電流值。+

UCCRCRBIBICUBEUCEcCEcCRRI

=

-

1

U

+

U

CCCC

C

CCEU

=U

-

I

RiC0—靜態(tài)分析BBRI=

UCC

-U

BEBR?

UCCUCC

uCEUCC/RcQ-1/RcICQUCEQIBQRSRCRBu

+S-RL

uo+-ui+-ib

icuCEiC0Q交流負載線直流負載線二動態(tài)分析交流負載線斜率:RL￠-

1R'L

=

RC

//

RLiB(μA)0ωtuBE(V)ωt圖解法求uBE及iB波形uBE(V)IBQ00iB(μA)Q圖解法求uCE和iCωtiB(μA)IBQ0QQ’’iC(mA)Q’iC(mA)0ICQωtωt

00uCE(V)uCE(V)UCEQQ2IBQ0ui(V)ωtIbmiB(μA)ωtiB(μA)uBE(V)Q01.

Q點過低，信號進入截止區(qū)三非線性失真iCuCE放大電路產(chǎn)生截止失真uCE輸入波形ibicuCE2.

Q點過高，信號進入飽和區(qū)iC放大電路產(chǎn)生飽和失真ibuCEiC(mA)ωt08－3微變等效電路分析法微變等效電路就是把非線性元件三極管等效為一個線性元件，把非線性元件三極管組成的放大電路等效為一個線性電路。三極管在小信號情況下工作微變等效的條件必須是動態(tài)電路（交流通路）一、三極管的微變等效電路三極管輸入回路等效DuBEDiBiBuBEQB

bber=

ubeDi

i=

DuBE定義：三極管的輸入電阻對輸入的小交流信號而言，三極管的輸入電阻可用rbe等效代替。對于小功率三極管（經(jīng)驗公式）I

(mA)Eber

=

200(W

)

+(b

+1)

26(mV

)三極管輸出回路等效iCic

=

bibcCceir=

uceDI=

DUCE三極管輸出端相當于一個受ib

控制的恒流源。定義：三極管的輸出電阻bibuCE三極管的微變等效電路ibrceBrbeCErbebibibBCE二、放大電路的微變等效電路交流通路RSRCRBu

+S-RLuo+-+ui-ibRsrbebibibiiicuoRBRCRL+-us+-E放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替得到放大電路的微變等效電路。注意：放大電路的微變等效電路是針對交流量而言的。ic三、放大電路的性能指標b

beirbeU=

U

=

I

rb

LCoU=

-bI

R'=

-I(RC

//

RL)beur\

A

=

-b

R'LL=

RC

//

RL其中R'電壓放大倍數(shù)iuU

A=

U

ORsrbebibibii

icuoRBRCRL+-us+-放大電路的微變等效電路Eui+-放大電路的輸入電阻定義：iiUIri

==

RB

//

rbe

?

rbeRsrbeibiiRB+-usui+-Rsiiri+-usui+-SSiiriUr

+

RU

=放大電路的輸出電阻bibicRRCL+uo-OoLOERLUR

+

r=roRL+-eouo+-rbeRsRbRc+Us_IbβIb計算輸出電阻Ro的等效電路RLRo

=

U

'o

/

I'o=

Rc'o=

ooIRU

s

=0,

RL

=￥U

'Ro'oU將信號源短路，即U

s=0，負載L電阻R

開路，外加交流信號源，電流源支路開路。+_U’oI’o例1在圖示的阻容耦合共射極放大電路中，T是硅管，β=50。耦合電容C1、C2為大容量的電解電容。Rs

=100W

,Rb

=265kW

,Rc

=3kW

,RL

=3KW

,VCC

=6V。求

(1)IBQ，ICQ，UCEQ。(2)

Au

,

Ri

,

Ro。+VCCRcRbRLT+-+-(a)放大電路UiUoC2C1Us+-RS+VCCRcRbRLT-+-UiUoC2C1+-RS+Us+VCC-(b)直流通路UBEQUCEQ+-RbIBQRcICQ

+。電路如圖(b)所示。=

0(a)放大電路解：(1)直流通路中，電容開路，U

SRbBQ=

0.02(mA)VCC

-UBEQI

=ICQ=

1(mA)=

bI

BQUCEQ=

VCC

-

ICQ

RC

=

3(V

)+VCCRcRbRLT-+-(a)放大電路UiUoC2C1+-RS+UsRcRbT+-(c)交流通路UiRL+-UoUs+-RS(d)微變等效電路RbUs+Ui+-

