第02章双极型晶体管及其放大器

1、2.1.1 双结型晶体管的结构及符号很薄、参很薄、参杂浓度低杂浓度低参杂浓度高参杂浓度高面积较大面积较大ecbNPN 三极管有三个引脚，那么，其三极管有三个引脚，那么，其电路的连接方法就有三种模式（或叫电路的连接方法就有三种模式（或叫电路组态），如图电路组态），如图1.28所示。所示。2.1.2 三极管的电流分配原则及放大作用1. 共射放大器电流分配的原理IEPIBNICNICBOIENIENICNIBNIEIENIEPICNIBNIEPICICNICBOIBIBN IEP - - ICBOIEIC IB IEIENICICNIBIBN - - ICBO扩散到集电区的电子形成的扩散到集电区的电

2、子形成的电流电流I与基区空穴形成的与基区空穴形成的电流电流 IB 的比例定义为的比例定义为CBOBCBOcBNCNIIIIII电流被电流被放大放大 至16CEOBCBOBCIIIII)1 ( ICO是基极开路时，在是基极开路时，在UCE作用下的集作用下的集电极与发射极形成的电极与发射极形成的穿透电流穿透电流； ICBO是发射是发射极开路时，极开路时，集电结集电结的的反向饱和电流反向饱和电流，一般很，一般很小，小， IB ICBO，1，所以，所以BCIIBEII)1 (1.实验RwRbbcbcIIII2. 共基放大器的电流分配 UEEUCCu1iE=IE+iEiC=IC+iCiB=IB+iBuo

3、=Uo+uoRLECNII共基直流放大系数共基直流放大系数直流放大系数直流放大系数与与之间有关系之间有关系 图11或交流放大系数交流放大系数ECBOEBECBOECBCEIIIIIIIIIII)1 ()1 (电流分配电流分配ECii ）在（99. 09 . 0 12.1.3 三极管的特性曲线及主要参数1.三极管的特性曲线（1）输入特性曲线常数CEuBEBufi)(死区Uce增大，曲线会右移增大，曲线会右移UCE=0VUCE=0.5V（2）输出特性曲线常数BiCECufi)( 截止区 放大区 饱和区2.三极管的主要参数（2）极间反向电流 集电极基极间的反向饱和电流ICBO 集电极发射极间的穿透电

4、流ICEO（3）极限参数 集电极最大允许电流ICM 集电极最大允许功率损耗PCM 反向击穿电压IIIBCII 当当IC大于某值时，大于某值时， 值会下降，当值会下降，当 值下值下降到线性放大区降到线性放大区 值值的的707030%时，所对时，所对应的电流为应的电流为ICM。不。不同的晶体管、不同厂同的晶体管、不同厂家，规定家，规定 值下降数值下降数值不同。值不同。 当当IC ICM时，管时，管子子不一定不一定损坏。损坏。U(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERmAVRmAVRmAVRmAVRRbU(BR)CBOU(BR)CESU(BR)CERU(BR)CEO 图2-11

5、 三极管的安全工作区 CECBCCMUIUIPC 因发射结正因发射结正偏，呈很小阻偏，呈很小阻抗，压降集中抗，压降集中在集电结上。在集电结上。ICM过流区过流区U(BR)CEO击穿区击穿区3. 频率特性0 00.7070.7070 0f ff fT T1f fO OfT T f fT T f 4. 温度对三极管特性的影响三极管三极管NPN型硅材料型硅材料高频小功率高频小功率序号序号规格号规格号2.1.4* 三极管的检测1.已知型号和管脚排列的三极管，判断其性能的好坏（1）测量极间电阻（2）三极管穿透电流ICEO大小的判断（3）电流放大系数的估计 2.判别三极管的管脚（1）判定基极和管型（2）判

6、定集电极c和发射极e图2-14 判别三极管c、e电极的原理图 放大器的主要用途是用来把微弱的信号放大器的主要用途是用来把微弱的信号（电压、电流或功率）增大到所需数值。（电压、电流或功率）增大到所需数值。 如：用话筒将将我们说话的声音转变成如：用话筒将将我们说话的声音转变成电信号（音频信号），这种信号非常微弱，电信号（音频信号），这种信号非常微弱，通过扩音机放大、扬声器输出，可将我们的通过扩音机放大、扬声器输出，可将我们的说话声音放大若干倍。说话声音放大若干倍。SUiUoU放大电路放大电路RSRLiIoIAuuouiRsis放大的能量放大的能量从哪儿来？从哪儿来？2.2.2 放大电路的主要性能指

7、标 1.放大倍数Au、Ai（1）电压放大倍数AuiouUUA sousUUA通常关心源信号的放大通常关心源信号的放大（2）电流放大倍数AiioiIIA 即ioRIUA 如果我们关心是如果我们关心是Uo与与Ii或或Io与与Ui，则，则ioGUIA 互导互导互阻互阻 用增益表示优点用增益表示优点 可扩大坐标可扩大坐标表示的范围；表示的范围；将多级放大器的增将多级放大器的增益计算变为各级放大器增益之和益计算变为各级放大器增益之和由于功率正比于电压或电流的平方由于功率正比于电压或电流的平方图图2-16 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 iiiiUR SiSiiURRRU3.输出电阻Ro图2-17

