（1）放大区 （2）饱和区 （3）截止区 晶体管的输出特性曲线分为三个工作区： 发射结处于正向偏置；集电结处于反向偏置 发射结处于正向偏置；集电结处于正向偏置 （2）饱和区 UCE=0 （3）截止区 IB=0 ，IC=ICEO 发射结处于反向偏置；集电结处于反向偏置 UCE=VCC 1 3 2 4 6 9 IC/mA 100 80 60 40 20µA IB=0 UCE/V

第10章 交流放大电路 10.1 基本放大电路的组成 10.2 放大电路的静态分析 10.3 放大电路的动态分析 10.4 静态工作点的稳定 10.5 射极输出器 10.6 差动放大器 10.7 功率放大电路

放大的概念(放大的对象是变化量) 放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。输出电压或电流在幅度上得到了放大，主要讲电压放大电路 放大的实质:(能量控制和转换） 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。

10.1 基本放大电路的组成 RC UCC RB EB N P + - EC B E C ICBO ICE IBE IB RB EB IE 10.1 基本放大电路的组成 N P + - EC B E C ICBO ICE IBE IB RB EB IE IC RC C B UCC T RB E EB

RB RC T +VCC 简单画法 RC C B UCC T RB E EB

uo ui es 1.基本交流放大电路的组成 共发射极接法放大电路 集电极负载电阻 +VCC 直流电源 偏置电阻 C1 C2 RC RB 耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F~50F 共发射极接法放大电路 集电极负载电阻 +VCC 直流电源 偏置电阻 C1 C2 uo ui RC RB T RL 负载 耦合电容 RS es 耦合电容的作用 1.隔断直流通路 2.交流耦合

uo ui es 分析思路： 步骤1： 静态分析 IB 、 UBE、 IC 、UCE、IE +VCC RC IC C2 RB C1 IB T C1 C2 uo ui RL RS es IC IB UCE UBE IE UBE IB IC UCE uBE t O iB iC uCE 无输入信号(ui = 0)时:

iC uo uCE uBE ui iB uCE = UCC－ iC RC 步骤2：动态分析 VCC UC2 RB RC C1 C2 UC1 + T iC C2 + UC1 uo uBE uCE RL ui uCE t O uo t O iC t O uBE t O iB t O ui t O

电压放大电路用有输入口和输出口的四端网络表示 uo ui Au 性能指标: 一、电压放大倍数Au 二、输入电阻ri 三、输出电阻ro

UA ua uA uA t 大写字母、大写下标，表示直流量。 小写字母、小写下标，表示交流量。 小写字母、大写下标，表示全量。 直流量 全量

10.2 共发射极放大电路的分析 估算法 静态分析 图解法 放大电路分析 微变等效电路法 动态分析 图解法 11

uo ui es 10.2.1静态分析: 确定静 态值（直流值） IB 、 UBE、 IC 、UCE、IE +VCC IC RC C2 RB T C1 C2 uo ui RL RS es IC IB UCE UBE IE 用放大电路的直流通路来分析。

一、估算法 IC =  IB UCE = VCC - IC RC 画出直流通路 IB= VCC–UBE RB +VCC RB RC IC IB 硅管的UBE 约为 0.6V UCE 锗管的UBE约为 0.2V UBE IE IC =  IB UCE = VCC - IC RC

二.图解法 例：在基本共射放大电路中，已知 VCC = 12V, RC = 4k， RB =280k，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值。 解：先估算 IB: IB= VCC–UBE RB 12 - 0.6 280 = ~ 40µA 14

将方程 UCE = VCC - IC RC所表示的直线： 直流负载线 +12V 画在三极管输出特性曲线的坐标平面上 1 RC 即为直流负载线的斜率 280K 4K RB RC IC IB UCE UBE IE 15

