模拟电子技术 第二章

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1、第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.12.1放大的概念和电路主要指标放大的概念和电路主要指标 2.72.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.62.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路2.52.5单管放大电路的三种基本接法单管放大电路的三种基本接法2.42.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.32.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.22.2基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理本章重点和考点本章重点和考点:1.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。2.放大电路失真分析和最大输出

2、电压计算。放大电路失真分析和最大输出电压计算。3.BJT三种组态的特点、三种组态的特点、FET三种组态的特点。三种组态的特点。本章教学时数：本章教学时数：10学时学时第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1.2.2.1.2.放大电路的性能指标放大电路的性能指标放大电路示意图放大电路示意图图图2.1.2放大电路示意图放大电路示意图第二章第二章 基本放大电路基本放大电路一、放大倍数一、放大倍数表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。放大器可分为四种类型，

3、所以有四种放大倍数的定义。（1）电压放大倍数为）电压放大倍数为:Auu=UO/UI（重点）重点）（2）电流放大倍数为）电流放大倍数为:A Aiiii=I IO O/I II I （4）互导放大倍数为）互导放大倍数为:Aiu=IO/UI（3）互阻放大倍数为）互阻放大倍数为:Aui=UO/II本章重点研究电压放大倍数本章重点研究电压放大倍数Auu第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、输入电阻二、输入电阻 Ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。那么就要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的是

4、衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。对前级的影响越小。AuIiUSUiRi=Ui/Ii一般来说，一般来说，R Ri i越大越好。越大越好。WhyWhy？第二章第二章 基本放大电路基本放大电路三、输出电阻三、输出电阻 Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。从放大电路输出端看进去的等效电阻。0oooSUIUR输入端正弦电压输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压的输出电压 、。oU iUoULooo)1(RUUR 输出电阻愈小，带载能力愈强。输出电

5、阻愈小，带载能力愈强。LoLooRRRUU 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路四、通频带四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线通频通频带带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路五、非线性失真系数五、非线性失真系数 D所有谐波总量与基波成分之比，即所有谐波总量与基波成分之比，即12322AAAD六、最大不失真输出幅度六、最大不失真输出幅度 在输出波形没有在输出波形没有明显

6、失真明显失真情况下放大电路能够提供情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压给负载的最大输出电压(或最大输出电流或最大输出电流)可用峰可用峰-峰值峰值(UOPP、IOPP)表示，或有效值表示表示，或有效值表示(Uom、Iom)。七、最大输出功率与效率七、最大输出功率与效率 输出不产生输出不产生明显失真明显失真的最大输出功率。用符号的最大输出功率。用符号 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流电源消耗的功率直流电源消耗的功率2.2基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件作用基本共射放大电路的组成及各元件作用T：NPN 型三极管，为

7、放大元件；型三极管，为放大元件；VCC：为输出信号提供能量；为输出信号提供能量；RC：当当 iC 通过通过 Rc，将将电流的变化转化为集电极电流的变化转化为集电极电压的变化，传送到电路电压的变化，传送到电路的输出端；的输出端；VBB、Rb：为发射结提为发射结提供正向偏置电压，提供静供正向偏置电压，提供静态基极电流态基极电流(静态基流静态基流)。图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路T第二章第二章 基本放大电路基本放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路放大电路放大电路没有输入信号没有输入信号时的工作状态称为静态。时的工作状态称为静态。2.2.2 2.2.2 设置静态工作点的必要

8、性设置静态工作点的必要性一、静态工作点一、静态工作点 (Quiescent Point)静静 态工作点态工作点Q（直流值）：直流值）：UBEQ、IBQ、ICQ 和和UCEQ图图 2.2.1基本共射放大电路基本共射放大电路TbBEQBBBQRUVICCCCCERIVUQQICQ=IBQ对于对于NPN硅管硅管UBEQ0.7V，PNP锗管锗管UBEQ-0.2V第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、为什么要设置静态工作点二、为什么要设置静态工作点图图 2.2.2没有设置合适的静态工作点没有设置合适的静态工作点T+ui-输出电压会出现失真输出电压会出现失真对放大电路的基本要求：对放大电路的基本要求：

9、1.输出波形不能失真。输出波形不能失真。2.输出信号能够放大。输出信号能够放大。Q点不仅影响放大电路是否会失真，点不仅影响放大电路是否会失真，而且影响放大电路的几乎所有的动态参数。而且影响放大电路的几乎所有的动态参数。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路uCE（-iCRc）iUuBEiBiC（iB）电压放大倍数：电压放大倍数：oU-+VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+UIUB+IIC+U+CEUOiouUUABCE一放大原理一放大原理2.2.3 2.2.3 基本基本共射放大电路的工作原理及波形分析共射放大电路的工作原理及波形分析若设置了适当静态工作点若设置了适