-RS+-UoRc

RL(2)交流通路中，電容短路，VCC=0

。電路如圖(c)所示。將晶體管用h參數(shù)等效電路代替，得到圖(d)。rbeβIbi

b

beU=

I

roU=

-bI

(R

//

R

)b

L

crbeAu

=

o

=

L

=

-50-

b

RU

iU①計算電壓放大倍數(shù)Au②計算輸入電阻Ri(d)微變等效電路Rb-+

UiUs+-RS+-UoRc

RLrbeβIbibI

IbIRcIoIRi=UR

=iii

b

RbI

+

II

U

i26=

1.5(kW

)I

+

IICQBQEQber

=

200

+

(1+

b)

26

=

200

+

(1+

b)③計算輸出電阻Ro=

Rb

//

rbe

=

265

//1.5

?

1.5(kW

)Ro

=

Rc

=

3(kW

)例2已知：在工作點處的b

=40求：電壓放大倍數(shù)，輸入、輸出電阻.RB+UCCRCC1C2ui+

12V300

kWRLuo

4kW4kW解:（1）確定靜態(tài)工作點C

BI

=

bI

=

40

·

40

=1.6mAIE

?

IC

=1.6mAIBB12=

40mAR

300

·103==

UCCUCE

=

UCC

-

IC

RC

=12

-1.6

·

4

=

5.6V（2）求三極管輸入電阻IEber

=

200

+(b

+1)

26

=

0.866kW（3）求電壓放大倍數(shù)beur

0.866A

=

-b

R'L

=

-40·

4

//

4

?

-92（4）求放大電路輸入電阻（5）求放大電路輸出電阻ri

?

rbe

=

0.866kWro

=

RC

=

4kW使用計算分析法分析放大電路步驟：靜態(tài)分析。畫出直流通路進行靜態(tài)工作點的計算。動態(tài)分析。畫出交流通路，然后用h參數(shù)微變等效電路代替晶體管，計算相應(yīng)動態(tài)參數(shù)。RSUCCRCC2TRBC1+-+uS

-RLuo+-+

UCCRCRBIBICUBEUCEBBBRRI

=

UCC

-U

BE

?

UCC8-4 分壓式偏置電路（射極偏置電路）固定偏置電路未加分壓式偏置電路時UB

=UBE

隨溫度變化而變化加入分壓式偏置電路后+

UCCRCC2B1分壓式偏置電路IBI1RUBEICRB2I2REIE+C1++CEBEUB

=

RB

2

I2BI2

=

I1

-

II2

>>IB時RB

2B1

+

RB

2

UB

=

UCC

·

REER?RUB

-UBE

UB

IC

?

IE

=不隨溫度變化而變化不隨溫度變化而變化射極旁路電容電路如圖(a)所示。晶體管T的VCC=12V，β=50。求：①靜態(tài)工作點；②電壓放大倍數(shù)Au

。CeRb1Rb2C1+_R

e_iUo20kΩRc2kΩRL4kΩ2kΩU

10kΩ+

30μF30μF100μFC2(a)放大電路例3+VCC

+VCCRb2Re20kΩ

Rb1Rc2kΩ2kΩ10kΩ直流通路解：Rb1

+

Rb2R

VeEQ=1.65(mA)RI

=

U

BQ

-U

BE=

32.3(mA)+

bIEQIBQ

=

1ICQ

=βIBQ=1.62(mA)UCEQ≈VCC－ICQ

(

Rc

+

Re)

=

5.5(V)①

U

BQ

=

b2

CC

=

4(V)+VCCRcb1Rb2Re20kΩ

R2kΩ2kΩ10kΩ直流通路IiIbIcUorbeRb1Rb2RcRLRiRoβIb微變等效電路+_Ui_++VCCRcCeRLRb1Rb2C1++_ReU_iUoC2(a)放大電路EQbeI

1.65r

=

200

+

(1+

b)

26

=

200

+

51·

26

=

1004(W

)be=

-66.4rAu=

-bR'L②IiIbIcUorbeUiRb1Rb2RcRLRiRoβIb微變等效電路+__+b

beiU

=

I

rb

LORU=

-bILcLR

=

R

//

R8－5射極輸出器一、電路的組成RB+UCCC1C2RERLuiuousRs+-iBiEuBEuCE射極輸出器rbebbIusiUbIRERLRBoUcIiI微變等效電路Rs+-RIeI靜態(tài)分析RB+UCCE直流通道IBRIEUCERBI