8、放大电路的输出电阻 UouL外加外加U断开断开RL测量测量ILLoRUUR10IUR 01. 外加电压法外加电压法2.实验方法实验方法4. 通频带通频带LHwBfff信号成分复杂，放大器不同频信号成分复杂，放大器不同频率的信号有不同的放大能力，率的信号有不同的放大能力，产生产生幅度失真幅度失真；相位失真。相位失真。由于电路中存在线性电抗元件由于电路中存在线性电抗元件)()()()()(ffAfUfUfAuiouAumAu0.707Aum0低频段低频段高频段高频段fLfH中频段中频段下降下降3dB2.2.3 基本放大电路的组成和工作原理1.共射极放大电路在晶体管的在晶体管的三种放大电路组态三种放

9、大电路组态中，中，共发射极电路用得比较普遍。这里就以共发射极电路用得比较普遍。这里就以NPNNPN共射极放大电路为例，讨论放大电路共射极放大电路为例，讨论放大电路的组成、工作原理以及分析方法。的组成、工作原理以及分析方法。 图图2-192-19所示为所示为NPNNPN型共射极放大型共射极放大电路的原理性电路。电路的原理性电路。 图2-19 基本共射极原理性电路 注意：电路的电源供电和信号流程注意：电路的电源供电和信号流程图2-20 单电源共射极电路 将电路变形，改为单电源供电将电路变形，改为单电源供电Rb 、 Rc ?2. 放大电路实现信号放大的实质图2-20.1 放大电路实现信号放大的工作过

10、程 静态分析静态分析动态分析动态分析非线性失真非线性失真ui uBE iBiCuCE uoBCii放大器放大的放大器放大的实质实质是是实现小能量对大能实现小能量对大能量的控制和转换作用量的控制和转换作用。根据能量守恒定律，。根据能量守恒定律，在这种能量的控制和转换中，电源在这种能量的控制和转换中，电源U UCCCC为输出为输出信号提供能量。信号提供能量。 需要特别注意的是，信号的放大仅需要特别注意的是，信号的放大仅对交流量而言。对交流量而言。3. 基本放大电路的组成原则 三极管具有三极管具有三个工作状态三个工作状态，截止截止、放大放大和和饱和饱和。在放大电路中为实现其放大作用，三极。在放大电路

11、中为实现其放大作用，三极管必须工作在放大状态。从上面放大电路的工管必须工作在放大状态。从上面放大电路的工作过程可概括作过程可概括放大电路的组成原则放大电路的组成原则为：为：2.3.1 放大电路的图解分析法1.静态工作情况分析（1）静态、动态和静态工作点的概念 静态 动态 静态工作点Q 图2-22 静态工作点Q （IBQ,UBEQ)（ICQ,UCEQ)（2）直流通路 直流通路：是指静态（直流通路：是指静态（ui=0）时，）时，电路中只有直流量流过的通路。电路中只有直流量流过的通路。 画直流通路有两个要点：画直流通路有两个要点：电容视为开路电感视为短路 图图2-20和和2-21所示分别为共射极放所

12、示分别为共射极放大电路及其直流通路。大电路及其直流通路。 估算电路的静态工作点估算电路的静态工作点Q时必须依时必须依据直流通路。据直流通路。图2-20 共射极放大电路 300K4K4K图2-21 共射电路的直流通路 300K4KBCCBBECCBRURUUIBCEOBCIIIICCCCECRIUUV7 . 0EBU输入（输入（IBQ,UBEQ)输出（输出（ICQ,UCEQ)Q点点?（3）Q点的估算 根据直流通路，估算根据直流通路，估算Q点有两种方法。点有两种方法。 公式估算法确定Q点 图解法确定Q点 如图如图2-23所示，此直线由直流通路所示，此直线由直流通路获得，称为获得，称为直流负载线直流

13、负载线。 图2-23 图解法确定Q点 UCE随随IC的变化的变化2.动态工作情况分析（1）交流通路 它是指动态（它是指动态（ui0）时，电路中交流）时，电路中交流分量流过的通路。分量流过的通路。 画交流通路时有两个要点：画交流通路时有两个要点： 耦合电容视为短路。耦合电容视为短路。 直流电压源（内阻很小，忽略不直流电压源（内阻很小，忽略不计）视为短路。计）视为短路。 图图2-21.1所示为图所示为图2-20共射极放大电共射极放大电路的交流通路。路的交流通路。图2-21.1 共射极电路的交流通路 至至81（2）交流负载线 在图在图2-21.1中有关系式：中有关系式：uo=uce=-ic（RcRL

