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1、电 子 技 术,授课教师：苏俊生,2019/5/25,2,电子技术,本章安排： 本章主要讲解放大电路,从最基本的放大电路到多级放大电路、差分放大电路及功率放大电路都做了详细的阐述。计划使用课时20学时。 课堂教学内容：,课程安排,2019/5/25,3,电子技术,Chapter2 放大电路,2.1共发射极放大电路 用来对电信号进行放大的电路称为放大电路。放大电路主要有信号源、放大电路、负载、直流电源等组成。 用三极管组成部分的放大电路，根据其输入、输出方式的不同可组成3种组态，即共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路 。,2019/5/25,4,电子技术,Chapter2 放大电路
2、,2.1.1 电路的组成,图2-2所示是由NPN型三极管组成的基本共发射极电路,2019/5/25,5,电子技术,Chapter2 放大电路,2019/5/25,6,电子技术,Chapter2 放大电路,直流通路和交流通路 在放大电路中，既有直流分量，又有交流分量。 直流分量和交流分量的符号,2019/5/25,7,电子技术,Chapter2 放大电路,2.2放大电路的静态分析（直流分析）,为什么要进行放大电路的静态分析？ 在放大电路中要保证核心器件三极管具有放大能力，就必须保证三极管工作在放大区，即发射结正偏，集电极反偏 。否则不行。,常用的直流分析方法有两种：即图解法和解析法,2019/5
3、/25,8,电子技术,Chapter2 放大电路,2.2.1图解法的直流分析 以三极管的特性曲线为基础，通过作图来分析放大电路工作情况的方法称为图解法。 图解法直流分析分为输入回路和输出回路两种。,1.输入回路,在输入回路中，电压与电流之间的关系为:,2019/5/25,9,电子技术,Chapter2 放大电路,2.输出回路 在输出回路中的电压和电流关系式为:,该直线与纵轴的交点为M，对应的坐标值为uCE=0、iC=VCC/RC，这一电流值是uCE=0时流过输出回路的电流，即集电极短路电流IS。输出回路的直流负载线与横轴的交点为N点，对应的坐标值为uCE=VCC、iC=0。由于三极管输出回路的
4、电压uCE和电流iC也应满足三极管输出特性决定的关系，所以求解静态工作点Q可以在三极管输出特性曲线的iCuCE坐标系中，找出M点和N点并将它们相连，所得到的直线就是输出回路的直流负载线，该直线与iB=IBQ的那一条输出特性曲线的交点，就是输出特性曲线上的静态工作点Q。记作Q（UCEQ、ICQ）,2019/5/25,10,电子技术,Chapter2 放大电路,2.2.2解析法的直流分析 根据放大电路的直流通路，可以估算出该放大电路的静态工作点，具体步骤如下。 画出放大电路的直流通路图，如教材图2-3（a）所示。 由基极回路求出静态时基极电流IBQ，即 求集电极电流ICQ。根据三极管的电流关系，可
5、求出静态工作点的集电极电流ICQ，即 由集电极回路求UCEQ，为 至此，静态工作点的电流、电压就求出来了， 即Q（UCEQ、ICQ）。,2019/5/25,11,电子技术,Chapter2 放大电路,2.3 放大电路的动态分析（交流分析） 放大电路的动态分析常用的方法有图解法和微变等效电路法 2.3.1图解法的交流分析 1在输入特性曲线上由输入信号ui求基极电流iB 设此时的输入电压 则 2由输出特性曲线求iC和uCE 动态时，管压降uCE与集电极电流iC之间的关系为：（RL开路） 总的管压降为,2019/5/25,12,电子技术,Chapter2 放大电路,2019/5/25,13,电子技术
