第七章 分立元件放大电路

1、第七章 分立元件放大电路内容概述 放大电路的组成原则、工作原理、主要性能指标、分析方法、静态工作点； 分析共集电极放大电路与场效应管放大电路； 组合放大电路和多级放大电路。教学内容 7.1 概述 7.2 基本共射极放大电路 7.3 放大电路的图解分析法 7.4 放大电路的等效电路分析法 7.5 放大电路的工作点稳定问题 7.6 共集电极放大电路与共基极放大电路 7.7 场效应管放大电路 7.8 组合放大电路 7.9 多级放大电路7.1 概述 1. 1. 放大电路的结构示意框图放大电路的结构示意框图图 放大概念示意图u放大的本质：能量的控制，利用有源元件实现放大的本质：能量的控制，利用有源元件实

2、现VCC至少一路直流电源至少一路直流电源供电，是能源供电，是能源判断电路能否放大的基本出发点判断电路能否放大的基本出发点u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大常用正弦波做测试信号常用正弦波做测试信号u放大的对象：变化量放大的对象：变化量u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真放大的前提放大的前提输入信号为零时为静态。输入信号为零时为静态。能够控制能量的元件能够控制能量的元件研究的是动态性能。研究的是动态性能。ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输

3、入电压输入电流输入电流输出电压输出电压输出电流输出电流 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源，内阻就压源，内阻就是输出电阻。是输出电阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值iiiIUR 输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻（4）最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。 由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信由于电容、电感及半导体元件的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产

4、生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。下限频率下限频率上限频率上限频率LHbwfff（5）最大输出功率和效率：功率放大电路的主要指标参数。功率放大电路的主要指标参数。扩音机的扩音机的 fL和和 fH为多少？为多少？ 设输出电压信号中，基波及二次谐波以上的各谐波分量分别用 U1m、U2m 、U3m 、 来表示，定义放大电路的非线性失真系数D为:2kmk 21m1nDUU7.2 基本共发射极放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE 基本共射极放大电路的组成 基本共射极放大电路的简化C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +

5、uo +iB+ uBE iC+uCE T晶体管晶体管 T ：是放大元件，利用它的电流放大作用，在集电是放大元件，利用它的电流放大作用，在集电极电路获得放大了的电流极电路获得放大了的电流 iC，该电流受输入信号的控制。，该电流受输入信号的控制。集集电极负载电阻电极负载电阻 RC将电流的变化将电流的变化变换为电压的变化，变换为电压的变化，以实现电压放大。以实现电压放大。返回返回集电极电源电压集电极电源电压 UCC除除为输出信号提供能量外，为输出信号提供能量外，它还保证集电结处于反它还保证集电结处于反向偏置，以使晶体管具向偏置，以使晶体管具有放大作用。有放大作用。C1RS+ui RCRB+UCCC2

6、RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE T偏置电阻偏置电阻 RB提供大提供大小适当的基极电流，小适当的基极电流，以使放大电路获得合以使放大电路获得合适的工作点，并使发适的工作点，并使发射结处于正向偏置。射结处于正向偏置。耦合电容耦合电容 C1 和和 C2一方面起到隔直作一方面起到隔直作用；另一方面又起用；另一方面又起到交流耦合的作用，到交流耦合的作用，对交流信号可视为对交流信号可视为短路。短路。返回返回C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE TUBEIBICUCE1、无输入信号、无输入信号(ui = 0)时时 uo = 0uBE =

7、UBEuCE = UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEICUCEOIBUBEO结论：结论：QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiC

8、ticO静态分析静态分析uitOuotO 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。 动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。获得放大了的动态信号。 对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。负载上无直流分量。一. 组成原则二、实现放大的条件二、实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结反偏。反偏。2. 正确设置静态工作点，使整

9、个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。极电压，经电容滤波只输出交流信号。三、如何判断一个电路是否能实现放大？三、如何判断一个电路是否能实现放大？3. 晶体管必须偏置在放大区。晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结发射结正偏，集电结反偏。反偏。4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算

10、静态工作点来如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确置正确。1. 信号能否输入到放大电路中。信号能否输入到放大电路中。2. 信号能否输出。信号能否输出。 与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：7.3 放大电路的图解分析法 直流通道与交流通道 直流通道：在直流电源的作用下，直流电流流通的路径。作直流通道的方法：电路中所有电容视为开路，如果信号源与放大电路的输入端之间没有电容，电压信号源视为短路，电流信号源视为开路，但是保留信号源内阻。 直流通道与交流通道 交流通道：在输

11、入信号的作用下，交流电流流通的路径。作交流通道的方法：电路中的耦合电容（旁路电容）视为短路，直流电源视为短路。 例7.1 图解法分析放大电路的静态工作情况 分析作图的依据对于晶体管的输入回路，用虚线将其分为两个部分，则虚线左边是一个线性电路，有uBE=UBB-RbiB右半部属于非线性电路iB=f(uBE, uCE)对于输出回路，用虚线将其分为两个部分，则虚线右边是一个线性电路，有uCE=UCC-RciC 左半部属于非线性电路 iC=f(uCE, iB) 图解法 作图方法1）确定IBQ、UBEQ的值对于方程uBE=UBB-RBiB令iB=0，有uBE=UBB；令uBE=0，有iB=UBB/RB。