14、)=-icRL 其中，其中，RL=RcRL称为称为交流负交流负载电阻载电阻，负号表示电流，负号表示电流ic和电压和电压uo的方向相反。的方向相反。交流变化量在变化过程中一定要经过交流变化量在变化过程中一定要经过零点，此时零点，此时ui=0，与静点，与静点Q相符合。所以相符合。所以Q点也是动态过程中的一个点。点也是动态过程中的一个点。交流负载交流负载线和直流负载线在线和直流负载线在Q点相交点相交，如图，如图2-25所所示。示。 交流负载线由交流通路获得，且过交流负载线由交流通路获得，且过Q点，因此点，因此交流负载线是动态工作点移动交流负载线是动态工作点移动的轨迹的轨迹。 图2-25 交流负载线

15、注意：注意：i ib b是交流信号，是交流信号， i iB B是全量，包含直流成分是全量，包含直流成分注意：注意：三极管各电极的电压三极管各电极的电压和电流瞬时值是在静态值的基和电流瞬时值是在静态值的基础上础上叠加叠加了交流分量，但瞬时了交流分量，但瞬时值的极性和方向始终固定不变值的极性和方向始终固定不变叠加叠加（4）非线性失真 所谓所谓失真失真，是指，是指输出信号的波形输出信号的波形与输入信号的波形不一致与输入信号的波形不一致。三极管是。三极管是一个非线性器件，有截止区、放大区、一个非线性器件，有截止区、放大区、饱和区三个工作区，如果信号在放大饱和区三个工作区，如果信号在放大的过程中，放大器

16、的工作范围超出了的过程中，放大器的工作范围超出了特性曲线的线性放大区域，进入了截特性曲线的线性放大区域，进入了截止区或饱和区，集电极电流止区或饱和区，集电极电流ic与与基极电基极电流流ib不再成线性比例的关系不再成线性比例的关系，则会导致，则会导致输出信号出现输出信号出现非线性失真非线性失真。非线性失真分为非线性失真分为截止失真截止失真和和饱和失真饱和失真两种。两种。 截止失真 当放大电路的静态工作点当放大电路的静态工作点Q选取选取比较低比较低时，时，IBQ较小，输入信号的负较小，输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。图截止失真。图2-26所示为放大

17、电路的所示为放大电路的截止失真。截止失真。 图2-26 截止失真 饱和失真 当放大电路的静态工作点当放大电路的静态工作点Q选取选取比较高比较高时，时，IBQ较大，较大，UCEQ较小，输较小，输入信号的正半周进入饱和区而造成的入信号的正半周进入饱和区而造成的失真称为饱和失真。图失真称为饱和失真。图2-26.1所示为所示为放大电路的饱和失真。放大电路的饱和失真。ui正半周进入正半周进入饱和区造成饱和区造成ic失真，从而使失真，从而使uo失真。失真。2.3.2 放大电路的微变等效电路分析法 微变等效电路分析法指的是在三微变等效电路分析法指的是在三极管特性曲线上极管特性曲线上Q点附近，当输入为点附近，

18、当输入为微变信号（小信号）时，可以把三极微变信号（小信号）时，可以把三极管的非线性特性近似看为是线性的，管的非线性特性近似看为是线性的，即即把非线性器件三极管转为线性器件把非线性器件三极管转为线性器件进行求解进行求解的方法。的方法。),(1CEBBEuifu其输入的数学模型),(2CEBCuifi 输出的数学模型1. 1. h h 参数模型的导出参数模型的导出也称三极管的微变也称三极管的微变等效电路分析法等效电路分析法),(1CEBBEuifu输入CEiCEBEBuBBEBEduuuidiuduBCE输出端交流输出端交流短路时的输短路时的输入电阻入电阻hie输入交流开路输入交流开路时的反向电压

19、时的反向电压传输系数传输系数hrecerebiebeuhihu交流分量),(2CEBCuifi 输出CEiCECBuBCCuduidiiidiBCE输出端交流短输出端交流短路时的电流放路时的电流放大系数大系数hfe输入交流开输入交流开路时的输出路时的输出电导电导hoeceoebfecuhihi（1）三极管的微变等效电路图2-31.0 三极管的交流输入电阻rbe beUBBEUBBEieriuiuhCECEhie这个参数，它反这个参数，它反映的是映的是uBE对对iB的控的控制作用制作用uBEuCEUBEQIBQUBEiB0ruuuuhBBICEBEICEBEre 不同的不同的UCC有不同的有不同

20、的曲线，曲线， uCE变化很大，变化很大，但但uBE变化很小变化很小 hre反映的是输出回路反映的是输出回路对输入回路的反馈控制对输入回路的反馈控制 当当 uCE10V时，时，uBE0图2-31.2 三极管的电流放大系数 hfe反映的是输入反映的是输入电流对输出电流的电流对输出电流的控制（控制（) )CECEUBCUBCfeiiiihceICECICECoeruiuihBB1 hoe反映的是输入反映的是输入端开路时的输出电端开路时的输出电导（常用导（常用r rcece表示表示) ) hoe0cerebiebeuhihuceoebfecuhihi(1/hoe )ucehfe ibhre uceu

