三极管偏置电路电子教案

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1、三极管偏置电路本章教学基本要求本章教学基本要求本章是电子技术课程的重点内容之一。对于基本交流本章是电子技术课程的重点内容之一。对于基本交流放大电路，应了解其中各元件的作用。理解基本放大放大电路，应了解其中各元件的作用。理解基本放大电路工作原理，掌握放大器主要技术性能数据电路工作原理，掌握放大器主要技术性能数据(放大放大倍数倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r ro o)的分析计算，掌握的分析计算，掌握放大电路静态和动态分析的基本方法。了解设置合适放大电路静态和动态分析的基本方法。了解设置合适静态工作点的意义。静态工作点的意义。了解非线性失真和频率特性的概念。掌

2、握典型负反馈了解非线性失真和频率特性的概念。掌握典型负反馈放大电路射极输出器线路的特点及应用。放大电路射极输出器线路的特点及应用。理解放大器的三种工作状态：甲类、乙类、甲乙类。理解放大器的三种工作状态：甲类、乙类、甲乙类。了解互补对称功率放大器电路的构成、特点及其工作了解互补对称功率放大器电路的构成、特点及其工作原理。原理。了解场效应管放大器偏置电路的构成；能简化小信号了解场效应管放大器偏置电路的构成；能简化小信号电路模型。理解源极跟随器工作原理，能分析、计算电路模型。理解源极跟随器工作原理，能分析、计算场效应管放大器的输入电阻、输出电阻以及放大倍数场效应管放大器的输入电阻、输出电阻以及放大倍

3、数http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大电路的简化放大电路的简化http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大电路中各元件的作用放大电路中各元件的作用晶体管晶体管T是放大是放大电路的核心电路的核心 晶体管晶体管T 是放大电路中的放是放大电路中的放大元件利用它的电流放大作用，大元件利用它的电流放大作用，在集电极电路获得放大了的电流，在集电极电路获得放大了的电流，这电流受输入信号的控制。如果这电流受输入信号的控制。如果从能量观点来看，输入信号的能从能量观点来看，输入信号的能量是较小，而输出的能量是较大，量是较小，而输出的能量是较大，但这并不是说放大电路把输入的但这并不是

4、说放大电路把输入的能量放大了。能量是守恒的，不能量放大了。能量是守恒的，不能放大，输出的较大能量是来自能放大，输出的较大能量是来自直流电源愿直流电源愿UCC。也就是能量较。也就是能量较小的输入信号通过晶体管的控制小的输入信号通过晶体管的控制作用，去控制电源作用，去控制电源UCC所供给的所供给的能量，以在输出端获得一个能量能量，以在输出端获得一个能量较大的信号。这就是放大作用的较大的信号。这就是放大作用的实质，晶体管也是一个控制元件。实质，晶体管也是一个控制元件。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 电源电源U UCCCC 除为输出信号提供能源外，它还保证使发除为输出信号提供能源

5、外，它还保证使发射结处于正向偏置集电结处于反向偏置，以使晶体管起射结处于正向偏置集电结处于反向偏置，以使晶体管起到放大作用。同时与到放大作用。同时与R RB B配合，为基极提供大小适当的基配合，为基极提供大小适当的基极电流极电流I IB B，以使放大电路获得合适的工作点。通常，以使放大电路获得合适的工作点。通常U UCCCC一一般为几伏到几十伏，般为几伏到几十伏，R RB B的阻值一般为几十干欧到几百千的阻值一般为几十干欧到几百千欧。欧。电源电源UCC是是放大电路放大电路的能源的能源http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 集电极负载电阻集电极负载电阻R RC C 简称集电极电阻，

6、简称集电极电阻，它主要是将集电极电流的变化变换为电压它主要是将集电极电流的变化变换为电压的变化以实现电压放大。的变化以实现电压放大。R RC C的阻值一般为的阻值一般为几千欧到几十千欧。几千欧到几十千欧。RC是放大是放大电路将电流放电路将电流放大作用转换成大作用转换成电压放大作用电压放大作用的元件。的元件。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 耦合电容耦合电容C1和和C2 它们一方它们一方面起到隔直作用，面起到隔直作用，C1用来隔断放用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路大电路与信号源之间的直流通路而而C2则用来隔断放大电路与负载则用来隔断放大电路与负载之间的直流通路，使三者之

7、间无之间的直流通路，使三者之间无直流联系，互不影响。另一方面直流联系，互不影响。另一方面又起到交流耦合作用，保证交流又起到交流耦合作用，保证交流信号畅通无阻地经过放大电路，信号畅通无阻地经过放大电路，沟通信号源、放大电路和负载三沟通信号源、放大电路和负载三者之间的交流通路。通常要求耦者之间的交流通路。通常要求耦合电容上的交流压降小到可以忽合电容上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视作短略不计，即对交流信号可视作短路，因此电容值要取得较打，对路，因此电容值要取得较打，对交流信号频率其容抗近似为零。交流信号频率其容抗近似为零。C1和和C2的电容值一般为几微法到的电容值一般为几微法到几十微法