12、这样就确定出两个特殊点l(UBB,0)和m(0, UBB/Rb)，画出方程的直线。合并两个坐标平面，两条曲线的交点Q(UBEQ, IBQ)点就称为静态工作点。 图解法2）确定ICQ、UCEQ的值对于方程uCE=UCC-RciC令iC=0，有uCE=UCC；令uCE=0，有iC=UCC/Rc。这样就确定出两个特殊点j(UCC,0)和k(0, UCC/Rc)，画出方程的直线。iB= IBQ所对应的一条输出特性曲线与直线jk的的交点Q(UCEQ, ICQ)点就称为静态工作点。 图解法3）作图过程的简化在实际中，晶体管正偏导通时，硅管的UBE约为0.7V（锗管约为0.3V）变化不大，因此， UBE常用

13、UBE(on)代替，可以近似计算IBQbCCbBE(on)CCBQRURUUI 例7.2 一个基本共射放大电路的直流通道如上图所示，已知： Rb =300K， Rc =3K ， UCC =12V ， UBE=0.7V ，晶体管的特性曲线如下图所示，试用图解法确定其静态工作点。 例7.2 解（1）用近似法求IBQ（2）作直流负载线求Q点直流负载方程uCE=UCC-RciC=12-3iC令iC=0，有uCE=UCC=12V；令uCE=0，有iC=4mA。Q点坐标为ICQ =2mA， UCEQ =6V。A40mA30012bCCbBE(on)CCBQRURUUI 例7.3 一个基本共射放大电路的直流

14、通道如图所示，试分析当电路参数Rb， Rc， UCC分别变化时，对静态工作点的影响。 例2.3 解（1） Rc、UCC固定，Rb变化对Q点的影响。（2） Rb 、UCC固定，Rc变化对Q点的影响。（3） Rb 、Rc固定，UCC变化对Q点的影响。 图解法分析放电路的动态工作情况1、交流负载线及其作图方法将之前的交流通道接上负载以后，电路如图（a）所示。输出回路可列出下述方程uo=uce=-RLic称之为交流负载方程。交流负载线才是动态工作点移动的轨迹。 图解法分析放电路的动态工作情况由于在放大电路中交、直流共存，当输入信号过零时，电路的工作情况应与静态时相同，这说明交流负载线过Q点。作法，令i

15、C=0-ICQ则CQLCLCEIRiRu流负载线。点与该点的直线即为交连接，即交流负载线过点Q)0 ,(CQLCEQIRU 图解法分析放电路的动态工作情况2、ui=Uimsint时动态工作情况分析（1） ui=Uimsint（2） uBE=UBEQ+Uimsint（3）由于iB= kuBE+m因此 iB= k(UBEQ+Uimsint)+m = kUBEQ+m +kUimsint = IBQ+ibmsint（4） iC= iB=IBQ+ibmsint = ICQ+icmsint（5）uCE=UCC-Rcic=UCC-Rc(ICQ+icmsint) =UCC-RcICQ-Rcicmsint =U

16、CEQ-ucemsint（6）uo=uce=-ucemsint 图解法分析放电路的动态工作情况2、ui=Uimsint时动态工作情况分析 图解法分析放电路的动态工作情况 3、Q点与非线性失真1）Q点设置过低，易引起输出波形的截止失真 图解法分析放电路的动态工作情况 3、Q点与非线性失真2）Q点设置过高，易引起输出波形的饱和失真 图解法分析放电路的动态工作情况 3、Q点与非线性失真3）合理设置Q点的位置用于小信号放大时，B点较为合适；乙类功率放大电路中，Q点选择在A点 ；D点来看， ICQ和UCEQ的值都较小，管子的静态功耗小，但允许输出电压和电流的动态范围很小。C点接近饱和区，当输入信号较大时

17、，容易出现饱和失真。 图解法分析放电路的动态工作情况 4、确定最大不失真输出电压幅度Uom受截止失真的限制，最大不失真输出电压的幅度LCQomRIU 图解法分析放电路的动态工作情况 4、确定最大不失真输出电压幅度Uom受饱和失真的限制，最大不失真输出电压的幅度对于一个具体电路，两者之中的较小者即为最大不失真输出电压幅度Uom。常用峰-峰值来表示 UP-P =2UomCESCEQomUUU 图解法小结 用图解法分两步进行： 对于静态分析，采用“曲线相交法”（1）即以直流通道为依据，通过估算法求出IBQ；（2）在输出特性曲线上作直流负载线； （3）iB= IBQ所对应的一条输出特性曲线与直流负载线

