第六章 基本放大电路 第一节 基本交流放大电路的组成 第二节 放大电路的图解法 第三节 静态工作点的稳定 第四节 微变等效电路法

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1 第六章 基本放大电路 第一节 基本交流放大电路的组成 第二节 放大电路的图解法 第三节 静态工作点的稳定 第四节 微变等效电路法
第六章 基本放大电路 第一节 基本交流放大电路的组成 第二节 放大电路的图解法 第三节 静态工作点的稳定 第四节 微变等效电路法 第五节 共集电极放大电路 第六节 阻容耦合多级放大电路与 功率放大电路

2 6.1 基本交流放大电路的组成 · · · · · 6.1.1 放大电路的基本概念 ri 信号源 放大电路 负载 Ii RS ro Ui
放大电路的基本概念 Ii RS ro Ui ri Uo RL US Uo ′ 信号源 放大电路 负载 返回

3 uo ui 正电源 +UCC RB RC C2 C1 + + T 三极管 RL 6.1.2 基本交流放大电路的组成 RS US 集电极电阻
基本交流放大电路的组成 集电极电阻 +UCC 正电源 基极电阻 RB RC 输出耦合电容 C2 C1 + + RL 三极管 T 输入耦合电容 输出电压 RS uo 输入电压 ui 负载电阻 US

4 6.2 放大电路的图解法 6.2.1 放大电路的静态分析 RS RB RC + uS uo ＋UCC
○ RS RB RC + uS uo ＋UCC 放大电路的静态分析 *静态分析就是求静态工作点(静态指直流，因此求静态工作点要在放大电路的直流通路中求。) *直流通路是指直流电流所流过的路径。  画法：视电容为开路，画出电路其余部分。 RC ○ RB +UCC IC IB 返回

5 1．静态工作点的估算法 静态工作点：电路处于静态时的IB、UBE、UCE在晶体管特性曲线上决定的一点Q，叫静态工作点。
RC ○ RB +UCC IC IB 对直流通路列写电压方程 输入回路： 输出回路： （ 硅=0.7V, 锗=0.3V）

6 2. 用图解法分析静态工作点 iC Q IB uCE 直流负载线 UCE=UCC–ICRC 静态IC UCC 静态UCE
RB +UCC C1 C2 + - ui uo UCE 直流负载线 UCE=UCC–ICRC iC uCE Q IB 静态IC 与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点 UCC 静态UCE

7 ？ 6.2.2 用图解法对放大电路进行动态分析 iC iB ib ic ib Q Q uBE uCE ui uCE怎么变化
1. 动态分析的过程 iC uCE iB uBE Q ib ic ib Q ui ？ uCE怎么变化 假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui

8 iC ic uCE uCE uCE的变化沿一条线—— 交流负载线（当无负载电阻RL时，交流负载线就是直流负载线） uo ui Q +UCC
RC RB +UCC C1 C2 + - ui uo UCE t uCE t

9 iC iB uCE uo uBE ui +UCC RB RC C2 C1 uo比ui幅度放大且相位相反 2. 动态分析的结论：
* 两种成份(直流成份、交流成份) 两个通路(直流通路、交流通路)

10 6.2.3 非线性失真 iC uCE iC ic ib iB uo 1. 静态设置合适，输出电压不失真 可输出的最大不失真信号 IC IB
Q t t uo t 可输出的最大不失真信号

11 iC ic iC ib iB uCE uo uo 2. Q点过低，信号进入截止区 截止失真 uo波形正向变形(平顶) IC IB Q t t

12 iC iB iC ic ib uCE uo uo 3. Q点过高，信号进入饱和区 饱和失真 uo波形负向变形(平顶) Q IC IB t t

13 小结： 上述失真针对NPN型三极管放大电路而言，PNP型管 子结论恰好相反。 (2) 改善办法： 截止失真：RB IB Q
(3) 非线性失真：包括饱和失真、截止失真、双向失真。 双向失真：既使Q点合适，但输入信号过大，可能同 时产生截止和饱和失真 t