IC / mA 直线上的两点: 直流负载线 N点 : IC = VCC / RC = 3mA , UCE =0 M点 : IC = 0 , UCE = VCC = 12V 2 静态工作点 40 µA 求得静态值为 : IC = 1.5mA ； UCE = 6V ； IB = 40µA 1.5 Q 1 20µA IB = 0 µA VCC M 2 4 6 8 10 12 UCE /V 16

三. 静态工作点与电路参数的关系 1.Vcc和RC不变, RB增大为RB +VCC IC / mA RB IC RC IB IE UBE UCE UBE RB IB +VCC IE IC / mA VCC RC N 80 3 60 Q 2 Q IB IB = 4 0 µA 1 M VCC UCE /V 2 4 6 8 10 12

2、Vcc和RB不变, Rc增大为Rc +VCC RB IC RC IB IC / mA IE UBE Q Q UCE /V UCE N 80 3 N VCC RC´ 60 2 Q Q IB = 4 0 µA 1.5 1 20 M UCE /V 2 4 6 8 10 12 VCC

3、Rc和RB不变, Vcc减小为Vcc´ +VCC RB IC RC IC / mA IB IE UBE Q IB´ Q UCE /V N 80 3 N´ VCC´ RC 60 2 Q IB = 4 0 µA IB´ 1 Q 20 M´ M VCC´ 2 4 6 8 10 12 VCC UCE /V

uo ui 10.2.2 放大电路的动态分析 es 交流通路 放大电路有输入信号时的工作状态称为动态 10.2.2 放大电路的动态分析 放大电路有输入信号时的工作状态称为动态 动态分析：在静态值确定后,分析信号的传输情况 +VCC RB RC T C1 C2 uo ui RS es RL 交流通路 RB RC RL ui uo

ui = Uim sin t = 0.02sin t (v) iC 1、图解法 (结果不精确) VCC 例：已知 VCC = 12V, RC = RL = 4k, RB =280k， C1 =C2 =50F， 三极管的特性曲线 如图所示。 输入信号 ui = Uim sin t = 0.02sin t (v) iC RB RC iB C1 + T C2 + uCE uo uBE RL ui 21

uBE = ui ube uBE 的波形 uBE/V ube ui /V 根据输入回路的KVL方程： uBE = UC1 + ui = UBE Uim sin t + =0.6+0.02 sin t(V) ube uBE 的波形 = t uBE/V 0.6 0.62 0.58 ube UBE + t ui /V 0.02 –0.02 (ube/V) Ubem t UBE /V 0.6 直流分量 交流分量 交直流总量 注意各种符号的不同含义 22

uBE/V uBE/V ube iB iB ib µA µA t t Q1 Q Q2 IB UBE 60 60 40 40 20 20 0.6 t 0.58 0.62 uBE/V ube UBE t 23 23

交流负载线的作法 IC 交流负载线 直流负载线 IB= 60 Q IB= 40 IB= 20 UCE VCC 过Q点作一条直线，斜率为： RC 直流负载线 IB= 60 Q IB= 40 IB= 20 VCC 交流负载线的作法 过Q点作一条直线，斜率为： 24

uCE /V uCE /V iC / mA iC / mA ic Au = uce (uo) t Uom Uim Uo Ui t 作交流负载线 交流负载线 iC / mA N 80 3 Q1 60 2.25 2.25 ic Q IB = 4 0 µA 1.5 1. 5 0.75 0.75 20 Q2 IC M uCE /V t 3 6 9 12 3 6 9 = 电压放大倍数 Au = Uom Uim Uo Ui uCE /V uce (uo) t UCE 25

iC / mA iC / mA uCE /V uo波形 uce负半周变平 uce (uo) ic正半周变平 2. 用图解法分析非线性失真 t 2. 用图解法分析非线性失真 iC / mA iC / mA (1)静态工作点偏高引起饱和失真 ic正半周变平 80 A 3 Q1 Q IB = 60 A 2 Q2 40 A 1 20A IB = 0 t uCE /V uo波形 uce负半周变平 饱和失真 t uce (uo)

iB / µA iB / µA ib uBE / V uBE / V ube (2)工作点偏低引起截止失真 (a)工作点偏低引起 ib失真 iB / µA iB / µA 设静态值 IB = 5 µA 在ube负半周t1 ~ t2时 间内， uBE小于死区 电压， iB =0 Q1 ib Q 5 uBE / V t1 t2 t Q2 uBE / V t1 t2 ube t 27 27

