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1、4.6.1 共射共基放大电路共射共基放大电路4.6.2共集共集放大电路共集共集放大电路4.6 组合放大电路组合放大电路模电第六节ch课件4.6.1 共射共基放大电路共射共基放大电路模电第六节ch课件4.6.1 共射共基放大电路共射共基放大电路见图见图4.6.1, T1是共射组态，是共射组态， T2是共基组态，是共基组态，第一级的输出电压就是第二级的输入电压，第一级的输出电压就是第二级的输入电压，第二级的输入电阻是第一级的负载电阻。第二级的输入电阻是第一级的负载电阻。模电第六节ch课件结论结论1、组合放大电路总的电压增益等于组成他、组合放大电路总的电压增益等于组成他的各级单管放大电路电压增益的乘
2、积。但的各级单管放大电路电压增益的乘积。但要考虑级间的相互影响。要考虑级间的相互影响。2、组合放大电路的输入电阻等于第一级放、组合放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻；输出电阻等于最后一大电路的输入电阻；输出电阻等于最后一级放大电路的输出电阻。级放大电路的输出电阻。模电第六节ch课件4.6.2共集共集放大电路共集共集放大电路如图电路中如图电路中T用用下图的复合管下图的复合管代替代替,构成了构成了共共集共集放大集共集放大电路，分析该电路，分析该电路，只需了电路，只需了解复合管特性解复合管特性及参数，然后及参数，然后按按共集放大电共集放大电路处理即可。路处理即可。cbeT1T2模电第六节
3、ch课件1. 复合管复合管作用：提高电流放大系数，增大电阻作用：提高电流放大系数，增大电阻r rbebe复合管也称为复合管也称为达林顿管，达林顿管，两管复合后可等效为一个管，两管复合后可等效为一个管，其导电类型与其导电类型与T T1 1相同。相同。图图4.6.3(c)图图4.6.3(c)图图4.6.3(d)图图4.6.3(d)同一导电类型管构成复合管时，将前同一导电类型管构成复合管时，将前一管的发射极接至后一管的基极。一管的发射极接至后一管的基极。不同导电类型管构成复合管时，将前不同导电类型管构成复合管时，将前一管的集电极接至后一管的基极。一管的集电极接至后一管的基极。模电第六节ch课件cbe
4、cbecbecbeNPNNPNPNPPNP（1 1）复合的原则：前一管的）复合的原则：前一管的c c、e e与后管的与后管的b b、c c相相接；电流方向要一致，以保证两管工作于放大态。接；电流方向要一致，以保证两管工作于放大态。（2 2）复合管类型）复合管类型NPN+NPNPNP+PNPNPN+PNPPNP+NPN同一导电类型管构成复合管时，将前同一导电类型管构成复合管时，将前一管的发射极接至后一管的基极。一管的发射极接至后一管的基极。不同导电类型管构成复合管时，将前不同导电类型管构成复合管时，将前一管的集电极接至后一管的基极。一管的集电极接至后一管的基极。归纳：归纳：模电第六节ch课件（3
5、 3）、复合管的主要参数：）、复合管的主要参数：CiB1iE1 = iB1iC1iC2iEiCbe1BBii = =21CCCiii+ += =11211)1 (BBCiii+ + += = 12121)(BCii+ + += = 212121)( + + += =211)1 (bebeberrr + + += =模电第六节ch课件同理：同理：、两个不同类型的三极、两个不同类型的三极管组成的复合管，其类管组成的复合管，其类型与前级三极管相同，型与前级三极管相同，复合管的复合管的 和和r rbebe分别分别为：为： 1 1 2 2； r rbebe= = r rbe1be1、两个同型的三极管组成
6、的复合管，其类型与原来、两个同型的三极管组成的复合管，其类型与原来相同，复合管的相同，复合管的 和和r rbebe分别为：分别为： 1 1 2 2； r rbebe= r= rbe1be1+ +（1+ 1+ 1 1）r rbe2be2即：即：cbe模电第六节ch课件2. 共集共集放大电路动态分析共集共集放大电路动态分析模电第六节ch课件2. 共集共集放大电路动态分析共集共集放大电路动态分析式中式中 1 1 2 2； r rbebe= r= rbe1be1+ +（1+ 1+ 1 1）r rbe2be2其余符号意义同前。显然，由于其余符号意义同前。显然，由于 1 1 2 2其电压跟随特性更好，输入