10、当静态工作点第二章第二章 基本放大电路基本放大电路IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQ-+VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+UIUB+IIC+U+CEUOceCEQCEcCQCbBQBbeBEQBEuUuiIiiIiuUu符号说明符号说明基本共射放大电路的基本共射放大电路的电压电压放大作用放大作用是利用晶体管的是利用晶体管的电流放大作用，并依靠电流放大作用，并依靠RC将电流的变化转化成电压将电流的变化转化成电压的变化来实现的。的变化来实现的。各电压、电流的波形各电压、电流的波形第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.2.4 放

11、大电路的组成原则放大电路的组成原则一、组成原则一、组成原则1.必须有为放大管提供合适必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。点的直流电源。保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。点。3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管能产生对于晶体管能产生uBE，对于场效应管能产生对于场效应管能产生uGS，从而改变输出回路的电流，放大输入信号。从而改变输出回路的电流，放大输入信号。4.当负载接入时，必须保证放大管的输出回路

12、的动态当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。大得多的信号电流或信号电压。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、常见的两种共射放大电路二、常见的两种共射放大电路1.直接耦合共射放大电路直接耦合共射放大电路图图 2.2.5阻容耦合阻容耦合共射放大电路共射放大电路T2.阻容耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路bBEQCCBQRUVI ICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RCb1BEQb2BEQCCBQRURUVIICQ IBQUCEQ=VCC ICQ RC图图 2.2.4

13、直接耦直接耦合共射放大电路合共射放大电路TR Rb1b1R Rb2b2 放大电路如图所示。已知放大电路如图所示。已知BJT的的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：求：第二章第二章 基本放大电路基本放大电路 共射极放大电路共射极放大电路 （1）放大电路的）放大电路的Q点。此时点。此时BJT工作在哪个区域？工作在哪个区域？（2）当）当Rb=100k时，放大电路的时，放大电路的Q点。此点。此时时BJT工作在哪个区域？（忽略工作在哪个区域？（忽略BJT的饱的饱和压降）和压降）解：解：（1）uA40300k2V1bBECCBQRUVI（2）当）当Rb=100k时，时，3.2mAuA

14、4080BC II 5.6V3.2mA2k-V12CcCCCEQIRVU静态工作点为静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），），BJT工作在放大区。工作在放大区。其最小值也只能为其最小值也只能为0，即，即IC的最大电流为：的最大电流为：uA120100k2V1bCCB RVImA6.9uA12080BC II V2.79.6mA2k-V12CcCCCEQIRVUmA62k2V1cCESCCCMRUVICMB II 由由于于所以所以BJT工作在饱和区。工作在饱和区。UCEQ不可能为负值，不可能为负值，此时，此时，Q（120uA，6mA，0V），），第二章第二章 基本放大电路基本放大电路

15、复习：复习：1.放大电路的性能指标有哪些？放大电路的性能指标有哪些？2.放大电路为什么要设置静态工作点？放大电路为什么要设置静态工作点？包括哪几个参数？包括哪几个参数？3.如何从计算出来的如何从计算出来的Q点判断放大电路点判断放大电路处于什么工作区？处于什么工作区？第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.3.1 2.3.1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路阻容耦合放大电路的阻容耦合放大电路的直流通路直流通路 耦合电容：通交流、隔直流耦合电容：通交流、隔直流 直流电源：内阻为零直流电源：内阻为零 直流电源和耦合电容对交流直流电源和耦合电容对交流相当于短路相当于短路 共射极放大电路共射极放大

16、电路2.3放大电路的分析方法放大电路的分析方法+-阻容耦合放大电路的阻容耦合放大电路的交流通路交流通路2.3.2图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一、静态工作点的分析一、静态工作点的分析1.先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ、UBEQ。2.用图解法确定输出回路静态值。用图解法确定输出回路静态值。方法：方法：根据根据 uCE=VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 时，时，当当时，时，当当第二章第

17、二章 基本放大电路基本放大电路输出回路输出回路输出特性输出特性CCCCCECCCEC0 0 RViuVui ，直流负载线直流负载线Q由静态工作点由静态工作点 Q 确 定 的确 定 的 IC Q、UCEQ 为静态值。为静态值。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路T【例例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb=280 k，Rc=3 k ，集电极直流电源集电极直流电源 VCC=12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807.012(bBEQCCBQ RUVI做直流负载线，确定做直流负

