X012_习题课解答_清华大学_电子电路与系统基础.pdf

电子电路与系统基础电子电路与系统基础习题课第十二讲习题课第十二讲1、第十周作业讲解、第十周作业讲解2、晶体管放大器实验电路说明、晶体管放大器实验电路说明李国林李国林清华大学电子工程系清华大学电子工程系习题课第十二讲习题课第十二讲大纲大纲第十周作业第十周作业讲解讲解BJT分段折线法分析分段折线法分析晶体管放大器实验电路说明晶体管放大器实验电路说明李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季2作业作业1NPN和和PNP李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季3基基极极base发射发射极极emitter集电极集电极collectorN+PNPNP+集电极集电极collector发射发射极极emitter基基极极baseiBvBEvCEiCBCEQBCEEiBvEBvECiCBECBCEEQ列表对比：（列表对比：（1）结构，（）结构，（2）电路符号，（）电路符号，（3）二端口定义）二端口定义（4）有源区元件约束，（）有源区元件约束，（5）分段线性电路模型）分段线性电路模型李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季4NPNPNP结构电路符号二端口定义有源区元件约束基基极极base发射发射极极emitter集电极集电极collectorN+PNPNP+集电极集电极collector发射发射极极emitter基基极极baseiBvBEvCEiCBCEQBCEEiBvEBvECiCBECBCEEQnACEvvnBSJnCvvnBSJBVveJAieJAiTBETBE00111pAECvvpBSJpCvvpBSJBVveJAieJAiTEBTEB00111二端口定义二端口定义截止区截止区有源区有源区饱和区饱和区NPN电路电路符号符号端口端口描述描述BE结反偏，结反偏，BC结结反偏反偏BE结正偏，结正偏，BC结反偏结反偏BE结正偏，结正偏，BC结结正偏正偏PNP电路电路符号符号端口端口描述描述EB结反偏，结反偏，CB结结反偏反偏EB结正偏，结正偏，CB结反偏结反偏EB结正偏，结正偏，CB结结正偏正偏李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季5iBvBEvCEiCBCEEiBvEBvECBCEEiB=0vBEvCEiC=0iBvEBvECiCBCEEBEiBIC0=nIB0rce0.7VIB0EBiBIC0=pIB0rce0.7VIB0CCiCiCiBvBE=0.7VvCE=0.2ViCiBvEB=0.7VvEC=0.2ViCEBCEEEEEBC0007.0CCEBBEiviVv0007.0CECBEBiviVvBnCsatCECEBBEiivviVv07.0BpCsatECECBEBiivviVv07.0BnCsatCECEBBEiivviVv07.0BpCsatECECBEBiivviVv07.0CCEBBEivivCECBEBiviv作业作业2：分立：分立PNP-BJT的直流偏置的直流偏置李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季6VCC=+12VRCRBVCC=+12VRERB2RC0RB1VCC=+12VRCRBPTTT=150-4006.8k3.6M1.8M150k6.8k50k4.7k2.0k分析上述三个电路的分析上述三个电路的BJT的直流工作点：的直流工作点：IC=VEC=（1）确认工作在恒流区；（）确认工作在恒流区；（2）说明）说明负反馈可以稳定直流工作点负反馈可以稳定直流工作点一般偏置一般偏置并联负反馈偏置并联负反馈偏置串联负反馈偏置串联负反馈偏置分压偏置分压偏置李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季7VCC=+12VRCRBT=150-4006.8k3.6M一般偏置一般偏置BICIAMRVIBCCB14.36.37.0127.0mAAAIIBC256.147114.3400150VVVkmAAVRIVVCCCCEC2.046.380.854.820.3128.6256.147112假设在恒流区假设在恒流区确认在恒流区确认在恒流区但工作点不确定但工作点不确定对对灵敏度过高灵敏度过高这种偏置仅做原理性分析使用这种偏置仅做原理性分析使用实际电路大多不采用这种结构实际电路大多不采用这种结构李