6、,Chapter2 放大电路,2.3.2 微变电路等效法的交流分析 1三极管的微变等效电路,三极管电路的复杂性在于三极管输入、输出特性的非线性。如果我们把这种非线性建立一种模型，使其具有线性特征，这样就可以用线性电路分析放大电路了。,（1）输入端口的微变等效电路,输入特性曲线近似为线性的，这样输入端口可以用线性电阻rbe来表示电压uBE与输入电流iB的关系，为,2019/5/25,14,电子技术,Chapter2 放大电路,对于低频小功率三极管线性电阻rbe可写成,（2）输出端口的微变等效电路 三极管的输出端口可以近似用一个受控的恒流源表示。受控的恒流源电流大小iC = iB，由于在ICQ对应
7、的输出特性上，当uCE变化很大时，iC虽有变化，但却很小，所以三极管的输出端口的输出电阻可记为,2019/5/25,15,电子技术,Chapter2 放大电路,（3）三极管的微变等效电路,2019/5/25,16,电子技术,Chapter2 放大电路,2基本放大电路的动态分析 微变电路等效法分析放大电路的步骤如下： 画出放大电路的交流通路图和微变等效电路图； 进行必要的静态计算，求出IEQ，目的是求出rbe； 分别计算出放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro的值。,下面我们对教材图 2-2 所示的基本放大电路进行动态分析，先画微变电路等效图，如下图 所示。,2019/5/25,
8、17,电子技术,Chapter2 放大电路,2019/5/25,18,电子技术,Chapter2 放大电路,（1）电压放大倍数 电压放大倍数的定义应为输出电压与输入电压之比，即,则电压放大倍数Au为,RL= RC/RL,2019/5/25,19,电子技术,Chapter2 放大电路,（2）输入电阻Ri 放大电路的输入电阻应等于输入电压与输入电流的比值，即,Ri=RB/Ri=RB/rbe,2019/5/25,20,电子技术,Chapter2 放大电路,（3）输出电阻Ro 计算放大电路的输出电阻时，应把负载开路，输入信号源uS短路。当uS为零时，ib亦为零，所以ic也等于零。对于恒流源而言，电流为
9、零，说明其为开路状态，这时从接负载端往前看，电阻值只有RC。 即， RoRC。,2019/5/25,21,电子技术,Chapter2 放大电路,（4）源电压放大倍数AuS 源电压放大倍数的定义为,由于有信号源内阻的存在，放大电路的输入电压是信号源电压在Ri上的分压值，即,由此不难看出考虑到信号源内阻时，电压放大倍数将下降。,2019/5/25,22,电子技术,Chapter2 放大电路,2.4 静态工作点稳定的共发射极放大电路 2.4.1 温度对静态工作点的影响 我们讨论的放大电路结构虽然简单，但工作点不稳定。静态工作点会随着温度的变化而改变，其变化过程是：当温度T升高时，半导体的本征激发现象
10、将加强，基极电流IBQ将上升，引起集电极电流ICQ也上升，即T(C)IBQICQICEO，这将引起三极管集电极发射极间的UCEQ下降。这些量的变化将改变原电路的静态工作点，静态工作点的改变可能引起放大电路输出波形的失真，使放大电路进入不正常工作状态。,2019/5/25,23,电子技术,Chapter2 放大电路,由此可见，对于放大电路稳定静态工作点是十分重要的，必须依靠IBQ的变化来抵消ICQ和UCEQ的变化，实现自动跟踪。通常引入直流负反馈或温度补偿的方法来解决。,分压式共发射极放大电路,2019/5/25,24,电子技术,Chapter2 放大电路,2.4.2 工作点稳定的典型电路,1电
11、路的组成（如前图）,图中是由NPN型三极管组成的分压式共发射极放大电路，uS、RS为源信号电压和信号源内阻，RL为负载电阻。RB1、RB2、RC、RE组成分压式偏置电路；C1、C2为输入、输出耦合电容，起通交流隔直流的作用；C3为发射极旁路电容；VCC是直流电源，RC为集电极负载电阻；RB1为基极上偏置电阻；RB2为基极下偏置电阻；RE为发射极偏置电阻。,2019/5/25,25,电子技术,Chapter2 放大电路,2静态分析（直流分析） 放大电路的直流分析主要是求放大电路的ICQ、IBQ和UCEQ。对于先求三极管的IBQ，还是ICQ，这要取决于电路结构。 先画直流通路图，如左图所示。 三极