18、的交点即为Q点。 图解法小结 用图解法分两步进行： 对于动态分析：采用“动态工作点对应法”（1）以交流通道为依据，过Q点作交流负载线；（2）在输入特性曲线的适当位置，画出输入正弦信号叠加在UBEQ上的波形；（3）通过输入特性曲线确定uBE与iB的关系，画出iB叠加在IBQ上的波形；（4）在输出特性曲线的适当位置，根据iB与iC的关系，画出iC的波形；（5）当iC变化时，通过动态工作点在教流负载线上的移动轨迹对应画出uCE的波形。 图解法小结图解法用于分析放大电路的工作情况，其最大优点是直观，它较为全面的反映了电路中静态和动态电流、电压的关系，体现了放大电路中交直流共存的特点；对于非线性失真及最

19、大不失真输出电压的分析形象具体。但应用图解法分析必需已知晶体管的特性曲线，且作图过程较为麻烦。学习图解法的重点在于借助图解法的分析过程，加深对放大电路工作原理及有关概念的理解，明确引起非线性失真的原因及消除非线性失真的措施。7.4 放大电路的等效电路分析法 问题提出及解决思路 放大电路的分析：静态工作点分析；动态性能指标分析。存在问题（1）静态工作点分析，作图过程比较麻烦；（2）动态性能指标分析，对于输入、输出电阻无法分析。因此，必须寻找有效的途径。 前面所讲到的电路分析方法，只适合于线性电路，如何处理放大元件这一非线性元件，是必须解决的首要问题。 问题提出及解决思路1、静态工作点的分析思路对

20、Q点的分析思路：（1）考虑UCCUBE，可以近似计算IBQ，即（2）根据晶体管的电流放大关系确定ICQ，即ICQ = IBQ（3）利用直流负载线方程计算UCEQ，即UCEQ = UCC - RCICQBCCBQRUI 问题提出及解决思路2、动态性能指标的分析思路在Q点附近，当输入信号幅度较小时，ib与ube成比例变化，因此，在输入特性曲线上Q点附近小范围内，可用直线代替曲线，此直线的斜率若用1/rbe来表示，即有ube=rbeib，在交流通道中，ube=f(ib, uce)的关系可用ube=rbeib来近似。表明：交流通道中b、e之间可用线性电阻rbe等效。 问题提出及解决思路2、动态性能指标

21、的分析思路从输出特性曲线上看， ic=f(ib, uce)的非线性关系可用ic=ib的线性方程近似，这样在交流通道中，晶体管的c、e之间可用受控源ib来表示。 晶体管的rbe-等效电路 在交流通道中晶体管的b、e之间可用线性电阻rbe等效。对于晶体管的输出回路，由其电流分配关系有ic=ib 。当忽略ce之间的电压对ic的影响时，ce之间可用受控源ib等效。ube = rbe ib ic= ibrbe可利用下式进行计算：mAmV26)1 (200)1 (CQEQTbbbeIIUrr 晶体管的h参数微变等效电路 h参数微变等效电路的引入将晶体管作为一个二端口网络来处理，则用下面函数来描述uBE=f

22、(iB, uCE)iC=f(iB, uCE)对上面两式求全微分CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuiuiu 晶体管的h参数微变等效电路如果只关心Q点附近的全微分，则uCE为常量取UCEQ，iB为常量取IBQ，有令CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBQBCEQCEBQBCEQCEuuiiiiiuuuiiuuIiUuIiUu；的输出电导，单位为表示输入端交流开路时的正向电流放大系数；表示输出端交流短路时的反向电压传输系数；表示输入端交流开路时；的输入电阻，单位为表示输出端交流短路时SBQBCEQCEBQBCEQCECEC

23、oeBCfeCEBEreBBEieIiUuIiUuuihiihuuhiuh 晶体管的h参数微变等效电路则有duBE = hiediB + hreduCE diC = hfediB + hoeduCE考虑到： uBE = UBEQ + ube， iB=IBQ+ib，iC=ICQ + ic， uCE = UCEQ + uce，对于交流小信号，用交流量代替增量ube = hie ib + hre uce ic = hfe ib + hoe uce由电路与方程的关系，可以用一个等效电路来表示。 h参数与晶体管特性曲线的关系 图(a)给出了uCE=UCEQ的一条输入特性曲线，hie的几何意义是当iB=I

24、BQ时，输入特性曲线在Q点的切线斜率的倒数。微分是增量的线性主部，因此，可以用增量比近似代替偏微分，即hie的物理意义表示在小信号作用下，晶体管be之间的动态电阻。CEQCECEQCEBBEBBEieUuUuiuiuh h参数与晶体管特性曲线的关系 图(b)反映了uCE对输入特性的影响。保持iB=IBQ不变，若uCE有增量uCE ， uBE产生相应的uBE ，当用增量比近似代替偏微分，即hre的物理意义表示晶体管输出回路电压uCE对输入回路的影响。BQBBQBCEBECEBEreIiIiuuuuh h参数与晶体管特性曲线的关系 图(c)所示的输出曲线上，取uCE=UCEQ不变，若iB有增量iB