8、，用的是极性电容器，几十微法，用的是极性电容器，连接时要注意其极性。连接时要注意其极性。电路的特点：工作时，不电路的特点：工作时，不管有无信号输入，总有电流经管有无信号输入，总有电流经过过R RB B流入晶体管基极，从而保流入晶体管基极，从而保证发射结始终为正向偏置且当证发射结始终为正向偏置且当交流信号为零时，其偏置电压交流信号为零时，其偏置电压固定不变。因此，称为固定偏固定不变。因此，称为固定偏置放大电路。置放大电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大器电路的静态分析放大器电路的静态分析静态工作点的设置静态工作点的设置静态工作点的计算静态工作点的计算 静态计算静态计算h

9、ttp:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态工作点的设置静态工作点的设置什么是静态工作点什么是静态工作点静态工作点的作用静态工作点的作用静态工作点的设置静态工作点的设置http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友什么是静态工作点什么是静态工作点当当ui=0时，电路中时，电路中的的IB，IC，UCE的的大小，就构成放大大小，就构成放大电路的静态工作点。电路的静态工作点。即：输入信号为零即：输入信号为零时电路的工作电压时电路的工作电压和电流就叫做放大和电流就叫做放大电路的静态工作点。电路的静态工作点。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态工作点的作用静态工作点的

10、作用三极管是一个非线性元件，其输入特性与三极管是一个非线性元件，其输入特性与二极管的正向特性相同，输出特性具有恒二极管的正向特性相同，输出特性具有恒流特性。流特性。为了讨论静态工作点的作用，我们先看假为了讨论静态工作点的作用，我们先看假如不设置静态工作点，放大电路的工作将如不设置静态工作点，放大电路的工作将会出现什么问题。会出现什么问题。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友不设置静态工作点的工作情况不设置静态工作点的工作情况http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 由此可见，在交流放大电路中，由此可见，在交流放大电

11、路中，如果不设置合适的静态工作点，就不如果不设置合适的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）。能正常放大交流信号（失真）。交流放大电路的工作特点交流放大电路的工作特点交流放大电路中既有直流电源，又有交流信号源。交流放大电路中既有直流电源，又有交流信号源。当交流信号电压当交流信号电压u ui i0 0时，电路中只有直流电流时，电路中只有直流电流流通。当流通。当u ui i00时，电路电流中既有直流分量，时，电路电流中既有直流分量，又有交流分量因此它是一个交直流并存的电路。又有交流分量因此它是一个交直流并存的电路。由于晶体管是一个非线性元件，因此晶体管放大由于晶体管是一个非线性元件，因此晶体管

12、放大电路实质上是一个非线性电路电路实质上是一个非线性电路我们就不能直接引用交流电路的概念来分析交流放大电路。我们就不能直接引用交流电路的概念来分析交流放大电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态工作点的设置静态工作点的设置在交流放大电路中，必须设置合适的静在交流放大电路中，必须设置合适的静态工作点，才能正常放大交流信号。态工作点，才能正常放大交流信号。静态工作点设置的原则是：保证正常的静态工作点设置的原则是：保证正常的输入信号能不失真的输出。输入信号能不失真的输出。静态工作点必须非常稳定，这样，输出静态工作点必须非常稳定，这样，输出信号才不会失真或者，放大电路才可能信号才

13、不会失真或者，放大电路才可能正常工作。正常工作。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态工作点的计算静态工作点的计算 由于没有交流输入信号，由于没有交流输入信号，C C1 1和和C C2 2具有隔离直具有隔离直流的作用，所以，放大电路的静态分析电路流的作用，所以，放大电路的静态分析电路可等效为可等效为直流通路。直流通路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态计算静态计算工作点的计算工作点的计算确定输入回路静态工作点确定输入回路静态工作点 这是一个直线方程，它与这是一个直线方程，它与iB和和uBE两坐标轴的交点为：两坐标轴的交点为：uBE=0，iB=UCC/RB

14、和和iB=0，uBE=UCC。这。这条直线称为输入回路的负载线。条直线称为输入回路的负载线。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态计算静态计算工作点的计算工作点的计算确定输出回路的静态工作点确定输出回路的静态工作点 它也是一个直线方程，它与它也是一个直线方程，它与iC和和uCE两坐标轴的交点为：两坐标轴的交点为：uCE=0，iC=UCC/RC和和iC=0，uCE=UCC。这条直线称为输出回。这条直线称为输出回路的负载线。路的负载线。因为因为 IBQ已经求出已经求出http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态计算静态计算工作点的计算工作点的计算 我们也可以不用作图，

15、我们也可以不用作图，直接求出静态工作点：直接求出静态工作点：http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友例题分析例题分析例例1 1：如已知放大电路中的：如已知放大电路中的U UCCCC20V20V、R RB B480 480 kk，R RC C6k6k，晶体管的，晶体管的=40=40，求放大电路，求放大电路的静态工作点。的静态工作点。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大器电路的动态分析放大器电路的动态分析非线性电路线性化处理非线性电路线性化处理放大电路的动态分析与计算放大电路的动态分析与计算放大电路的波形失真分析放大电路的波形失真分析http:/ 电子技术论坛 ht

16、tp:/ 电子发烧友非线性电路线性化处理非线性电路线性化处理三极管是一个非线性元件，所以，放大电路三极管是一个非线性元件，所以，放大电路实际上是一个非线性电路，在对三极管电路实际上是一个非线性电路，在对三极管电路的分析中就不能直接使用前面所学过的各种的分析中就不能直接使用前面所学过的各种分析方法，为了能对三极管的放大电路进行分析方法，为了能对三极管的放大电路进行有效的简单的分析和计算，在分析之前可对有效的简单的分析和计算，在分析之前可对三极管进行线性化处理。三极管进行线性化处理。输入特性的线性化处理输入特性的线性化处理输出特性的线性化处理输出特性的线性化处理http:/ 电子技术论坛 http