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季8VCC=+12VRCRBPT1.8M6.8k并联负反馈偏置并联负反馈偏置=150-400AAkMRRVVIVIRIRVCBPEBCCBCCBCBBPEB50.200.48.64011518.17.01211mAAIIBC998.0600.050.200.4400150VVVkmAVRIVVCBCCEC2.019.589.781.611.4128.6001.1604.0121假设在恒流区假设在恒流区确认在恒流区确认在恒流区工作点确定性提高工作点确定性提高对对灵敏度仍较高灵敏度仍较高BIBCII9VCC=+12VRERB2RC0RB1TVCC=+12VRERBRC0TVBB150k50k4.7k2.0k串联负反馈偏置串联负反馈偏置分压偏置分压偏置VVRRRVCCBBBBB91250150150211kkkRRRBBB5.3750|150|21BBBBEBEBCCVRIVRIV1AkkRRVVVIBEEBBBCCB74.277.65.3724011517.09121=150-400mAAIIBC10.102.174.277.6400150VVRIRIVVCBEBCCEC2.065.418.510假设在恒流区假设在恒流区确认在恒流区确认在恒流区工作点确定性很高工作点确定性很高对对灵敏度低灵敏度低BI1BIBI负反馈导致稳定性提高负反馈导致稳定性提高李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季10VCC=+12VRCRBVCC=+12VRERB2RC0RB1VCC=+12VRCRBPTTTmAIC256.1471.0VVEC46.380.8mAIC998.0600.0VVEC19.589.7mAIC10.102.1VVEC65.418.5=150-400原原因因在在于于负负反反馈馈导导致致灵灵敏敏度度降降低低李国林电子电路与系统基础11VCC=+12VRCRBVCC=+12VRERB2RC0RB1VCC=+12VRCRBPTTTBCCCRVI7.0CBPCEBCCCRRRVVIBEEEBBBCCCRRRVVVICCIIISC1CIS47.03008.68.18.63008.68.1kMkkMRRRRRSCBPCCBPIC=150-400=300062.030025.37230025.37kkkkkRRRRRSEBEEBIC1316.02k设计准则设计准则12VCC=+12VRERB2RC0RB1TVCC=+12VRERBRC0TVBBBEEEBBBCCCRRRVVVIBERR1EEBBBCCCRVVVI直流电流近似直流电流近似和和无关无关负反馈电阻足够大负反馈电阻足够大或基极电阻足够小或基极电阻足够小1EBEEBIRRRRRSC作业作业3：电流镜电流反向：电流镜电流反向李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季13T2T1IOUT=IINIC2IINIOUT=IINIIN设计电路：使得流出电流等于流入电流设计电路：使得流出电流等于流入电流电流镜是反相电流放大器电流镜是反相电流放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季14T2T1IOUTIC2IIN12101202122112111112JJACEvVBSJACEvVBSJCCBBCCINOUTAAVVeJAVVeJAIIIIIIIITBETBE足够大足够大VA足够大，或者等效输出电阻足够大，或者等效输出电阻rce足够大足够大电流增益则几乎完全由物理尺寸决定电流增益则几乎完全由物理尺寸决定两个反相两个反相放大级放大级联则为联则为同相放大同相放大李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季15T2T1IOUTIC2IINT3T4IC3IC4VDDINJJJJCJJJJCJJCJJCOUTIAAAAIAAAAIAAIAAII1234112342343344同相电流放大器同相电流放大器假设所有晶体管都工作在恒流区假设所有晶体管都工作在恒流区交流小信号等效电路交流小信号等效电路16T2T1IOUTIC2IINT3T4IC3IC4VDDb1c1b2c2e1e2c3b3b4c4e3e41ber1cer11bemvg22bemvg2ber2cer3cer33ebmvg3ber4ber44ebmvg4cerb1c1b2c2e1e2c3b3b4c4e3e41ber1cer11mg22bemvg2ber2cer3cer