(b)工作点偏低引起 ic 、 uce (uo)失真 iC / mA iC =  iB 80 iC / mA 3 60 2.25 2.25 40 1.5 1. 5 Q1 0.75 0.75 20 ic Q IB = 5 µA 0.25 0.25 uCE /V Q2 t 3 9 12 6 uo波形 uCE /V uce (uo) 正半周 变平 截止失真 t 28

小结： 放大电路中出现截止失真说明静态工作点Q太低应减小RB, 即增大IB ；出现饱和失真说明静态工作点Q太高应增大RB, 即减小IB

例：放大电路如图所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求 （1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。 此时BJT工作在哪个区域？ （忽略BJT的饱和压降） 解（1）

静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 （2）当Rb=100k时， VCE不可能为负值，其最小值也只能为0

即IC的最大电流为： 此时，Q（120uA，6mA，0V）， 所以BJT工作在饱和区

iB和 ic 的变化。 放大电路的组成原则 (1) 为了不失真的放大交变电压信号, 必须给放大电路 设置合适的静态工作点。 (1) 为了不失真的放大交变电压信号, 必须给放大电路 设置合适的静态工作点。 (2) 在输入回路加入ui 应能引起 uBE 的变化, 从而引起 iB和 ic 的变化。 (3) 输出回路的接法应当使ic 尽可能多地流到负载RL 中去, 或者说应将集电极电流的变化转化为电压的 变化送到输出端。 课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？

uo uo ui ui VCC VCC T EB (b) (a) 图(b)中，有静态偏 置, 但ui被EB短路， 图(a)中，没有设置静 RB VCC RC C1 C2 T RL uo ui EB (b) VCC RC C1 C2 T RL uo ui (a) 图(b)中，有静态偏 置, 但ui被EB短路， 不能引起iB的变化， 所以不能放大。 图(a)中，没有设置静 态偏置，不能放大。

uo ui VCC 图(c)中，有静态偏置, 有变化的iB和ic, 但因 没有RC ，不能把集电 极电流的变化转化为 电压的变化送到输出 T RL uo ui RB (c) C1 图(c)中，有静态偏置, 有变化的iB和ic, 但因 没有RC ，不能把集电 极电流的变化转化为 电压的变化送到输出 端,所以不能放大交流 电压信号。

rbe :三极管的输入电阻 3.微变等效电路法 一、三极管的微变等效电路(线性化) 1. 输入回路 1. 输入回路 当信号很小时，输入特性在小范围内近似线性。 iB uBE iB rbe :三极管的输入电阻 uBE 用下式来估算： rbe的量级从几百欧到几千欧。

IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 6 9 12 IB=0 20A 40A 60A 80A 100A 2. 输出回路 (2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端要并联一个大电阻。 uCE

ic ic c b uce ib ube e 3. 三极管的微变等效电路 微变等效电路只能分析放大电路变化量之间的关系 ib c b rbe

ui uo 二、交流放大电路的微变等效电路 交流通路 RB RC RL ui uo RB RC C1 C2 RL ui rbe ib ib T C1 C2 uo ui RL ui rbe ib ib ii ic uo RB RC RL 微变等效电路

三、电压放大倍数Au的计算 rbe RB RC RL RS 源电压放大倍数

四、输入电阻的计算 RS RL RB rbe RC ri 对于电压放大电路，输入电阻越大，对信号源的影响越小

五、输出电阻的计算 对于负载而言，放大电路相当于信号源 输出电阻是戴维南等效电路的内阻 RB RB rbe rbe RC RC 用加压求流法求输出电阻： rbe RB RC rbe RB RC 对于电压放大电路，输出电阻越小，带负载的能力越强

