1、9.2.1 基本放大電基本放大電路的概述、組成及路的概述、組成及各元件的作用各元件的作用 在生產和科研中，經常需要在生產和科研中，經常需要，以便有效地進行觀察、測量、控制和調節。，以便有效地進行觀察、測量、控制和調節。的主要用途之一是利用其放大作用的主要用途之一是利用其放大作用uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發射極共發射極共集電極共集電極共基極共基極晶體管電路的三種連接方式：晶體管電路的三種連接方式：iC+ uBE +uCE ECRBEBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB基本放大電路（基本放大電路（共發射極共發射極）iC+ uBE +uCE ECRBRC+ui +

2、 RSus+uo C2RL+C1+iBiC+ uBE +uCE +VCCRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 放大元件。放大元件。保證發射結處于正保證發射結處于正向偏置、集電結處于反向偏向偏置、集電結處于反向偏置，為輸出信號提供能量。置，為輸出信號提供能量。將電流的將電流的變化變換為電壓的變化，以變化變換為電壓的變化，以實現電壓放大。實現電壓放大。 使發射結處于正向偏置、提供大小適使發射結處于正向偏置、提供大小適當的基極電流。當

3、的基極電流。用來隔斷直流、耦合交流。用來隔斷直流、耦合交流。電容值電容值應足夠大，以保證在一定應足夠大，以保證在一定 的頻率范圍內，電容上的交的頻率范圍內，電容上的交流壓降可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。流壓降可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。9.2.2 放大電路的放大電路的靜態分析靜態分析基本思想基本思想 非線性電路經適當近似后可按線性電路對待，非線性電路經適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。一、分析三極管電路的基本思想和方法一、分析三極管電路的基本思想和方法直流通路直流通路( (ui = 0) )分析

4、分析。 交流通路交流通路( (ui 0) )分析分析，只考慮變化的電壓和電流只考慮變化的電壓和電流基本方法基本方法二、放大電路的靜態分析二、放大電路的靜態分析 靜態分析的目的：靜態分析的目的：確定放確定放大電路的大電路的(直流值直流值) IB ， IC ，UCE 分析方法：分析方法：利用利用計算放大電路的靜態工作點。計算放大電路的靜態工作點。+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+ UBE +UCE +VCCRBRCIBBCCBBECCBRVRUVI BCII CCCCCEIRVU 例例9.3 在在共發射極基本交流放共發射極基本交流放大電路中大電路中,已

5、知已知VCC =12V，RC =3k ，RB =240k 試求試求放大電路的靜態工作點。放大電路的靜態工作點。40解：解：mA2mA05. 040BC IIA50A10240123BCCBRVI+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB6VV)10210312(33CCCCCEIRVU9.2.3 放大電路的放大電路的 動態分析動態分析+ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iB 在靜態的基礎上加入在靜態的基礎上加入輸入信號時的工作狀態稱輸入信號時的工作狀態稱為為。IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ

6、UBEQ uBE OtA AA大寫大寫表示電量與時間無關表示電量與時間無關( (直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值) )；A小寫小寫表示電量隨時間變化表示電量隨時間變化( (瞬時值瞬時值) )。大寫大寫表示直流量或總電量表示直流量或總電量( (總最大值，總瞬時值總最大值，總瞬時值) )；小寫小寫表示交流分量。表示交流分量?？偹矔r值總瞬時值直流量直流量交流瞬時值交流瞬時值直流量往往在下標中加注直流量往往在下標中加注QA 主要符號；主要符號； A 下標符號。下標符號。tuoBEuBEUbeubeUuBE = UBE + ube確定放大電路的電壓放大倍數確定放大電路的電壓放大倍數 ，輸，輸入電

7、阻和輸入電阻。入電阻和輸入電阻。微變（小信號）等效電路分析法。微變（小信號）等效電路分析法。一、一、晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路+uce+ube ibicCBE從輸入端口看進去，相當于電阻從輸入端口看進去，相當于電阻 rbeOIB UBE IB QIBUBEBBEbeIUr bbeiu )mA()mV(26)1()(300EI 從輸出端口看進去為一從輸出端口看進去為一個個受受 ib 控制的電流源控制的電流源+uce+ube ibicCBEQiC ICUCEuCE IBICIC ic = ib rbe Eibic ib+ube +uce BCBBcceCCEceIIiuIUr ICU

8、CE阻值很高，約幾十千歐阻值很高，約幾十千歐幾百千歐，幾百千歐，。二、二、放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路畫交流通路原則：畫交流通路原則：1. 直流電壓源視為短路；直流電壓源視為短路；2. 視電容對交流信號短路。視電容對交流信號短路。 微變等效電路是對微變等效電路是對而言，先畫放大電而言，先畫放大電路的路的，將將交流通路中的晶體管用其交流通路中的晶體管用其微變等微變等效電路來代替，即得到放大電路效電路來代替，即得到放大電路的的ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL+C1+ui + RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路ECRBRC+ui + RSus+uo C2RL

9、+C1+ui + RSusRBRC+uo RL+uo + ibicRBRCRLuSRS+ui +uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 三、三、放大電路的動態參數計算放大電路的動態參數計算1. 電壓放大倍數的計算電壓放大倍數的計算+uo + RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 當輸入的是正弦信號當輸入的是正弦信號時，各電壓和電流都可時，各電壓和電流都可用相量表示。用相量表示。bbeiIrUbLcLoIRIRU 電壓放大倍數電壓放大倍數beLiorRUUAu LCL/ RRR LR+ + RBRLRSrbe EBCusRC+ cIbIOUiU bI開

