第05讲 第2章 放大电路的基本原理和分析方法

1、第2章 放大电路的基本原理和分析方法 电子线路1 第05讲模拟电子技术基础简明教程杨素行2.5.1温度对静态工作点的影响外因外因: 环境温度的变化。环境温度的变化。内因内因: 三极管本身所具有的温度特性。三极管本身所具有的温度特性。解决措施解决措施:1. 保持放大电路的工作温度恒定。保持放大电路的工作温度恒定。2. 从放大电路自身解决。从放大电路自身解决。引起静态工作点波动的原因引起静态工作点波动的原因:2.5.2分压式静态工作点稳定电路图示图示 给出了最常用的静态工作点稳定电路，给出了最常用的静态工作点稳定电路，通常称为分压式工作点稳定电路。通常称为分压式工作点稳定电路。TUBEQIBQIC

2、QUBQ基本不变基本不变ICQ UEQUBQ=Rb1+Rb2Rb1VCCRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeuBuEIRIBQiC由以上分析可知：由以上分析可知：本电路是通过发射极电流的负反馈作用，本电路是通过发射极电流的负反馈作用，牵制集电极电流的变化。牵制集电极电流的变化。所以也称为电流负反馈式工作点稳定电路。所以也称为电流负反馈式工作点稳定电路。Re愈大愈大,电路的温度稳定性愈好，电路的温度稳定性愈好，但将影响输出电压幅度。但将影响输出电压幅度。Rb2和和Rb2值选用要适中。值选用要适中。一般取一般取IR = (510) IBQ , 且且UBQ = (510)

3、 UBEQ1. 静态分析静态分析分析静态可从估算分析静态可从估算UBQ入手入手UB QRb1+Rb2Rb1VCCIEQ =UEQRe=UBQ - UBEQReICQ IEQ =UBQ - UBEQReUCEQ =VCC- ICQ Rc- IEQ ReVCC- ICQ ( Rc + Re )IBQ ICQ uB IEICIBuE Rb1Rb2RcVT+VCCRe戴维南定理可以用一个电压源U和电阻R的串联等效置换，此电压源的激励电压U等于一端口的开路电压，电阻R等于一端口内全部独立源置零后的输入电阻。可以用一个电可以用一个电流流源源I和电阻和电阻R的的并并联等效置换，此电联等效置换，此电流流源的激

4、励电源的激励电流流I 等于一端口等于一端口的的短短路电流，电阻路电流，电阻R等于一端口内全部独立源置零后的输入电阻。等于一端口内全部独立源置零后的输入电阻。IU8328/4 UI一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口，对外电路来说:RL=8, I=?, U=?Rb1Rb2RcVT+VCCReVBB RcVT+VCCReRbIEICIBRb = Rb1 / Rb2VBB =Rb1+Rb2Rb1VCCIB Rb + UBE + IE Re VBB = IB Rb + UBE + (1+ )IB Re IB =VBB -UBE Rb + (1+ )Re ICQ IBQ UCEQ = VCC- IC

5、Q Rc- IEQ Re VCC- ICQ ( Rc + Re )应用戴维宁定理应用戴维宁定理其中：其中：2. 动态分析动态分析e+-rbeic ibibcbRcRLRb2+- ui uoiO iIRb1RLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoe+-rbeic ibibcbRcRLRb2+- ui uoio iiRb1Au=uo ui=rbe- - Rc/ RL电压放大倍数为电压放大倍数为输入电阻为输入电阻为输出电阻为输出电阻为Ri = rbe /Rb1/ Rb2Ro= Rcuo =- - ib Rc/ RL ui =ib rbe

6、RiRo例例：已知晶体管的已知晶体管的 = 60 ， rbe=1.8 k ，信号源电压信号源电压us =15 mV，内阻，内阻Rs = 0.6 k ，其他参数已标在电路图中。其他参数已标在电路图中。求该放大电路的静态工作点；求该放大电路的静态工作点； 求该放大电路的输入电阻和输出电阻；求该放大电路的输入电阻和输出电阻； 试求输出电压试求输出电压 uo ； 若若RF = 0， uo等于多少？等于多少？uBuERLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFRs+-us1002k3.9k120k39k3.9k+12VRLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoRFRsusRLC2R