25、 ， iC产生相应的 iC，当用增量比近似代替偏微分，即hfe的物理意义表示晶体管的电流放大能力。CEQCECEQCEBCBCfeUuUuiiiih h参数与晶体管特性曲线的关系 图(d)给出了iB=iBQ时，若uCE有增量uCE ， iC产生相应的 iC，当用增量比近似代替偏微分，即hfe的物理意义表示在小信号的作用下晶体管ce之间的动态电导。BQBBQBCECCECoeIiIiuiuih h参数微变等效电路的简化 对于共射极h参数微变等效电路，其参数的数量级一般为 故有 hie=rbehfe=值一般由器件手册给出，rbe可利用下面公式计算 S101010101052433oefereiee

26、hhhhhTbebbEQCQ26mV12001mAUrrII h参数微变等效电路 应用h参数微变等效电路，应注意的几个问题（1）在h参数微变等效电路，受控源的电流ib参考方向是受控制电流ib的参考方向确定的；（2）只适合于在小信号作用下，放大电路的动态性能分析；（3）既适合于NPN型，又适合于PNP型，具体应用时，要注意电流电压的参考方向与实际方向是否相同。 放大电路主要性能指标的分析 放大电路的动态性能分析途径：（1）由所给放大电路作出其交流通道；（2）再通过晶体管的简化h参数等效模型代替晶体管，得到放大电路的微变等效模型；（3）然后利用线性电路的分析方法求解放大电路的动态性能指标。 放大电

27、路主要性能指标的分析1、求电压放大倍数Au由图(b)可见ibe bur iobLui R oLuibeuRAur LcL/ /RRR 输入电阻Ri2、求输入电阻Ri由图(b)可见b beiibbeibbe/ /R ruRRriRriiibbeuuiRr 输出电阻Ro3、求输出电阻Ro按照输出电阻的定义，负载开路、信号源短路，在输出端加电压求电流的方法分析Ro由于输入回路无源，ib=0，则受控源ib=0开路，所以则有cooRui coooRiuR 例7.4 如图(a)所示，已知：Rb=300K，Rc=RL=4K ， Rs=1K ， -UCC=-12V，=45，对于输入信号而言，电容C1、C2的容

28、抗可忽略。试分析：（1）IBQ，ICQ，UCEQ；（2） Au ，Aus，Ri，Ro；（3）最大不失真输出电压Uom。例7.4解 （1）静态值的分析计算静态值的计算是以直流通道为依据的，由直流通道分析可得mA04. 030012bCCBQRUImA8 . 104. 045BQCQII V8 . 448 . 112CCQCCCEQRIUU 例7.4（2） 分别计算Au，Aus，Ri，Ro；作出放大电路的微变等效电路如图(d)所示。则有 8648 . 12646200261200CQbeIrK24444/LcLRRR2 .104864200045beLurRA 例7.4（2） 分别计算Au，Aus

29、，Ri，Ro；K862. 0864. 0300864. 0300/bebirRRK4co RR 例7.4Aus是源电压放大倍数，按照定义有代入数值有usiiiosisousARRRuuuuuuAusiiiosisousARRRuuuuuuA2 .482 .104862. 01862. 0usiiusARRRA 例7.43、求最大不失真输出电压Uom。最大不失真输出电压Uom，利用前面的结果直接计算受截止失真，最大不失真输出电压Uom为 V6 . 38 . 12CQLomIRU 例7.43、求最大不失真输出电压Uom。受饱和失真，最大不失真输出电压Uom为取上述分析较小的值，则此电路的最大不失真

30、输出电压Uom为3.6V。omCEQCES4.80.34.5 VUUU7.5 放大电路的工作点稳定问题 影响Q点稳定的因素1、影响Q点稳定的内在因素晶体管性能的变化是影响Q点稳定的首要因素，主要表现在两个方面：一是由于元件参数的分散性，当更换不同管子时，前后两个管子性能的差异会引起Q点的变化；二是对于同一个管子，在不同的工作环境下，其性能的变化会引起Q点的变化。在这两者中，后者影响更大。 温度影响Q点稳定（1）温度变化会引起晶体管发射结压降的变化，温度每升高1，uBE减小22.5mV。（2）温度变化会引起ICBO变化，一般规律为，温度每升高10 ， ICBO增大一倍。（3）温度变化会引起的变化

