放大电路的基本原理

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1、第二章 放大电路的基本原理2.1 放大的概念 2.2 单管共发射极放大电路2.3 放大电路的主要技术指标 2.4 放大电路的基本分析方法2.5 工作点的稳定问题2.6 放大电路的三种基本组态2.8 多级放大电路 本章概述：1.本章的教学内容是模拟电子技术中最基本的部分，称之为“ 基础之基础”，十分重要； 2.本章基本概念：放大的本质、静态 和动态、直流通路和交 流通路、工作点、负载线、非线性失真、放大倍数、输入电 阻和输出电阻等; 3.本章分析的“单管放大电路”：是组成其他各种复杂电路的 基础；4.本章介绍两种基本分析方法（图解法、微变等效电路法） ，是模拟电子电路最基本的、最常用的分析方法。

2、附：电路中有关符号规定 直 流 量： 大写字母、大写脚码 如 IB、UCE交流瞬时量： 小写字母、小写脚码 如 ib、uce交流有效量： 大写字母、小写脚码 如 Ib、Uce交直流总量： 小写字母、大写脚码 如 iB、uCE正弦量相量： 大写字母上面加“”、小写脚码 如 ：2.4.4 微变等效电路法 晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。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线性电路。微变等效条件研究的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小vCE = 0V vCE 1V输入特性:输出特

3、性:1. 三极管的h参数微变等效电路三极管处于共e极状态时, 输入回路和输出回路各 变量之间的关系由以下形式表示: 输入特性:用全微分形式表示 uBE和 iC， 并引入h参数(hybrid），则有：输出特性:简化的 h 参数微变等效电路的物理意义：输出端交流短路时管子的输入电阻。 在小信号共射电路中，对于低频、小功率三极管，如果没 有特别说明:uBEuCEiBcebiCBJT双口网络h参数等效电路（1） 画出实际电路的交流通道。（2）把交流通道中的晶体管用h参数等效电路代替。 RBRCRLuiuouirbeibibiiicuo RBRCRLrce hreuce简化h参数等效电路（1） 画出实际

4、电路的交流通道。（2）忽略影响小的次要因素。（3）把交流通道中的晶体管用简化h参数等效电路代替。 RBRCRLuiuouirbeibibiiicuo RBRCRL*小信号模型的应用注意事项： h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。 h参数与静态工作点Q有关。uBEuCEiBcebiCBJT双口网络2. h参数的确定 一般用测试仪测出； rbe 与Q点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算 rbe )()()(mAmV261200EQbeIr+uBEuCEiBcebiCBJT双口网络3.晶体管输入电阻rbe 的计算rbb ：基区体电阻。re

5、b ：基射之间结电阻。UT ：温度电压当量cbeiBiCiE对低频、小功率管, rbb 约为200-300 ，故得 rbe 的近似估算公式：一、 三极管的微变等效电路iBuBE晶体管的输入特性曲线 rbe ：晶体管的输入电阻。在小信号的条件下，rbe是一常数 。晶体管的输入电路可用 rbe 等效代 替。1. 输入电路Q 点附近的工作段 近似地看成直线 可认为 uBE 与 iB 成正比QOiB uBE 图 2.4.10(a)-(简化的 h 参数微变等效电路)2. 输出电路假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC 与 uCE 无关)，数量关系上， iC 比 iB 大 倍；iB iB从三极管输

6、出端看 ，可以用 iB 恒流源代替三极管；该恒流源为受控源； 为 iB 对 iC 的控制。uCE QiC O图 2.4.10(b)3.三极管的简化 h 参数等效电路cbe+uBE+uCEiCiBebcrbe iB+uBE+uCEiCiBcbe+ ube+uceicibebcrbe ib+ube+uceicib二. 求出：电压放大倍数 Au；输入电阻 Ri、输出电阻 ROC1RcRb+VCCC2RL+VT+Ri = rbe / Rb ， Ro = Rcrbe ebcRcRLRb+图 2.4.12 单管共射放大电路的等效电路电流放大倍数与电压放大倍数之间关系讨论1. 当 IEQ 一定时， 愈大则

7、rbe 也愈大，选用 值 较大的三极管其 Au 并不能按比例地提高；因：2. 当 值一定时，IEQ 愈大则 rbe 愈小，可以得到较 大的 Au ，这种方法比较有效。 (三)微变等效电路法步骤小结：1.估算静态工作点：首先利用近似估算法（已知 ）或图解法(已知输出特性曲线) 确定放大电路的静态工作点 Q ，确定静态工作点处参数 。2.估算rbe： 确定微变等效电路参数 和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路： 可先用h参数 等效电路替代三极管，然后画出放大电路其余部分的交 流通路，得到放大器微变等效电路。（也可先画出交流 通道再用h参数等效电路替代三极管）4. 列出电路方程并求解有关动

8、态量：Au、Ri 、Ro。例1：电路及参数如图所示，已知 =50，rbb=300，C1、C2足够大 ，试求：（1）Q点；（2）估算rbe ；（3）求Au；（4）求Ri和Ro； （5）求Aus=Uo/Us解（1）IBQ=VCC/RB=10/49020AICQ=IBQ=2050=1mA UCEQ=VCC-ICRc=7.8vRB=490k+VCC=10vRC=2.2kRL=2.2k usRs=600RB+VCC RC直流通道RBRCRLusRs交流通路例1：电路及参数如图所示，已知 =50，rbb=300，C1、C2足够大 ，试求：（1）Q点；（2）估算rbe ；（3）求Au；（4）求Ri和Ro；