17、:/ 电子发烧友输入特性的线性化处理输入特性的线性化处理 如果我们用切线代替输入特性，则当电压有一个增量如果我们用切线代替输入特性，则当电压有一个增量UBE时，其电流也有一个相应的增量时，其电流也有一个相应的增量IB，而且，由于，而且，由于在工作点附近输入特性与切线基本重合，所以，可由在工作点附近输入特性与切线基本重合，所以，可由切线得斜率求得：切线得斜率求得：http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 也就是说，在也就是说，在设置了静态工作点设置了静态工作点之后，在工作点附之后，在工作点附近就可以用相应的近就可以用相应的切线代替直线，于切线代替直线，于是，电压和电流的是，电压和电流

18、的增量之间就有了线增量之间就有了线性关系。所以，当性关系。所以，当电压增量电压增量UBE按正按正弦量变化时，电流弦量变化时，电流增量增量IB也按正弦也按正弦规律变化。规律变化。可见，放大电路中的电压和电流中既含有直流分量也含有交可见，放大电路中的电压和电流中既含有直流分量也含有交流分量，如果我们只分析交流分量，就可以不考虑直流分量（令流分量，如果我们只分析交流分量，就可以不考虑直流分量（令直流分量为零）。直流分量为零）。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友所以，仅就交流输入电压而言，三极管的输入端可等效为：所以，仅就交流输入电压而言，三极管的输入端可等效为：称为三极管的动态输入

19、电阻。称为三极管的动态输入电阻。在小信号时，在小信号时，rbe是一常数，低频小功率管可用是一常数，低频小功率管可用下式估算下式估算其值一般为几百其值一般为几百几几千欧姆千欧姆http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输出特性的线性化处理输出特性的线性化处理如果同样对输出特性采用对输入特性的小增量如果同样对输出特性采用对输入特性的小增量法，从图中可见法，从图中可见,输出特性近似水平直线，也输出特性近似水平直线，也就是说，当电压就是说，当电压u ucece发生变化时，电流发生变化时，电流i ic c近似近似不变，即具有恒流特性。不变，即具有恒流特性。只有当只有当ib发生变发生变化时化时，

20、ic才会发生变才会发生变化。且化。且ic=ib，只受，只受ib的控制，于是，三极的控制，于是，三极管的输出端可用一个管的输出端可用一个受控电流源来等效受控电流源来等效http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 只有当只有当ib发生变发生变化时化时，ic才会发生变才会发生变化。且化。且ic=ib，只受，只受ib的控制，于是，三极的控制，于是，三极管的输出端可用一个管的输出端可用一个受控电流源来等效受控电流源来等效http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友说明：说明：在实际中，由于输出特性曲线并不是完全在实际中，由于输出特性曲线并不是完全与横轴平行，所以，严格说，受控电流源是有

21、与横轴平行，所以，严格说，受控电流源是有内阻的，见教材内阻的，见教材P P116116图图5.1.75.1.7中的中的r rcece称为三称为三极管的输出电阻，只是因为极管的输出电阻，只是因为r rcece通常很大（三极通常很大（三极管的输出特性较为平坦），工程上不记管的输出特性较为平坦），工程上不记r rcece的影的影响，所以，采用简化的等效电路代替三极管来响，所以，采用简化的等效电路代替三极管来分析计算放大电路的动态性能指标。分析计算放大电路的动态性能指标。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大电路的动态分析与计算放大电路的动态分析与计算画出放大电路的交画出放大电路的交

22、流通路流通路-将放大将放大电路中的电容电路中的电容C C1 1和和C C2 2视为短路，令视为短路，令U UCCCC=0=0（将（将U UCCCC短接短接到地），可得到放到地），可得到放大电路的交流通路大电路的交流通路如下如下http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 再将三极管用等效电路代替得：http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大电路的动态指标的计算放大电路的动态指标的计算电压放大倍数电压放大倍数Au不失真输出正弦信号不失真输出正弦信号的向量（幅值）与输入正弦信号的向量的向量（幅值）与输入正弦信号的向量（幅值）之比（幅值）之比放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻

23、ri放大电路的输入放大电路的输入电压与输入电流的比值电压与输入电流的比值放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻ro放大电路从输出放大电路从输出端看进去的等值电阻端看进去的等值电阻ro可在没有信号源作用可在没有信号源作用（将信号源短路）时求得（将信号源短路）时求得http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友电压放大倍数电压放大倍数设输入信号为正弦交流信号设输入信号为正弦交流信号负载开路负载开路带负载带负载http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友带负载的放大倍数带负载的放大倍数空载放大倍数空载放大倍数 可见，带上负载后，放大电路

24、的放大倍数将降低。负载越可见，带上负载后，放大电路的放大倍数将降低。负载越大，即大，即R RL L越小，等效电阻也越小，放大倍数下降越多。越小，等效电阻也越小，放大倍数下降越多。负号表示输出电压与输入电压反相负号表示输出电压与输入电压反相http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输入电阻输入电阻由于由于R RB Br rbebe，所以，所以，因为因为rbe一般为几百欧一般为几百欧几千欧，所以，其输入电阻较低。几千欧，所以，其输入电阻较低。当信号源作用于电路时，当信号源作用于电路时，ri相当于信号源相当于信号源的负载电阻，所以，通常希望的负载电阻，所以，通常希望ri大一些好大一些好ht