18、载线，确定 Q 点点根据根据 UCEQ=VCC ICQ RciC=0，uCE=12 V；uCE=0，iC=4 mA.第二章第二章 基本放大电路基本放大电路0iB=0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、二、电压放大倍数的分析电压放大倍数的分析1.交流通路的输出回路交流通路的输出回路 输出通路的外电路是输出通路的外电路是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。2.交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜

19、率为：交流负载线斜率为：LCLL/1RRRR ，其中，其中OIBiC /mAuCE /VQ第二章第二章 基本放大电路基本放大电路3.动态工作情况图解分析动态工作情况图解分析0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB/AuBE/ViBUBE（动画3-1）第二章第二章 基本放大电路基本放大电路交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC/mA0IB =4 0 A2060804Q260uCE/ViC/mA0tuCE/VUCEQ iC输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析第二章第二章 基本放大电路基本放大电路4.电压放大倍数电压放大

20、倍数BECEIOuuuuAu 【例例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，出特性曲线如右图，RL=3 k 。uCE=(4.5 7.5)V=3 V uBE=(0.72 0.68)V=0.04 V解：解：求求 确定交流负载线确定交流负载线LR k 5.1/LCLRRR取取 iB=(60 20)A=40 A则输入、输出特性曲线上有则输入、输出特性曲线上有7504.03BECE uuAu图图 2.4.3(a)T第二章第二章 基本放大电路基本放大电路三、波形非线性失真的分析三、波形非线性失真的分析1.静态工作点静态工作点过低，引起过低，引起

21、iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB/AuBE/ViB/AIBQ 截止失真截止失真（动画动画3-23-2）第二章第二章 基本放大电路基本放大电路iC、uCE(uo)波形失真波形失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形。波形。uo 波形顶部失真波形顶部失真uo=uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC/mAICQUCEQ第二章第二章 基本放大电路基本放大电路OIB=0QtOO NPN 管管 uo波形波形tiCuCE/VuCE/ViC/mAuo=uceib(不失真不失真)ICQUCEQ2.Q 点过高

22、，引起点过高，引起 iC、uCE的波形失真的波形失真饱和失真饱和失真uo 波形底部失真波形底部失真第二章第二章 基本放大电路基本放大电路3.3.用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB=0QuCE/ViC/mAACBDE交流负载交流负载线线 输出波形没有输出波形没有明显失真时能够输明显失真时能够输出最大电压。即输出最大电压。即输出特性的出特性的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的的中点中点。则。则 AQ=QB，CD=DE问题：如何求最大不失真输出电压？问题：如何求最大不失真输出电压？Uomax=min(UCEQ-UCES),(UCCUCEQ

23、)第二章第二章 基本放大电路基本放大电路4.4.用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响（1）改变改变 Rb，保持保持VCC，Rc，不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCuCE Q1Q3（2）改变）改变 VCC，保持保持 Rb，Rc，不变；不变；升高升高 VCC，直流负载线平直流负载线平行右移，动态工作范围增大，行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2第二章第二章 基本放大电路基本放大电路3.改变改变 Rc，保持保持 Rb，VCC，不变

24、；不变；4.改变改变 ，保持保持 Rb，Rc，VCC 不变；不变；增大增大 Rc，直流负载直流负载线斜率改变，则线斜率改变，则 Q 点向点向饱和区移近。饱和区移近。OIBiCuCE Q1Q2OIBiCuCE Q1Q2增大增大 ，IC Q 增大，增大，UCEQ 减小，则减小，则 Q 点移近饱点移近饱和区。和区。图图 2.4.9(c)图图 2.4.9(d)第二章第二章 基本放大电路基本放大电路图解法小结图解法小结1.能够形象地显示静态工作点的位置与非线性能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；失真的关系；2.方便估算最大输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；3.可直观表示电路参数对

25、静态工作点的影响；可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4.有利于对静态工作点有利于对静态工作点 Q 的检测等。的检测等。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.3.3等效电路法等效电路法（第六讲）（第六讲）晶体管在小信号晶体管在小信号(微变量微变量)情况下工作时，可以在静情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的用直线段近似地代替三极管的特性曲线特性曲线，三极管就可以，三极管就可以等效为一个线性元件等效为一个线性元件。这样就。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。线性

26、电路。一、微变等效条件一、微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小第二章第二章 基本放大电路基本放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路1.H(hybrid)参数的引出参数的引出),(CEBBEvifv 在小信号情况下，对上两式取全微分得在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV 用小信号交流分量表示用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce输入、输出特性如下：输入、输出特性如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可

27、以写成：可以写成：),(CEBCvifi CECECBBCBCEdvvidiiidiIVCvBEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络二、晶体管共射参数等效模型二、晶体管共射参数等效模型第二章第二章 基本放大电路基本放大电路CEBBEie Vivh 输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。输入端交流开路时的输出电导。其中：其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数。四个参数量纲各不相同