31、，一般规律为，温度每升高1 ， 值增大(0.51)%。 影响Q点稳定的因素2、影响Q点稳定的外部因素一是电源电压的波动；二是环境温度的变化。其中，环境温度变化对于Q点的影响最为敏感。 稳定Q点的途径 稳定Q点的途径有以下三条：（1）从元件着手，解决元件的热稳定性问题。一是选择温度稳定性好的元件；二是经过一定的工艺处理来稳定元件的参数。（2）从环境着手，使电路的工作环境温度维持在特定范围内。（3）从电路结构着手，改善电路的结构形式，使电路具备自动稳定Q点的能力。 分压式偏置放大电路 分析右图所示的直流通道如果温度升高，则、ICBO、 UBEQ，导致ICQ，使Q点沿直流负载线向饱和方向移动；如果温

32、度降低，则、ICBO、 UBEQ，导致ICQ，使Q点沿直流负载线向截止方向移动。bBEQCCBQRUUICCBEQCQBQCEOCBOb1UUIIIIR 射极偏置放大电路右图所示的射极偏置电路，就可以自动地调节ICQ的大小，解决Q点的稳定问题。 射极偏置放大电路1、稳定Q点的工作原理以直流通道作为分析的基础，且应当合理选择电路参数，使得电路满足：I1IBQ， UBUBE。基极电压可以近似计算CCb2b1b2BURRRU 射极偏置放大电路1、稳定Q点的工作原理稳定Q点的过程：射极偏置工作点稳定电路稳定Q点的原理：在固定基极电压UB的前提下，利用Re上电压的变化来检测IEQ(ICQ)的变化，通过U

33、E与UB的比较自动题解ICQ的变化趋势。这种自动调节的过程称为负反馈。 射极偏置放大电路2、电路工作情况分析1）静态工作点的计算对于静态工作点的计算可采用两种途径：一是应用戴维宁定理对基极进行变换，由等效电路计算IBQ，再计算ICQ，UCEQ。CCb2b1b2BBURRRUb2b1b/RRR ebBEBBBQ1RRUUIBQCQIIecCQCCCEQRRIUU 射极偏置放大电路2、电路工作情况分析1）静态工作点的计算二是采用近似估算法。计算过程如下CCb2b1b2BURRRUeBeBEBEQCQRURUUIIecEQCCCEQRRIUU 射极偏置放大电路2）动态分析动态分析的出发点是交流通道，

34、再作出其微变等效电路。则有ebbebeebebi1RiriRiriuLboRiucLL/RRR 射极偏置放大电路2）动态分析动态分析的出发点是交流通道，再作出其微变等效电路。ebeLiou1RrRuuAebeibibbii1RruRuiRuiebebiii1/RrRiuR 射极偏置放大电路2）动态分析当忽略rce的影响时，按输出电阻的定义可求得Ro= Rc 例7.5 射极偏置放大电路如图所示，其中已知：Rb1=39K， Rb2=10K，Rc=2.7K， Re=1K，RL=5.1K， C1=C1=20F，UCC=15V，=100， rbb=200， UBEQ=0.7V。试求：（1）此放大电路Q点

35、的值；（2） Au，Ri，Ro的值. 例7.5 解（1）计算静态工作点，画直流通道，利用近似法。 V06. 315391010CCb2b1b2BURRRUmA36. 217 . 006. 3eBEBEQCQRUUII V27. 617 . 236. 215ecEQCCCEQRRIUU 例7.5 解（2）动态性能分析，画出交流通道，再作出微变等效电路。 131336. 226101200261CQbbbeIrrK765. 17 . 21 . 57 . 21 . 5/cLLRRRK69. 710391039/b2b1bRRR 例7.5解（2）动态性能分析，画出交流通道，再作出微变等效电路。73.

36、11101313. 1765. 11001ebeLiouRrRuuAiibbeei/ /17.69 102.3137.39 K7.69 102.313uRRrRiK7 . 2coRR 例7.6 射极偏置放大电路如图所示，其中已知Ce=50F，Rb1=39K， Rb2=10K，Rc=2.7K， Re=1K，RL=5.1K， C1=C1=20F，UCC=15V，=100， rbb=200， UBEQ=0.7V。试求：（1）此放大电路Q点的值；（2） Au ，Ri，Ro的值。 例7.6 解（1）此放大电路Q点的值，由于该电路直流通道与例7.5相同，因此静态工作点也相同。 例7.6 （2）动态性能分析

37、，画出交流通道，再作出微变等效电路，可见其交流通道与基本共射极放大电路完全一致。则有4 .134313. 1765. 1100beLurRAK13. 1313. 169. 7313. 169. 7/bebirRRK7 . 2co RR7.6 共集电极放大电路与共基极放大电路 共集电极放大电路1、电路组成由交流通道可见，输入输出回路是以集电极c作为公共端点的，故称其为共集电极放大电路。又因为输出电压取自发射极，故此电路又称为射极输出器。 共集电极放大电路2、静态分析采用近似估算法分析CCb2b1b2BURRRUeBEBEQCQRUUIIeEQCCCEQRIUU 共集电极放大电路3、动态分析画出交