25、tp:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输出电阻输出电阻 因为因为R RC C一般为几千欧，所以，其输出电阻一般为几千欧，所以，其输出电阻较高，带负载能力不强。较高，带负载能力不强。对负载电阻而言，对负载电阻而言，rO电阻相当于负载电阻相当于负载的信号源内阻。所以，希望小一点好。的信号源内阻。所以，希望小一点好。输出电阻输出电阻ro可在没有信号源可在没有信号源作用（将信号源作用（将信号源短路）时求得。短路）时求得。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大电路的波形失真分析放大电路的波形失真分析当放大电路的静态工作点设置在输出特性的当放大电路的静态工作点设置在输出特性的放

26、大区时，放大器工作在放大状态，输出信放大区时，放大器工作在放大状态，输出信号完全不失真的反映输入量的变化。号完全不失真的反映输入量的变化。当工作点设置的不合适时，输出量就不能复当工作点设置的不合适时，输出量就不能复现输入信号。这是，放大电路出现了失真，现输入信号。这是，放大电路出现了失真，如果工作点太低，靠近截止区使输出产生的如果工作点太低，靠近截止区使输出产生的失真叫截止失真。如果工作点太高，靠近饱失真叫截止失真。如果工作点太高，靠近饱和区使输出产生的失真叫饱和失真。和区使输出产生的失真叫饱和失真。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友u uBEBEi iB B(uA)(uA)

27、0 00 0t tu uBEBEu uBEQBEQi iBQBQuCE(V)ic(mA)0 00 0t tu uCECE1、根据、根据ui的波形通过输入特性画出的波形通过输入特性画出iB波形波形2、画出输出回路的交流负载线、画出输出回路的交流负载线3、通过交流负载线画出、通过交流负载线画出iC和和uCE的波形的波形http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友uCE(V)ic(mA)0 00 0t tu uCECEuCE(V)ic(mA)0 00 0t tu uCECEuCE(V)ic(mA)0 00 0t tu uCECE 由此由此再一次证再一次证明了，放明了，放大电路要大电路要正常工

28、作，正常工作，必须设置必须设置一个合适一个合适的静态工的静态工作点。作点。工工作点适作点适合，输合，输出完全出完全复现输复现输入。入。工作工作点过低，点过低，产生截止产生截止失真。失真。工作工作点过高，点过高，产生饱和产生饱和失真。失真。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友例题分析例题分析例例1：一单管放大电路如：一单管放大电路如图所示，已知晶体管的电图所示，已知晶体管的电流放大系数流放大系数=50，(1)计计算放大电路的静态工作点；算放大电路的静态工作点；(2)计算负载电阻计算负载电阻RL按入按入或断开时，放大电路的电或断开时，放大电路的电压放大倍数压放大倍数Au，Auo；(

29、3)计算放大电路的输入电阻计算放大电路的输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro；（；（4）如）如果信号源内阻果信号源内阻RS=200，试求试求RL接入或断开时，放接入或断开时，放大电路对大电路对S的电压放大倍的电压放大倍数：数：http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友解：计算放大电路的静态工作点解：计算放大电路的静态工作点画出放大电路的直流通路画出放大电路的直流通路求出静态工作点如下求出静态工作点如下http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友计算电压放大倍数计算电压放大倍数Au，Auo画出放大电路的交流通路画出放大电路的交流通路画出放大电路的微变等效电路画出放大电路的微变等

30、效电路http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友计算电压放大倍数计算电压放大倍数空载放大倍数空载放大倍数带负载的放大倍数带负载的放大倍数可见接入负载后，放大器的电压放大倍数将降低。可见接入负载后，放大器的电压放大倍数将降低。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友计算放大电路的输入电阻计算放大电路的输入电阻ri、输出电阻输出电阻ro；要注意：要注意：ro是放大器本身的输出电阻，其大小与外接负载是放大器本身的输出电阻，其大小与外接负载电阻从的大小无关。电阻从的大小无关。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友计算放大电路对计算放大电路对S的电压放大倍数的电压放大

31、倍数AuS0,Aus考虑信号源内阻时，考虑信号源内阻时，放大器微变等效电路放大器微变等效电路的输入电路可简化为的输入电路可简化为图中图中ri是放大电路的是放大电路的输入电阻。输入电阻。输入信号输入信号i与信号源与信号源电动势电动势S 的关系的关系这时放大电路的电压这时放大电路的电压放大倍数放大倍数http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友空载放大倍数空载放大倍数带负载的放大倍数 与与(2)中的计算结果比较，可见考虑中的计算结果比较，可见考虑信号源内阻比亦将降低放大电路的电压放信号源内阻比亦将降低放大电路的电压放大倍数。大倍数。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友射极输

32、出器射极输出器电路构成电路构成静态分析静态分析动态分析动态分析小结小结http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友电路构成电路构成 如果在放大电路如果在放大电路中将输出信号从发射中将输出信号从发射极取出，这样，就需极取出，这样，就需要在发射极接一个电要在发射极接一个电阻，而同时，集电极阻，而同时，集电极电阻失去了将电流变电阻失去了将电流变化转换成电压变换的化转换成电压变换的作用，所以短接。这作用，所以短接。这样就构成了射极输出样就构成了射极输出器电路。器电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态分析静态分析直流通路直流通路http:/ 电子技术论坛 http:/ 电