28、，故称为混合参数。2.H参数的物理意义参数的物理意义CEBCfe Viih BCEBEre Ivvh BCECoe Ivih hybrid（H H参数）参数）vbe=h11eib+h12evceic=h21eib+h22evceUbe=h11eIb+h12eUceIc=h21eIb+h22eUceh11eh21eh12eh22e第二章第二章 基本放大电路基本放大电路3.H参数小信号模型参数小信号模型根据根据可得小信号模型可得小信号模型BJT的的H参数模型参数模型h21eibicvceibvbeh12evceh11eh22evbe=h11eib+h12evceic=h21eib+h22evcev

29、BEvCEiBcebiCBJT双口网络双口网络 H H参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。H H参数与工作点有关，在放大区基本不变。参数与工作点有关，在放大区基本不变。H H参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。4.简化的简化的H参数等效参数等效模型模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe=h11e =h21e uT=h12e rce=1/h22e一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 ibicvceibvbeuT vcerberce

30、 uT很小，一般为很小，一般为10-3 10-4，rce很大，很大，约为约为100k。故一故一般可忽略它们的影响，得到般可忽略它们的影响，得到简化电路简化电路 ib 是受控源是受控源，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。5.H参数的确定参数的确定 一般用测试仪测出；一般用测试仪测出；rbe 与与Q点有关，可用图点有关，可用图示仪测出。示仪测出。一般也用公式估算一般也用公式估算 rbe rbe=rb+(1+)re则则 )mA()mV(26)1(200EQbeIr )mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而而

31、(T=300K)对于低频小功率管对于低频小功率管 rb(100300）三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析电路动态参数的分析就是电路动态参数的分析就是求解电路电压放大倍数、求解电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输入电阻、输出电阻。解题的方法是：解题的方法是：作出作出h参数的交流等效电路参数的交流等效电路 图图2.2.5共射极放大电路共射极放大电路RbviRcRLiVbIcIOVbI（动画动画3-7）根据根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIV bcII )/(LccORRIV 则电压增益为则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)/()/()/

32、(rRRrIRRIrIRRIVVAV （可作为公式）（可作为公式）1.求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）2.求输入电阻求输入电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii/rRIVR 3.求输出电阻求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令令0i V0b I0b I Ro=Rc 所以所以LS0oooRUIUR4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻求求Ui.UO.Ui.Us.解解（1）求）求Q点，作直流通路点，作直流通路VRIVUmAIIuAKRUVI424124)40(10040300)7.0(12cCCCCEBCb

33、BECCB（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益A AV V，输出电阻输出电阻R Ro o、输入电阻输入电阻R Ri i。例如图，已知例如图，已知BJTBJT的的=100=100，U UBEBE=-0.7V=-0.7V。I IB BI IC CU UCECE2.画出小信号等效电路画出小信号等效电路3.求电压增益求电压增益 )mA()mV(26)1(200EQbeIr 200+（1+100）26/4=865欧欧RbviRcRLiVbIcIOVbIU Ui iU Uo

34、 o6.155)/()/()/(beLcbebLcbbebLcciO rRRrIRRIrIRRIUUAV4.求输入电阻求输入电阻5.求输出电阻求输出电阻Ro=Rc=2KRbRcRLiVbIcIOVbIRiiIU Ui iU Uo o865/bebiiirRIUR7.非线性失真判断非线性失真判断-截止失真截止失真uituot6.非线性失真判断非线性失真判断-饱和失真饱和失真uituot 等效电路法的步骤等效电路法的步骤(归纳归纳)1.首先利用图解法或近似估算法确定放大电路首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点的静态工作点 Q。2.求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微

35、变等效电路参数 和和 rbe。3.画出放大电路的微变等效电路。可先画出三画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。流通路。4.列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.4放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定（第七讲）2.4.1静态工作点稳定的必要性静态工作点稳定的必要性 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：子参数的影响主要表现有：1.UBE 改变。改变。UBE 的温度系数约

36、为的温度系数约为 2 mV/C，即温度即温度每升高每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV。2.改变。改变。温度每升高温度每升高 1 C，值约增加值约增加 0.5%1%，温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。3.ICBO 改变。改变。温度每升高温度每升高 10 C，ICBQ 大致将增加一大致将增加一倍，说明倍，说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。动画动画avi3-8.avi第二章第二章 基本放大电路基本放大电路温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T=20 C T=5

