第2章第2章概晶體管放大電路的組成及其工作原圖解分析微變等效電路分析分壓式偏置穩定共射放大電共集電極放大電共基極放大電場效應管放大電概放大電路的基本概放大電路主要用于放大微弱的電信號，輸出電壓在幅度上得到了放大，這里主要講電壓放大電路放大電路的主要技術指1.1.放大倍數——根據放大電路輸入信號的條件和對輸出信號的要求，放大可分為四種類型，所以有四種放大倍數的定電壓放大倍數定義為 AU=UO/UI（重點電流放大倍數定義為 互阻增益定義為 互導增益定義為

輸入電Ri=ui/

RiRiui就越接近uSuSuSuso

通頻A

3dB

率變化曲線fL下限截止頻通頻帶：

上限截 止頻輸出電阻的定

URo I

RL

USR越小，放2.2.12.2.1共射基本放大電路的組及其工作原2.2.1共射基本放大電路的組成及其工作原IC R B3U+T2 UIBB+△UCEUU+△UBE-集電結反偏放大原理

Ui

→△UCE（-△IC×Rc）→UoUU電壓

Au Ui

IB

CE

OU UBE+△UBE

符號說 uuBE

UBE

ube iB I IC

Ootttttttt

U

uce 二.單管及各元件的作用二.單管及各元件的作用 輸

uo輸共射放大電路組

C C和UBE T

量。集T共射放大電 CRC

T CC

C2C R RC2T單電源供 2 2T引引言2.3.12.3.1靜態工作情況分2.3.22.3.2動態工作情況分一、分析三極管電路的基本思想和方基本思利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分直流通路(ui=0)分析靜態交流通路(ui0)分析動態，只考慮變化的電壓和電流。固定不變的電壓源都視為短路固定不變的電流源都視為開路視電容對交流信號短

1/jC靜態工作情況放大電路沒有輸入信號時的工作狀態稱為靜態靜態分析的任務是根據電路參數和三特性確定靜態值（直流值）UBE、IBIC和UCE。

T

放大電路建立正確的靜態工作點，是為了使三極管工作 性區以證號失。一一直流通路的畫法

將交流電壓源短 開

將電容開路 開直流通直流通用估算法分析放大器的靜態工（IB、UBE、IC、估算IB（UBE

IB

V

CC

估算UCE、

IC=

U

IC已知 =12V，R

Rb=300K，=37.5解：UBE

Ic

37.5

1.5

請注意電路中IB和IC的數量二二

ICC2

靜態工

CRCIICIB((IC,UCE

U(IB,UBE和(IC,UCE)分別對應于輸入輸出特性曲QQQQ

靜態

C

靜態

三、電路參數對靜態工作改變RB，其他參數不

Ri

Q趨近截止RBiBQ趨近飽和

RCi他參數 V RCQ趨近飽和區

例 設RB=38k，求VBB=0V、3V時的iC、uCE

54321O當VBB0V：iB

605040302010iB=5ViC

uCE5

UCE0.3V當VBB3

iC5RB VBBUBE(on)RBB

0.06iC=VCC

C飽C飽狀 E

uCES三極管的開關等效電判斷是否飽臨界飽和電流ICS和IBS

UCE(sat)

IBS

ICS

iB>

BS，則三極管飽和交流放大原理（設輸出空載）i 靜態工作 i Q

uCE怎么變化UCEUCE與Ui反相+VCC+VCC1＋C2＋uBE

U

ube—iBIB ——iCIC—

uceuiuuo比ui放大器的交流通交流通路——分析動將直流電壓源短路，將電容短路交流通路的畫法對交流信號(輸入信號

短

短

置 交流通交流負載輸出端接入負載RL：不影響 影響動態交流負uce=-=-ic

其中

RL

RL//交流量ic和uce有如下關系uce=-ic（RC//RL）=-ic或ic=（-1RL）這就是說，交流負載線的斜率交流負載線的作法

11/R'L。（R'LRL∥Rc②經過Q點①斜率為-1/R'LQ

交流負直流負（R'L=RL∥Rc②經過Q點注意

硅管，ui10sint(mV)，RB176kRC1VCCVBB6V，圖解分析各電壓、電流值 u+ u+i

+

R R–––– ––––ui0，求靜態電IBQ

6

(mA)