3ber4ber44ebmvg4cer31mg交流小信号电流增益交流小信号电流增益李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季17b1c1b2c2e1e2c3b3b4c4e3e41ber1cer11mg22bemvg2ber2cer3cer3ber4ber44ebmvg4cer31mgT2T1IOUTIC2IINT3T4IC3IC4VDDSRLRSiLi21112|1|bebemceSSberrgrRiv43332224|1|bebemcecebemebrrgrrvgvSJJJJSCCCCSmmmmSmmmmSbebemceSbebemcecemmceLLebmceLLLiAAAAiIIIIiggggiggggirrgrRrrgrrgggGGvggGGi1234102030401234132421114333224444411|1|1|inr123404JJJJiceoutAAAAArr作业作业4：NPN反相器反相器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季18VCCRCRBTvOUTvIN用分段折线模型分析，画出其反相特性曲线用分段折线模型分析，画出其反相特性曲线图解法示意图解法示意李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季19VCCRCRBTvOUTvINvOUTiCvINVCCvIN很小时，晶体管很小时，晶体管饱和导通，输出电饱和导通，输出电压为电源电压减饱压为电源电压减饱和电压和电压vIN较大时，晶体管较大时，晶体管截止，输出电压为截止，输出电压为0vIN适中，晶体管恒流导通，适中，晶体管恒流导通，输出电压随输入电压增加而输出电压随输入电压增加而下降：反相特性下降：反相特性源加晶体管：有源网络负载电阻：无源网络CCOUTRivCiECCCOUTvVvBBEBCCINRivVvvBiBVCCOBCCBEBBBvVfvfiBBINBRivvoutCCBCECBCCvVifvifiPNP截止截止李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季20VCCRCRBTvOUTvIN07.0EEBIVVVvVINCC7.07.0CCINVvVCCRCRBTvOUTvIN0OUTvPNP恒流导通恒流导通李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季21VCCRCRBTvOUTvINVVIIIVVECBCBEB2.007.0VvVINCC7.07.0CCINVvVCCRCRBTvOUTvINIC0=pIB00.7VIB0INBCCCBCCBINCCOUTvRRVRRRRvVv7.07.0VvVVOUTCCEC2.02.0CCOUTVv07.00BINCCBRvVIPNP恒流导通与饱和导通分界恒流导通与饱和导通分界李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季222.07.07.0CCsatECCCINBCCCBCCBINCCOUTVVVvRRVRRRRvVv则进入饱和导通区则进入饱和导通区7.0CCINVv则进入导通区则进入导通区恒流导通前提恒流导通前提BCCCCCINCCRRVVvV2.07.07.0BCCCCCINRRVVv2.07.0恒流导恒流导通输入电压范围通输入电压范围PNP饱和导通饱和导通李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季23VCCRCRBTvOUTvINVCCRCRBTvOUTvIN0.7VIB00.2VVVIIIVVECBCBEB2.007.0BCCCCCINRRVVv2.07.002.07.00CCCBINCCBRVRvVI002.0CCCCBIRVI2.0CCOUTVv分分段段折折线线反反相相特特性性李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季247.07.002.07.07.02.07.02.0CCCCININBCCCCCINBCCCBCBCCCCCINCCOUTVVvvRRVVvRRVRRRRVVvVvINvOUTvCCVCCVsatECCCVVVCCRCRBTvOUTvINonEBCCVVBCRR斜率斜率饱饱和和导导通通恒恒流流导导通通截截止止晶体管线性放大晶体管线性放大区在恒流区区在恒流区作业作业5负反馈负反馈（附加题）（附加题）附加题：