10.3 工作点稳定的放大电路 10.3.1 温度对静态工作点的影响 T IC ICEO ICEO IC / mA IC / mA 10.3 工作点稳定的放大电路 10.3.1 温度对静态工作点的影响 造成Q点上移 T IC IC / mA 60 C o IC / mA 40µA IB = 0 20 60 25 C o 3 3 Q 80 Q 60 2 2 40µA 1 1 20 IB = 0 ICEO ICEO UCE /V UCE /V 温度对三极管输出特性的影响 UBE RB VCC – IB = 固定不变

10.3.2 分压式偏置电路 +VCC +VCC RB1 RC IC I1 RB1 RC C2 C1 IB T I2 RL RB2 RE 10.3.2 分压式偏置电路 I1 I2 IB RB1 +VCC RC T RB2 RE 直流通路 IC IE RB1 +VCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL ui uo RE射极直流负反馈电阻 CE 交流旁路电容

条件： T IC UE UBE IC IB I1 I2 IB RB1 +VCC RC T RB2 RE 直流通路 IC IE 1.静态工作点稳定的原理 条件： T IC UE UBE IC IB

要求：（1）计算静态值 IB 、 IC 和 UCE ； 2 .静态分析和动态分析 例：在分压式偏置电路中，已知：VCC =12V，RB1= 30K, RB2 = 10K, RC =4K, RE =2.2K, RL =4K, CE = 100µF , C1 = C2 = 20µF , 三极管的 = 50。 要求：（1）计算静态值 IB 、 IC 和 UCE ； （2）计算 和 ro 、ri Au • 46

VB UBE VB IC≈ IE IC IB UCE = VCC–ICRC–ICRE 解：（1）可用估算法求静态值 B RC IC RB1 + = 12 10 30+10 = 3V = VB – UBE RE 3– 0.6 2.2 = 1.09 mA IC≈ IE IB =  IC 1.09 50 21.8 µA UCE = VCC–ICRC–ICRE 直流通路 = 12–1.09(4+2.2)=5.24V 47

画出交流通路→微变等效电路 （2）动态分析 VCC RC C1 C2 T RL + RB1 uo RS us RB2 RE CE 48

rbe = 200 +(1+ ) rbe ri ro = RC= 4 k Ib • Ib •  RC RL Uo • Ui • RB1 RB2 分压式偏置电路的微变等效电路 rbe = 200 +(1+ ) 26 IE = 200+51  1.09 =1.42k __ Au= –  RC//RL rbe = – 50  4//4 1.42k = – 70.4 • ri = RB1 // RB2 // rbe =30//10//1.42=1.19 k ro = RC= 4 k 49

例：分析RE1对 Au • 和 ri 的影响 T + uo RC RS us C1 C2 RL RB2 RB1 RE1 RE2 VCC

= RB1 // RB2 // [rbe +（1+ ）RE1 ] 微变等效电路 rbe Ib • •  Ib RC RL Uo • RB2 Ui • RB1 RE1 ri ro = RC Au= – RC// RL rbe • +（1+ ）RE1 ri = RB1 // RB2 // = RB1 // RB2 // [rbe +（1+ ）RE1 ] RE1使Au减小， ri增加。