30

直流負載線(交流負載

6ICQ 643

1t

iB=10

Ot

0.7Ot

uiUimsintib=IuiUimsintib=Ibmsintic=Icmsinuce=–Ucemsinuo=u IBQ +IbmsintiC= +IcmsintuCE=UCEQ–Ucemsint=UCEQ+Ucemsin(180°–iC=uCE=

o放大電路的非線性失真問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“Q”過低引起截止失 i Qt tO

tO

交流負載Q

uuit

NPN管：頂部失真為截止失真PNP管：底部失真為截止失真不發生截止失真的條件：IBQIbm“Q”過高引起飽和失集電極臨

NPN管底部失真為飽和失真

Q

飽和電

PNP管頂部失真為飽和失真V

ICS

t

BS

t

IBS基極臨界飽和電流不接負載時，交、直流負載線重合，VCC=不發生飽和失真的條件IBQIbm飽和失真的本質+

V

+ 負載開路時RC的限制，iB增大，iC不可能超過VCC/RC接負載時RL的限制，iB增大，iC不可能超VCC/RL(RL=RC//選擇工作點的原當ui較小時，為減少功耗和噪聲，“Q”為提高電壓放大倍數，“Q”可以設得高一些為獲得最大輸出，“Q”可設在交流負載線中點引引言H參數的引2.3.22.3.2H參數小信號模引立小信號模型的意由于三極管是非線件，這樣就使得放大電路的分析非常。建立小信號模型，就是在一定的條件下（工作點附近）將非線件做線單元組合來說明，并作為進一步研究的基礎，這種研究方法稱為建模。立小信號模型的思當放大電路的輸入信號電壓很小時，就可把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線線性電路來處理。出H參數的出對于雙口網絡，我們已經知道輸入iC=g(iB在小信號情況下，對上兩式取全微分dvBE

BIBBIB

diC

用小信號交流分量表說明diB與 說明diB與 ie ic=hfeib+vbe=vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hiefe fe

輸出端交流短路時的輸入電阻輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或

流放大系數hrehoe

IBIB

輸入端電流恒定（交流開路）的反向電壓傳輸輸入端電流恒定（交流開路）時的輸出電導四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（H參數vbe=hieib+hvbe=hieib+hrevceic=hfeib+cbe可得小信號模

BJT雙口網 H參數與工作點有關，在放區基本不變

BJT的H參數模hib是受控源，且為電控制電流源(CCCS)uT很小，一般為10-310-4H參數的確rbe與Q點有關，可用圖一般也用公式估算rbe=rb+(1+)其中對于低頻小而r

VT(mV)

26(mV

200 200(1) I則

、H參數的應1、電壓放大倍 urIIbIcUBUiIbRLC//LUUo

負載電阻越小，放大倍數越小2、輸入電阻的I IBBRU IRb

U U當信號源有內阻時 ＝ . 3、輸出電阻的計算 根據定 U.U.Ro .Io

RL

IUS出電阻

I

I I UoR所以 UooRIo

①分析直流電路，求出“Q”，計算rbe②畫電路的交流通路。③在交流 把三極管畫成H參數模型④分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量求：1.靜態工作點輸出電阻R0。若輸出電壓的波形出現如下失真，是截止還是飽和失真？應調節哪個元件？如何調節？解：1思路：微變等效電AU、Ri、

43(3.9

U U

L i

Ri

//

470

0.945

R02.4.2100，uS10sint(mV)，求疊加在“Q上的各交流量。470

12

+

2.7

3.6 u

BV

BB12

[解]ui0，求靜態電流Q”，計

12

0.024ICQ=IBQ=2.4UCEQ=122.42.7=5.5

200(1)I200

1283++R++RuS+–B–C? ? 小信號等

C+C Bu+Bus–

E

④分析各極交流 uS(RB//rbe

7.2sin

RrRr ib

urbe

5.5sin

(A)ic

ib

ic(RC

RL)

0.85sin

⑤分析各極總電uBE=(0.7+0.0072sintiB=(24+5.5sint)iC=(2.4+0.55sint)uCE=(5.5–0.85sint)問題的提出單管共射放大電路存在的問—實驗中出現的現態工作點的位置發生變化的原溫度對晶體管參數T↑→ICBO↑,溫度每升高10oC,ICBO↑一倍T↑→UBE↓,溫度每升高1oC,UBE↓2.5mvT↑→β↑,溫度每升高1oC,Δβ/β0.5—1%溫度對靜態工作點的影ICQ=βIBQ+(1+β)IBQ=（VccUBE） →T↑→ICQ↑→Q↑→飽和失工作點上移時輸出波形分“Q”過高引起飽和失集電極臨集電極臨飽和電QOtOtVNPN管底部失真為飽和失真不接負載時，交、直流負載線重電路組特點：RB1—上偏流電阻、RB2—下偏流電阻RE—發射極電 共發射極電二穩定靜態工作點的原直流通U+I直流通路的畫穩定過程（原理T↑→ICQ↑→ICQ×RE↑→UB若電若電路調整適當，可以使ICQ基本不變3.穩定的條UB固>>UB=VCC×RB2/硅管I1=（5--鍺管I1=（10-->>硅管UB=（3--鍺管UB=（1--靜態分求Q點（IBQ、ICQ、UCEQ）一估算UBQ

