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1、 第三章 晶体管放大电路基础 3-1 实用放大电路工作原理及分析方法 1、放大的概念 （1）放大的本质是能量的控制作用； （2）“放大”是针对变化量而言的。 即：小能量控制大能量，放大的对象是变化量。 故：放大电路必然包括有源器件（BJT或FET） 2、放大电路的特点 （1）放大电路核心元件器件伏安特性的非线性 （2）电路中电压、电流交、直流并存 （3）受控源特点 （4）温度对电路有影响 3、对放大电路基本要求 （1）能放大 a、外加直流电源极性正确： 对BJT，保证e结正偏，c结反偏； b、在输入端，信号能送入器件； 放大后， 信号能送出给负载。 （2）不失真：对器件设置合适的直流电压、电
2、流（静态工作点），以保证在输入信号整 个周期内，管子始终工作在放大区。 要求：电路参数、元件参数设置合理。 作业：P86 3-1 例题 判断下列各电路是否具有放大作用 解： 根据放大应满足(1)直流偏置正确； (2)信号能送入管子； (3)放大后信号能送到负载； Ce使信号不能输出 电路应改动(去掉Ce) 。 EB使信号不能输入 电路应改动Rb位置。 EC使信号不能输出 电路应改动(加RC)。 4、实用共射放大电路 直流分量表示为 大写大写，如IE，IB，UCE 交流分量表示为 小写小写， 如ie，ib，uce 交直流叠加量表示为小写大写，如iE，iB，uCE 交流量有效值表示为大写小写，如I
3、e，Ib，Uce 约定： iB=IB+ib，iC=IC+ic，iE=IE+ie uBE=UBE+ube，uCE=UCE+uce 各电压、电流波形： 1、电压、电流均为叠加量 ； 2、管子各极电流方向、 各极间电压方向始终不 变（同直流方向），只 是大小变化； 3、uCE中的交流分量uce 即是uo，对ce电路uo 与ui反向。 采用单电源的实际放大电路 例 判断下列电路能否正常放大 电源极性错 E结无偏置信号不能送入 分析放大电路要分别进行静态分析（直流分析） 动态分析（交流分析） 静态：电路在不加输入信号（Ui=0）时的工作状态 动态：电路加入输入信号后的工作状态。 按照先静态分析后动态分析
4、进行。 5、放大电路的分析方法 (1)静态分析即求解电路静态工作点Q(Quiescent)： 是指静态时管子各极电流和电压， 即求解IBQ、ICQ、UCEQ这三个量。 由于是直流分析，故在放大电路的直流通路中求 解。 直流通路： 直流分量的通路（电容开路，电感短路） 例1： R （2）动态分析即求解电路交流指标Au、Aus、Ri、 Ro 等，求解需要用到交流通路。 交流通路：交流信号通过的路径（电容和直流电压源均 对交流信号短路）。 例： - + +VCC Uo -VCC 例3：分别画出下列电路直流通路和交流通路， 并说明 电路组态。 c1 R c2 Re RL +VCC + Uo - + U
5、i - +VCC RL R1RC + Uo - + Ui - 3-2 BJT偏置电路 偏置电路即放大电路的直流通路。 BJT的偏置电路分为 一、固定偏置电路（固定基流偏置电路） 电路形式 1、计算法（IBICUCE） （1）按真实方向标出IB、IC、UCE （2）由输入回路KVL求出IB （3）由 ICIB ，求得IC （4）由输出回路KVL求出UCE 例1 （例3-1）估算PNP管偏置电路静态工作点 解：PNP管。按实际方向标出各电压、电流 例2 求电路静态工作点 解：由输入回路 由输出回路 解：由输入回路KVL ： 例3 求静态Q点 由输出回路KVL： 2、图解法求静态Q点 已知BJT的输