38、流通道，再作出微变等效电路，分析有LbbebLebebi1RiriRiriueLL/RRR LbLeo1RiRiuLbeLiou11RrRuuA 共集电极放大电路3、动态分析画出交流通道，再作出微变等效电路，分析有Lbeibibbii1RruRuiRuiLbebiii1/RrRiuR 共集电极放大电路3、动态分析求输出电阻，等效电路如图所示，则有beoeeoo1iRuiRuisbeobRruibss/RRR sbeoeoo1RruRui1/sbeeoooRrRiuR 共集电极放大电路 具有的特点（1）uo与ui同相，电压放大倍数小于1。当(1+)RLrbe时，Au1，即uoui，因此共集电极放

39、大电路又称为电压跟随器。（2）输入电阻大，输出电阻小。 例7.7 放大电路如图所示，其中已知Rb1=39K， Rb2=10K，Rs=1K，Rc=1K， RL=5.1K， C1=C1=20F，UCC=15V，=100， rbb=200， UBEQ=0.7V。试求：（1）此放大电路Q点的值；（2）Au，Ri，Ro的值。 例7.7 解（1） Q点分析画出直流通道，采用近似估算法 V06. 315391010CCb2b1b2BURRRUmA36. 217 . 006. 3eBEBEQCQRUUII V64.12136. 215eEQCCCEQRIUU 例7.7（2） 动态分析画出交流通道，再作出微变等

40、效电路，其中 131336. 226101200261EQbbbeIrrK836. 011 . 511 . 5/eLLRRRK985. 0836. 0101313. 1836. 010111LbeLiouRrRuuA 例7.7（2） 动态分析画出交流通道，再作出微变等效电路K69. 710391039/b2b1bRRRK29. 71/LbebiiiRrRiuR 例7.7求输出电阻，由等效电路图有K888. 069. 7169. 71/bssRRRK021. 01/sbeeoooRrRiuR 共基极放大电路1、电路组成直流通道与射极偏置当大电路电路相同，交流通道以基极作为输入、输出回路的公共端，

41、因此，称为共基极放大电路。 共基极放大电路2、动态分析作出交流通道的微变等效模型，分析有其中bebiriuLboRiucLL/RRR beLiourRuuA 共基极放大电路2、动态分析求输入电阻beii1iRuibeibruibeeibeieii111rRuruRui1/beeiiirRiuR 共基极放大电路求输出电阻，画出等效电路由图可得因ib=0，所以，ib=0，则Ro=Rc共基极放大电路的特点：ui与ui 同相，放大倍数较大，输入电阻小。 例7.8 共基极放大电路如图所示，其中已知Rb1=39K， Rb2=10K，Rs=1K，Rc=2.7K，Re=1K，RL=5.1K， C1=C1=20

42、F，UCC=15V，=100， rbb=200， UBEQ=0.7V。试求：Au，Ri，Ro的值。 例7.8 解 该电路的直流通道与例7.5相同，由前面的计算可得ICQ=2.36mA， UCEQ=6.27V 。bebbEQ2612620010113132.36rrIK765. 17 . 21 . 57 . 21 . 5/cLLRRR 例7.8 解电压放大倍数为4 .134313. 1765. 1100beLiourRuuA 13013. 01013. 011/beeiiirRiuRK7 . 2coRR 三种放大电路性能的比较 综上所述，晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下:1、共射电

43、路既能放大电流又能放大电压，输人电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。常做为低频电压放大电路的单元电路。2、共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输人电阻最大、输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输人级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。3、共基电路只能放大电压不能放大电流，输人电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带放大电路。7.7 场效应管放大电路 场效应管放大电路 晶体管通过较小的输入电流iB控制较大的输出电流iC来达到放大的目的，场效应管则通过较小的输入电压uGS控制较大的输出电流

44、iD实现放大作用。 晶体管是电流控制元件，场效应管是电压控制元件。 晶体管的输入电阻比较小，场效应管的输入电阻非常大。 在静态分析中，晶体管电路从UBE=0.7V（硅管）入手，计算IB，IC= IB，IEIC；而场效应管电路从IG = 0着手，利用uGS与ID的关系，通过数学方法或者图解法计算ID ，ID=IS。 对于动态分析，晶体管和场效应管放大电路都是依据交流通道作出微变等效电路，进而按照电路理论知识分析计算有关性能指标。 偏置电路 固定偏置电路 由于IG=0，所以RG上无压降，因此，UGS=-UGG。当直流电源UGG确定之后，栅源偏置电压即为固定值，故称此电路为固定偏置电路。 在已知ID

45、SS与UP的情况下，把UGS = - UGG代入即可解出IDQ的值。 2GSDDSSP(1)UIIU 偏置电路 固定偏置电路由KVL有 固定偏置电路的静态工作点为： DDDDDSUUI RDDDSDDUUI RGSQGGUU 2GGDQDSSP(1)UIIUDQDDSQDDUUIR 偏置电路 固定偏置电路 固定偏置电路的静态工作点为： GSQGGUU 2GGDQDSSP(1)UIIUDQDDSQDDUUIR2GSDDSSP(1)UIIU2GSD)41 ( 8 UI 自给偏压电路 图解法 偏置电路的静态工作点为： SDDDG2G1G2GSRIURRRU 2GSDDSSP(1)UIIU)/(LDm