IIII UU+U E

IICQ

IBQICQ/

說明Q二利 定理（同學自己做動態分求AU、Ri、——1.畫出交流通畫出放大電路的微變等效電二計算動態性能指 u /u 相放相放

)RE“-”表示Uo和UiAu的值比固定偏

計算輸入Ru/i Ru/i

RB2

[be

)RERi↑，同時說明公式的記法和折合的概念計算輸出電阻Ro=Ro=uo/iouo在RE兩端的電壓可以忽略不計，因此Ro≈Rc結結論AuRi↑，Ro基本不變（同固定偏置放大電路相比較舉例討如何提高電壓放大倍數在R在RE兩端并聯一個電容，則放與固定偏置放大電路相同例=100，RS=1k，RB1=62k，RB2=20k,RC=3k，RE=1.5k，RL5.6k，VCC15V。

求

BQ

20

U + U

20us

ICQ

3.7

2IBQ

2

100

152(31.5)

6

，R，R，

200

26

IBQ

200

26/ 1500Au

100

Ri

RB1

//

20

62//

1.36

ui

Au

Ri

Au

1

Ro=RC=3小分析了固定偏置放大電分析了射極偏置放大電路穩定靜態工作點的原理。重點分析計算了分壓式偏置放大電路的能指標為今后學習反饋建立基礎概念。課后思考題二、計算輸出電阻時，若考慮二、計算輸出電阻時，若考慮 同學參 共集電極放電共集電極放大(射極輸出器、射極一、電路組成與靜態工作

+ –

ui

+ –

+RBR

R L交流通IBQ=(VCC–UBEQ)/[RB+(1+RE]ICQ=I UCEQ=VCC–ICQ++++RL交流通 +Rs+Rs+小信號等效電電壓放大倍數uA u

）ib

//

(1

)ib

//

(1

輸入電阻 uRi iui

//

(1

(1

輸出電阻：

r

+

sus=

uRou

S S

=

//L射極輸出器

Au1輸入輸出同 用途：輸入級輸出級中 例 =120，RB=300k，rbb=200UBEQ0.7VRERLRs1k，VCC12V求：“Q”，Au，Ri，RoCICI1+–RSui+–+u– = – )/ +(1+)R =(12–0.7)/[300+12127oIEQIBQ=3.2UCEQ=VCC–ICQ=12–3.21=8.82Rbe=200+26/1.18

RL=1//1=0.4u u

Ri=300//(1.18=51.2R

//

18

1Ri的電路100+100++100–10u++10+–+B+C3、RB3RiRB1RB2rbe(1RE]Ri=50//510=45(k)C3RB3：RiRB3RB1RB2rbe(1+Ri=(100+50)//510=115接C3 RB3//rbeRi=rbe+(1+)(RB//RE)=(1+)(RB//RERi=5150//10=425電共基極放大電

+ R+

一、求“QCC

+ u u

二、性能指標分 i i u

rR

b

R

(1

1 R

r

Ro=

//(1 E Ri

特點Au大小與共射電路相同輸入電阻小，Aus小電2.8.12.8.1場效應管放大電路的組場場效應管電路小信等效電路分析場效應管放大電路三種組態：共源、共漏、共 輸入電阻極高，噪聲低，熱穩定性好自給偏壓電 +

+S G 柵極電阻RG的作用(2)瀉放柵極積累電源極電阻RS的作用漏極電RD的作用：iD的變化變uDS的變UGSQ=UGQ–USQ=–分壓式自偏壓電

RRCD1++GSRS

U

IDQ+

IDQ

調整電阻的大小，可獲得UGSQUGSQ=UGSQ<2.8.1耗盡NMOS管，RG=1RS2k，RD12k，VDD20VIDSS4mA，UGS(off4ViDuODDG+SRG +–

IDSS(1

UGS(off) iG=uGS=

iD

4(1

i2Di2

4iD1=4iD2=1

uGS8V<UGS(off)增uGS