说明这是一附加题：说明这是一个串并负反馈连接方个串并负反馈连接方式，故而形成的是接式，故而形成的是接近理想的压控压源近理想的压控压源给出两个网络的二端给出两个网络的二端口网络参量口网络参量串并连接串并连接h相加相加h求逆得求逆得g接近理想压控压接近理想压控压源源g11g22g120g21由反馈网络决定由反馈网络决定李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季25fvoutvinv2R1R0vA线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vEvFvO串并负反馈串并负反馈vIN串并连接关系串并连接关系李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期26fvoutvevinv2R1R0vA串联串联2R1RiRoRevvA0并联并联evfvinvoutv同相放大器同相放大器输入点和反输入点和反馈点不是一馈点不是一个点，是为个点，是为串联串联输出点和反馈输出点和反馈接入点是一个接入点是一个点，是为并联点，是为并联串并连接串并连接h参加参加李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季27串联串联2R1RiRoRevvA0并联并联evfvinvoutvooiviAAGGRAR010ghoviARAG00g电压放大器电压放大器最适参量最适参量g矩阵矩阵串并连接串并连接h相加相加2121121121211RRRRRRRRRRRRRh21211021121211RRGRRRGRARRRRRRRRooiviRAAFhhh开环放大与理想反馈的分解开环放大与理想反馈的分解李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季28FAovoutoutinvoinooiviooiviRAAFFggrArRRRRRGRRRGRARRRRRRRGRRRGRARRRRRRRRhhhhh000000010121121211021212121102112121开环放大器开环放大器理想反馈网络理想反馈网络开环放大与理想反馈的分解开环放大与理想反馈的分解电路模型电路模型李国林电子电路与系统基础29开环放大器开环放大器理想反馈网络理想反馈网络2R1RiRoRevvA0evfvinvoutv21|RRiRoG10iGRAoivevfvinvoutv1i211RRR21RR2v1i2v21|RRRi211RRGo10iGRAoivevfvinvoutv1i211RRRoutvoutv原始放大器原始放大器电阻反馈网络电阻反馈网络h参量等效电路参量等效电路开环与闭环开环与闭环李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季30FAovoutoutinvoinRAAFFggrArhhhhh0000串并连接串并连接：检测输出电压，形成反馈电压，从输入电压扣除反馈电压形成误差：检测输出电压，形成反馈电压，从输入电压扣除反馈电压形成误差电压，作用到开环放大器后，稳定输出电压：电压，作用到开环放大器后，稳定输出电压：形成压控压源形成压控压源：电压放大电压放大g最宜最宜线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vEvFvO串并负反馈串并负反馈vINoutvoinAoAorAg01hg开环放大器开环放大器：输入电阻：输入电阻rin，输出电阻，输出电阻rout，电压增益，电压增益AvoAovvooutvoinvvooutvooutinvinvvoAFAFFArAgFArArgFgFAghg11011111闭环放大器闭环放大器：输入电阻：输入电阻rinf增加，输出电阻增加，输出电阻routf减小，电压增益减小，电压增益Avf减小减小满足单向化条件满足单向化条件单向化条件单向化条件李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季311i2ig1v2vSvSRLRLvLLSSLSLSSLRgRGgGgggRgGgRGgvvH2211211221221121双向网络传递函数双向网络传递函数单向网络传递函数单向网络传递函数单向化处理条件单向化处理条件LSRgGggg22111221闭环放大器视为单向网络的条件闭环放大器视为单向网络的条件李国林电子电路与系统基础32AovvooutvoinvvooutvooutinvinvvoAFAFFArAgFArArgFgFAghg11011111LSRgGggg22111221LvvooutSvvoinvvooutinvvvovoRFArGFAgFArgFFAA1111通常情况下：通常情况下：vvooutoutfLvvoininfSFArrRFArrR11infoutfvvovvooutinvvvovoSLrrFAFArgFFAARR11闭环放大器闭环放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季33满足单向化条件：满足单向化条件：vvooutoutfLvvoininfSFArrRFArrR11infoutfvvovvooutinvvvovoSLrrFAFArgFFAARR11AovvooutvoinvvoAFFArAgFAgg11011vvvovovfvvooutoutfvvoininfFFAAAFArrFArr1111infrinvfvAinvoutvoutfr深度负反馈条件深度负反馈条件数值例数值例34fvoutvinv2R1R0vA1k9kRi=2MRo=75Av0=2000007511033.502090MGGRARooiviAhkRRRRRRRRRRRRR1011.01.09001212112112121h7511033.51.029MRAAFhhhAAohh运放本身就是电运放本身就是电压放大器，反馈压放大器，反馈网络的负载效应网络的负载效应很弱，原始放大很弱，原始放大器可以直接视为器可以直接视为开环放大器，电开环放大器，电阻反馈网络只提阻反馈网络只提供理想反馈系数供理想反馈系数120000vvoFATGTrrininf401输入端可视为开路输入端可视为开路0037.01Trroutoutf输出端内阻可视为输出端内阻可视为012011109995.91RRFTAAvvvf电压增益几乎等于反馈系数的倒数电压增益几乎等于反馈系数的倒数该电路实现的是接近理想的压控压源，控制系数由反馈网络决定该电路实现的是接近理想的压控压源，控制系数由反馈网络决定典型值典型值运运放放电电路路同同相相放放大大与与反反相相放放大大李国林电子电路与系统基础inv1R2RinoutvRRv121同相放大电路同相放大电路inv2R1R0vAoutv清华大学电子工程系2013年春季35inoutvRRv12inv1R2R反相放大电路反相放大电路并并连接关系并并连接关系36outv2R0vA并联并联fRiRoRivvA0并联并联inioutvivini并并负反馈连接并并负反馈连接：检测输出电压，形成反馈：检测输出电压，形成反馈电流，从输入电流中扣除反馈电流，得到的电流，从输入电流中扣除反馈电流，得到的误差电流流过开环放大器，控制输出电压，误差电流流过开环放大器，控制输出电压，使得输出电压稳定：使得输出电压稳定：接近理想的流控压源接近理想的流控压源线性线性电阻电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络iinifievo扩展例解扩展例解输入点和反馈点为一点：输入并联输出点和反馈接入点为一点：输出并联电子电路与系统基础习题课李国林清华大学电子工程系2011年春季37ooviAGGAG00y并联并联fRiRoRinvvA0并联并联eifiinioutvinv并并连接并并连接y相加相加ffffRGGGGyfofovffiRAAFGGGGAGGG0yyyfGiGoGinovvGA0inioutvinvoutfvGinfvGfGy参量等效电路参量等效电路李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期38ooviAGGAG00yffffRGGGGyfofovffiRAAFGGGGAGGG0yyyfiGGfoGGinfovvGGA0eifiinioutvinvoutfvG分解为开环放大器与理想反馈网络分解为开环放大器与理想反馈网络outv理想反馈网络理想反馈网络李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期3900000000000FoutoutinminffofovfifofovffiRAAFGgggRgGGGGGAGGGGGGAGGGyyy12元素和元素和21元素必然一正一负，这是负反馈的标记元素必然一正一负，这是负反馈的标记开环跨阻放大器开环跨阻放大器李国林电子电路与系统基础40fiinGGgfooutGGgfovoutinmmGGAggRg000inioutvinvinroutrinmiR0inioutvoutminAoAooutoutinminAorRrgggRg01000yzy2211210yyyRm开环跨阻增益开环跨阻增益闭环跨阻放大器闭环跨阻放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季41FAoFoutoutinminRAAFGgggRgyyyyy00000AoFmoutminFmoutmoutinFinFmAFAFGRrRrGRrRrrGrGRzyz0000011101111FFmmmfFmoutoutfFmininfGGRRRGRrrGRrr11110000单向化近似条件单向化近似条件深度负反馈条件深度负反馈条件负反馈的标识：一正一负负反馈的标识：一正一负负反馈的标识：负反馈的标识：1+T而非而非1-T运运放并并负反馈，近似为理想跨阻器放并并负反馈，近似为理想跨阻器电子电路与系统基础习题课李国林清华大学电子工程系2011年春季42iniinvoutvoutfrinmfiRoutvfRini0vAiniAoFmoutminFmoutmoutinFinFmAFAFGRrRrGRrRrrGrGRzyz0000011101111FFmmmfFmoutoutfFmininfGGRRRGRrrGRrr11110000infr数值例数值例43outvfRini0vA10kRi=2MRo=75Av0=200000典型值典型值mSSSGGAGooviA3.13266705.000ymSmSmSmSGGGGffffR1.01.01.01.0yFAofoovfoovfffofovffiRAAFGGGAGGGAGGmSSmSmSGGGGAGGGyyyyy00004.1326671.01005.0000运放为电压放大器，而并并负反馈形成运放为电压放大器，而并并负反馈形成的是跨阻放大器，两者并不相符，故而的是跨阻放大器，两者并不相符，故而开环放大器中存在反馈网络的负载效应：开环放大器中存在反馈网络的负载效应：电阻反馈网络不仅提供反馈系数，还对电阻反馈网络不仅提供反馈系数，还对开环放大器阻抗产生极大影响开环放大器阻抗产生极大影响omfofvfAoAoRRRRRAR00100yzfvmooutfinRARRrRr00fFGG开环放大开环放大器不同于器不同于原始放大原始放大器器闭环跨阻放大器等效电路闭环跨阻放大器等效电路李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季44outminFmAFAFrRrGR001011yzfFGG1200000000vffvFmAGRAGRTfvmooutfinRARRrRr00fFFmmmfFmoutoutfFmininfRGkkkGRRRGRrrkGRrr11099995.920000110200000100037.020000175105.02000011010000输入阻抗近似短路输入阻抗近似短路输出电压源内阻近似为输出电压源内阻近似为0闭环增益几乎完全由反馈网络决定，闭环增益几乎完全由反馈网络决定，近似等于反馈系数的倒数近似等于反馈系数的倒数反反相相放放大大器器等等效效电电路路李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年45outvinv1R2Rinv1RinininoutvRRRvRiRv12122iniR2ini0outfr0infr负负反反馈馈连连接接方方式式判判断断方方法法fineiii输入端并联输入端并联：反馈点和输入点：反馈点和输入点为一点为一点finevvv输入端串联：输入端串联：反馈点和输入点反馈点和输入点不是一个点不是一个点invoutvF输出端并联输出端并联：输出点和反：输出点和反馈接入点为一点馈接入点为一点LRoutv输出端串联输出端串联：输出点和反馈接入：输出点和反馈接入点不是一个点点不是一个点outiFoutiFFoutvLRFFini扩展分析扩展分析2、晶体管放大器实验电路说明、晶体管放大器实验电路说明实验六实验六单管放大电路单管放大电路实验目的实验目的掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法掌握放大电路主要性能指标的测量方法掌握放大电路主要性能指标的测量方法了解直流工作点对放大电路动态特性的影响了解直流工作点对放大电路动态特性的影响掌握发射极负反馈电阻对放大电路性能的影响掌握发射极负反馈电阻对放大电路性能的影响了解信号源内阻了解信号源内阻Rs对放大电路频带（上限截止对放大电路频带（上限截止频率频率fH）的影响）的影响李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季47实验电路实验电路