46、ioRRgUUAu gsiUU )(LDdR/RIUo RG1RDRG2RG+RL+SDGTOUiUdI)( LDgsmR/RUg )/(G2G1GiRRRr DORr 输入电阻输入电阻 例例 在在分压式偏置共源极放大电路分压式偏置共源极放大电路中，已知中，已知 UDD = 20 V， RD = 5 k ， RS = 1.5 k , RG1 = 100 k ， RG2 = 47 k , RG = 2 M ， RL = 10 k ，gm = 2 mA/V， ID = 1.5 mA。试求：。试求：( (1) )静静态值；态值；( (2) )电压放大倍数。电压放大倍数。 解解 ( (1) )静态值静

47、态值V4.14V1.51.5204710047GS U V10.25101.5101.5)(520)(33DSDDDDS IRRUU( (2) ) 电压放大倍数电压放大倍数6.671051052Lm RgAugdsRdUD D= 1 8 VRg1 0M3 0k R2k TgdsRdUD D= 1 8 VRg3R2k 3 0k Rg24 7k Rg12MT1 0MV)24720001847(mA)11 (5 . 0DGSQ2GSDQIUUImA31. 0DQIV22. 0GSQU联立求解得：联立求解得：VRRIUU1 . 8)(dDDDDSQ且有且有 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的

48、低频小信号等效电路场效应管的特点是输入阻抗非常大，输出漏极电流由栅源电压控制。 在Q点附近求全微分 G0iDGSDS(,)fiuuDDGSDSDSDSQGSGSQDGSDSiidddiuuuuuUuU 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效电路令则DDGSDSDSDSQGSGSQDGSDSiidddiuuuuuUuUDGSDSDSQmiguuUDDSGSGSQd1iuruUDGSDSmd1dddgiuurdgsdsmd1giuur 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效电路根据定义对于结型和耗尽型场效应管，对其电流方程求导有：当uGS=0时对应的gm用g

49、m0表示，则 DGSDSDSQmiguuUDSSDGSmGSPP2(1)diuIgduUU DSSm0P2IgU 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效电路由于电流方程也可以表示为gm可表示为DGSDSSP(1)iuUIGSDmm0m0DSSP(1)uigggUI 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效电路gm可表示为可见gm与uGS的关系 当uGS=0时， gm=gm0当 当uGS=UP时， gm=0；GSDmm0m0DSSP(1)uigggUIPGS2UuPmm0m0P12(1)2UgggU 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效

50、电路IDQ对gm的影响 把 代入下式DQDiIGSDmm0m0DSSP(1)uigggUIDQDmm0m0DSSDSSIigggIIDQDSSIImm0ggDQDSS12IImm0m010.7072gggDQDSS14IImm0m010.54ggg 场效应管放大电路的动态性能分析1、场效应管的低频小信号等效电路 与晶体管的电流放大系数是一常数相比，场效应管的跨导gm与Q点有关，且随着Q点的不同而变化。 对于增强型MOS管，对其电流方程求导可得D0GSD0DQmTTT22(1)uIgIIUUU0UTuGSiD 场效应管放大电路的动态性能分析图中gm表示场效应管的互导，它反映了ugs对id的控制作

51、用rd表示场效应管的输出电阻，它反映了uds对id的影响。 场效应管放大电路的动态性能分析动态性能分析共源放大电路的交流通道如图所示，作出其微变等效电路。1）电压放大倍数gsiuu dgsmoRugudLdd/rRRR dmioumRguuA 场效应管放大电路的动态性能分析动态性能分析共源放大电路的交流通道如图所示，作出其微变等效电路。2) 输入电阻3）输出电阻g2g1g3i/RRRRdddo/RRrR 例7.10 共源放大电路如图所示，已知：Rg1=210K， Rg2=60K， Rg3=2M， Rd=30K， Rs1=3K， Rs2=3K， RL=60K， UDD=18V，场效应管的 ID0

52、=2mA， UT=2V，试求其电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。设所加输入信号为正弦波。 例7.10 解（1）确定静态工作点作出其直流通道，如图所示。令 Rs=Rs1+Rs2则，其结构与例7.9相同，所以UGSQ=2.67VUDSQ=10VIDQ=2/9mA。 例7.10（2）动态性能分析画出其交流通道，并作出微变等效电路，则有求电压放大倍数mS66. 022. 02222DQD0TmIIUgK2060306030/LddRRRs1gsmgsiRuguudgsmoRugu43. 4366. 012066. 01s1mdmioumRgRguuA 例7.10（2）动态性能分析输入电阻输出电阻ig3