33、子发烧友静态工作点静态工作点http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友动态分析动态分析画出射极输出器的交流通路画出射极输出器的交流通路画出射极输出器的微变等效电路画出射极输出器的微变等效电路http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友动态参数的计算动态参数的计算交流电压放大倍数交流电压放大倍数http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 可见：射极输出器的电压放大倍数略小于可见：射极输出器的电压放大倍数略小于1 1，且输入，且输入输出电压同相，所以，也称射极输出器为电压跟随器。输出电压同相，所以，也称射极输出器为电压跟随器。射极输出器虽然不具有电压放大能力，但因具有电

34、射极输出器虽然不具有电压放大能力，但因具有电流放大作用流放大作用I Ie e=(1+)I=(1+)Ib b，因此射极输出器具有，因此射极输出器具有电流电流放大放大和功率放大功率放大作用作用。射极输出器虽然不具有电压放大能力，但由于其输射极输出器虽然不具有电压放大能力，但由于其输出电阻小，输入电阻大，无论从电源获取信号的能力还出电阻小，输入电阻大，无论从电源获取信号的能力还是带负载能力都很强，所以，在多级放大器中，也用其是带负载能力都很强，所以，在多级放大器中，也用其做中间极，起缓冲隔离作用。做中间极，起缓冲隔离作用。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友动态参数的计算动态参数的计

35、算输入电阻输入电阻ri 可见：射极输出器的输入电阻远大于基本共发可见：射极输出器的输入电阻远大于基本共发射极放大器的输入电阻（射极放大器的输入电阻（ri=rbe）。）。所以，在多级放大电路中，射极输出器往往用做输所以，在多级放大电路中，射极输出器往往用做输入级，以提高电路获取信号的能力。入级，以提高电路获取信号的能力。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友动态参数的计算动态参数的计算输出电阻输出电阻ro 用外加电压法求用外加电压法求输出电阻，电路如右输出电阻，电路如右图。图。信号源应除源，信号源应除源，做短路处理，内阻做短路处理，内阻R RS S和和R RB B的并联。的并联。h

36、ttp:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友通常通常11故故http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 由上面分析可见，射极输出器的输由上面分析可见，射极输出器的输出电阻很低，也说明射极输出器具有恒出电阻很低，也说明射极输出器具有恒压特性。压特性。所以，在多级放大所以，在多级放大电路中，射极输出器往电路中，射极输出器往往用做输出级，以提高往用做输出级，以提高放大器带负载的能力。放大器带负载的能力。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友小结小结射极输出器具有如下特点射极输出器具有如下特点 放大倍数接近于放大倍数接近于1 1；输出电压与输入电压同相；输出电压与输入电压

37、同相；输入电阻高输入电阻高;输出电阻低输出电阻低http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友小结小结射极输出器的用途射极输出器的用途：用作多级放大电路的输入级，以减轻信号源用作多级放大电路的输入级，以减轻信号源负担（利用输入电阻高的特性）；负担（利用输入电阻高的特性）；用作多级放大电路的输出级，以提高放大电用作多级放大电路的输出级，以提高放大电路的带载能力（利用输出电阻低的特性）；路的带载能力（利用输出电阻低的特性）；作为两个共发射极放大电路之间的中间缓冲作为两个共发射极放大电路之间的中间缓冲级，以改善工作性能（利用其阻抗变换作用）级，以改善工作性能（利用其阻抗变换作用）作为功率放大器

38、作为功率放大器http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友互补对称功率放大器互补对称功率放大器概述概述放大器的三种工作状态放大器的三种工作状态互补对称功率放大器互补对称功率放大器http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友概述概述在前面介绍的基本放大电路中，其主要作用是将微在前面介绍的基本放大电路中，其主要作用是将微弱的小信号进行放大，因此，我们所关系的主要是弱的小信号进行放大，因此，我们所关系的主要是波形的失真和放大能力（放大倍数），而没有提及波形的失真和放大能力（放大倍数），而没有提及功率损耗和效率问题。但是，通常的放大电路的目功率损耗和效率问题。但是，通常的放大电路的目的

39、除了对信号进行电压放大外，还需要对信号进行的除了对信号进行电压放大外，还需要对信号进行功率放大以推动执行机构工作，所以，当微弱信号功率放大以推动执行机构工作，所以，当微弱信号的电压被放大以后，通常还需要进行功率放大，而的电压被放大以后，通常还需要进行功率放大，而功率放大电路中的电压和电流就不再象电压放大电功率放大电路中的电压和电流就不再象电压放大电路中那样是微弱的信号了，故在分析中就必须考虑路中那样是微弱的信号了，故在分析中就必须考虑功率的损耗和效率问题。功率的损耗和效率问题。我们统常把完成电压放大的部分电路称为电压放大我们统常把完成电压放大的部分电路称为电压放大级，而把完成功率放大的部分电路