7、电阻更高，输出电阻其电压跟随特性更好，输入电阻更高，输出电阻更小。为了使第一个管工作电流大一些，可在其更小。为了使第一个管工作电流大一些，可在其射极与共同端间接一个电阻调节。射极与共同端间接一个电阻调节。模电第六节ch课件输出电阻输出电阻Ro。解：因解：因100100很很大，故可忽略两管大，故可忽略两管静态基极电流，流静态基极电流，流过过R1R3的直流电的直流电流相等。流相等。 【例【例4.6.1】 共共 射射 共共 基基 电电 路路 如如 图图模电第六节ch课件模电第六节ch课件模电第六节ch课件模电第六节ch课件模电第六节ch课件作业：作业：4.6.2;模电第六节ch课件4.7.1 单时间
8、常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应4.7.2 单级放大电路的高频响应单级放大电路的高频响应 RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应 RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应4.7 放大电路的频率响应放大电路的频率响应4.7.3 单级放大电路的低频响应单级放大电路的低频响应4.7.4 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路的增益多级放大电路的增益 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 低频等效电路低频等效电路 低频响应低频响应 研究放大电研究放大电路的动态指标（主路的动态指标（主要是增益）随信号要是增益）随信号频率变化时的响应。频率变化时的响应。增益（幅
9、度和相位）增益（幅度和相位）随信号频率的变化随信号频率的变化关系称为放大电路关系称为放大电路的频率响应。的频率响应。模电第六节ch课件通常，在分析通常，在分析放大电路的频放大电路的频率响应时，可率响应时，可将信号频率划将信号频率划分为三个区域，分为三个区域，如图所示。从如图所示。从而避免了利用而避免了利用一个完整电路一个完整电路（即包含所有（即包含所有电容）求解复电容）求解复杂的传递函数。杂的传递函数。模电第六节ch课件4.7.1 单时间常数单时间常数RC电路的频率响应电路的频率响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应（电路理论中的稳态分析）（电路理论中的稳态分析）RC电路的电压增益
10、（传递函数）：电路的电压增益（传递函数）：则则且令且令对实际对实际频率频率电压增益的幅值（模）电压增益的幅值（模）（幅频响应）（幅频响应）电压增益的相角电压增益的相角（相频响应）（相频响应）增益频率函数增益频率函数模电第六节ch课件最大误差最大误差 -3dB频率响应曲线描述频率响应曲线描述4.7.2 RCRC电电路的频率路的频率响应响应幅频响应幅频响应0分贝水平线分贝水平线斜率为斜率为 -20dB/十倍频程十倍频程 的直线的直线相频响应相频响应1. RC低通电路的频率响应低通电路的频率响应表示输出与输入的相位差表示输出与输入的相位差高频时，输出滞后输入高频时，输出滞后输入因为因为所以所以模电第
11、六节ch课件RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应4.7.2 RCRC电电路的频率路的频率响应响应2. RC高通电路的频率响应高通电路的频率响应RC电路的电压增益：电路的电压增益：幅频响应幅频响应相频响应相频响应输出超前输入输出超前输入且令且令fL称为下限称为下限截止频率截止频率模电第六节ch课件对对RC低通和高通电路的分析可得低通和高通电路的分析可得如下结论：如下结论：1、电路的截止频率决定于相关电路所在回、电路的截止频率决定于相关电路所在回路的时间常数路的时间常数RC。2、当输入信号的频率等于上限频率、当输入信号的频率等于上限频率fH或下限或下限频率频率fL时，放大电路的增益比通带增益下
12、降时，放大电路的增益比通带增益下降3dB，或下降为通带增益的，或下降为通带增益的0.707倍，且在通带倍，且在通带相移的基础上产生相移的基础上产生45或或45的相移。的相移。3、工程上常用折线化的近似波特图表示放、工程上常用折线化的近似波特图表示放大电路的频率响应。大电路的频率响应。模电第六节ch课件4.7.2 单级放大电路的高频响应单级放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 模型的引出模型的引出 模型简化模型简化 模型参数的获得模型参数的获得 的的频率响应频率响应2. 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应 型高频等效电路型高频等效电路 高频响应高频响应3.