37、0 C图图 2.4.1 2.4.1晶体管在不同环晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线境温度下的输出特性曲线第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.4.2典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路稳定稳定Q点常引入直流负反馈或温度补偿的方法点常引入直流负反馈或温度补偿的方法使使IBQ在温度变化时与在温度变化时与ICQ产生相反的变化。产生相反的变化。一、电路组成和一、电路组成和Q点稳定原理点稳定原理C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1Reui图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路b图图 2.4.2直接耦合的静态工作点稳定电路直接耦合的静态工作点稳

38、定电路aTR Rb1b1R Rb2b2R Re e（动画动画3-5）所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路电流负反馈式工作点稳定电路T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB图图 2.4.2阻容耦合的静态工作点稳定电路阻容耦合的静态工作点稳定电路由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)CCb2b1b1BQVRRRU 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、静态工作点的估算二、静态工作点的估算由

39、于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII 则则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 静态基极电流静态基极电流 CQBQII R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ第二章第二章 基本放大电路基本放大电路C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re beLrRAu LcL/RRR cob2b1bei/RRRRrR 三、动态参数的估算三、动态参数的估算rbe ebcRcRLoUbIcIiUbI+Rb2Rb1第二章第二章 基本

40、放大电路基本放大电路如无旁路电容，动态参数如何计算？如无旁路电容，动态参数如何计算？图图2.4.4(a)无旁路电容时的交流电路无旁路电容时的交流电路 R)1(EbeLrRAuLcL/RRR cob2b1Ebei/)1(RRRRRBrR2.4.3稳定静态工作点的措施稳定静态工作点的措施 a利用二极管的利用二极管的反向特性反向特性进行温度补偿进行温度补偿D图2.4.5静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路 b利用二极管的利用二极管的正向特性正向特性进行温度补偿进行温度补偿 50I/mAU/V0.20.4 25510150.010.020Rb1Rb2IRbIDIBvi+-复习：复习：1.如何用图解法求

41、静态工作点？如何用图解法求静态工作点？用解析式求基极电流，用解析式求基极电流，作直线作直线UCEQ=VCC ICQRc与与BJT输出特性曲线的交点。输出特性曲线的交点。2.NPN管共射放大电路管共射放大电路Q点设置太低，输出电压将会如何？点设置太低，输出电压将会如何？如何调节？如何调节？3.直流通路、交流通路如何绘制？直流通路、交流通路如何绘制？4.BJT的的h参数等效模型如何？基射极等效电阻如何计算？参数等效模型如何？基射极等效电阻如何计算？6.为什么要稳定静态工作点？如何稳定？为什么要稳定静态工作点？如何稳定？5.共射放大电路静态、动态分析包括哪些参数？共射放大电路静态、动态分析包括哪些参

42、数？2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法晶体管单管放大电路的三种基本接法 共射组态共射组态 CE共集组态共集组态 CC共基组态共基组态 CB第二章第二章 基本放大电路基本放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU 共射极放大电路共射极放大电路C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLT2.5.1基本共集放大电路基本共集放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU图图 2.5.1基本基本共集放大电路共集放大电路一、电路的组成一、电路的组成信号从基极输入，信号从基极输入，从发射极输出从发射极输出第二章第二章 基本放大电路基本放大电路二、静态工作点二、静态工作点C1Rb

43、+VCCC2RL+Re+RS+SUOU由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 则则eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU 图图 2.5.1共集电极放大电路共集电极放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路三、电流放大倍数三、电流放大倍数biII eoII )1(beioi IIIIA所以所以四、电压放大倍数四、电压放大倍数ebeeo)1(RIRIU ebbebeebebi)1(RIrIRIrIU ebeeio)1()1(RrRUUAuLee/RRR 结论：电压放大倍数恒小于结论：电压放大倍数恒小于 1，而接近，而接近 1，且输

44、出电，且输出电压与输入电压同相，又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。iUOUSU+_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 图图2.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路五、输入电阻五、输入电阻eebebiRIrIU ebeiii)1(RrIUR 输入电阻较大。输入电阻较大。iUOUSU+_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 图图2.5.22.5.2交流交流等效电路等效电路Ri第二章第二章 基本放大电路基本放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路六、输出电阻六、输出电阻OU+_rbeSR bIeIoIbec

45、cIbI bsssbebo/)(RRRRrIU 式式中中 1)1(sbeooobeoRrIURIII所以所以而而输出电阻低，故带载能力比较强。输出电阻低，故带载能力比较强。Ro图图 2.5.3共集放大电路的输出电阻共集放大电路的输出电阻如输出端加上发射极电阻如输出端加上发射极电阻ReRe1/sbeeoRrRR如输出端无发射极电阻如输出端无发射极电阻Re LS0oooRUIUR2.5.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.5.4共基极放大电路共基极放大电路(a)原理电路原理电路VEE 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管保证集电结反偏；三极管工作在放大区。工作在放大区