作业： 10.2.7 10.2.10

10.4 射极输出器 一、静态分析 RB +VCC C1 C2 RE RL ui uo RB +VCC RE 直流通道

一、静态分析 RB +VCC RE 直流通路 折算 IB UCE UBE IE 三极管的输入电阻

二、动态分析 RB RE RL ui uo 交流通道 RB +VCC C1 C2 RE RL ui uo

rbe RE RL RB 微变等效电路 RB RE RL ui uo 交流通道

1. 电压放大倍数Au rbe RB RE RL 微变等效电路 输入输出同相

2. 输入电阻 RS rbe RB RE RL ri ri' 输入电阻高

3. 输出电阻 射极输出器的输出电阻很小 rbe RE RB RS RS rbe 电源置0 RB RE ro

（2） 输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。 可以用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。 射极输出器的特点： （1） 电压放大倍数小于1，但近似等于1。 （2） 输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。 （3） 输入电阻高。 （4） 输出电阻低。 射极输出器的应用 可以用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。 用射极输出器作输入级时，因其输入电阻高，可以减小放大电 路对信号源的影响； 作输出级时，利用它输出电阻低的特点，可以稳定输出电压， 提高带负载能力；

补充： 多级阻容耦合放大电路 多级放大电路对耦合电路要求： 输 入 第一级 第二级 … … 放大电路 功放级 输 出 第 n-1 级 补充： 多级阻容耦合放大电路 第一级 放大电路 输 入 输 出 第二级 第 n 级 … … 第 n-1 级 功放级 耦合：即信号的传送。 耦合方式：直接耦合；阻容耦合； 多级放大电路对耦合电路要求： 要求：波形不失真，减少压降损失。 1. 静态：保证各级Q点设置 2. 动态: 传送信号。

前级 后级 +UCC RC2 R1 R2 (+24V) 设: 1=2=50, C2 rbe1 = 2.9k , 1M 82k RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 设: 1=2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 后级 前级

1 ri , ro : 概念同单级 2 ri ro 考虑级间影响 +UCC RC2 R1 R2 (+24V) C2 1M 82k C1 C3 RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 ri ro

微变等效电路: RS R1 RC2 R2 R3 RL RE1 ri2 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 T1 RE1 CE T2 微变等效电路: RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1

 ri =1000//(2.9+51×1.7)  82k 1. ri = R1 //[ rbe1 +（ +1)RL1'] 其中: RL1= RE1// ri2 = RE1// R2 // R3 // rbe2=RE1//RL1 = RE1//ri2= 27 // 1.7  1.7k  ri =1000//(2.9+51×1.7)  82k 2. ro = RC2= 10k RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1

3. 中频电压放大倍数: 其中： RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1

RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1

多级阻容耦合放大器的特点： (1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。 (2)总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1 。 (3)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。 (4)前一级的输出电压是后一级的输入电压。 (5)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。 (6)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。

作业: 10.2.12 , 10.3.4 10.3.6 10.3.7 10.4.2

u u uo 10.5 差分放大器 R R R T U T R 10.5.1 直接耦合方式及其存在问题 +VCC 10.5.1 直接耦合方式及其存在问题 1. 前、后级静态工作点的相互影响 +VCC R R t uo R C1 C2 B1 T U 2 u CE1 T o u 1 E2 R i 当放大器的输入电压 ui = 0 时，其输出电压，uO往往不为常数 ，称这种现象为放大器的零点漂移(温漂）。

10.5.2 基本差动放大器 1、结构 2、 抑制零漂的原理 uo RC R1 T1 RB T2 ui1 ui2 特点：结构对称。

共模输入信号： ui1 = ui2 （大小相等，极性相同） +UCC uo ui1 RC R1 T1 RB T2 ui2 共模输入信号： ui1 = ui2 （大小相等，极性相同） uo= 0 共模放大倍数：

差模输入信号： ui1 = - ui2 （大小相等，极性相反） +UCC uo ui1 RC R1 T1 RB T2 ui2 差模输入信号： ui1 =　- ui2 （大小相等，极性相反） 差模放大倍数Ad ：

比较输入：输入信号即非共模又非差模 共模分量: 任意输入信号可分解成共模分量和差模分量。 差模分量: ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud 例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV 则：ud = 5mV , uc = 15mV

共模抑制比(CMRR) KCMRR = KCMRR (dB) = (分贝) 例: Ad= -200 Ac= 0.1 Common Mode Rejection Ratio KCMRR = KCMRR (dB) = (分贝) 例: Ad=　-200 Ac=　0.1 KCMRR=20 lg  (-200)/0.1 =66 dB