21、beibhieic结论：当输入为微变信号时，对于交流结论：当输入为微变信号时，对于交流微变信号，三极管微变信号，三极管可用如图可用如图2-32（b）所示）所示的微变等效电路来代替的微变等效电路来代替。图。图2-32（a）所示）所示的三极管是一个非线性器件，但图的三极管是一个非线性器件，但图2-32（b）所示的是一个线性电路。这样就所示的是一个线性电路。这样就把三极管把三极管的非线性问题转化为线性问题的非线性问题转化为线性问题。图图2-32 三极管的微变等效电路模型三极管的微变等效电路模型图中rbe为交流输入电阻ETbbeIUrr)1 ( r rb b为基区体电阻，为基区体电阻， UT为温度的电

22、压为温度的电压当量，室温下一般当量，室温下一般低频小功率低频小功率管的管的rb约为约为300， UT为为26mV，IE一般在一般在0.1mA5mA，超过这个范围将带来，超过这个范围将带来较大的误差。较大的误差。（1）分析放大电路的求解步骤 用公式估算法估算用公式估算法估算Q Q点值，并计算点值，并计算Q Q点处的参数点处的参数r rbebe值。值。 由放大电路的交流通路，画出放大由放大电路的交流通路，画出放大电路的微变等效电路。电路的微变等效电路。 根据等效电路直接列方程求解根据等效电路直接列方程求解A Au u、R Ri i、R Ro o。 注意：注意：NPNNPN和和PNPPNP型三极管的

23、微变等效型三极管的微变等效电路一样电路一样。2. 用微变等效电路分析法分析共射放大电路用微变等效电路分析法分析共射放大电路（2）分析共射放大电路 放大电路的微变等效电路 对于图对于图2-202-20所示共射极放大所示共射极放大电路，从其交流通路图电路，从其交流通路图2-212-21可得可得电路的微变等效电路，如图电路的微变等效电路，如图2-332-33所示。所示。u uS S为外接的信号源，为外接的信号源，R RS S是是信号源内阻。信号源内阻。图图2-20图图2-21图2-33 图2-20所示共射放大电路的微变等效电路 求解电压放大倍数Au 负号表示输出电压负号表示输出电压u uo o与输入

24、电压与输入电压u ui i反相位反相位 求解电路的输入电阻求解电路的输入电阻R Ri i R Ri i= =R Rb br rbebe 一般基极偏置电阻一般基极偏置电阻 R Rb b r rbebe 所以所以 R Ri i r rbebebeLbebLbbebLciourRriRiriRiuuA 求解电路的输出电阻Ro 图图2.24所示为求解输出电阻的等所示为求解输出电阻的等效电路。效电路。RoRc输出电阻输出电阻Ro越小，放大电路的带负载越小，放大电路的带负载能力越强。输出电阻能力越强。输出电阻Ro中不应包含负中不应包含负载电阻载电阻RL。图2.24 求解输出电阻的等效电路 求解输出电压uo

25、对信号源电压uS的放大倍数AuS 由于由于信号源内阻的存在信号源内阻的存在，A AuSuSA Au u，电路的，电路的输入电阻越大，输入电压输入电阻越大，输入电压u ui i越接近越接近u uS S。usiiusisioisousARRRAuuuuuuuuA2.3.3 两种分析方法特点比较 放大电路的图解分析法：其放大电路的图解分析法：其优点优点是形象直观，适用于是形象直观，适用于Q点分析、非线点分析、非线性失真分析、最大不失真输出幅度的性失真分析、最大不失真输出幅度的分析，能够用于大、小信号；其分析，能够用于大、小信号；其缺点缺点是作图麻烦，只能分析简单电路，求是作图麻烦，只能分析简单电路，

26、求解误差大，不易求解输入电阻、输出解误差大，不易求解输入电阻、输出电阻等动态参数。电阻等动态参数。微变等效电路分析法：其微变等效电路分析法：其优点优点是是适用于任何复杂的电路，可方便求解适用于任何复杂的电路，可方便求解动态参数如放大倍数、输入电阻、输动态参数如放大倍数、输入电阻、输出电阻等；其出电阻等；其缺点缺点是只能用于分析小是只能用于分析小信号，不能用来求解静态工作点信号，不能用来求解静态工作点Q。 实际应用中，常把实际应用中，常把两种分析方法两种分析方法结合结合起来使用。起来使用。2.4 放大器放大器工作点稳定问题工作点稳定问题2.4.1 温度变化对Q点的影响 Q点的影响因素有很多，如电