7、b1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFusRsrbeic ibibcbRcRLRb2+- ui+- uoeiO iIRb1RFRsus动态分析动态分析Au=uo ui=rbe + (1 + ) RF- Rc/ RL电压放大倍数为电压放大倍数为输入电阻为输入电阻为输出电阻为输出电阻为Ri = rbe + (1 + ) RF /Rb1/ Rb2Ro= Rcuo =- ib Rc/ RL ui =ib rbeRiRo+ (1 + ) ib RFrbeic ibibcbRcRLRb2+- ui+- uoeio iiRb1RFRsus uiOoiisisisusuuuuRAAuuuR

8、RiisisRuuRRcb uie uo从集电从集电极输出极输出ui从基从基极输入极输入2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路Rs+-usRbVT+-uoRLC1C2+VCC+-uiRe输入信号输入信号ui 和输出信号和输出信号uo 的公共端是集电极。的公共端是集电极。又称为射极输出器或电压跟随器，又称为射极输出器或电压跟随器，可以接有集电极电阻。可以接有集电极电阻。2.6 双极型三极管放大电路的三种基本组态双极型三极管放大电路的三种基本组态（一）静态分析（一）静态分析IBQ =VCC - - UBEQRb+（1+）ReICQ IBQUCEQ = VCC - - IEQ ReVCC = I

9、BQRb+ UBEQ +（1+）IBQReIBQIEQRb+VCCVTRe直流通路 VCC - - ICQ Re Rb+- uo（二）动态分析（二）动态分析-uoRs+-usRbVT+RLC1C2+VCC+-uiRe1. 微变等效电路微变等效电路RL+- ui+- usRsReic ibrbe ibecbAu小于小于1 ，但近似等于，但近似等于1uo 与与 ui 相位相同相位相同OEIB(1)iiiAii 特点：输入电阻大，输出电阻小；从信号源索取电流小，带负载能力强！输入电阻大，输出电阻小；从信号源索取电流小，带负载能力强！用于：多级之输入、输出级；连接两电路，减小直接相连的影响！用于：多级

10、之输入、输出级；连接两电路，减小直接相连的影响！2.6.2共基极放大电路C2RcVT+-uiC1VCC+-uoReVEERLRb1Rb2CbC2RcVT+-uiC1VCC+-uoReRL没有电流放大作用。没有电流放大作用。具有电压放大作用，具有电压放大作用，没有倒相作用。没有倒相作用。共基接法的输入电共基接法的输入电阻比共射接法低阻比共射接法低输出电阻比输出电阻比共射接法高得多共射接法高得多!1. 共射电路共射电路 Au 和和 Ai 均较大均较大, Ri 和和 Ro较适中较适中,被广泛用作低频被广泛用作低频放大电路的输入级放大电路的输入级输出级和中间级。输出级和中间级。2. 共集电路共集电路

11、特点是电压跟随特点是电压跟随, Ai 较大较大, Ri 很高很高, Ro 很低，被用很低，被用作输入级作输入级输出级或隔离用的中间级。输出级或隔离用的中间级。3. 共基电路共基电路 突出特点是突出特点是Ri很低很低, 频率特性好频率特性好, 用于宽频带放大用于宽频带放大器。输出电阻高器。输出电阻高, 可用作恒流源。可用作恒流源。2.6.3三种基本组态的比较优点优点: 各级各级 Q 点相互独立点相互独立, 便于分析、便于分析、 设计和调试。设计和调试。缺点缺点: 不易放大低频信号，不易放大低频信号， 无法集成。无法集成。Rb2Rc2VT2RLC3+VCCRb1Rc1VT1+uIC1C2-+uO-