10、路時電壓放大倍數開路時電壓放大倍數beCiorRUUAu 2. 放大器輸入電阻的計算放大器輸入電阻的計算iiIUri Ri+ RBRLrbe EBCRC+ cIbIOUiU bIiIbeB/rR ber 3. 輸出電阻的計算輸出電阻的計算 ro RCRo000bcbi IIIU ，時時，當當 RC一般為幾千歐，因此，這種基本放大電路一般為幾千歐，因此，這種基本放大電路的輸出電阻較高。的輸出電阻較高。受控源相當于開路。受控源相當于開路。晶體管的輸入電阻晶體管的輸入電阻rbe比較小，所以基本放比較小，所以基本放大電路的輸入電阻不大電路的輸入電阻不高。高。*例例9.4 在在共發射極基本交流共發射極基

11、本交流放大電路中放大電路中,已知已知VCC =12V，RC =RL=2k ，RB =470k 試求試求電壓放大倍數、輸入電電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻。阻、輸出電阻。100解：解：mA5 . 1mA04. 05 .37BCE III A40A10300123BCCB RVI)mA()mV(26)1()(300EbeIr k967. 0)mA(5 . 1)mV(26)15 .37(3006 .77967. 025 .37beL rRAu k967. 0/bebeBirrRrro RC=4k +ui iC+ uBE +uCE +VCCRBRC+uo C2+C1+iBRLuBE/ViB/ A0.

12、7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流負載線交流負載線) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6直流負載線直流負載線Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcemibicuceO OO OO OO O0 00 0 放大電路設置了合適的靜態工作點，當加入合適放大電路設置了合適的靜態工作點，當加入合適的輸入信號時，輸出信號會隨輸入信號而變化，不會的輸入信號時，輸出信號會隨輸入信號而變化，不會產生失真。產生失真。是指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。是指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。一、放大電路的非線性失真一、放大電路的非線性失真 因工

13、作點不合適或者信號太大使放大電路的工作因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。線性失真。1. “Q” 過低引起過低引起NPN 管：管： uCE頂部頂部失真為失真為。PNP 管：管： uCE底部底部失真為失真為。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBui uCEiCict OOiCOtuCEQuce交流負載線交流負載線2. “Q” 過高引起過高引起ICS集電極臨界集電極臨界飽和電流飽和電流NPN 管：管：uCE底部底部失真為失真為。PNP 管：管： uCE頂部頂部失真為失真為。uCE

14、iCt OOiCO tuCEQV CC1. 溫度升高，輸入特性曲線溫度升高，輸入特性曲線向左移。向左移。溫度每升高溫度每升高 1 C，UBE (2 2.5) mV。溫度每升高溫度每升高 10 C，ICBO 約增大約增大 1 倍。倍。2. 溫度升高，輸出特性曲線溫度升高，輸出特性曲線向上移。向上移。BEuBiOT1T2 iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0溫度每升高溫度每升高 1 C， (0.5 1)%。輸出特性曲線間距增大。輸出特性曲線間距增大。O二、溫度變化對放大電路靜態工作點的影響二、溫度變化對放大電路靜態工作點的影響Q1Q2溫度升高，靜態溫度升高，靜態工作點向上移。

15、工作點向上移。三、常用靜態工作點穩定電路三、常用靜態工作點穩定電路分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+ui +us + uo VCC( (直流電源直流電源) )： 使發射結正偏，集電結反偏使發射結正偏，集電結反偏 向負載和各元件提供功率向負載和各元件提供功率C1、C2( (耦合電容耦合電容) )： 隔直流、通交流隔直流、通交流RB1 、RB2( (基極偏置電阻基極偏置電阻) )： 提供合適的基極電流提供合適的基極電流RC( (集電極負載電阻集電極負載電阻) ): 將將 IC UC ，使電流放大，使電流放大 電壓放大電壓放大RE( (發射極電

16、阻發射極電阻) )： 穩定靜態工作點穩定靜態工作點“Q ”CE( (發射極旁路電容發射極旁路電容) )： 短路交流，消除短路交流，消除 RE 對電壓放大倍數的影響對電壓放大倍數的影響1.靜態分析靜態分析+ UBE +UCE IBI1ICIE要求：要求：I1 (5 10)IBB (5 10)UBECCB2B1B2BVRRRU EBEBEBERURUUI ECII /EBII )(ECCCCCERRIVU 穩定穩定 “Q” 的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 直流通路直流通路+VCCRCRERB1RB2B+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiI2. 動態分析動態分析+us

17、+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo 交流通路交流通路微變等效電路微變等效電路電壓放大倍數電壓放大倍數ioUUAu beLbebLb rRrIRI 輸入電阻輸入電阻iiiIUr beB2B1/rRR 輸出電阻輸出電阻ro= RCrbeRiRo bI一、發射極電阻對放大器性能的影響一、發射極電阻對放大器性能的影響+us +VCCRCC1C2RLRE1+CE+RB1RB2RS+uo RE交流通路交流通路+ OUiURCRB1RB2+ RLbIcIiIRE+ OUiU+ bIcIiIRCRB1RB2RLrbeRE bI微變等效電路微變等效電路ioUUAu )1( EbebLbR

18、rIRI )1(/EbeB2B1iRrRRr ro = RCRE使放大器輸入電阻增使放大器輸入電阻增大，但放大倍數降低。大，但放大倍數降低。二、信號源內阻對電壓放大倍數的影響二、信號源內阻對電壓放大倍數的影響s so os sU UU UA Au u S Si ii iS Si iR Rr rr rU UU U i ii iS Si io os so os sr rr rR RU UU UU UU UA Au u u ui iS Si iA Ar rR Rr r +us +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo +RS+RLri+ OUiUSUuA 解解 1) )求求 “Q”)V( 7 . 362201520BQ U)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us +uo uA例例 11.3 =100, RS= 1 k , RB1= 62 k , RB2=