B-

U

BE

-

RE

I

E=

U

CCI

E

=

(1

+

b

)

I

BUCE

=UCC

-IERECC

BERB

+

(1+

b)RE

U

-U

IB

=二、電路的分析RB+UCCC1C2RERLuiuousRs+-iBiEuBEuCE放大電路參數(shù)電壓放大倍數(shù)U

i

=

Ib

rbe

+

I

e

RL￠

=

I

r

+

(1+

b)I

R￠b

be

b

L定義RL

=RE

//RLo

e

LUb

L=

I

R￠=（1+

b）I

R￠b

Lb

beb

LRUi

I

r￠UAu

=

0

=

+

(1+

b

)I(1+

b

)I

R￠rbe

+

(1+

b)RL￠（1+

b）R=

LrbebbIusiUbIRERLRBoUcIiI微變等效電路Rs+-RIeI射極跟隨器輸入電阻Lri

=

RB

//{rbe+

(1

+

b

)R

}rbeUiIbRE

RLRBUocIb

I

bIi輸出電阻riroI

Ii

brbeRERBcIbbISURSbberro

?RbiIU

UI

+

Iri

=

i

=

i

￠bUirbe

+

(1

+

b

)RLI

=RI8－6多級放大電路功率放大級第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n

級放大電路……第n-1級放大電路電壓放大級定義：多級放大電路中，各級放大電路之間的連接方式稱為級間耦合。耦合方式直接耦合

阻容耦合

變壓器耦合阻容耦合前級后級+UCCRS1M(+24V)R127kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2USUoi20k

U變壓器耦合前級后級RS1M(+24V)R127kR3R2LRE282k43k8kC1T1RE1CET2USoR

Ui20k

UTr1Tr2直接耦合uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2一、反饋的基本概念反饋：把輸出信號的一部分或全部引回到輸入回路，與輸入信號作比較（相加或相減），然后用比較所得的偏差信號去控制輸出信號。輸出信號的一部分或全部通過一定的電路形式引回到輸入端，稱為反饋網(wǎng)絡(luò)。由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成閉合回路，整個系統(tǒng)稱為閉環(huán)放大電路。未引入反饋的放大電路稱為開環(huán)放大電路。8－9放大電路中的反饋反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：XdX

oA

=

XofX反饋：F

=比較：X

d=

X

i

-

X

f反饋框圖：開環(huán)放大器AX

d反饋網(wǎng)絡(luò)FfX·X

i+–輸入量凈輸入反饋量X

o輸出量X

i

=UiX

o

=

U

oX

f=

U

obe=UX

d

=Ui

-Uo射極輸出器的電路如圖所示。URbReRLUiUo+VCCTbeUf二、反饋放大器的分類1.按反饋的極性分類開環(huán)放大器AX

o反饋網(wǎng)絡(luò)FfX·

X

dX

i+–正反饋:反饋信號增強輸入信號（相加）。負反饋:反饋信號削弱輸入信號（相減）。瞬時極性法判斷步驟：假設(shè)輸入量的瞬時極性（一般為“＋”）。根據(jù)電路輸出量與輸入量的相位關(guān)系，決定輸出量和反饋量的瞬時極性。根據(jù)反饋量與輸入量的關(guān)系判斷是正反饋還是

負反饋。若比較后，加強了輸入信號則為正反饋；若比較后，削弱了輸入信號則是負反饋。ofR1UUR1

+

Rf=判斷圖示電路的反饋極性。+Ui_+_+Uo_RLRfR1+U_id+UfU=

U

-Uid

i

f(+)(+)(+)_負反饋放大電路ofR1UUR1

+

Rf=判斷圖示電路的反饋極性。±UzRf+Ui_+A_Uo-+Uid+Uf_U=

U

-Uid

i

f(+)(-)(-)R1正反饋放大電路2.按反饋信號的交直流性質(zhì)分類按反饋信號的交直流性質(zhì)可以分為直流反饋和交流反饋。直流反饋:反饋信號是直流量。影響電路的直流性能，直流負反饋的目的是穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流反饋:反饋回來的信號是交流量。影響電路的交流性能，交流負反饋的目的是為了改善放大器的性能指標。具有兩條反饋通路的電路Uo具有交直流反饋信號的電路_C1+Ui_+C2R1R2(+)(+)(+)(+)判斷是直流反饋還是交流反饋時，可以采用電容觀察法。反饋通路如果存在隔直電容，就是交流反饋；反饋通路存在旁路電容，則是直流反饋；如果不存在電容，就是交直流反饋。+–C1RB1RC1RB21RB22