40、称为功率放大级，这级，而把完成功率放大的部分电路称为功率放大级，这样的电路也称为功率放大器。样的电路也称为功率放大器。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 值得注意的是：和电压放大值得注意的是：和电压放大一样，功率放大器也并不是真的一样，功率放大器也并不是真的将功率放大了，而是通过三极管将功率放大了，而是通过三极管的控制作用，将直流电源的能量的控制作用，将直流电源的能量转换成交流电的形式供给负载。转换成交流电的形式供给负载。通常功率放大都是由射极输通常功率放大都是由射极输出器完成。出器完成。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友对功率放大电路的基本要求对功率放大电

41、路的基本要求 在不失真的情况下能输出尽可能大的功在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。晶体管往往工作在极限状态。率。晶体管往往工作在极限状态。（PCM、ICM、U(BR)CEO）由于功率较大，则必须考虑效率问题。由于功率较大，则必须考虑效率问题。效率即负载得到的交流信号功率与电源效率即负载得到的交流信号功率与电源供给的直流功率之比。供给的直流功率之比。由于功率较大，在电路设计中要考虑散由于功率较大，在电路设计中要考虑散热问题。热问题。(如加散热片如加散热片)http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大器的三种工作状态放大器的三种工作状态甲类工作状态甲类工作状态乙类工作状态乙类工作状

42、态甲乙类工作状态甲乙类工作状态http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友甲类工作状态甲类工作状态设置了合适的静态工作设置了合适的静态工作点，输出波形正负对称点，输出波形正负对称而且不失真。静态工作而且不失真。静态工作点点Q大致设在交流负载大致设在交流负载线的中点。线的中点。不论有无输入信号，电不论有无输入信号，电源供给的功率源供给的功率PE=UCCIC总是不变的总是不变的甲类工作状态的效率很甲类工作状态的效率很低，最高为低，最高为50%Q提高效率的途径有两条提高效率的途径有两条 一是增大放大电路一是增大放大电路的动态工作范围来增加的动态工作范围来增加输出功率输出功率 一是减小电源供给

43、一是减小电源供给的功率的功率http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友乙类工作状态乙类工作状态为减小电源供给的为减小电源供给的功率，在功率，在 U UCCCC 不不变的条件下使变的条件下使 IC 减小，即将静态工减小，即将静态工作点作点Q沿负载线下沿负载线下移。若静态工作点移。若静态工作点下移到下移到 IC=0 处，处，则称为乙类工作状则称为乙类工作状态态Q特点：特点：设置静态工作点在截止设置静态工作点在截止区，输入信号只有正半区，输入信号只有正半波能够被输出，所以输波能够被输出，所以输出波形严重失真。出波形严重失真。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友甲乙类工作状态

44、甲乙类工作状态静态工作点静态工作点介于甲类工介于甲类工作状态与乙作状态与乙类工作状态类工作状态之间称为甲之间称为甲乙类工作状乙类工作状态。态。Q特点：特点：静态工作点很低，放大器仍处静态工作点很低，放大器仍处于截止失真状态，输出波形负于截止失真状态，输出波形负半周不能完全被输出。半周不能完全被输出。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友互补对称功率放大器互补对称功率放大器设计思想设计思想功率放大电路的组成功率放大电路的组成放大器的工作状态放大器的工作状态互补对称功率放大器互补对称功率放大器存在的问题及改进措施存在的问题及改进措施http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友

45、设计思想设计思想因为，放大器的输出功率为因为，放大器的输出功率为放大器输出电压放大器输出电压uce的有效值的有效值放大器集电极电流放大器集电极电流ic的有效值的有效值放大器的直流电源的输出功率为放大器的直流电源的输出功率为放大器在甲类放大时放大器在甲类放大时http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大器的效率为放大器的效率为放大器的损耗为放大器的损耗为 可见，在同样的输出功率下，减小可见，在同样的输出功率下，减小（降低）直流电源的输出功率是减少损耗，（降低）直流电源的输出功率是减少损耗，提高效率的手段之一。提高效率的手段之一。要实现上述目的，其手段和放法很要实现上述目的，其手段和放

46、法很多，目前使用广泛的是互补对称功率放多，目前使用广泛的是互补对称功率放大电路。大电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友功率放大电路的组成功率放大电路的组成因为射极输出器具有因为射极输出器具有功率放大的作用，所功率放大的作用，所以，采用射随器作为以，采用射随器作为基本放大形式。基本放大形式。由于集成的原因，大由于集成的原因，大电容和变压器都无法电容和变压器都无法实现集成，所以，放实现集成，所以，放大器之间采用直接耦大器之间采用直接耦合形式。（即：输入合形式。（即：输入端和输出端的电容被端和输出端的电容被取消）取消）http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友放大器的

47、工作状态放大器的工作状态为了不失真的放大输为了不失真的放大输入信号，放大器必须入信号，放大器必须工作在甲类工作状态。工作在甲类工作状态。由于电路的静态工作由于电路的静态工作点设置在输出特性的点设置在输出特性的中点，所以，中点，所以，IC较大，较大，直流电源的输出功率直流电源的输出功率较大，而输出电压的较大，而输出电压的最大值也只能有最大值也只能有0.5UCC，所以，该类电，所以，该类电路的效率很低。路的效率很低。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 为了提高效率，必须降低放大器为了提高效率，必须降低放大器的静态工作点，在乙类（或甲乙类）的静态工作点，在乙类（或甲乙类）工作状态下