10.5.3 典型差动放大器 1、结构 特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ，采用正负双电源供电。 +UCC RC uo RB 10.5.3 典型差动放大器 uo ui1 +UCC RC T1 RB T2 ui2 RE –UEE 1、结构 特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ，采用正负双电源供电。

2、 静态分析 IC1= IC2= IC= IB IC1 IC2 IB IE 用于调零 RE用于稳定电路的静态工作点 +UCC RC uo T1 RB T2 RE –UEE 2、 静态分析 IB IC1 IC2 IE 用于调零 IC1= IC2= IC= IB RE用于稳定电路的静态工作点

3、 动态分析 ic2 ic1 (一)共模输入 uoc1 uoc2 uC iRE +UCC RC uoc RB T1 T2 uRE RE –UEE uC uoc2 uoc1 ic1 ic2 iRE uRE 3、 动态分析 (一)共模输入 RE的负反馈对共模信号有抑制作用

（二）对差模信号的作用 +UCC ib2 ib1 ic2 ic1 iRE RC uo RC RB RB T1 T2 ui1 RE –UEE

1. 差放电路的几种接法 (二) 差模输入 双端 单端 双端 单端 输入端 接法 输出端 接法 +UCC RC RC uo RB RB T1 (二) 差模输入 1. 差放电路的几种接法 +UCC RC 输入端 接法 双端 单端 uo RC RB RB T1 T2 ui1 ui2 输出端 接法 双端 单端 RE –UEE

R uo ui +UCC RC T1 RB T2 RE –UEE 双端输入

单端输入 R C B o1 u uo2 CC +U E UEE i T1 T2

在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级，对功率 10.6 功率放大电路 在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级，对功率 放大电路的基本要求是： (1) 输出功率尽可能大 (2) 效率要高 效率定义为  PO PE 100% = 交流输出功率 直流电源功率 100%= (3) 非线性失真要小

iC iC uCE uCE iC uCE 10.6.1功率放大电路的三种工作状态 t t t (1)甲类工作状态 (2)甲乙类工作状态 IB=0 Q t uCE iC Q IB=0 t uCE iC Q IB=0 (3)乙类工作状态

在ui正半周, T1导通, T2截止, T1的集电极电流ic1流过负载RL 10.6.2 互补对称功率放大电路 ui 1.无输出电容的互补对称功率 放大电路(OCL电路) (1) 原理电路 t iL Ec1 Ec2 RL ic2 ic1 ui T1 T2 iL t 在ui正半周, T1导通, T2截止, T1的集电极电流ic1流过负载RL 在ui负半周, T1截止, T2导通, T2的集电极电流ic2流过负载RL

iB1 iB uBE2 uBE1 iB2 uBE2 uBE1 t t 交越失真 t3 t1 t2 t4 o uBE2 t o t1 t3 uBE1 t2 t4 iB2 由于三极管T1 、 T2没有静态偏压，在发射结电压小于死区电压时，产生交越失真。 o uBE2 t1 uBE1 t2 t3 t4 t

uo ui iC2 T1 + Vcc1 R1 iC1 RP D1 RL D2 T2 R2 (2) 设置静态偏置消除交越失真 偏置电路由二 (2) 设置静态偏置消除交越失真 + Vcc1 R1 RP D1 D2 R2 偏置电路由二 极管D1 、 D2 电阻R1 、 R2 和电位器RP 组成。 T1 B1 iC1 ui uo RL T2 B2 iC2 –Vcc2

2. 复合管 ic1 ic ic ib ie ic2 T1 ib=ib1 T2 ie1=ib2 ie=ie2 复合管为NPN型

ie1 ie ie ic2 ic ic=ie2 ic ib=ib1 ib ic1=ib2 ib T1 T2 复合管为PNP型 ≈ 1 2  = ic ib ≈ 1 2