13、 共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应 增益增益-带宽积带宽积 高频等效电路高频等效电路 高频响应高频响应 几个上限频率的比较几个上限频率的比较模电第六节ch课件4.7.2 单级放大电路的高频响应单级放大电路的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型的引出模型的引出 rbe-发射结电阻发射结电阻re折算折算到基极回路的电阻到基极回路的电阻 -发射结电容发射结电容-集电结电阻集电结电阻 -集电结电容集电结电容 rbb -基区的体电阻，基区的体电阻，b是假想的基区内的一个点。是假想的基区内的一个点。互导互导模电第六节ch课件4.7.2 单级放大电路的高频响应单级放大电路
14、的高频响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模模型简化模型简化混合混合 型高型高频小信号模型频小信号模型模电第六节ch课件 3.7.2 单级高单级高频响应频响应又因为又因为所以所以模型参数的获得模型参数的获得（与（与H参数的关系）参数的关系）1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模低频时，混合低频时，混合 模型与模型与H参数模型等效参数模型等效所以所以从手册中查出从手册中查出模电第六节ch课件 3.7.2 单级高单级高频响应频响应 的的频率响频率响应应由由H参数可知参数可知1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模即即根据混合根据混合 模型得模型得低频时低频时所以所以当当时，时，
15、模电第六节ch课件 3.7.2 单级高单级高频响应频响应 的的频率响应频率响应1. BJT的高频小信号建模的高频小信号建模 的幅频响应的幅频响应令令则则共发射极截止频率共发射极截止频率, 下降为下降为0.7070时的信号频率时的信号频率 。特征频率特征频率 ，使，使 下降到下降到 1 时的信号频率时的信号频率 。模电第六节ch课件把把代入代入可得可得比较得比较得共基极截止频率共基极截止频率三个频率的数值关系为：三个频率的数值关系为：模电第六节ch课件 4.7.3 单单级频率响级频率响应应4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应密勒定理：密勒定理： 在放大电路分析中，
16、有时候会遇到图在放大电路分析中，有时候会遇到图B.4.1a所示的网所示的网络结构，在节点络结构，在节点1和节点和节点2之间接有一阻抗之间接有一阻抗Z，会增加计，会增加计算的复杂程度。密勒定理则提供了一种简化分析的方法。算的复杂程度。密勒定理则提供了一种简化分析的方法。可以把图可以把图B.4.1a所示的电路变换成为图所示的电路变换成为图b所示的电路，所示的电路，后者称为前者的密勒等效电路。后者称为前者的密勒等效电路。模电第六节ch课件推导过程见推导过程见P562563。定理的意义是：。定理的意义是：原来由节点原来由节点1出发流过出发流过Z的电流的电流 等于由节点等于由节点1出发通过接地阻抗出发通
17、过接地阻抗Z1的电流；换句话说，的电流；换句话说，以以Z1代替代替Z,从节点从节点1流出的电流不变。流出的电流不变。同理，原来由节点同理，原来由节点2出发流过出发流过Z的电流的电流 等于等于由节点由节点2出发通过接地阻抗出发通过接地阻抗Z2的电流；的电流；模电第六节ch课件 4.7.3 单单级高频响级高频响应应4.7.3 单级共射极放大电路的频率响应单级共射极放大电路的频率响应1、高频响应、高频响应分析步骤如下：分析步骤如下：（1）先画出高频小信号等效电路）先画出高频小信号等效电路图图4.7.10 共射电路及小信号等效电路共射电路及小信号等效电路模电第六节ch课件（2）求密勒电容）求密勒电容根
18、据密勒定理，用根据密勒定理，用CM1和和CM2代替代替 得（得（c）图）图 模电第六节ch课件(b)所以得所以得模电第六节ch课件把把代入密勒电容表达式得代入密勒电容表达式得据此得简化据此得简化电路（电路（d）其中其中模电第六节ch课件(3)高频等效电路及高频等效电路及高频响应和上限频率高频响应和上限频率(d)电路简化电路简化最后得最后得高频高频等效电路等效电路模电第六节ch课件 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应由电路得由电路得电压增益频响表达式电压增益频响表达式上限频率上限频率模电第六节ch课件 共射极放大电路的高频响应共射极放大电路的高频响应电压增益频响表达式电压增益频响表