6、入、输出特性曲线，利用作图的方法也可 求出静态Q点。 (a)对输入回路 AA右边是BJT输入端， iB、uBE关系应满足BJT 输入特性曲线； AA左边是线性电路， UCC=iBRB+uBE （直线方程） 直流通路 两点定出该直线：UCC=iBRB+uBE 横轴点（UCC；0） 纵轴点（0；UCC/RB） Q点对应的纵坐标即IBQ。 静态Q点必在两线的交点上，如图。 （b）对输出回路 BB左边是BJT的输出端，iC、uCE应满足BJT输出特性 曲线，且为iB=IBQ那条曲线； BB右边是线性电路，方程为：UCC=iCRC+uCE （直线方程） 两点定出直线：横轴点（UCC；0） 纵轴点（0；U
7、CC/RC） 输出端的这条直线称为直流负载线， Q点必在两线交点上，Q点对应的横坐标即UCEQ； 纵坐标即ICQ。 斜率 ： 如图所示 （1）RBIBQ（如RBIBQ） （2）RC直负线斜率Q （如RC斜率Q左移） （3）UCC直负线平移Q （如UCC直负线平右移Q右移） （4） Q（如 曲线Q） 电路参数对Q点的影响 如图 例：已知=50，UBE=0.7V, RB=510k, RC=10k VCC=10V （1）求静态Q点，并分析Q点设得是否合适； （2）当VCC和BJT不变时，为使UCE=5V，可改变哪些 参数？如何变？ UCE偏小，Q点靠近饱和区。 解（1）： （2） （a）RC不变，改
8、变RB值： 即提高RB，以减小IB，从而降低Q点。 即减小RC（提高负载线斜率）以调整Q点。 （b）RB不变，改变RC值： RB不变，ICIB =0.9mA （不变） 3、固定偏置电路的缺点 静态工作点受温度的影响较大，即Q点的温度稳定性 差。 二、基极分压式偏置电路(基极分压射极偏置电路) 电路形式 直流通路 电路特点：具有自动稳定Q点的作用。 静态工作点估算法 ： 低频小信号放大电路的交流指标主要为： 输入电阻 Ri；输出电阻 Ro； 电压增益（电压放大倍数）Av； 源电压增益（源电压放大倍数）Avs； 3-3 BJT放大电路交流指标求解 放大电路 信号源 负载 Ro - + AuoUi
9、Ri信号源 负载 各定义式如下： 1、画出放大电路的交流通路； 2、用 参数简化模型（h参数简化模型）取代交流通 路中的BJT，得到其小信号等效电路； 3、由各交流指标定义式，利用线性电路的分析方法求解 。 求解步骤： 一、共射（共e、ce）放大电路 1、交流指标的求解 例1、求电路的Av，Avs，Ri，Ro表达式 解： 交流通路 小信号等效电路 求Ro电路如下： RC rbe + I U - Ib=0 RB 例2（例3-3） 求共射放大电路中频段Ri、Av、Ro表达式和值。 解： RB=R1/R2 对电路直流求解求出IE，以确定rbe。 2、共射放大电路动态范围分析 在动态情况下，电路负载电
10、阻应为：RL=RC/RL， 交流负载线： a、斜率为-1/RL b、横轴上截距 vCC=UCE+ICRL 确定交流负载线： 1、两点式 利用两特殊点（Q点；横轴截距UCE+ICRL点） 连线确定交流负载线。 证明：交流负载线在横轴截距为UCE+IC(RC/RL) 方法1: 列出交流负载线方程 uCE=VCC-iC(RC/RL) 并令 iC=0 得横轴上截距 VCC 。 其中 VCC=UCE+IC(RC/RL) uCE=UCE+uce 而uce=-ic(RC/RL) , ic=iC-IC 故uce=-(iC-IC)(RC/RL) uCE=UCE-(iC-IC)(RC/RL) 当iC=0(叠加量)
11、 , （纵坐标值） uCE=UCE+IC(RC/RL) (横坐标值) 方法2: 列出uCEiC关系式 2、点斜式 点：Q点； 斜率 ： （1）先作一条斜率为-1/RL的辅助线； a、在iC轴上选一合适的值，并标出； b、算出对应的iCRL，在uCE轴上找到对应的点； c、两点连线得辅助线； （2）通过Q点作平行于辅助线的直线即为交流负载线。 放大电路工作时，Q点沿交流负载线上下移动； R为临界饱和点，对应的横坐标为UCES S为临界截止点，对应的横坐标近似为vcc 最大不饱和失真幅度由RQ在横轴距离确定， 即：UCEQ-UCES 最大不截止失真幅度由QS在横轴距离确定， 即vcc-UCEQ=I