14 6.3 静态工作点的稳定 iC Q´ Q uCE 6.3.1 温度对静态工作点的影响 固定偏置放大电路能设置静点，但不能稳定静态工作点。 ↗
温度对静态工作点的影响 固定偏置放大电路能设置静点，但不能稳定静态工作点。 iC uCE Q 温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。 ICBO↑ ↗ 温度↑ → ↘ Q´ ↘ → ↗ (ICEO) IC↑ β ↑ UBE↓ 温度上升，工作点Q上移，易发生饱和失真； 温度下降，工作点Q下移，易发生截止失真。 返回

15 静态工作点稳定的共发射极放大器 ui uo RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL I2=（5~10）IB
分压式偏置电路 I2=（5~10）IB I1= I2 + IB I2 I1 IC IB I2 IE IE = IC +IB  IC RE射极直流负反馈电阻 CE 交流旁路电容

16 IC UE UBE T IE IB IC 静态工作点稳定过程 UB被认为较稳定 ui uo +UCC UB RB1 RC I1 IC C2
CE RE RL ui uo B E C IC IE 静态工作点稳定过程 UB UB被认为较稳定 本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程 UBE=UB-UE =UB - IE RE IC UE UBE T IE IB 由输入特性曲线 IC

17 直流通路及静态工作点估算 +UCC RB1 RC IC IC IE =UE/RE IB = （UB- UBE）/ RE UCE RB2
IB=IC/ UCE = UCC - ICRC - IERE UBE  0.7V 电容开路,画出直流通路

18 6.4 微变等效电路法 晶体管的微变等效电路 iB uBE iB uBE b e c rbe ib ube ＋  返回

19 等效的实质：将晶体管等效为线性元件的电路。 等效条件：信号变化范围小(微变)。
iC uCE 近似平行 相当于一个 受控的恒流源 ube ib uce ic  ＋ uce ube rbe ib ib ic ＋  等效的实质：将晶体管等效为线性元件的电路。 等效条件：信号变化范围小(微变)。

20 6.4.2 放大电路的微变等效电路 ui uo RL RB RC + uo ＋UCC ui rbe ib ib ii ic ui uo
放大电路的微变等效电路 1.两个短路(电容、电源) 画出放大电路的交流通路。 RL ui uo RB RC 交流通路 2.将交流通路中的晶体三极管用微变等效电路来代替。 RL ○ RB RC + uo ＋UCC ui rbe ib ib ii ic ui uo RB RC RL

21 ui + uo ui ui ui uo ib ic rbe rbe uo uo +UCC RE RB1 RB2 RE RC +UCC RL
○ ui RB1 RB2 RC RE RL ○ RB1 RB2 RE RC +UCC RL C1 C2 + uo ui CE CE ib ic rbe βib B C ui RB1 ib ic rbe βib uo RB2 E RC RL RE B C RB2 RB1 RC RL ui uo E

22 例：画微变等效电路。 rbe ib ic βib B C E rbe ib ic βib B C E －UCC RB2 RB1 RC RL
○ RB1 RC + uo －UCC ui RL RB2 RB2 RB1 RC RL uo ui E ○ RB1 RC + uo ＋UCC ui RB2 rbe ib ic βib B C RB2 RC RB1 uo ui E

23 － 6.4.3 放大器的性能分析 rbe ib ic βib ii io 1. 放大倍数 ri ro 2. 输入电阻ri 3. 输出电阻ro
ui RB RC RL rbe ib ic βib uo ii io 1. 放大倍数 2. 输入电阻ri ri ro 3. 输出电阻ro － ro可在输入电压为零，负载开路的条件下求得。

24 小结：关于ri、 ro、 Au的讨论 (1) ri的讨论 (2) ro的讨论 * 涉及放大(信号)的电阻 * 涉及放大(信号)的电阻
RS US ri Ui Ii ro RL Uo ′ (1) ri的讨论 (2) ro的讨论 * 涉及放大(信号)的电阻 * 涉及放大(信号)的电阻 * 体现了本级放大与信号 源的联系 * 体现了本级放大与负载 的联系 * * * 一般希望ri大好 * 一般希望ro小好

