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1、2.4 晶体三极管组成的基本放大器放大器 就是实现将微弱的电信号进行处理而变成幅度较大信号的电路。 放大器的示意图 概述：基本放大电路:一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。2.4.1 放大器的各项指标（1）放大器的输入电阻 Ri大，放大电路从信号源吸取的电流则小，反之则大。 放大器的输入电阻的定义 是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。 （2）放大器的输出电阻 是表明放大电路带负载的能力，Ro大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。 求Ro需要：电流源开路（电压源短路），负载开路。 (a) 电压源看作短路 (b) 电流源看作开路 输出电阻的计算 (3) 增益（放大倍
2、数）是直接衡量放大电路放大能力的重要指标。 放大器及信号源的示意图 源增益 电压增益 电流增益 功率增益 互导增益 互阻增益 增 益 放大倍数的计算放大倍数的计算2.4.2 放大器的分析方法 图解分析法 优点：直观；放大器在大信号工作状态下，只能使用图解法 缺点：误差大；求放大器的输入电阻、输出电阻等指标比较困难 解析法（计算法） 优点：方便求解小信号工作状态下，放大器的各项技术指标 缺点：不能用于大信号工作状态 计算机辅助分析法优点：迅速、快捷、准确 缺点：还仅处于辅助分析阶段基本原则是既能放大输入信号，又不能产生失真。 电源电压的设置要使得三极管发射结正偏，集电结反偏，保证三极管放大条件
3、元件的安排要保证信号的有效传输 要有一个合适的工作电压和电流（静态工作点）1、放大电路组成原则：一、共发射极放大电路概述起放大作用将变化的交流集电极电流转换为电压输出。保证发射结正偏保证基极有个合适的静态电流隔直流，传交流。保证信号的传输2、各元件的作用：三极管T集电极负载电阻Rc和 偏置电路 、Rb耦合电容C1 、C23、放大电路的特点：电路中非线性和线性元件并存电路中交、直流共存三极管放大作用 变化的 通过 转变为变化的输出BiCi结论：比较vi和vo的波形，可以看出vo与vi是反向的，且信号放大了。放大的原因是晶体管的正向受控作用，而能量的来源是直流电源。4、放大过程举例：判断下列电路有
4、无放大作用电容隔直，IB=0，不能放大可以放大输入信号没有传输到三极管。不能放大电源极性接反，不能放大 5、放大电路的两种状态 静态 时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。 动态 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 （1） 直流通路：直流通过的线路。 保留直流电源去除交流信号，电容看成开路 6、两种通路 (2) 交流通路：交流通过的线路。 保留交流信号，将直流电源和耦合电容短路练习：画出下列电路的直流通路和交流通路。答答 案案3.3.3 图解分析法 (1) 静态分析1、由vBE =VCCiBRB，在输入特性曲线画出输入负载线 ，得到I
5、BQ、VBEQBCCRVBQIBEQVQ2、由vCE=VCCiCRC，在输出特性曲线画出直流负载线BQBIi =CCCRVCCVCQICEQV3、在输出特性曲线上，找到iB=IBQ的线，得到ICQ和VCEQQ斜率：BR1-Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响着放大电路几乎所有的动态系数直流负载线tvCEQQtvBE(2) 动态分析BCCRVBQIBEQVQBQBIi =CCCRVCCVCQICEQVQ交流负载线，斜率：1LR-讨论：Q点的选择问题： a、当静态工作点选择偏高，接近饱和区时， iC的正半周和vCE的负半周被削平，这种非线性失真叫做饱和失真饱和失真；b、当静态工作点选择偏低，接