12、1. 阻容耦合阻容耦合2.6.1多级放大电路的耦合方式2.6 多级放大电路多级放大电路优点优点: 可放大交流和直流信号可放大交流和直流信号; 便于集成。便于集成。缺点缺点: 各级各级Q点相互影响点相互影响; 零点漂移较严重。零点漂移较严重。2. 直接耦合直接耦合VT1 处于临近饱和区。处于临近饱和区。Rb2Rc2VT2+VCCRb1Rc1VT1+uI-+uO- 两个单管放大电路简单直接耦合3. 变压器耦合变压器耦合优点：优点：有阻抗变换作用，有阻抗变换作用， 各级静态工作点互不影响。各级静态工作点互不影响。缺点：缺点：不能放大直流及缓慢变化的信号；不能放大直流及缓慢变化的信号； 笨重；不易集成

13、。笨重；不易集成。1. 电压放大倍数电压放大倍数2. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。AunAu2AuAu1=多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻。多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。计算时注意与后级或前级的参数相关性，输入、输出级参数主要考虑输入电阻和输出电阻。2.8.2多极放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻第二章第二章 放大电路基本原理和分析方法放大电路基本原理和分析方法例题、习题选讲例题、习题选讲电子线路1已知如图所示电路中稳压已知如图所示电路中稳压管的稳定电压管的稳定电压UZ6V，最，最小稳定电流小稳定电流IZmin5mA

14、，最，最大稳定电流大稳定电流IZmax25mA。 (1) 分别计算当分别计算当UI为为10V，15V，35V时输出电压时输出电压UO的值；的值；(2) 若若UI=35V时负载开路，会出现什么情况？时负载开路，会出现什么情况？Why？方法方法1：先断先断RL法法方法方法2：先断先断DZ法法例题一例题一*IZOLL3.33VRUUURR解：解：(1) 当当UI=10V时，断开负载，若时，断开负载，若UO=UZ=6V，则，则R的电流的电流：IRZmin64mA5mAUIIR但是，接上负载，则负载的电流为但是，接上负载，则负载的电流为6/0.5 = 12mA！LIZOL5V=25mAURII但是，接上

15、负载，则负载分流为但是，接上负载，则负载分流为6/0.5 = 12mA！则稳压管的电流为则稳压管的电流为29-12 =17mA！假设正确，！假设正确，UO=6V。(2) 若若UI=35V时负载开路，则时负载开路，则IZmaxR629mA=25mAURII稳压管将因功耗过大而烧坏！稳压管将因功耗过大而烧坏！ZZ6V29mA =0.174W0.15WPUIO3.33VU解：解：(1) 当当UI=10V时，断开时，断开DZ ，则，则RL的电压的电压UO：LOLIRURRU方法方法2：先断先断DZ法法接上接上DZ后不能击穿！后不能击穿！Z0.5103.33V=6V10.5U当当UI=15V时，断开时，

16、断开DZ ，则，则RL的电压的电压UO：ZO0.5155V=25mAUIIR稳压管将因功耗过大而烧坏！稳压管将因功耗过大而烧坏！ZZ6V29mA =0.174W0.15WPUI当当UI=35V时，断开时，断开DZ ，则，则RL的电压的电压UO：ZO0.53512V=6V10.5UU已知已知UI=15V, 稳压管的稳定稳压管的稳定电压电压UZ6V，最小稳定电，最小稳定电流流IZmin5mA，最大稳定，最大稳定电流电流IZmax25mA。求该稳压电路的带载能力及限流电阻的取值。求该稳压电路的带载能力及限流电阻的取值。重要应用演练重要应用演练?R 15V6V5 25mA?解：解：输出电流范围负载电阻

17、范带围载能力OmaxLmin25520mA6V30020mAIROL0 20mA 300IR 156 V36025mARbbLLuio80k1300QrRRARR电路如图，晶体管的，。分别计算和时的 点、 和 。例题二例题二* *CCBEQBEQBQbs22AVUUIRRCQBQ1.76mAIIbebbEQ26mV(1)1.3krrILR 时CEQCCCC6.2VUVI RCbe308uRAr ibbebe/ /1.3kRRrrbessbe93uurAARr oc5kRRL3kR 时bebessbeibbebeoc11535/1.3k5kLuuuRArrAARrRRrrRRLCEQCCCQcL