46、。(b)实际电路实际电路实际电路采用一个电实际电路采用一个电源源 VCC，用用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLTC1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.5.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.5.4共基极放大电路共基极放大电路VEE 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管保证集电结反偏；三极管工作在放大区。工作在放大区。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路(a)电路电路+_+_OUiUReVBBVCCRcT(b)交流通路交流通路OU

47、+_+_iUReRcT一、静态工作点一、静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ)第二章第二章 基本放大电路基本放大电路(a)直流通路直流通路+_OUReVBBVCCRcTBEQCCQCCEQCQCEQEQBQeBEQBBEQURIVUUUIIRUVI1二、电压放大倍数二、电压放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：交流等效电路交流等效电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRCCbeeebebeeeiiiiebeCbebeeCCiouRRrRIrIRIIUIURRrRrIRIRIUUA01)1(试讨论试讨论Re为零时的放大倍数为零时

48、的放大倍数三、电流放大倍数三、电流放大倍数由微变等效电路可得，共基极放大电路没有电流放大作用，由微变等效电路可得，共基极放大电路没有电流放大作用，因为：输入电流因为：输入电流 Ii=Ie，输出电流输出电流 IO=IC，Ai=IO/Ii=Ic/Ie=a但是但是具有电压放大作用具有电压放大作用。电压放大倍数与共射电路相等，。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路但没有负号，说明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路+_+_OUiURerbeeICIbIbI becRC四、输入电阻四、输入电阻1)1(beibeeiiiirRRrRIrIR

49、IIUIUReeebebee则：为零若五、输出电阻五、输出电阻 Ro RC第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.5.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大(数值同共射数值同共射电路，但同相电路，但同相)小小(小于、近于小于、近于 1)大大(十几十几 一几百一几百)小小 大大(几十几十 一百以上一百以上)大大(几十几十 一百以上一百以上)电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA 1beLrR ebee)1

50、()1(RrR beLrR 第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.5.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大(几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧)小小(几欧几欧 几十欧几十欧)中中(几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧)rce小小(几欧几欧 几十欧几十欧)大大(几十千欧以上几十千欧以上)中中(几百欧几百欧几千欧几千欧)rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好第二章第二章 基本放大电路基本放大电路例例如图属于何种组态？其输出电压的波形是否正确？若有错，请

51、改正。uo uo ui-Vcc R2 R3 ReR1+解共集电极组态解共集电极组态共集电极电路特点：共集电极电路特点：电压增益小于电压增益小于1 1但接近于但接近于1 1，U UO O与与U Ui i同相。同相。输入电阻大，对电压信号源衰减小输入电阻大，对电压信号源衰减小 输出电阻小，带负载能力强输出电阻小，带负载能力强不正确。不正确。ui 例例 电路如图题所示，电路如图题所示，BJT的的电流放大系数为电流放大系数为，输入电阻为输入电阻为r rbebe，略去了偏置电路略去了偏置电路。试求下列三种情况下。试求下列三种情况下的电压增益的电压增益A AV V、输入电阻输入电阻R Ri i和输出电阻和

52、输出电阻R RO O v vs2s2=0=0，从集电极输出；从集电极输出；v vs1s1=0=0，从集电极输出；从集电极输出；v vs2s2=0=0，从发射极输出。从发射极输出。解共发射极接法ebecebebcbioV)1()1(RrRRrIRIVVAebeiii)1(RrIVRcoRR bRcRcv vi iv vo oec+-r rbebeIIb bReReI Ib bI Ie ev vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tecb共基极组态共基极组态v vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tbecebcv vs2s2-+-+v vo oReReRcRcT Tebe

53、cebebcbioV)1()1(RrRRrIRIVVA1eiiiberRIVRv vs2s2+-ReReRcRcebcv vo or rbebeIIb bI Ie eI Ib bRo RCv vs1s1=0=0，从集电极输出从集电极输出共集电极组态共集电极组态v vs2s2v vs1s1+-+ReReRcRcT Tbecv vs1s1ecbRcRcReRev vo o+-ebeeebebebioV)1()1()1()1(RrRRrIRIVVAebeRrIVR)1(iii1/eoberRRv vs2s2=0=0，从发射极输出从发射极输出I Ic cI Ie e+v vs1s1-ecbr rbeb