27、源波点的影响因素有很多，如电源波动、偏置电阻的变化、管子的更换、动、偏置电阻的变化、管子的更换、元件的老化等等，不过元件的老化等等，不过最主要的影响最主要的影响则则是环境温度的变化是环境温度的变化。三极管是一个。三极管是一个对温度非常敏感的器件，随温度的变对温度非常敏感的器件，随温度的变化，三极管参数会受到影响，具体表化，三极管参数会受到影响，具体表现在以下几个方面。现在以下几个方面。1.温度升高，三极管的反向电流增大2.温度升高，三极管的电流放大系数增大3.温度升高，相同基极电流IB下，UBE减小，三极管的输入特性具有负的温度特性。温度每升高1，UBE大约减小2.2mV。2.4.2 工作点稳

28、定电路的组成及稳定Q点的原理1.工作点稳定电路的组成 如图如图2-36所示工作点稳定电路所示工作点稳定电路 图2-36 分压偏置式的工作点稳定电路 温度温度I IC CU UE EU UBEBE IBIC2.稳定Q点的原理 分压偏置式放大电路具有稳定分压偏置式放大电路具有稳定Q点的作用，在实际电路中应用广泛。点的作用，在实际电路中应用广泛。实际应用中，为保证实际应用中，为保证Q点的稳定，要点的稳定，要求电路：求电路：I1=I2+IBQ I2 （设计时让（设计时让I2IBQ） 一般对于硅材料的三极管：一般对于硅材料的三极管：I2=（510）IBQCCbbbbBURRRRIU21222EBEBEB

29、EEECRURUURUII)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUUI2越大，越大，UB越稳定，越稳定，IBQ也稳定也稳定2.4.3 工作点稳定电路的分析1.静态工作点Q的估算UBQ=35VEBQECQRUII)(ECQCCCCEQRRIUUCCbbbBURRRU2122.微变等效电路微变等效电路Re先作交流等效电路先作交流等效电路再画微变等效电路再画微变等效电路iRRiRoebeLebbebLbiouRrRRiriRiuuA)1 ()1 (ebebbiRrRRR)1 (/21CoRR 研究研究Au 、Ri 、Ro 有旁路电容Ce作用的交流通路如下图所示，微变等效电路如图2-39（b）

30、所示。一般小功率三极管的一般小功率三极管的rb300，UT =26mVETbbeIUrr)1 (RiRo研究研究Au 、Ri 、RobeLbebLbiourRriRiuuAbebebbirrRRR/21CoRR 2.4 共集和共基放大电路共集和共基放大电路基本放大电路共有三种组态，前基本放大电路共有三种组态，前面讨论的放大电路均是共射极组态面讨论的放大电路均是共射极组态放大电路。另两种组态电路分别为放大电路。另两种组态电路分别为共集电极和共基极组态电路。共集电极和共基极组态电路。2.4.1 共集电极放大电路1.电路组成 共集电极放大电路应用非常广泛，共集电极放大电路应用非常广泛，其电路构成如图

31、其电路构成如图2-40所示。其组成原所示。其组成原则同共射极电路一样，外加电源的极则同共射极电路一样，外加电源的极性要保证放大管发射结正偏，集电结性要保证放大管发射结正偏，集电结反偏，同时保证放大管有一个合适的反偏，同时保证放大管有一个合适的Q点。点。交流信号交流信号ui从基极从基极b输入，输入，uo从发从发射极射极e输出，集电极输出，集电极c作为输入、输出作为输入、输出的公共端，故称为共集电极组态，此的公共端，故称为共集电极组态，此电路也叫射极输出器。电路也叫射极输出器。2.静电工作点Q的估算图2.33 直流通路及其微变等效电路 EBBEBBCCRIURIU)1 (EBBECCBRRUUI)

32、1 (BCIIECCCCERIUU则则3.动态参数Au、Ri、Ro（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻Ri（3）输出电阻Ro图2.33 直流通路及其微变等效电路 RiRoiR)1 ()1 ()/(LbebLbbebLeebebiRriRiriRRiriU)1 (LbLeoRiRiU则则)1 (1LbeLiouRrRUUA）（)1 (1LbebLbbbiiRriRiiiUR）（)1 (/LbebiRrRRiuRoibrbeibRsRbReiccbeiReiu外加电压外加电压u ,产生的电产生的电流流i，则输出电阻，则输出电阻ReRe)1 (Re)1 (sbebbbRruuiiiiii111Re1

33、1sbesbeoRrRriuR共集电极电路的共集电极电路的放大倍数小于放大倍数小于1（接近于（接近于1），），但有电流和功率放大作用；但有电流和功率放大作用；其输出电阻很小，其输出电阻很小，其带负载的能力比较强。其带负载的能力比较强。实际应用中，实际应用中，射极跟射极跟随器随器常常用在多级放大电路的输出级，以提高常常用在多级放大电路的输出级，以提高整个电路的带负载能力。整个电路的带负载能力。 共集电极电路的输入电阻很大共集电极电路的输入电阻很大，输出电阻，输出电阻很小。实际应用中，常常用作缓冲级，以减小很小。实际应用中，常常用作缓冲级，以减小放大电路前后级之间的相互影响。放大电路前后级之间的相