18、cL(/) 2.3VRUVIRRRR解：(1) 静态分析 io(1) QuARR求电路的 点、 和；(2) 200 Q若改用的晶体管，则 点如何变化？(3) 若电容Ce开路，则将引起电路的那些动态参数发生变化？如何变化？BQUEQIBQICEQU例题三例题三*100bb 100 .rb1CCb1b2512 V=2V525RVRRBQBEQef20.7 mA1 mA0.3 1UURREQ1 mA10 A11 100ICCCQc,e,f5.7ViiVIR动态分析 ber uA iR oR TbbEQ26100 1002.7k1UrIcLbef()7.61RRrR 25/5/ 2.6 100*0.3

19、3.7kc3kR 100bb 100 .rb1b2bef/ / /RRrR100bb 100 .r(2) 若改用=200的管子，Q点如何变化？基本不变BQI(3) 若电容Ce开路，则动态参数iR uA EQCEQ1 mA5.7VIUEQ1 mA5 A11 200Ib1b2befe/25/5/ 2.6 100 1.34.1kRRrRRcLcLbefefe()1.91RRRRrRRRR 60io(1) QuARR求电路的 点、 和；s(2) 10 mV(),U 设有效值? ?oUUi解：(1) 静态分析 例题四例题四*bb100rBQICQICEQUCCBEQbe31A1VURRBQ1.86mAI

20、CCCQe4.56VcVIRRe(2)动态分析 60bb100rTbbEQ26mV10093931AUrIber uA iR cLbe()96RRr oR c3kR bbe/ /939Rr issi3.2mVRURRiU OUi307mVuAUs10mVU e若电容C3开路 60bb100riR bbee/ /300/ / 0.93960 151.3kRrRuA cLe1.5RRR issi9.6mVRURRiU OUi14.4mVuAUe(1) 估算静态工作点Q; (2) 求出有Ce情况下的(3) 求出无Ce情况下的(4) 若Rb1因虚焊而开路，则电路会产生什么现象？ui ;A and Ru

21、i ;A and R解：（解：（1）求解）求解Q点：点：eb1b21/,RRR因为BQUEQICEQUBQI例题五例题五*b1CCb1b2512 V=3V5 15RVRRBQBEQe30.7 mA1 mA2.3UUREQ1 mA0.02 mA20 A11 50ICCCQce12 15.12.3V=4.6VVIRR 15 k5.1 k5.1 k5 k2.3 kbe1. 5 kr5012V(2) 有有Ce情况下情况下,OIuUAUiR (3) 无无Ce情况下情况下,ebe1and1Rr， uAiR 当无Ce时，电路的电压放大能力很差，因此在实用电路中常常将Re分为两部分，只将其中一部分接旁路电容。

22、be5.1 5.1505.1 5.1851.5LRr b1b2be/1.1kRRr e1.7LRR b1b2bee/1. 5k3 7RRrR15 k5.1 k5.1 k5 k2.3 kbe1. 5 kr5012V(4) 若若R Rb1b1因因虚焊而开路虚焊而开路设电路中的晶体管仍工作在放大状态，则基极和集电极电流（也约为发射极电流）分别为 BQICQICEQU上式表明，原假设不成立，管子己不工作在放大区，而进入饱合区，动态分析己无意义。CCBEQb2e(1)120.7 mA151 502.390 AVURRBQ50 0.09 mA4.5 mAICCCQce124.55.12.3 V21.3 V

23、VIRR 15 k5.1 k5.1 k5 k2.3 kbe1. 5 kr5012V若晶体管的饱和管压降 CESBEQ0.7VUU则管子的发射极电位和集电极电位分别近似为 EQUCQU 本题也可以假设晶体管工作在饱和区，然后通过分析判断假设的正确性。CCCESece120.72.3 V3.52V5.1 2.3VURRREQCES3.520.7 V4.22VUU15 k5.1 k5.1 k5 k2.3 kbe1. 5 kr5012VVBB=1V, Rb=24k, VCC=12VRc=5.1k , rbb=100 , =100导通时导通时UBEQ=0.7V例题六例题六* *ioQuARR求电路的 点、 和；VBB=1V, Rb=24k, VCC=12VRc=5.1k , rbb=100 , =100导通时导通时UBEQ=0.7VioQuARR求电路