54、eReReRcRcv vo oIIb bI Ib b一、复合管的组成及其电流放大系数一、复合管的组成及其电流放大系数复合管的构成：复合管的构成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1由两个或两个以上三极管组成。由两个或两个以上三极管组成。1.复合管共射复合管共射电流放大系数电流放大系数 值值BC ii 因因为为由图可见由图可见2B21B12C1CCiiiii 1B11E2B)1(iii 1BBii 2.6晶体管基本放大电路的派生电路晶体管基本放大电路的派生电路（自学）（自学）2.6.1复合管放大电路复合管放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2B21211B

55、21B1C)()1(iiii +uBEiBiB1iC2iCiEiE1=iB2T1bT2eciC1则则212121 BCii所所以以2.复合管输入电阻复合管输入电阻 rbe2be11beBBEbe)1(rriur 其中其中)1(2be11be1B2be2B1be1BBErriririu 所以所以显然，显然，、rbe 均比一个管子均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路3.构成复合管时注意事项构成复合管时注意事项（1）.前后两个三极管连接关系上，应保证前级输前后两个三极管连接关系上，应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。出电流与后级输入

56、电流实际方向一致。（2）.外加电压的极性应保证前后两个管子均为发外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。射结正偏，集电结反偏，使管子工作在放大区。复合管的接法复合管的接法T1bT2ec T2T1bec(a)NPN 型型(b)PNP 型型图图 2.6.1复合管复合管第二章第二章 基本放大电路基本放大电路(c)NPN 型型 cT1bT2e(d)PNP 型型 T2T1bec图图 2.6.1复合管复合管第二章第二章 基本放大电路基本放大电路结结 论论1.两个同类型的三极管组成复合管，其类型与原来相同。复两个同类型的三极管组成复合管，其类型与原来相同。复合管的合管

57、的 1 2，复合管的，复合管的rbe=rbe1+(1+1)rbe2。2.两个不同类型的三极管组成复合管，其类型与前级三极管两个不同类型的三极管组成复合管，其类型与前级三极管相同。复合管的相同。复合管的 1 2，复合管的，复合管的 rbe=rbe1+(1+1 )rbe2。3.在集成运放中，复合管不仅用于中间级，也常用于输入级在集成运放中，复合管不仅用于中间级，也常用于输入级和输出级。和输出级。优点优点可以获得很高的电流放大系数可以获得很高的电流放大系数 ；提高中间级的输入电阻；提高中间级的输入电阻；提高了集成运放总的电压放大倍数。提高了集成运放总的电压放大倍数。第二章第二章 基本放大电路基本放大

58、电路二、复合管共射放大电路二、复合管共射放大电路图图2.6.2阻容耦合复合管共射放大电路阻容耦合复合管共射放大电路电压放大倍数与没用复合管时相当，电压放大倍数与没用复合管时相当，但输入电阻大大增但输入电阻大大增加加,增强了电流放大能力。增强了电流放大能力。三、复合管共集放大电路三、复合管共集放大电路图图2.6.3阻容耦合复合管共集放大电路阻容耦合复合管共集放大电路复合管共集放大电路复合管共集放大电路使输入电阻大大增加，输出电阻大大减小。使输入电阻大大增加，输出电阻大大减小。2.6.2共射共基放大电路共射共基放大电路特点：特点：电路的输入电阻较大，具有一定的电电路的输入电阻较大，具有一定的电压放

59、大能力，有较宽的通频带。压放大能力，有较宽的通频带。图图2.6.4共射共基放大电路的交流通路共射共基放大电路的交流通路2.6.3共集共基放大电路共集共基放大电路图图2.6.5共集共基放大电路的交流通路共集共基放大电路的交流通路输入电阻较大，具有一定的电压放大能力，有较宽的通频带。输入电阻较大，具有一定的电压放大能力，有较宽的通频带。2.7场效应管放大电路场效应管放大电路（第9讲）场效应管是电压控制电流元件，具有高输入阻抗。场效应管是电压控制电流元件，具有高输入阻抗。2.7.1场效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法（以（以N沟道结型场效应管为例）沟道结型场效应管为例）图2.7.1场

60、效应管放大电路的三种接法场效应管放大电路的三种接法（a）共源电路（b）共漏电路（c）共栅电路2.7.2场效应管放大电路的静态工作点的设置方法场效应管放大电路的静态工作点的设置方法图图 2.7.2基本共源放大电路基本共源放大电路VDD+uO iDT+uIVGGRGSDGRD与双极型三极管对应关系与双极型三极管对应关系b G,e S,c D 为了使场效应管工作为了使场效应管工作在恒流区实现放大作在恒流区实现放大作用，应满足：用，应满足：TGSDSTGS UuuUu N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效应管组成的放大电路。场效应管组成的放大电路。(UT：开启电压开启电压)一、基本共源放大电路一、基