25 * Au表达式中的负号表示共射放大 电路的输出电压与输入电压反相。
* 在适当范围内，增大β、RC可提高Au。 * 空载(RL开路)时的 最大。 * 在分压式偏置的共射放大电路中，若无旁路电容CE：

26 * 考虑信号源内阻的放大倍数 ＋UCC ○ RC RB + + RS RL uo ui uS ～ ri RS US Ui ～

27 例1、电路如图，β=40，计算放大倍数。(UBE=0)
（3）求 解：（1）确定Q ○ 300k 4k + uo +12V ui 若上例中含RS=500Ω,则 ？ （2）求rbe

28 例2、 一个固定偏置电路,要求 　≥100 ,晶体管为3DG6 ,β=20,IC =1mA,UCC=12V,确定RC、RB,并求UCE。设UBE=0。
解：

29 例3、 已知：RB1=40kΩ , RB2=20kΩ , RC=2.5kΩ, RE=2kΩ , UCC=12V , UBE=0.7V , β=40, RL=5kΩ。试计算Q、Au、Ri、Ro。 +UCC ○ 解： 解题步骤 RC RB1 IE = UE RE = 3.3V 2kΩ UB = RB2 RB1 + RB2 UCC → UE UB Rs RB2 RL uo ↓ RE = 1.65mA ～ = 20 × 12 IC ← IE us = 4V IC ≈ IE = 1.65mA UCE ≈ UCC－IC( RC+RE ) IB = IC β = 1.65 40 UE = UB－UBE = 4V－0.7V = 3.3V UCE IB = 12V－1.65×(2+2.5)V μA = V = 41μA

30 ib ic RB2 RB1 rbe βib RC RL uo ui =0.846kΩ

31 6.5 共集电极放大电路 uS 6.5.1 共集电极放大电路的分析 ＋UCC 1、静态分析 2、 动态分析
RL RE ○ RB + uo ＋UCC RS uS ui ～ 1、静态分析 2、 动态分析 作微变等效电路，C1、C2、UCC短路。 返回

32 İb İc RS US ～ RB βib rbe Ui RE İe Uo RL 1. 放大倍数

33 ri 越大，电源电阻RS 分压越小，对信号衰减越小。
RB RE RL İb İc rbe βib US ～ İe Uo Ui İi İRB 2. 输入电阻ri ri ro ri 越大，电源电阻RS 分压越小，对信号衰减越小。

34 ro 越小，带负载后输出电压变化越小，带负载能力越强。
RB RE İb rbe βİb RS İRE 3. 输出电阻ro ro 越小，带负载后输出电压变化越小，带负载能力越强。

35 6.5.2 共集电极放大电路的特点及应用 1. 射随器特点 输出电压与输入电压相同 输入电阻高 输出电阻低

36 2. 射随器的应用 用于多级放大电路的输入级 输入电阻高，减轻信号源负担，净输入电 压高。 用于多级放大电路的输出级
2. 射随器的应用 用于多级放大电路的输入级 输入电阻高，减轻信号源负担，净输入电 压高。 用于多级放大电路的输出级 输出电阻低，提高带负载能力。 用于多级放大电路的中间级 由于ri相当于前一级负载电阻；ro相当于后 一级信号源内阻，因此起一种阻抗变换与 缓冲的作用。

37 例、已知射随器RS=2kΩ,RB=150kΩ,RE=2kΩ，RL＝2kΩ，UCC= +12V，β＝50，rbe=846Ω，求:静态工作点Q、Au、Aus 、ri 。(UBE≈0)

38 6.6 阻容耦合多级放大电路与功率放大电路 6.6.1 阻容耦合放大电路 C2 ri2 一 级 二 级 ~ ro1 uo1
一 级 二 级 ~ ro1 uo1 各级之间的静态工作点是独立的，互不干涉。 前级的负载为下一级的输入电阻。 返回