12、管基极电压UBQ为：,2019/5/25,26,电子技术,Chapter2 放大电路,由于UBE=UBQUBEQ，所以三极管发射极电流为：,三极管的集电极和基极的直流电流分别为： ICQIEQ， IBQIEQ/：,因此，三极管C-E之间的直流压降为 UCE=VCCICQRCIEQREVCCICQ(RC+RE),2019/5/25,27,电子技术,Chapter2 放大电路,由于半导体受温度变化的影响很大，因此，当温度升高或降低时，三极管的静态工作电流要发生变化，也就是静态工作点发生变化。这种分压式电路具有稳定静态工作点的作用，其稳定静态工作点的原理为：当温度升高时，和ICEO增大，而管压降UB
13、E下降，这些变化都将引起放大电路静态工作电流ICQ的增大；反之，当温度下降时，ICQ减小。由此可见，放大器的静态工作点会随工作温度的变化而漂移，用分压式偏置电路可得到解决。 稳压过程也可用下面的方式来表示：,T(C)ICQIEQUEUBE(UBE=UBQUE)IBQ,ICQ,2019/5/25,28,电子技术,Chapter2 放大电路,3动态分析（交流分析） 画等效电路的原则： 电容视为短路； 电源视为短路。,2019/5/25,29,电子技术,Chapter2 放大电路,（1）电压放大倍数,由等效图可知 uo=ib(RC/RL)=ib,式中,RL=RC/RL,又知,ui=ibrbe,因此有
14、,式中负号说明输出电压uo与输入电压ui反相。,2019/5/25,30,电子技术,Chapter2 放大电路,（2）输入电阻,所以，放大电路的输入电阻等于,（3）输出电阻,当uS=0时，ib=0，则ib开路，所以放大电路输出端断开RL，接入信号源电压u，由图可得i=u/RC，因此，放大电路的输出电阻为RO = RC。,2019/5/25,31,电子技术,Chapter2 放大电路,例2-1 如教材图2-13所示，已知三极管=100，=200，UBEQ=0.7V，RS=1k，RB1=62k，RB2=20k，RC=3k，RE=1.5k，RL=5.6k，VCC=15V，各电容的容量足够大。试求：（
15、1）静态工作点；（2）Au、Ri、Ro和源电压放大倍数AuS。（3）如果发射极旁路电容CE开路，画出此时放大电路的交流通路和小信号等效电路，并求此时放大电路的Au、Ri、Ro及源电压放大倍数AuS。 解：（1）静态工作点的计算,先画直流通路如右,2019/5/25,32,电子技术,Chapter2 放大电路,（2）Au、Ri、Ro和AuS的计算,先求三极管的输入电阻：,2019/5/25,33,电子技术,Chapter2 放大电路,那么,Ro=RC=3k,再求源电压增益AuS,2019/5/25,34,电子技术,Chapter2 放大电路,则,因此有,所以源电压增益为,2019/5/25,35
16、,电子技术,Chapter2 放大电路,（3）断开CE后，求Au、Ri、Ro,CE开路后，三极管发射极E将通过RE接地，因此，可得放大电路的交流通路和小信号等效电路如下图：,无发射极旁路电容的微变电路等效图,2019/5/25,36,电子技术,Chapter2 放大电路,输入电压为 ui=ibrbe+ieRE=ibrbe+(1+)RE,输出电压为 uo=ib(RC/RL),可得放大倍数为,显然，去掉CE后Au下降很多，这是由于RE对交流信号产生了很强的负反馈所致。,2019/5/25,37,电子技术,Chapter2 放大电路,求输入电阻：,先求RL,则：,输出电阻： RO=RC=3,2019/5/25,38,电子技术,Chapter2 放大电路,由以上讲解可知，共发射极放大电路输出电压uo与输入电压ui反相，输