34、互影响。2.4.2 共基极放大电路1.电路组成 图图2-42所示为共基极放大电路，所示为共基极放大电路，图中图中Cb为基极旁路电容，其他元件同为基极旁路电容，其他元件同共射极放大电路。共射极放大电路。图2-42 共基极电路及其交流通路 交流信号交流信号ui从发射极从发射极e输入，输入，uo从集电极从集电极c输出，基极输出，基极b作为输作为输入、输出的公共端，因此称为共入、输出的公共端，因此称为共基极组态。基极组态。2.静态工作点Q的估算 与共射放大器分析方法相同3.动态参数Au、Ri、RoRiRoibrbeibRsReRciccbeieusRLuiiiuobebiriuLbLcoRiRiube

35、LiourRuuA1)1 (/bebbebeibeeiririiurRRcoRR 共基极电路共基极电路具有电压放大作用，具有电压放大作用，uo与与ui同相位。放大管输入电流为同相位。放大管输入电流为ie，输出，输出电流为电流为ic，没有电流放大作用，没有电流放大作用，icie，因，因此电路又称为此电路又称为电流跟随器电流跟随器，其，其输入电阻输入电阻很小很小。共基极电路的。共基极电路的频率特性比较好频率特性比较好，一般多一般多用于高频用于高频放大电路。放大电路。2.4.3 三种组态放大电路的性能比较1. 1. 共发射极放大电路共发射极放大电路3. 3. 共基极放大电路共基极放大电路2. 2.

36、共集电极放大电路共集电极放大电路 电流跟随器电流跟随器，输入电阻很小、输出电阻大，输入电阻很小、输出电阻大，有电压放大，频率特性好，高频应用较多有电压放大，频率特性好，高频应用较多 射极跟随器射极跟随器，输入电阻很大、输出电阻很小，输入电阻很大、输出电阻很小，有电流放大，常用于缓冲、输出级有电流放大，常用于缓冲、输出级 输入电阻和输出电阻介于共集、共基之间，有输入电阻和输出电阻介于共集、共基之间，有电压放大作用，也有电流放大作用，常用中频放电压放大作用，也有电流放大作用，常用中频放大大P78：2-3、2-8、2-9、2-12、2-13、2-14、2-17、2-19、2-222.5.1 复合管

37、复合管是由两个或两个以上的三复合管是由两个或两个以上的三极管按照一定的连接方式组成的等极管按照一定的连接方式组成的等效三极管效三极管,又称为达林顿管。又称为达林顿管。2.5 多级放大电路及复合管多级放大电路及复合管1.复合管的结构 复合管可以由相同类型的管子复合复合管可以由相同类型的管子复合而成，也可以由不同类型的管子复合连而成，也可以由不同类型的管子复合连接，其连接的方法有多种。连接的基本接，其连接的方法有多种。连接的基本规律为小功率管放在前面，大功率管放规律为小功率管放在前面，大功率管放在后面；连接时要保证每管都工作在放在后面；连接时要保证每管都工作在放大区域，保证每管的电流通路。图大区域

38、，保证每管的电流通路。图2-44所示为四种常见的复合管结构。所示为四种常见的复合管结构。图2-44 四种常见的复合管结构 2.复合管的特点 （1）复合管的类型与组成复合管的）复合管的类型与组成复合管的第一只三极管的类型相同。第一只三极管的类型相同。 （2）复合管的电流放大系数）复合管的电流放大系数近似近似为组成该复合管的各三极管电流放大系为组成该复合管的各三极管电流放大系数的乘积。数的乘积。即：即：1232.5.2 2.5.2 多级放大电路多级放大电路实际应用中，放大电路的输入信号通常实际应用中，放大电路的输入信号通常很微弱（毫伏或微伏数量级），为了使放大很微弱（毫伏或微伏数量级），为了使放大

39、后的信号能够驱动负载，仅仅通过单级放大后的信号能够驱动负载，仅仅通过单级放大电路进行信号放大，很难达到实际要求，常电路进行信号放大，很难达到实际要求，常常需要采用多级放大电路。采用多级放大电常需要采用多级放大电路。采用多级放大电路可有效地提高放大电路的各种性能，如提路可有效地提高放大电路的各种性能，如提高电路的电压增益、电流增益、输入电阻、高电路的电压增益、电流增益、输入电阻、带负载能力等。带负载能力等。多级放大电路是指两个或两个以上的多级放大电路是指两个或两个以上的单级放大电路所组成的电路。图单级放大电路所组成的电路。图2-48所示所示为多级放大电路的组成框图。通常称多级为多级放大电路的组成

40、框图。通常称多级放大电路的第一级为输入级。对于放大电路的第一级为输入级。对于输入级输入级，一般一般采用输入阻抗较高的放大电路采用输入阻抗较高的放大电路，以便，以便从信号源获得较大的电压输入信号并对信从信号源获得较大的电压输入信号并对信号进行放大。号进行放大。中间级主要实现电压信号的中间级主要实现电压信号的放大放大，一般要用几级放大电路才能完成信，一般要用几级放大电路才能完成信号的放大。通常把多级放大电路的最后一号的放大。通常把多级放大电路的最后一级称为级称为输出级输出级，主要用于功率放大主要用于功率放大，以驱，以驱动负载工作。动负载工作。2.5.3 多级放大电路的耦合方式 在多级放大电路中，各