48、，直流电源输出功率较小，工作状态下，直流电源输出功率较小，但是，降低工作点的直接后果就是输但是，降低工作点的直接后果就是输出波形的失真。为此，我们采用了两出波形的失真。为此，我们采用了两个异型管（个异型管（PNPNPNPNPNPN）组成一个新）组成一个新的放大电路，让它们分别工作在输入的放大电路，让它们分别工作在输入信号的两个半波，从而得到完整的输信号的两个半波，从而得到完整的输出信号。出信号。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友互补对称功率放大器互补对称功率放大器http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友特点特点T T1 1和和T T2 2都是射极输出器都是射极输出

49、器两个异型管子，轮流导通半个周期，互相两个异型管子，轮流导通半个周期，互相弥补了对方的失真，所以称互补。弥补了对方的失真，所以称互补。电路中正负电源对称，管子参数和特性也电路中正负电源对称，管子参数和特性也对称，所以，称为互补对称电路。对称，所以，称为互补对称电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友存在的问题及改进措施存在的问题及改进措施在电路中由于放大器工作在乙类工作状态，在电路中由于放大器工作在乙类工作状态，I IB B=0=0，而三极管的输入特性存在死区，所以，而三极管的输入特性存在死区，所以，在输入电压正负交界处出现了失真，这种失真在输入电压正负交界处出现了失真，这种

50、失真称为交越失真，为了克服交越失真，可给管子称为交越失真，为了克服交越失真，可给管子设置一定的静态偏流设置一定的静态偏流I IB B，使其恰好克服交越失，使其恰好克服交越失真，这时，放大电路工作在甲乙类工作状态。真，这时，放大电路工作在甲乙类工作状态。电路中因需要两个电源，给使用带来不便，所电路中因需要两个电源，给使用带来不便，所以，实际中只使用一个电源，另一个电源的作以，实际中只使用一个电源，另一个电源的作用由接在输出端的电容器完成。用由接在输出端的电容器完成。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友UCCARE1RE2T2T1RLu0CL+0.5UCCARE1RE2T2T1RL

51、u0ic1ic2 交越失真交越失真：输入电压：输入电压 ui 较小时，不足以克服死区较小时，不足以克服死区电压而产生的失真。克服办法：将静态工作点上移一电压而产生的失真。克服办法：将静态工作点上移一点儿，是进入甲乙类状态。点儿，是进入甲乙类状态。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友T1T2+UCCuiAu0R3R2D1D2RLCL+由图可见，互补对由图可见，互补对称放大电路实际上是由称放大电路实际上是由两组射级输出器组成的。两组射级输出器组成的。所以，它还具有输入电所以，它还具有输入电阻高、输出电阻低的特阻高、输出电阻低的特点。点。电容电容C取值足够大，以保证动态时，电容取值足

52、够大，以保证动态时，电容两端电压基本不变。静态时，电容两端电压基本不变。静态时，电容C两端电压两端电压为为0.5UCC，所以，所以，T3，T4两管的发射极电位两管的发射极电位也为也为0.5UCC。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友 静态时，作为驱动管的静态时，作为驱动管的T1,它的集电极电路中的二极它的集电极电路中的二极管管D1、D2导通，它们的正向导通，它们的正向压降为互补管压降为互补管T3，T4，提供，提供了一定的基极偏置电压，保了一定的基极偏置电压，保证证T3，T4工作在甲乙类工作工作在甲乙类工作状态。状态。动态时，由于二极管动态时，由于二极管D1、D2的动态电阻很小，

53、动态电压的动态电阻很小，动态电压可忽略不计，所以，可忽略不计，所以，T3，T4两两管的基极电位对输入信号而言管的基极电位对输入信号而言可视为相等。可视为相等。具有推动级的互补对称放大电路具有推动级的互补对称放大电路http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友电路的工作过程电路的工作过程在在ui 的负半周的负半周 R RL L作为作为T T2 2的负载得到在的负载得到在u uo o 的正半周（的正半周（C C对交流视为短路，对交流视为短路，电源对电容器充电）。电源对电容器充电）。在在ui 的正半周的正半周 R RL L作为作为T T3 3的负载得到在的负载得到在u uo o 的的负半周（

54、此时，电容负半周（此时，电容C C起电源的起电源的作用，负载电流由电容作用，负载电流由电容C C的放电的放电电流构成）。电流构成）。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友UccR3R4R1R2RE3T1T2AT3u0ui T3的偏置电的偏置电阻阻R1不接到不接到UCC的正端而接到的正端而接到A点，是为了取得点，是为了取得电压负反馈，以电压负反馈，以保证静态时保证静态时A点点的电位稳定在的电位稳定在0.5UCC。TIC3 IC3 R3 VAVB3 IC3 VA http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友复合管复合管互补对称功率放大电路中。需要一互补对称功率放大电路中。需要

55、一对异型、特性对称的对异型、特性对称的NPNNPN和和PNPPNP功率功率管，在输出功率不太大时，可直接管，在输出功率不太大时，可直接选配管子，但是，当输出功率在及选配管子，但是，当输出功率在及十毫瓦以上时，就需要采用中功率十毫瓦以上时，就需要采用中功率管和大功率管，但是，大功率管却管和大功率管，但是，大功率管却不易配对，通常采用复合管来实现不易配对，通常采用复合管来实现配对。配对。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友构成复合管的规律构成复合管的规律两个管子的基极电流能流通两个管子的基极电流能流通第一个管子的第一个管子的C-EC-E只能接第二个管子只能接第二个管子的的C-BC-