6、近截止区时， iC的负半周和vCE的正半周被削平，这种非线性失真叫做截止失真截止失真。（动画一）（动画）放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： a、工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； b、要有合适的交流负载线。iC的负半周和vCE的正半周被削平为饱和失真。 iC的正半周和vCE的负半周被削平为截止失真。PNP 管构成的放大电路例2.4.2 （教材P99） 由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。（3）最大不失真输出幅度和输出功率最大不失真电压：放大电路向负载提供的输出功率：v 可以看出vo(vce)和vi的幅度关系，能测出电压放大倍数|vo|/|vi|v 可以看出
7、vo和vi的相位关系，是同相还是反相。v 可以观察电路的失真情况，确定vo的最大不失真幅度。用图解法进行动态分析可得到的结果下图给出了某固定偏流放大电路的BJT输出特性及交、直流负载线，试求：(1)电源电压VCC， IBQ， ICQ和 VCEQ值； (2)电阻Rb、Rc的值；(3)输出电压最大不失真幅度；(4)保证电路不失真输出的最大ib电流。直流负载线斜率：1/Rc交流负载线斜率是：1/Rc/RLmAICQ1=AIBQm20=VVCC6=VVCEQ3=V5 .1幅度最大不失真Aibm20电流最大例 题=kmAVRkAV-0.7VRcb3 26265 206m图解法小结： 图解法分两大步骤：静
8、态分析和动态分析。 静态分析：画出放大器的直流通路；在晶体管的输入特性和输出特性的坐标中分别画出直流负载线；在坐标中读出VCC、VCEQ、IBQ、ICQ。 动态分析：画出放大器的交流通路；在晶体管的输出特性的坐标中，过点画交流负载线；对应输入端交流信号的变化范围在输出端找出交流信号的变化范围。 晶体管各极电流和电压是直流成分和交流成分的叠加。二、小信号模型分析法只针对交流小信号而言 1、三极管的两种小信号等效电路指导思想：非线性元件线性化 条件：低频 小信号 变化量当放大电路的输入信号很小时，放大电路的输入信号很小时，就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替，从而可以把三极管这个非线
9、性器件所组成的电路当作线性电路来处理。方法一：利用网络方程导出-H参数等效电路 输入电阻输入电阻 : : r rbebe 电压反馈系数电压反馈系数: : 电流放大系数电流放大系数 : : 输出电导输出电导: :cer1很小，一般在10-310-4之间rce很大，通常大于100k方法二：对三极管的放大过程进行物理模拟 -混合参数等效电路prbb:基区的体电阻，rbe :发射结电阻(re)归算到基极回路的电阻，Cbe :发射结电容,一般为几皮法到几十皮法rbc:集电结电阻， rbc很大，一般在100K10M之间Cbc:集电结电容，一般为几皮法gm称为互导 ETIV)1(+=er )1(+=beei
10、ir=bebebivr=简化为：两种等效电路的比较：注意：注意：NPNNPN和和PNPPNP管子的小信号等效电路是完全相同的。管子的小信号等效电路是完全相同的。rbe的几何意义rce的几何意义的几何意义练习：画出下列电路的小信号等效电路。答答 案案二、利用等效电路分析共射基本放大电路(1) 分析步骤第一步：画出电路的直流通路，计算静态工作点Q的参数IB、 IC、VCE第二步：画出电路的交流通路，并用H参数小信号模型代替电路中的晶体管，再根据此交流通路计算电路的动态性能参数(AV、 Ri 、Ro)。(2) 例题 静态分析A、画出直流通路B、求解静态工作点BBECCBQ=RVVI-BQCQII=C
11、CQCCCEQRIVV-=ceb 动态分析A、画出交流通路B、画出小信号等效电路 bceC、求电压放大倍数 用参数：iovVVA =ebbbLebmrrRr-g+bebLCcebriRRri)/(-=beLCcerRRr)/(-=beLcrRR /-D、计算放大器的输入电阻用参数：/=iiiIVR)/(ebbbBrrR+=/iBRR=beBrR /=E、计算放大器的输出电阻CCceoRRrR=/例：已知VCC=25V， RC=6k， RE=100， RB1= RB2=150k， RL=6k， C1 = C2 =10F，三极管=70， VBE=0.6V,rbb=200。求(1)静态工作点（2）画