41、级放大电路输入在多级放大电路中，各级放大电路输入和输出之间的连接方式称为耦合方式。常见和输出之间的连接方式称为耦合方式。常见的连接方式有三种：阻容耦合、直接耦合和的连接方式有三种：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。变压器耦合。1.阻容耦合 它是指各单级放大电路之间通过它是指各单级放大电路之间通过隔直耦隔直耦合电容合电容连接。图连接。图2-49所示为阻容耦合两级放所示为阻容耦合两级放大电路。大电路。 图2-49 阻容耦合两级放大电路 2.变压器耦合 它是指各级放大电路之间通过变压器它是指各级放大电路之间通过变压器耦合传递信号。图耦合传递信号。图2-50所示为变压器耦合所示为变压器耦合放大电路。通过

42、变压器放大电路。通过变压器T1把前级的输出信把前级的输出信号号uo1，耦合传送到后级，作为后一级的输，耦合传送到后级，作为后一级的输入信号入信号ui2。变压器。变压器T2将第二级的输出信号将第二级的输出信号耦合传递给负载耦合传递给负载RL。变压器具有隔离直流、通交流的特性，因变压器具有隔离直流、通交流的特性，因此变压器耦合放大电路具有如下特点：此变压器耦合放大电路具有如下特点： 1、优点、优点 （1）各级的静态工作点相互独立，互不）各级的静态工作点相互独立，互不影响，利于放大器的设计、调试和维修。影响，利于放大器的设计、调试和维修。 （2）可以实现电压、电流和阻抗的变换，）可以实现电压、电流和

43、阻抗的变换，容易获得较大的容易获得较大的输出功率输出功率。 （3）输出温度漂移比较小。）输出温度漂移比较小。3. 光电耦合光电耦合 光电耦合是以光信号为媒介来实光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，现电信号的耦合和传递，其特点是其特点是抗干扰能力强抗干扰能力强。iDiCceuD+-iDiCuoRcUCEUDCiiCTR4.直接耦合 它是指各级放大电路之间通过导线直接它是指各级放大电路之间通过导线直接相连接。图相连接。图2-53所示为直接耦合两级放大电所示为直接耦合两级放大电路。前级的输出信号路。前级的输出信号uo1，直接作为后一级，直接作为后一级的输入信号的输入信号ui2。图2-5

44、3 直接耦合两级放大电路 直接耦合电路的特点：直接耦合电路的特点： 1、优点、优点 （1）电路中无大的耦合电容，）电路中无大的耦合电容，便于集成便于集成化化。 （2）频率特性好，可以放大直流、交流）频率特性好，可以放大直流、交流以及缓慢变化的信号。以及缓慢变化的信号。 2、缺点、缺点 （1）各级放大电路的静态工作点相互影）各级放大电路的静态工作点相互影响，不利于电路的设计、调试和维修。响，不利于电路的设计、调试和维修。 （2）输出存在温度漂移。）输出存在温度漂移。 2.5.4 多级放大电路的分析1.多级放大电路的电压放大倍数Au 图图2-54所示为多级放大电路的框图所示为多级放大电路的框图图2

45、-54 多级放大电路动态参数框图 unuuuAAAA212.多级放大电路的输入电阻Ri 多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻Ri等于从第等于从第一级放大电路的输入端所看到的等效输入一级放大电路的输入端所看到的等效输入电阻电阻Ri1。 即：即：Ri=Ri1 3.多级放大电路的输出电阻Ro 多级放大电路的输出电阻多级放大电路的输出电阻Ro等于从最等于从最后一级（末级）放大电路的输出端所看到后一级（末级）放大电路的输出端所看到的等效电阻的等效电阻Ro末末。即：即：Ro=Ro末末注意：求解多级放大电路的动态参数注意：求解多级放大电路的动态参数Au、Ri、Ro时，一定要考虑时，一定要考虑前后级之

46、间的相前后级之间的相互影响互影响。 （1）要把后级的输入阻抗作为前级的）要把后级的输入阻抗作为前级的负载电阻；负载电阻； （2）前级的开路电压作为后级的信号）前级的开路电压作为后级的信号源电压，前级的输出阻抗作为后级的信号源电压，前级的输出阻抗作为后级的信号源阻抗。源阻抗。2.6 差动放大电路差动放大电路2.6.1 零点漂移的概念在直接耦合多级放大电路中，由于各在直接耦合多级放大电路中，由于各级之间的工作点相互联系、相互影响，会级之间的工作点相互联系、相互影响，会产生零点漂移现象。产生零点漂移现象。所谓零点漂移，是指放大电路在没有所谓零点漂移，是指放大电路在没有输入信号时，由于温度变化、电源电