9、（5）求Aus=Uo/Us解（1）IBQ=VCC/RB=10/49020AICQ=IBQ=2050=1mA UCEQ=VCC-ICRc=7.8v（2）rbe=300+(1+)26mv/ICQ=1.6k（3） Au=-RL/rbe-34（4） Ri=Rb/rberbe=1.6kRo=Rc=2.2kRB=490k+VCC=10vRC=2.2kRL=2.2k usRs=600uirbe ibibiiic uoRBRCRL usRsRB+VCC RC直流通路uoRBRCRLusRsRB=490k+VCC=10vRC=2.2kRL=2.2k usRs=600交流通路微变等效电路uirbe ibibiii

10、cuoRBRCRL usRs例1：电路及参数如图所示，已知 =50，rbb=300，C1、C2足够大 ，试求：（1）Q点；（2）估算hie ；（3）求Au；（4）求Ri和Ro； （5）求Aus=Uo/Us解：（5）求Aus=Uo/UsRB=490kVCC=10vRC=2.2kRL=2.2k usRs=600uirbe ibibiiic uoRBRCRL usRsui ibiiic uo RCRL usRs电路的输入电阻越大越好。已求得 Ri=Rb/rberbe=1.6k2.5 工作点的稳定问题2.5.1 温度对静态工作点的影响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

11、：1. UBE 改变。UBE 的温度系数约为 2 mV/C。当温度升高时，集电极电流增大： T UBEIBIC2. 改变。温度每升高 1C， 值约增加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。 T IC3. ICBO 改变。温度每升高 10C ，ICBQ 大致将增加一倍。T ICBO ICEO IC2.5.2 静态工作点稳定电路Rb2+VCCRCRb1CEReRLuiuo一.电路组成： 即UB由Rb1的分压确定，与 管子参数基本无关，从而保 证了基极对地有一个稳定的 电压，此时要求I1IB即Rb1 ，Rb2较小。利用Rb1和Rb2组成的分压器 固定基极电位UB使 I2 I1IB UB=I1Rb

12、1=I2I1UEICIEIBUBI2I1IBRb2+VCCRCTRb1ReQ点稳定电路Rb2+VCCRCRb1 CEReRLuiuoI2I1UEICIEIBUB利用Rb1和Rb2组成的分压器 固定基极电位UB使 I2 I1IB UB=I1Rb1=利用Re将IE的变化转化为电压的变化。 （UE=IERe）则： UBE=UB-UE UE=ReIERe形成了负反馈Rb2+VCCRCRb1 CEReRLuiuo利用Re将IE的变化转化为 电压的变化:UE=IERe 1.稳定工作点的原理： TUBEIBICUEIE=IC+IBICIEReIEUBE=UB-UE本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反

13、馈过程I2I1UEICIEIBUB利用Rb1和Rb2组成的分压器固定基极电位UB2. 工作点稳定的条件： Rb2+VCCRCRb1CEReRLuiuo（1）条件：IRIB UBUBEI2I1UEICIEIBUBUB不能太大：UBUEUCE放大器的动态范围变窄（2） CE的作用：使ui几乎不受损失地加到be之间此外和Re配合，保持发射极一定的直流电位 注意：参数Rb1，Rb2 大小要合适。Rb1，Rb2太小出现问题： （I）使电流大耗电多；（II）Rb1，Rb2的分流使输入电阻变小。IR=（510）IBUB=（510）UBEI2I1IBRb2+VCCRCTRb1Re二、静态分析-Q值的计算方法:

14、 Rb2+VCCRCRb1CEReRLuiuoI2I1UEICIEIBUB动态分析：交流通路中Re被短路，放大倍数公式不变：C1RcRb2+VCCC2RL+Ceuo Rb1 ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRL+Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+uiuo Rb1 Re三、动态分析uoRB1RCRLuiRB2交流通路带RE的(无旁路电容CE) 共发射极放大电路的分析Rb2+VCCRCRb1CEReRLuiuoRerbeRCRLReRBRb2+VCCRCRb1CEReRLuiuo rbeRCRLReRB带RE的(无旁路电容CE)共发射极放大电路的分析RB2+VCCRCC1C2TRB1C

15、ERFRLuiuoRE问题：如果电路如图所示， 如何分析？P106:2-15I1I2IBRB2+VCCRCC1C2TRB1CERFRLuiuoREI1I2IBRB2+VCCRCC1TRB1RFRE静态分析：直流通路RB2+VCCRCC1C2TRB1CERFRLuiuoRE动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RFrbeRCRLRFRBQ点稳定电路举例:例：电路的形式及参数如图所示， 设rbb=300。（1）确定Q点;（2）估算rbe（3）计算Au、Ri和RouiRb2+VCCRCRb1CEReRLuo12v40k20k2.5k =405k2k解（1） 求Q点： ICIEUB/Re=4v/2k=2mAUCE=VCC-ICRC-IERE=3vIB=IC/=2mA/40=50AI1I2IBRb2+VCCRCTRb1Re（2）估算rbe： rbe=300+（1+）（3）计算Auui求Ri和RoRi=Rb1/Rb2/rberbe=833Ro=R