19、达式为中频即通带源电压增益为中频即通带源电压增益模电第六节ch课件（4）增益）增益-带宽积带宽积BJT 一旦确定，一旦确定，带宽增益积基本为常数带宽增益积基本为常数# 如何提高带宽？如何提高带宽？当当RbRs及及Rbrbe时时模电第六节ch课件例题例题 解：解：模型参数为模型参数为例例4.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：设共射放大电路在室温下运行，其参数为：试计算它的低频电压增益和上限频率。试计算它的低频电压增益和上限频率。低频电压增益为低频电压增益为又因为又因为所以上限频率为所以上限频率为模电第六节ch课件2. 单级共射放大电路的低频响应单级共射放大电路的低频响应低频等效电路低
20、频等效电路模电第六节ch课件2. 低频响应低频响应模电第六节ch课件2. 低频响应低频响应按例按例4.7.2参数计算参数计算中频源电中频源电压增益压增益当当则则下限频率取决于下限频率取决于即即低频源电压增益为：低频源电压增益为：模电第六节ch课件模电第六节ch课件4.7.3 共射放大电路的低频响应共射放大电路的低频响应幅频响应波特图幅频响应波特图模电第六节ch课件4.7.4 共基极和共集电极放大电路的高频响应共基极和共集电极放大电路的高频响应共基极共基极放大电路（选讲）放大电路（选讲）模电第六节ch课件共基极放大电路的高频响应共基极放大电路的高频响应由（由（d）图可见，输入和输出回路可化为）图
21、可见，输入和输出回路可化为两个低通两个低通RC电路，故有两个上限频率电路，故有两个上限频率（见教材（见教材P174的的4.7.41ac三式），上限三式），上限频率很高。频率很高。模电第六节ch课件2、共集电极放大电路的高频响应、共集电极放大电路的高频响应由图由图4.7.17可见，有密勒效应，但因在一定频率范围可见，有密勒效应，但因在一定频率范围内，电压增益内，电压增益1，因而密勒效应很小，所以其高频响，因而密勒效应很小，所以其高频响应也很好，上限频率也很高。应也很好，上限频率也很高。模电第六节ch课件4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应1. 多级放大电路的增益多级放大电路的
22、增益 前级的开路电压是下级的信号源电压前级的开路电压是下级的信号源电压 前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗前级的输出阻抗是下级的信号源阻抗 下级的输入阻抗是前级的负载下级的输入阻抗是前级的负载模电第六节ch课件4.7.5 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应2. 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级放大电路的通多级放大电路的通频带比它的任何一频带比它的任何一级都窄，级数越多，级都窄，级数越多，通频带越窄。通频带越窄。（以两级为例）（以两级为例）则单级的上下限频率处的增益为则单级的上下限频率处的增益为当两级增益和频带均相同时，当两级增益和频带均相同时，两级的增益为两级的增益为
23、即两级的带宽即两级的带宽小于单级带宽小于单级带宽end模电第六节ch课件4.8 单级放大电路的瞬态响应单级放大电路的瞬态响应稳态分析法：稳态分析法：以正弦波为放大电路的输入信号，以正弦波为放大电路的输入信号，研究放大电路对不同频率信号的幅值和相位的研究放大电路对不同频率信号的幅值和相位的响应（或叫做放大电路的频域响应）。响应（或叫做放大电路的频域响应）。优点：优点：分析简单，测试时无需很特殊的设备。分析简单，测试时无需很特殊的设备。缺点：缺点：响应不能直观确定放大电路的波形失真。响应不能直观确定放大电路的波形失真。瞬态分析法：瞬态分析法：以单位阶跃信号为放大电路的输以单位阶跃信号为放大电路的输
24、入信号，研究放大电路的输出波形随时间变化入信号，研究放大电路的输出波形随时间变化的情况，称为放大电路的阶跃响应（或叫做放的情况，称为放大电路的阶跃响应（或叫做放大电路的时域响应）。大电路的时域响应）。缺点：缺点：分析复杂。分析复杂。优点：优点：从响应能直观判断放大电路的波形失真。从响应能直观判断放大电路的波形失真。模电第六节ch课件衡量波形失真常以衡量波形失真常以上升时间和平顶降落上升时间和平顶降落的的大小作为标志。大小作为标志。1、阶跃信号作为放大电路的基本信号、阶跃信号作为放大电路的基本信号阶跃信号表示及波形阶跃信号表示及波形V0t变化速度很快的上升变化速度很快的上升部分对应高频；平顶部分