12、微变等效电路（3）求Av、 Ri、 Ro解：（1）画出直流等效电路列输入回路方程交流等效电路微变等效电路（1）画微变等效电路（2）求Av、Ri、 Ro求rbe更多例题在下学期的EDA设计实验课中做详细的学习三、计算机辅助分析法 2.4.3 晶体三极管放大器的偏置电路对偏置电路的要求： 1、提供合适的静态工作点 2、静态工作点要稳定否则，会失真！一、温度对Q点的影响1、ICBO:温度每上升10度约增加一倍TCBOICEOI点上移点上移Q QICQ2、VBE:温度每上升10度约下降2.5mVTBQI点上移点上移Q QICQBEV3、 ：温度上升1o相对值增加(0.51)o/o。, T点上移点上移Q
13、 QICQ三个参数都导致静态工作点变化。所以，为了避免Q点不稳定，采用分压式偏置电路或温度补偿电路 二、分压式偏置电路1、电路和稳定Q点原理Re把输出端IC的变化引回输入端，与VB比较，使IB产生相应的变化。Rb1、Rb2 分压电阻，恒定VB。Ce保证RE不影响交流参数。 两个条件 a、使IBI1，因为I1=I2+IB 可以忽略IB-是稳定的b、使（510倍）-也是稳定的 CCbbbBVRRRV212+=eBeBEBECRVRVVII-= 物理过程：VB是稳定的最终使ICQ趋于稳定 2、静态分析a、画出直流通路b、计算静态工作点 VB= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2) IBQ = IE
14、Q /(1+) VCEQ= VCC ICRcIERe = VCCIC(Rc+Re)方法一:估算法由于电路设计时，应保证即RB1和RB2近似串联，则 方法2 用戴维南定理进行精确计算 (a) 直流通路 (b) 用戴维南定理进行变换 IBQ=(V CCVBE) / Rb1Rb2 +(1+ )Re ICQ= IBVCEQ= VCC ICRcIERe= VCC IC(Rc+Re) 因此静态计算如下：Rb1Rb2V CC= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2)两种结果的差异：3、动态分析a、画出交流通路b、改成小信号等效电路c、求解技术指标 求电压增益beLcrRR)/(-=bebLcbriRRi)/
15、(-=ioVVVA =求输入电阻bebbrRR/21=iiiIVR =求输出电阻oRcRcecrR=/ttIV=三、温度补偿电路三、温度补偿电路CCBTBBBTBBVRRRRRRRV32132/+=EBEBCQRVVI-=分压式偏置电路又加上温度补偿热敏电阻，工作点的稳定性很好。EBEBCQRVVI-= 2.4.4 发射极接RE的共发放大器动态分析a、画出交流通路b、改成小信号等效电路c、求解技术指标 求电压增益混合参数模型：EebmebbbLebmRrgrrRrg)1 (+=ebeLcRrRR)1()/(+-=ebbebLcbRIrIRRI)1()/(+-=eebebLcbRIrIRRI)/
16、(+-=ioVVVA =求输入电阻bbiRRV/21ebeiRrV)1 (+iI =)1 (/(/21ebebbRrRR+=iiiIVR =Re折合到rbe支路的等效电阻求输出电阻求输出电阻=+0)()/(b2b1ecbsbebRIIRRRrI=+-0)()(ecbcebcTRIIrIIVcToIVR =)/1 (b2b1esbeeceRRRRrRr+=cRocoRRR =/)()(M55. 3 25 . 0204011006021流源应用于第六章，射极恒非常大则，设=oesbbbeceRkRkRkRkRkrkr电阻折算原理2.4.5 共基极放大器1 静态分析：2 动态分析：交流通路 小信号等效电路 求电压增益 求输入电阻=iiiIVR)(cbbebiiri+-=+=1berEbeEiiRrRRR/1/+=beLrR=ioVVVA= 求输出电阻电压源短路，负载开路CoRRu共基极放大器的输出电压和输入电压的相位相同u 输入电阻较小，一般为十几到几十欧姆u 输出电阻较大可以到达几百千欧姆 2.4.6 共集电极放大器集电极是输入、输出回路的共同端点，因此称为共集电极电路；由于信号是从发射极