56、B（如果第一个管子的（如果第一个管子的C-EC-E与二个与二个管子的管子的B-EB-E连接，由于连接，由于uB2E2=0.7V V，使，使uC1E1受此约束，不能处于放大状态。）受此约束，不能处于放大状态。）复合管的类型与第一个管子类型相同复合管的类型与第一个管子类型相同http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友由复合管组成的互补对称放大电路由复合管组成的互补对称放大电路UccR3R4R1T1AT2u0R2RE3T3uiRLD1D2T4T5R6R7R8R9http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友无输出电容的互补对称放大电

57、路无输出电容的互补对称放大电路T1T2+UCCUCCuiAu0R3R2R1RLD1D2http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友场效应管放大器场效应管放大器场效应管是非线性元件属于电压控制电流场效应管是非线性元件属于电压控制电流型器件，所以，在用它组成放大电路时，型器件，所以，在用它组成放大电路时，也需要为其设置静态偏置电路，以建立合也需要为其设置静态偏置电路，以建立合适的静态工作点适的静态工作点建立合适的删源偏置建立合适的删源偏置电压电压U UGSGS。场效应管的偏置电路与静态分析场效应管的偏置电路与静态分析场效应管的动态分析场效应管的动态分析http:/ 电子技术论坛 http:

58、/ 电子发烧友场效应管的偏置电路与静态分析场效应管的偏置电路与静态分析固定偏压式固定偏压式自给偏压式自给偏压式分压式偏置分压式偏置http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友固定偏压式固定偏压式特点特点因为栅极电流为零，因为栅极电流为零，所以所以 由于由于UGG需要设置，所以，该电需要设置，所以，该电路使用较少。路使用较少。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友自给偏压式自给偏压式特点特点 1.该电路只适用于耗该电路只适用于耗尽型场效应管电路。尽型场效应管电路。2.静态时，漏极电静态时，漏极电流不为零流不为零 因为偏压是因为偏压是ID在在RS上产生的，故称为上产生的，故称

59、为自给偏压。自给偏压。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友分压式偏置分压式偏置特点特点 1.RG1和和RG2构成构成的分压式电路给栅极的分压式电路给栅极G提供静态电位提供静态电位VG，故称为分压式偏置。故称为分压式偏置。2.调整分压比，可使调整分压比，可使UGS0或使或使UGS0，使用灵活，适用于各种类型的场，使用灵活，适用于各种类型的场效应管。效应管。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友静态计算静态计算因为栅极电流为零，所以因为栅极电流为零，所以http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友场效应管的动态分析场效应管的动态分析 场效应管的微变等效电路场效

60、应管的微变等效电路 共源极放大器的动态分析共源极放大器的动态分析 源极跟随器的动态分析源极跟随器的动态分析http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路与三极管放大器一样，场效应管放大电与三极管放大器一样，场效应管放大电路的动态分析也采用微变等效电路。路的动态分析也采用微变等效电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友共源极放大器的动态分析共源极放大器的动态分析 因为源极因为源极S是输入回路和是输入回路和输出回路的公输出回路的公共端，所以，共端，所以，该电路称为共该电路称为共源极放大电路源极放大电路.画出该电路的画出该电路的微变

61、等效电路。微变等效电路。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友电压放大倍数电压放大倍数AuAu 负号仍然说明负号仍然说明输出与输入电压反输出与输入电压反向。向。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友源极跟随器的动态分析源极跟随器的动态分析 如图，因为从源极如图，因为从源极S取出信取出信号，所以，称为源极输出器，号，所以，称为源极输出器，在交流通路中，漏极是输入回在交流通路中，漏极是输入回路和输出回路的公共端，因此路和输出回路的公共端，因此也称为共漏极放大器。也称为共漏极放大器。微变等

62、效电路微变等效电路http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻 与射极输出器一样，源极输出器的输与射极输出器一样，源极输出器的输出电阻也必须用求含受控源电路的等效电出电阻也必须用求含受控源电路的等效电阻的方法计算。阻的方法计算。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输出电阻的计算：输出电阻的计算：如果如果RSgm 因为因为gm较大，所较大，所以，输出电阻较小。以，输出电阻较小。http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友电压放大倍数电压放大倍数AuAu 可见，源极输出器的输出电压与输入电压可见，源极输出器的输出电压与输入电压同相，且

63、放大倍数小于等于同相，且放大倍数小于等于1 1。（接近于。（接近于1 1）http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友例题分析例题分析uiCSC1RDRG1+RSRG2+UccC3+RG 已已知知UDD=20V，RG=10k，RS=10k，RG1=200k，RG2=51k，RG=1M ，输输出出端端接接有有负负载载电电阻阻RL=10k。所所用用场场效效应应管管为为N沟沟道道耗耗尽尽型型，IDSS=0.9mA，UGS(off)=4V，gm=1.5mA/V。解之得解之得求：静态值、电压放大倍数求：静态值、电压放大倍数解解由直流偏置电路，由直流偏置电路，http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友输入电阻输入电阻uiRGu0RG2RG1RD交流通路输出电阻：输出电阻：输出电压：输出电压：场效应管等效电路：场效应管等效电路：电压放大倍数：电压放大倍数：http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友本章作业5.1 5.2 5.3http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友耗尽型耗尽型绝缘栅场效应管的绝缘栅场效应管的转移转移特性方程特性方程http:/ 电子技术论坛 http:/ 电子发烧友