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1、1,各点波形,交流信号的传输情况,ui (即ube),ib,ic,u0（即uce ）,电压和电流都含有直流分量和交流分量,uBE = UBE+ ube,uCE = UCE+ uce,iB = IBE+ ib,iC = IC+ ic,输入信号电压ui和输出电压u0相位相反,2,实现放大的条件,1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,3、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,3,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,电路中电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以
2、认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交、直流所走的通道是不同的。,直流通道 -只考虑直流信号的分电路。无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通道-只考虑交流信号的分电路。有信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。不同的信号可以在不同的通道进行分析。,9.3 放大电路的静态分析,4,直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,对直流信号（只有+UCC）,5,交流通路,将电路中的隔直 电容C1、C2短路，UCC 置零，交
3、流通道的简化电路如图所示。,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,6,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。,设置Q点的目的：(1) 使放大电路的放大信号不失真；(2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,(一) 用放大电路的直流通路确定静态值,7,1.用估算法确定静态值,（1） 直流通路估算 IB,根据电流放大作用,（2） 由直流通路估算UCE、IC,当UBE UCC时，,由KV
4、L: UCC = IB RB+ UBE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC,8,用作图的方法确定静态值,步骤：1. 用估算法确定IB,优点：能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。,2. 由输出特性确定IC 和UCE,直流负载线方程,2.用图解法确定静态值,9,直流负载线斜率,直流负载线,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,O,电路的工作情况由负载线与非线性元件的 伏安特性曲线的交点确定。这个交点称为工作点。,图解法步骤：1. 用估算法确定IB,2. 由输出特性确定IC 和UCE,10,动态：放大电路有信号输入（ui 0）
5、时的工作状态。,分析方法：微变等效电路法，图解法。 所用电路：放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象：各极电压和电流的交流分量。,目的：找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计打基础。,9.4 放大电路的动态分析,11,（一） 放大电路的性能指标,(1) 电压放大倍数（电压增益）Au,电压放大倍数反映了放大电路的放大能力。,12,(2)输入电阻 ri,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。,输入电阻就是从放大电路输入端看进去的等效电阻。对信号源来说，放大电路就相当于它的负载，它的等效电阻就是输入电阻
6、ri 即：,希望输入电阻能远大于信号源的内阻Rs 。,ri,13,电路的输入电阻愈大，可增大放大电路的输出电压；,可减小从信号源取用的电流即减轻信号源负担。因此希望输入电阻大一些，最好是能远大于信号源的内阻Rs 。,14,(3)输出电阻ro,是从负载两端向放大电路的输出端看进去的等效电阻。放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维宁等效电路，这个戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。,受控 电压源,15,电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，则放大电路带负载能力较强。,放大电路有载时：,放大电路空载时：,希望输出电阻能远小于负载电阻RL 。,输出电阻是表明放大电路带负载
7、能力的参数。,16,通频带,f,|Au |,fL,fH,| Aum|,幅频特性,下限截止频率,上限截止频率,O,放大倍数随频率变化曲线,通频带：,fbw=fHfL,(4) 放大电路的频率特性,耦合电容造成,三极管结电容造成,17,（二）微变等效电路：把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。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,18,晶体管的微变等效电路可从
8、晶体管特性曲线求出。,1. 晶体管的微变等效电路（小信号电路模型）,UBE,(1) 输入回路,Q,输入特性,当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作段输入特性在小范围内可认为是近似线性化。,晶体管的 输入电阻,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧。,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。,则对于输入的小交流信号而言，三极管相当于一个电阻，表示输入特性。,19,(2) 输出回路,输出特性,输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。,晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，
9、即由来确定ic和 ib之间的关系。,一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,O,20,ib,晶体三极管,微变等效电路,（3）晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,21,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。,交流通路,微变等效电路,22,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,微变等效电路,将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。,23,3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路
10、(未接RL)时,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,显然负载电阻RL越小，放大倍数越低。Au还与和rbe 有关。,24,由此可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。,25,4.放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义：,输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。,26,例1：,例题9.4.1,27,5. 放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它
11、进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,28,例题9.4.2,29,求ro的步骤： 1) 断开负载RL,3) 外加电压,4) 求,外加,2) 令 或,例题9.4.2,30,外加,例题9.4.3,31,动态分析图解法,RL=,由uo和ui的幅值之比可得放大电路的电压放大倍数。,32,合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。,前述的共射放大电路，在电路参数一定时，偏流IB是固定的，故称为固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下
12、，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。,9.5 双极型晶体管基本放大电路,一、共射放大电路,33,对于固定偏置电路，静态工作点是由UBE、 和ICEO决定，当温度升高时，UBE、 、 ICEO 。所以温度对静态工作点Q的影响比较大。,1. 温度对UBE的影响,- - - - -,UBE1,UBE2,显然 UBE2 UBE1,IB,(一) 温度影响,34,上式表明，当UCC和 RB一定时， IC与 UBE、 以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。,温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移。,2. 温度对 值及ICEO的影响,35,iC
13、,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,固定偏置电路的工作点 Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,结论：当温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。,O,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。,36,3、采用分压式偏置电路,UB,UB不受温度变化的影响。,（1）增加偏置电阻RB2固定基极对地电压UB,37,（2）增加发射极电阻RE使IC固定,38,从Q点稳定的角度来看似乎I2、UB越大越好。 但 I2 越大，RB1、RB2必
14、须取得较小，将增加损耗，降低输入电压。 而UB过高必使UE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时参数一般选取： I2= (5 10) IB，UB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,（2）增加发射极电阻RE使IC固定,39,稳定工作点的实质：,UE,UB,UB 固定,RE：温度补偿电阻对直流：RE越大,稳定Q点效果越好；对交流：RE越大,交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。,40,（3）交流旁路电容CE的作用,CE将RE短路， RE对交流不起作 用，放大倍数不 受影响。,在 ui相同时没有CE则ube减小，使
15、得 ib和ic减小， uo减小，则放大倍数下降。,41,（二）静态分析：,I2,RE,UCE,UBE,直流通路,IE,42,对交流：旁路电容 CE 将RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同。,旁路电容,（三）动态分析：,43,交流通路,微变等效电路,其中,44,去掉CE后的 微变等效电路,如果去掉CE ， Au，ri，ro ?,45,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,分压式偏置电路,ri 提高,ro不变,46,对信号源电压的放大倍数？,信号源,考虑信号源内阻RS 时,47,在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20kRL= 6k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE； (2) 画出微变等效电路； (3) 输入电阻ri、ro及 Au。,例题9.5.1,48,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,49,(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。,微变等效电路,50,二、 共集放大电路,放大电路是信号由基极输入，从发射极输出故又称为射极输出器。,RB,+UCC,C1,C2,RE,ui,uo,C,B,