39 放大器的输入电阻为一级的输入电阻，放大器的输出电 阻为末级的输出电阻。
+UCC C2 C3 RB3 RC2 RB1 RC1 C1 VT1 VT2 RS RL RB2 RE1 RB4 RE2 CE1 CE2 放大器的输入电阻为一级的输入电阻，放大器的输出电 阻为末级的输出电阻。 总放大倍数为各级放大倍数之积。 不宜放大直流及变化缓慢的信号。

40 两级放大电路的放大倍数增加，通频带变窄。
放大电路的电压放大倍数 对不同频率的正弦信号的稳态响应称为频率响应。它分为幅频特性与相频特性。放大电路的放大倍数与频率的关系称为幅频特性。 两级阻容耦合放大电路的频率特性 幅频特性 |Au| f Au fL > fL0 fH < fH0 0.707Au 通频带 Au0 0.707Au0 通频带 O fL0 fL fH fH0 两级放大电路的放大倍数增加，通频带变窄。 fL0 —下限截止频率 fH0 —上限截止频率

41 6.6.2 功率放大电路 1. 功率放大电路的基本要求 功率放大电路－主要作用是向负载提供功率的 放大电路。 输出功率大。 转换功率高。
(1) 功率放大器的特点 输出功率大。 转换功率高。 输出信号幅值大，易产生非线性失真。 信号幅值大，需用图解法分析。

42 ic iC ic ic 2. 功率放大器的工作状态 Q Q Q uCE 甲类工作状态 Q点设置在特性曲线的中点，放大管始终处于导通状态。
O t O uCE O t 甲类工作状态 Q点设置在特性曲线的中点，放大管始终处于导通状态。 工作在甲类状态的放大器静态管耗大，效率较低，主要用于电压放大器。

43 乙类工作状态 Q点设置在IC＝0处，放大管只在半个周期内处于导通状态。 工作在乙类状态的放大器静态管耗为0，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。 甲乙类工作状态 Q点设置在IC≈0、 IC≠0处，放大管在大半个周期内处于导通状态。 工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很小，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。

44 3. OCL互补对称功率放大电路 电路分析 RL －UCC ＋UCC ui ic1 导通 ic1 ui 截止 uo uo 导通 ic2 截止
VT1 t uo 导通 ic2 VT2 截止 ic2 VT1、VT2在正、负半周交替导通，互相补充。

45 由于发射结存在“死区”，当ui低于某一数值时，iC1、 iC2基本为零，输出出现一段死区，这种现象称为交越失真。
交越失真产生的原因 由于晶体管发射结存在死区； ui < 死区电压，两个晶体管都截止。 ic 交越失真 t

46 RL ＋UCC ui R1 R2 uo R3 　调节R1 以产生不大的偏流，使晶体管工作于甲乙类状态，可以克服交越失真。

47 小结1：定性判断电路能否放大 (1) 看直流： 供电极性对不对， 基极直流到没到。 (2) 看交流： 输入ui能否送入， 输出u0能否形成。
(1) 看直流： 供电极性对不对， 基极直流到没到。 RB ○ RS RC + uS uo ＋UCC UBE＝0 (2) 看交流： 输入ui能否送入， 输出u0能否形成。 ○ RS RC + uS uo RB ○ RS RB + uS uo ＋UCC uo＝UCC △iB＝0

48 小结2：定量判断电路能否放大 开始 以 NPN 管 为 例 UB>0 Y N IB>IBS 截止 Y N 饱和 放大 结束

49 例1：S分别接在A、B、C上时，判断电路能否放大，β＝50，
200k ○ 2k ＋6V RL A B C 47k 3V S 例1：S分别接在A、B、C上时，判断电路能否放大，β＝50， 设正常工作时UBE≈0.7 接于B：UB>UE 有基极电流 接于A： UB>UE 当S接于C时： 因为UB<0， 发射结反偏， 三极管截止。 电路不放大 晶体管为饱和状态，电路不放大 若IC＝βIB＝1.325mA UCE＝6V－1.325×2V＝3.35V>0.7 晶体管为放大状态,电路能放大。 若放大则：IC＝βIB＝5.65mA UCE＝6V－5.65×2V＝－5.3V