53、g1g2/ /210 602000210602047 KRRRRK30doRR 例7.11 共漏极放大电路（源极输出器）如图所示，已知：Rg1=200K， Rg2=520K， Rg3=2M， R=20K， RL=20K， UDD=18V，场效应管的 ID0=2mA， UT=2V，试求其电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。设所加输入信号为正弦波。 例7.11 解（1）静态工作点分析画出其直流通道，则有解之得 UGSQ=3VUDSQ=8V IDQ=0.5mA。2TGSD0D1UUIISDDDg2g1g2GSRIURRRURIUUDDDDS 例7.11（2）动态性能分析作交流通道及微变等效电路，则有L

54、gsmoRuguLL/RRR Lmgsogsi1RguuuuomLuimL1ug RAug R 例7.11（2）动态性能分析所以可见，当gm(R/RL)1时，Aum1，即uoui，所以共漏极放大电路具有电压跟随的特点。omLuimL1ug RAug R 例7.11输入电阻为求输出电阻，作出等效电路，可得而所以则g2g1g3i/RRRRgsmoougRuiogsuumoo1gRuimmooo1/11gRgRiuR场效应管三种基本放大电路性能比较各种基本放大电路性能比较7.8 组合放大电路 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 要保证各个管子的基极电流能够流通，各个电极的电流方向不发生冲突；前一

55、个管子的集电极和发射极总是连接在后一个管子的基极和集电极之间。 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 实际中复合管作为一只等效放大元件使用，复合管的参数包括等效电流放大倍数和等效输入电阻。 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 b2e1b11(1)iiic1c2b1b1b11211212(1)()iiiii be1be2be1be2be1be2b1b2b11(1)uuiiirrrrbb1iicc1c2iiibebe1be2uuucc1c2121212bb1iiiii bebe1be2bebe1be21bb1(1)uuurrrii 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 不同类型的管子组成的

56、复合管 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 分析可得 因为所以b2c1b11iiie2b2c2b1b2b112112()iiiiii bb1iice2iibebe1uuce211212bb1iiii bebe1bebe1bb1uurrii 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 复合管的电流放大倍数近似等于组成复合管的两只管子电流放大倍数的乘积。例如1= 50，2=60，则复合管的电流放大倍数 =12=3000，可见复合管具有相当强的电流放大能力。但同时应注意到，不同类型的复合管其ube和rbe是有区别的。同类型的管子组成的复合管，输入电阻增大；不同类型的管子组成的复合管，其ube和rbe

57、与第一只管子的参数相同。 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 场效应管与晶体管也可以组成复合管，但由于场效应管输入电流为0，因此，在场效应管与晶体管复合时，场效应管只能作为第一只管子放在前面，且复合管的类型与场效应管的类型相同。 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 场效应管与晶体管组成复合管 复合管及其放大电路 复合管及其参数分析 场效应管与晶体管组成复合管因为所以既保持了场效应管输入电阻大的特点，又体现了晶体管放大能力强的特点。bgs1m1giucd1gs1bgs1gs1m1m1m1gggiiuiuudcd1gs1m1(1)giiiubegsgs1gs1m1guuurmgs1dm1m

58、bebegsgs1gs1mm1(1)(1)1uggiggguuurr 复合管放大电路分析 例7.16 由复合管组成的射极跟随器电路如图所示，已知1=2 =80，其余参数如图示。试分析其Q点及Au、Ri 。 复合管放大电路分析 例7.16 解：1）作直流通道，分析Q点。按照求作直流通道的原则，作直流通道如图（a）所示。分析可见： BBEEBBBECCBEBE1222UUUI RI RI RI R CCBEBBE12218 1.416.6mA=mA=0.00286mA330080 80 0.395796UUIRR CQB1280 80 0.00286mA=18.3mAII EECEQCC18 18

59、.3 0.39V=10.85VUUI R 复合管放大电路分析 例7.16 解：2) 作微变等效电路，分析动态性能。T1、T2用复合管代替，其微变等效电路如图（b）所示。 1280 806400 be11C126200(1)2620081940480 0.00286rI be22C226200(1)262008131518.3rI bebe1be21(1)(940481 315)34919rrr 复合管放大电路分析 例7.16 解：2) 作微变等效电路，分析动态性能。采用复合管后，电路为基本射极跟随器。动态参数可直接按射极跟随器的计算公式分析。 EoubeEi(1)6401 3900.986(1

60、)349196401 390uRAurRiBbeE/ /(1)3300 (34.9196401 0.39)k1432.5k330034.9196401 0.39RRrR beoE34.9190.396401/k0.0054k5.434.91910.396401rRR 复合管放大电路分析 例7.17 一复合管共源放大电路如图所示，试分析其动态性能指标。 解： 作交流通道，并用复合管代替T1、T2，有电路图如图所示。 复合管放大电路分析 例7.17 解：采用复合管后，电路的电压放大能力比单管共源放大电路强得多，输入电阻比单管共发射极放大电路大得多。 m1mbem1(1)1gggrom1uLLmDD