李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季48VCCRCRB1RE2RB2TRSvsRLvLCCCECBRE1RW+12V20k15k3.3k200505.1k1k47F10F10F100k器件功能描述器件功能描述李国林电子电路与系统基础49VCCRCRB1RE2RB2TRSvsRLvLCCCECBRE1RW直流偏置电压源，为晶体直流偏置电压源，为晶体管放大器提供电能供给管放大器提供电能供给分压偏置分压偏置电路，使电路，使得晶体管得晶体管位于恒流位于恒流区区串联负反馈电阻，用串联负反馈电阻，用于稳定直流工作点于稳定直流工作点旁路电容，高频短路，旁路电容，高频短路，降低负反馈作用，提降低负反馈作用，提高晶体管高频增益高晶体管高频增益交流负反馈电交流负反馈电阻，使得交流阻，使得交流增益更加稳定增益更加稳定电位器，用于调电位器，用于调整直流工作点整直流工作点保护电阻，电位器调整过程保护电阻，电位器调整过程中确保晶体管中确保晶体管PN结不会过流结不会过流集电极偏置电阻，决定集电极偏置电阻，决定工作点和交流增益工作点和交流增益输出回路耦合电容，耦合输出回路耦合电容，耦合放大器信号至负载电阻放大器信号至负载电阻负载电阻，吸负载电阻，吸收放大器输出收放大器输出电能，接收放电能，接收放大器放大处理大器放大处理后的信号后的信号输入回路耦合电容，耦合输入回路耦合电容，耦合信源信号至放大器电路信源信号至放大器电路信号源，提供信号激励信号源，提供信号激励晶体管：能量转换器件，恒晶体管：能量转换器件，恒流区晶体管具有吸收直流偏流区晶体管具有吸收直流偏置电压源功率并将其转换为置电压源功率并将其转换为交流信号功率的能力交流信号功率的能力放放大大电电路路电电压压增增益益的的幅幅频频特特性性频率由低到高，逐点测试正弦激励下放大频率由低到高，逐点测试正弦激励下放大电路的增益，可以获得确认电路的增益，可以获得确认电压增益是频电压增益是频率的函数率的函数称之为电压增益的幅频特性称之为电压增益的幅频特性李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季50f（对数坐标）A0A理想放大器放大倍数和频率无关理想放大器放大倍数和频率无关实际放大器放大倍数和频率有关，为什么？实际放大器放大倍数和频率有关，为什么？LmvRgA3dB高高端端频频点点构成构成放大电路放大电路的晶体管中包含寄生电容的晶体管中包含寄生电容这些电容很小（这些电容很小（pFfF量级），在比较低的频率下，它们均量级），在比较低的频率下，它们均可视为开路，放大电路分析无需考虑它们的影响可视为开路，放大电路分析无需考虑它们的影响但是在频率很高时，它们将呈现高频短路特性，破坏晶体但是在频率很高时，它们将呈现高频短路特性，破坏晶体管放大器的高频放大能力，使得晶体管高频增益下降管放大器的高频放大能力，使得晶体管高频增益下降正弦波高频信号放大增益下降正弦波高频信号放大增益下降3dB的频点定义为的频点定义为fH李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季51f（对数坐标）ABW0A0707.0A低频段低频段中中频段频段高高频段频段dBLf3dBHf3晶体管寄生电容导致晶体管寄生电容导致3dB低低端端频频点点分立元件构成的放大电路中一般有隔直电容隔离信源、分立元件构成的放大电路中一般有隔直电容隔离信源、放大器和负载，使得这三者的直流工作点调试各自独放大器和负载，使得这三者的直流工作点调试各自独立，互不影响立，互不影响隔直电容很大，它们具有直流开路（隔直），交流短路特隔直电容很大，它们具有直流开路（隔直），交流短路特性，对于正常交流信号，可以从前一级直通到后一级性，对于正常交流信号，可以从前一级直通到后一级从直流开路到交流短路的过程不是突变而是渐变过程，定从直流开路到交流短路的过程不是突变而是渐变过程，定义正弦波低频信号放大增益下降义正弦波低频信号放大增益下降3dB的频点为的频点为fL放大器带宽放大器带宽BW3dB=fH-fL李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季52f（对数坐标）ABW0A0707.0A低频段低频段中中频段频段高高频段频段dBLf3dBHf3晶体管晶体管寄生电寄生电容导致容导致耦合电容、旁耦合电容、旁路电容导致路电容导致寄寄生生电电容容和和耦耦合合电电容容53VCCRCRB1RE2RB2TRSvsRLvLCCCECBRE1RWbeCceCbcCbcebemvgbevbercerCRLRoutvBRSRsvBCCC2EREC1ERbcCbeCceCCB大电容大电容低频信号过不去低频信号过不去fL以上信号可过以上信号可过CC大电容大电容低频信号过不去低频信号过不去fL以上信号可过以上信号可过CE大电容大电容低频信号负反馈重，电压增益很低低频信号负反馈重，电压增益很低fL以上负反馈轻，电压增益很高以上负反馈轻，电压增益很高Cbc小电容小电容fH以下视为开路以下视为开路高频视为短路，压控流源变电阻高频视为短路，压控流源变电阻Cbe小电容小电容fH以下视为开路以下视为开路高频视为短路，压控流源控制电压为高频视为短路，压控流源控制电压为0Cce小电容小电容fH以下视为开路以下视为开路高频视为短路，压高频视为短路，压控流源输出电流短控流源输出电流短接，无法加至负载接，无法加至负载放大器幅频特性放大器幅频特性李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年秋季学期54f（对数坐标）ABW0A0707.0A低频段低频段中中频段频段高高频段频段dBLf3dBHf3被抽象为电阻电路，不考虑电容影响被抽象为电阻电路，不考虑电容影响耦合大电容短路，寄生小电容开路耦合大电容短路，寄生小电容开路增益、输入电阻、输出电阻均与频率无关增益、输入电阻、输出电阻均与频率无关放大器模型参数测试在此中频频段放大器模型参数测试在此中频频段三个寄生电容很小，只有在很高的频三个寄生电容很小，只有在很高的频段上才能使得压控流源失去作用：段上才能使得压控流源失去作用：Cbe：使得压控流源控制电压为：使得压控流源控制电压为0Cbc：使得压控流源变电阻：使得压控流源变电阻Cce：使得压控流源输出电流不输出：使得压控流源输出电流不输出故而高频以后电压增益下降故而高频以后电压增益下降耦合电容和旁路电容，低频开路：耦合电容和旁路电容，低频开路：CB：隔断直流从隔断直流从信源到放大器的通路信源到放大器的通路大电容，稍高频率则短路直通大电容，稍高频率则短路直通CC：隔断直流从放大器到负载的通路：隔断直流从放大器到负载的通路大电容，稍高频率则短路直通大电容，稍高频率则短路直通CE：使得直流深度负反馈，电压增益很低：使得直流深度负反馈，电压增益很低大电容，稍高频率则负反馈减轻大电容，稍高频率则负反馈减轻由三个大电容由三个大电容决定此频点：决定此频点：哪个电容两端哪个电容两端的等效电阻的等效电阻R小，小，RC最小的最小的哪个电容影响哪个电容影响力最大力最大由三个寄生小电容决定此频由三个寄生小电容决定此频点：哪个电容两端的等效电点：哪个电容两端的等效电阻阻R大，大，RC最大的哪个电容最大的哪个电容的影响力最大的影响力最大fL：几乎由：几乎由CE决定决定李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季55VCCRCRB1RERB2TRSvsRLvLCCCECBRWbeCceCbcC47uF10uF10uF对对fL的影响力最强烈的影响力最强烈2pF2pF70pF改变改变CE，可以方便观测，可以方便观测fL的变化的变化低频端寄生电容近似开路低频端寄生电容近似开路fH：Cbe和和Cbc影响力最强影响力最强李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季56bcebemvgbevbercerCRLRoutvBRSRsvbcCbeCceCSBbebeRRrR|beSBbebebebeCRRrCR|LCceceRRrR|ceLCcecececeCRRrCR|cebemcebebcRRgRRRbcbcbcCR2pF2pF70pF对对fH的影响力最强烈的影响力最强烈对对fH的影响力次强烈的影响力次强烈改变改变RS，可以方便观测，可以方便观测fH的变化的变化高频分析时，耦合大电容高频分析时，耦合大电容已经短路已经短路直流工作点的影响直流工作点的影响直流负载线直流负载线李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季57VCCRCRB1RERB2TRSvsRLvLCCCECBVCCRCRB1RERB2TVCCRCRBRETVBBECCCCEECCCCCERRIVRIRIVV工作点确定工作点确定李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季58iC1mA2mAECCCCCERRIVV12V2.67mA3.3k+1.2k7.5V3V交流负载线交流负载线李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013