50 例2：图示电路中，发现输出波形严重失真，若测得UCE≈UCC，分析晶体管处于什么状态？怎 样改善？ 若UCE<UBE，分析放大电路处于什么状态？怎样改善？
URc≈0 ，即IC＝0 则电路处于截止状态 应增大IB，减小RB。 若UCE<UBE 则电路处于饱和状态 应减小IB，增大RB。 ○ RC RB + + RS uo uS ~

51 例3：某放大电路不带负载时，开路电压Uo′＝1.5V，而带上5.1kΩ负载，开路电压Uo＝1V，求输出电阻ro ＝？
开路时 Eo＝Uo′＝1.5V 放大器 + Eo S 带上负载 － Uo RL ro 1.5×5.1= ro + 5.1 ro = 2.55kΩ

52 例4：某放大电路若RL从6kΩ变为3kΩ时，输出电压Uo从3V变为2.4V，求输出电阻ro ＝？若RL开路，求Uo＝？
放大器 RL＝6kΩ + Eo S － Uo RL ro RL＝3kΩ 若RL开路， Uo＝Eo＝4V 得 ro = 2kΩ Eo= 4V

53 例5：电路如图，β=40，估算静态工作点Q，依曲线 求静态工作点；静态时电容上电压为多少，标出极性； 画微变等效电路；求Au、ri、ro。
3k 240k ○ + uo +12V ui ～ UC1＝UBE＝0.7V UC2＝UCE＝6V ＝50μA IC /mA UCE /V 4321 O 100μA μA μA 25μA ui RB RC RL rbe ib ic βib uo 画直流负载线： 过点(0，4)、(12，0) IB= 50μA，得Q 则IC＝2mA，UCE＝6V

54 例6：已知β=50,画出微变等效电路；计算Q、Au、Ri、Ro。
UB = RB2 RB1 + RB2 UCC +12V ○ RB1 RC 20kΩ 2kΩ + + Rs = 10 × 12 10kΩ RL uo V= 4V RB2 + RE 2kΩ UCE ≈ UCC－IC( RC+RE ) us ～ 2kΩ UE =UB－UBE =4V－0.7V = 3.3V = 12V－1.65×(2+2)V = 5.4 V IC ≈ IE = UE RE IB = IC β = 1.65mA = 33μA

55 ib ic RB2 RB1 rbe β ib RC RL uo ui =1kΩ

56 UB = RB2 RB1 + RB2 UCC +UCC = 3.98V uo IE = UB RF+RE = 3.98 3.39 us ～
例7：已知RB1=33kΩ , RB2=8.2kΩ , RC= 10kΩ, RF=390Ω , RE=3kΩ , UCC=20V , β=40，RL=10kΩ。试计算Au、rbe 、ri、ro；要使Uo＝460mV, Ui＝？若RS＝1kΩ，US=? UB = RB2 RB1 + RB2 UCC +UCC ○ RC RB1 + + = 3.98V Rs uo IE = UB RF+RE = 3.98 3.39 RF RL RB2 + us RE ～ = 1.17mA

57 Ui=Uo／Au=460/11.7= 39.32mV US=Uo／Aus= 47.62mV Ui · Uo rbe RL RC ib RF

58 例8、电路如图, 已知β=50，UCC=+12V，Ui=20mV，试估算静态工作点Q；画微变等效电路；求自M点输出的UoM及自N点输出的UoN。
24kΩ RC ○ RB1 RB2 RE +UCC 8kΩ 1kΩ 2kΩ uoN uoM ui RE RC RB2 İb İc rbe βİb UON Ui RB1 UOM 解：工作点Q

59 例9：画微变等效电路；求Au1、Au2，当RC＝RE时，输入正弦波，画输出波形。
○ RB RE RC +UCC uo2 uo1 ui + 6 ui /V ωt RB RE ib ic rbe βib uo2 ui RC uo1 O uo1 ωt O uo2 O ωt