47、压波输入信号时，由于温度变化、电源电压波动、元器件老化等原因，使放大电路的工动、元器件老化等原因，使放大电路的工作点发生变化，这个变化量会被直接耦合作点发生变化，这个变化量会被直接耦合放大电路逐级加以放大并传送到输出端，放大电路逐级加以放大并传送到输出端，使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动。使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动。产生零点漂移的原因，主要是晶体三极管产生零点漂移的原因，主要是晶体三极管的参数受温度的影响，所以零点漂移也称的参数受温度的影响，所以零点漂移也称为温度漂移，简称温漂。为温度漂移，简称温漂。 2.6.2 差动放大电路的基本形式 差动放大电路是一种具有两个输入端且差动放大

48、电路是一种具有两个输入端且电路结构对称的放大电路，其基本特点是只电路结构对称的放大电路，其基本特点是只有两个输入端的输入信号间有差值时才能进有两个输入端的输入信号间有差值时才能进行放大，即差动放大电路放大的是两个输入行放大，即差动放大电路放大的是两个输入信号的差，所以称为差动放大电路。信号的差，所以称为差动放大电路。1.电路构成与特点 图图2-57所示为差动放大电路的基本形式，所示为差动放大电路的基本形式，从电路结构上来看，它具有以下特点。从电路结构上来看，它具有以下特点。（1）它由两个完全对称的共射电路组合而成。（2）电路采用正负双电源供电。 RB1RB2+ +- -图2-57 典型基本差动

49、放大电路 RL2.差动放大电路抑制零点漂移的原理 由于电路的对称性，温度的变化对由于电路的对称性，温度的变化对VT1、VT2两管组成的左右两个放大电路的影响是一两管组成的左右两个放大电路的影响是一致的，相当于给两个放大电路同时加入了大致的，相当于给两个放大电路同时加入了大小和极性完全相同的输入信号。因此，在电小和极性完全相同的输入信号。因此，在电路完全对称的情况下，两管的集电极电位始路完全对称的情况下，两管的集电极电位始终相同，差动放大电路的输出为零，不会出终相同，差动放大电路的输出为零，不会出现普通直接耦合放大电路中的漂移电压，可现普通直接耦合放大电路中的漂移电压，可见，差动放大电路利用电路

50、对称性抑制了零见，差动放大电路利用电路对称性抑制了零点漂移现象。点漂移现象。3.静态分析 当当ui1=ui2=0时，由于电路完全对称，时，由于电路完全对称，VT1、VT2的的静态参数也完全相同。以静态参数也完全相同。以VT1为例，其静态基极回路为例，其静态基极回路由由-UEE、UBE和和Re构成，但要注意，流过构成，但要注意，流过Re的电流是的电流是VT1、VT2两管射极电流之和，如图两管射极电流之和，如图2-57.1所示，则所示，则VT1管的输入回路方程为：管的输入回路方程为：UEE=IB1RB1+UBE+2IE1ReEBBEEEBRRUUI)1 (2EBEEEERUUI2BECCCCECC

51、EURIUUUURB2RB1静态时，两管集电极对地电位静态时，两管集电极对地电位相等，即相等，即UC1=UC2。故两管集电极。故两管集电极之间电位差为零，即输出电压之间电位差为零，即输出电压uo=UC1-UC2=04.差模信号与共模信号 当两个输入信号当两个输入信号ui1、ui2大小和极大小和极性都相同时，称为共模信号，记为性都相同时，称为共模信号，记为uic，即即ui1=ui2=uic。当。当ui1与与ui2大小相同但极大小相同但极性相反时，即性相反时，即ui1= -ui2时，称为差模信时，称为差模信号，记为号，记为uid。理想情况下，差放对共模信号理想情况下，差放对共模信号没有放大能力。没

52、有放大能力。 输入信号输入信号ui1、ui2的大小和极性的大小和极性往往是任意的，既不是一对差模信往往是任意的，既不是一对差模信号，也不是一对共模信号。号，也不是一对共模信号。 5.差模特性分析 图图2-57所示的典型基本差动放大所示的典型基本差动放大电路，在输入差模信号时，双端输电路，在输入差模信号时，双端输出的交流通路如图出的交流通路如图2-58所示。所示。 RB1RB2图2-58 基本差动放大电路差模输入时的交流通路 )(111beBbidrRiu)(2beBbidrRiu2/111LCbodRRiu2/2LCbodRRiu在电路完全对称的情况下，这两个交流电流之在电路完全对称的情况下，这两个交流电流之和在和在Re两端产生的交流压降为零，因此，图两端产生的交流压降为零，因此，图2-58的差的差模输入交流通路中，射极电阻模输入交流通路中，射极电阻Re被短路。被短路。（1）差模电压放大倍数Aud（2）差模输入电阻Rid（3）差模输出电阻RodbeBLCidodudrRRRuuA2/)(2beBidrRRCodRR2