12、CQRL 当静态工作点Q设置在交流负载线中点时 ，输出电压动态范围最大， 即：UCEm=UCEQ-UCES=ICQRL 若UCEQ-UCESICQRL时（静态Q点偏高）， 最大无削波失真的最大输出电压由UCEQ-UCES确定； 当增加 ui 先出现饱和失真； 若ICQRLUCEQ-UCES 时（静态Q点偏低）， 最大无削波失真的最大输出电压由ICQRL确定； 当增加 ui 先出现截止失真。 正弦信号输入时，管子输入、输出完整工作波形： 例1（98级正考） 1、估算静态工作点，IC，UCE； 2、画出放大器中频段小信号简化模型（微变等效电路） ，计算Ri，Ro，Aus=uo/us； 3、在iCu
13、CE坐标平面上绘出该放大器的直流负载线和交 流负载线； 4、如果增大us的振幅，首先出现何种类型的削波失真？ 已知晶体管参数为： 例2（98级补考 五题） 4、将R1减小，最后将出现削波失真，这是截止失真还是 饱和失真？ 例3（单选）Ui为正弦信号，若由NPN管构成的共射电 路出现饱和失真，Uo波形应为（ ）；若出现截 止失真，则Uo波形应为（ ）。 例4（题3-6） 将题3-5中管子改为PNP管（电源改为负电源）若增大us ，uo出现同一波形失真，这是什么失真？ 二、共集（共c、cc）放大电路 共集放大电路又称射极输出器。 交流指标的分析、计算仍按前面三个步骤进行。 由定义式 共集电路无电压
14、放大作用(Au1)，Uo与Ui同相(射随器)。 Ri称为管端输入电阻， 共c电路的Ri 共e电路的Ri。 求 Ro 电路 ： c e bcrbe Ib RS Ib RE It + Ut - Ie e b c Ro rbe Ib RS Ib RE It + Ut - Ie e b c Ro 方法1： rbe Ib RS Ib RE It + Ut - Ie e b c Ro 方法2： 可见共集电路Ro很小。 1、计算静态Q点 2、计算Ri；Ro；Av；Avs 3、计算电路最大输出幅度Uomax 4、当Us时，输出端首先出现什么失真？Uo的波形 ？如何消除失真？ 例 共c电路如图 +VCC RL
15、Re Rb C1 + - Us RS C2 + Uo - +VCC RL Re Rb C1 + - Us RS C2 + Uo - Rb Re +VCC + - UCE 解：1、由直流通路 Rb Re +VCC + - UCE +VCC RL Re Rb C1 + - Us RS C2 + Uo - 2、由小信号等效电路 Re + US - RS + Ui - Rb rbe Ib RL + - Uo Ii Ib Re + US - RS + Ui - Rb rbe Ib RL + - Uo Ii Ib 3、最大不饱和失真幅度=UCE-UCES =6.4-0.7=5.7V； 最大不截止失真幅度=
16、ICRL =1.44/6=3.36V； Uomax=3.36V 4、首先出现截止失真，即uce上平顶（削顶）， 由共集电路交流通路，uo与uce反相（uo=-uce) 故uo为下平顶（削底）。 消除失真的方法：提高IC（RbIBIC）。 三、共基（共b、cb）放大电路 （以b极为交流输入、输出公共端） 共基电路的交流指标计算仍按前述三个步骤进行。 两种实际电路 电流方向按实际方向。 可见共基电路输入电阻很小；Uo与Ui同相；有电压放大 作用。 求Ro： 由小信号等效电路 Ro=Ro/RCRC 受控电流源开路， Ro= 求Ro电路如下： 四、BJT三种基本组态（ce、cc、cb电路）比较 交流参数 Av Ri Ro Ai Uo与Ui相位 电路组态 ce电路 大