RE2CERC2

C3C2+ECuoui+–T1T2RfRE1uduffE1R

、R

組成反饋網(wǎng)絡(luò)offUUR

+

R=E1RE1增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋作用。注：本電路中C1、C2也起到隔直作用。–C1RB1RC1RB21RB22RE2CERC2

C3C2+ECuo+ui+–T1T2RfRE1CCC1RB1RC1RB21RB22RE2CERC2

C3C2+ECuo+ui+T1T2–

–Rf增加旁路電容C后，Rf只對直流起反饋作用。RE13.按反饋信號和輸出信號關(guān)系分類按反饋信號和輸出信號的關(guān)系，分為電壓反饋和電流反饋兩類。電壓反饋：若反饋信號的取樣對象是輸出電壓，反饋信號正比于輸出電壓，叫做電壓反饋。電壓反饋電流反饋：若反饋信號的取樣對象是輸出電流，反饋信號正比于輸出電流，叫做電流反饋。電流反饋+Ui_+_+Uo_RLRfR1+U_id+UfoffUUR

+

R=1R1_電壓反饋of1R1R'R1UR

+

R

+

R'=

IR1

+

Rf=

I

（[

R

+

R

）//

R')]o

1

fLoRUI=

o

f

o

ofR

R'R1R'UIUR1

+

Rf

+

R'

RL=

1

R1

+

Rf

+

R'=_+RLRfU(+)+Uf_R’(+)R1(+)UiIo+__o+_Uid+電流負反饋放大電路判定方法：輸出端短接法。RL=0，U

o

=

0.X若f=0

電壓反饋X

f

?0

電流反饋4.按反饋信號和輸入信號的關(guān)系分類按照反饋信號和輸入信號的關(guān)系，可以分成串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋兩類。串聯(lián)反饋：反饋信號串接在輸入回路，以電壓形式與輸入信號運算決定凈輸入電壓信號。=

U

dUi

-U

f并聯(lián)反饋：反饋信號并接在輸入回路，以電流形式與輸入信號運算決定凈輸入電流信號。I

-

I

=

Ii

f

di

f

idI

-

I

=

IIidRL(-)+Us_IiUid+_+IfRbRfR1rid+(+)_-并聯(lián)負反饋電路串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極上，則為并聯(lián)反饋，此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系；反之，反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個電極上，則為串聯(lián)反饋，此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。對于三極管來說，反饋信號與輸入信號同時加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個加在基極，另一個加在發(fā)射極，則為串聯(lián)反饋。Xi對于運算放大器來說，反饋信號與輸入信號同時加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個加在同相輸入端，另一個加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。_+iX_+X

iX

f并X

f

串并X

ffX串f并XX

f

串三、負反饋放大電路的四種組態(tài)輸入串聯(lián)并聯(lián)輸出電壓電流電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋四種組態(tài)1、電壓串聯(lián)負反饋放大電路（穩(wěn)定電壓）-

+ufFA0+

+

-

-ui

ubeRL-+uO+RB+UCCC1C2RERLibieube-+uo-+ui-+++uf+-++Ui__+U_d+U_fRfR1RL+Uo_(+)(+)(+)2、電流串聯(lián)負反饋放大電路（穩(wěn)定電流）-

+ufFA0+

+

-

-ui

ube+-RL

uOiO+

UCCRCC1C2RB1ibRB2

ubeREie++RLB-+uo+-uiioic+-uf+UUU_

oRRLIoUf+_++i__d3、電壓并聯(lián)負反饋放大電路（穩(wěn)定電壓）+RF+UCCRCC1C2u-

iRLuofiic+-+－uceibiiib+-uiFA0RL-+uOfiiiIiIUoRbRLRfR1++U-

IdU+f_+Us__電壓并聯(lián)負反饋電路(+)(-)fd

iI

=

I

-

I