61、本共源放大电路第二章第二章 基本放大电路基本放大电路静态分析静态分析 UGSQ、IDQ UDSQVDD+uO iDT+uIVGGRGSDGRD图图 2.7.2基本共源放大电路基本共源放大电路两种方法两种方法近似估算法近似估算法图解法图解法(一一)近似估算法近似估算法MOS 管栅极电流管栅极电流为零，当为零，当 uI=0 时时UGSQ=VGG而而 iD 与与 uGS 之间近似满足之间近似满足2TGSDOD)1(UuIi(当当 uGS UT)式中式中 IDO 为为 uGS=2UT 时的值。时的值。2TGSQDODQ)1(UUIIDDQDDDSQRIVU 则静态漏极电流为则静态漏极电流为第二章第二章

62、 基本放大电路基本放大电路(二二)图解法图解法图图 2.7.3图解法求基本共源放图解法求基本共源放大电路的大电路的 静态工作点静态工作点VDDDDDRVIDQUDSQQ利用式利用式 uDS=VDD iDRD 画出直流负载线。画出直流负载线。图中图中 IDQ、UDSQ 即为静态值。即为静态值。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路Q点：点：UGSQ、IDQ、UDSQUGSQ=2PGSQDSSDQ)1(UUIIUDSQ=已知已知UP 或或 UGS（Off)VDD-IDQ(Rd+R)-IDQR可解出可解出Q点的点的UGS Q、IDQ、UDSQ 如知道如知道FET的特性曲线，也可采用的特性曲线，也可采

63、用图解法。图解法。二、自给偏压电路二、自给偏压电路图图2.7.4(a)JFET自给偏压共源自给偏压共源电路电路耗尽型耗尽型MOS管自给偏压共源电路的分析方法相同。管自给偏压共源电路的分析方法相同。IDQ三、三、分压式分压式偏置电路偏置电路图图2.7.5分压式分压式偏置电路偏置电路+T+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+iUoU(一一)Q Q点点近似估算法近似估算法根据输入回路列方程根据输入回路列方程 2TGSQDODQSDQDD211GSQ)1(UUIIRIVRRRU解联立方程求出解联立方程求出 UGSQ 和和 IDQ。列输出回路方程求列输出回路方程求 UDSQUDSQ=VD

64、D IDQ(RD+RS)将将I IDQDQ 代入，求出代入，求出U UDSQDSQ+T+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+iUoU图图 2.7.5分压分压 式偏置电路式偏置电路(二二)图解法图解法由式由式SDDD211SDGQGSRiVRRRRiUu 可做出一条直线，可做出一条直线，另外，另外，iD 与与 uGS 之间满之间满足转移特性曲线的规律，足转移特性曲线的规律，二者之间交点为静态工二者之间交点为静态工作点，确定作点，确定 UGSQ，IDQ。第二章第二章 基本放大电路基本放大电路SDDDRRV 根据漏极回路方程根据漏极回路方程在漏极特性曲线上做直流负载线，在漏极特性曲线

65、上做直流负载线，与与 uGS=UGSQ 的的交点确定交点确定 Q，由由 Q 确定确定 UDSQ 和和 IDQ值。值。UDSQuDS=VDD iD(RD+RS)3 uDS/ViD/mA012152 V105uGS4.5V4V3.5V UGSQ3 VVDDQIDQuGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQSGQRUUGQ第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.7.3场效应管放大电路的动态分析场效应管放大电路的动态分析),(DSGSDuufi iD 的全微分为的全微分为DSDSDGSGSDDdddGSDSuuiuuiiUU 上式中定义：上式中定义：DSGSDmUuig GSDSDSD1Uui

66、r 场效应管的跨导场效应管的跨导(毫毫西门子西门子 mS)。场效应管漏源之间等效电阻。场效应管漏源之间等效电阻。一、场效应管的低频小信号等效模型一、场效应管的低频小信号等效模型第二章第二章 基本放大电路基本放大电路如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。成为：成为：dSDSgsmd1UrUgI 根据上式做等效电路如图所示。根据上式做等效电路如图所示。图图 2.7.6MOS管的管的低频小信号等效模型低频小信号等效模型由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。是一个受控源。是一个受控源。gsmUg+gsUgsmUgdsUdIDSrgdSsgd第二章第二章 基本放大电路基本放大电路微变参数微变参数 gm 和和 rDS (1)根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。(2)用求导的方法计算用求导的方法计算 gmDDOTTGSTDOGSDm2)1(2ddiIUUuUIuig 在在 Q 点附近，可用点附近，可用 IDQ 表示上式中表示上式中 iD，则则DQDOTm2IIUg 一般