25、对应高频；平顶部分对应低频部分对应低频。模电第六节ch课件2、单级放大电路的阶跃响应（上升时间、单级放大电路的阶跃响应（上升时间tr ） R + - - C + - - RC 低通电路低通电路 vsvo阶跃电压上升较快部分与阶跃电压上升较快部分与稳态分析中的高频区相对稳态分析中的高频区相对应，所以可用应，所以可用RC低通电路低通电路来模拟，如图右所示。来模拟，如图右所示。trt1t21.00t0.90.1由由可得可得或或上升时间上升时间tr与与fH成反比成反比.即即模电第六节ch课件2、单级放大电路的阶跃响应（平顶降落、单级放大电路的阶跃响应（平顶降落 ）阶跃电压的平顶阶段与稳阶跃电压的平顶阶
26、段与稳态分析中的低频区相对应，态分析中的低频区相对应，所以可用所以可用RC高通电路来模高通电路来模拟，如图右所示。拟，如图右所示。由由可得可得平顶降落平顶降落与与fL成正比成正比. R + - - C + - - RC 低通电路低通电路 vsvotpVS0t用幂级数展开，用幂级数展开，略去高次项得略去高次项得模电第六节ch课件2、单级放大电路的阶跃响应（平顶降落、单级放大电路的阶跃响应（平顶降落 ）平顶降落平顶降落与与fL成正比成正比.tpVS0t如果输入的是方波信号，如果输入的是方波信号，则则tp代表方波的半个周期，代表方波的半个周期，VS代表方波的峰值，如图代表方波的峰值，如图右所示。以右
27、所示。以VS的百分数来的百分数来代表平顶降落，由代表平顶降落，由 有有如要求如要求50Hz的方波的方波通过时平顶降落不通过时平顶降落不超过超过10，则，则fL不不能高于能高于1.6Hz.模电第六节ch课件小结小结 1、 BJT是由两个是由两个PN结组成的三端有源器结组成的三端有源器件，分件，分NPN和和PNP两种类型，它的三个端子两种类型，它的三个端子分别称为发射极分别称为发射极e、基极、基极b和集电极和集电极c。 由于由于硅材料的热稳定性好，因而硅硅材料的热稳定性好，因而硅BJT得到广泛得到广泛应用。应用。2、表征、表征BJT性能的有输入和输出特性，均称性能的有输入和输出特性，均称之为之为V
28、-I特性，其中输出特性用得较多。从输特性，其中输出特性用得较多。从输出特性上可以看出，用改变基极电流的方法出特性上可以看出，用改变基极电流的方法可以控制集电极电流，因而可以控制集电极电流，因而BJT是一种电流是一种电流控制器件。控制器件。模电第六节ch课件3、 BJT的电流放大系数是它的主要参数，按的电流放大系数是它的主要参数，按电路组态的不同有共射极电流放大系数电路组态的不同有共射极电流放大系数和和共基极电流放大系数共基极电流放大系数之分。为了保证器件之分。为了保证器件的安全运行，还有几项极限参数，的安全运行，还有几项极限参数， 如集电极如集电极最大允许功率损耗最大允许功率损耗PCM和若干反
29、向击穿电压，和若干反向击穿电压， 如如V(BR)CER等，使用时应当予以注意。等，使用时应当予以注意。4、BJT在放大电路中有共射、共集和共基三在放大电路中有共射、共集和共基三种组态，根据相应的电路输出量与输入量之种组态，根据相应的电路输出量与输入量之间的大小与相位的关系，分别将它们称为反间的大小与相位的关系，分别将它们称为反相电压放大器、电压跟随器和电流跟随器。相电压放大器、电压跟随器和电流跟随器。三种组态中的三种组态中的BJT都必须工作在发射结正偏，都必须工作在发射结正偏，集电结反偏的状态。集电结反偏的状态。模电第六节ch课件5、放大电路的分析方法有图解法和小信号模、放大电路的分析方法有图
30、解法和小信号模型分析法，前者是承认电子器件的非线性，型分析法，前者是承认电子器件的非线性， 后者则是将非线性特性的局部线性化。通常后者则是将非线性特性的局部线性化。通常使用图解法求使用图解法求Q点，而用小信号模型分析法求点，而用小信号模型分析法求电压增益、输入电阻和输出电阻。电压增益、输入电阻和输出电阻。6、放大电路静态工作点不稳定的原因主要是、放大电路静态工作点不稳定的原因主要是由于受温度的影响。常用的稳定静态工作点由于受温度的影响。常用的稳定静态工作点的电路有射极偏置电路等，的电路有射极偏置电路等， 它是利用反馈原它是利用反馈原理来实现的。理来实现的。模电第六节ch课件8、瞬态响应和频率响
31、应是分析放大电路的时、瞬态响应和频率响应是分析放大电路的时域和频域的两种方法，二者从各自的侧面反域和频域的两种方法，二者从各自的侧面反映放大电路的性能，存在内在的联系，映放大电路的性能，存在内在的联系， 互相互相补充。工程上以频域分析用得较普遍。补充。工程上以频域分析用得较普遍。7、频率响应与带宽是放大电路的重要指标之、频率响应与带宽是放大电路的重要指标之一。用混合一。用混合形等效电路分析高频响应，形等效电路分析高频响应， 而而用含电容的低频等效电路分析低频响应，用含电容的低频等效电路分析低频响应， 二二者的电路基础则是者的电路基础则是RC低通电路和低通电路和RC高通电路。高通电路。 模电第六节ch课件
