第2章 小信号放大电路

1、第2章 基本放大电路2.1 基本放大电路的概念及工作原理基本放大电路的概念及工作原理2.2 基本放大电路的静态分析基本放大电路的静态分析2.5 功率放大器和差动放大电路简介功率放大器和差动放大电路简介2.3 基本放大电路的动态分析基本放大电路的动态分析2.4 共集电极放大电路共集电极放大电路2.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 掌握放大电路的基本构成及特点，理解基本放大电掌握放大电路的基本构成及特点，理解基本放大电路静态工作点的设置目的及其求解方法；熟悉非线性路静态工作点的设置目的及其求解方法；熟悉非线性失真的概念；初步掌握运用微变等效电路法求解电路失真的概念；初步掌握运用微变等效电路

2、法求解电路的电压放大倍数、电路的输入电阻和输出电阻；了解的电压放大倍数、电路的输入电阻和输出电阻；了解多级放大电路的常用耦合方式。技术能力上要求掌握多级放大电路的常用耦合方式。技术能力上要求掌握示波器、信号发生器、电子毫伏表等常用电子仪器的示波器、信号发生器、电子毫伏表等常用电子仪器的使用方法；具有对共射放大电路进行静态工作点调试使用方法；具有对共射放大电路进行静态工作点调试的能力；掌握基本放大电路安装、的能力；掌握基本放大电路安装、调试的工艺技能。调试的工艺技能。 放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。 所谓所谓“放大放大”，是指将一

3、个微弱的电信号，通过某种装置，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。输出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大放大”作用的实质作用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用是电路对电流、电压或能量的控制作用。 放大电路的放大作用，实质是把直流电源放大电路的放大作用，实质是把直流电源UCC的能量转移的能量转移给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。路输出信号的变

4、化重复或反映输入信号的变化。 放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现对放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大区。输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大区。 晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏发射结正向偏置、集电结反向偏置置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以。此条件是通过外接直流电源，并配以合适的偏置电路来实现的。合适的偏置电路来实现的。 电子技术中以晶体管为核心元件，利用晶体管的以小控电子技术中以晶体管为核心元件，利用晶体管的以小控 大作

5、用，可组成各种形式的放大电路，基本放大电路的形大作用，可组成各种形式的放大电路，基本放大电路的形式分以下三种组态：式分以下三种组态：bcebecbec 无论放大电路的组态如何，其无论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。 基本放大电路的核心元件是晶体管，基本放大电路的核心元件是晶体管，放大电路的作用是实放大电路的作用是实现对微弱小信号的幅度放大，单凭晶体管的电流放大作用显现对微弱小信号的幅度放大，单凭晶体管的电流放大作用显然无法完成。必须在放大电路中设置直流电源，并保证晶体然

6、无法完成。必须在放大电路中设置直流电源，并保证晶体管工作在线性放大区。管工作在线性放大区。（1） 核心元件晶体管必须核心元件晶体管必须发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏；（2） 输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电 路，以路，以保证晶体管的以小控大作用保证晶体管的以小控大作用；（3） 输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能 够够转换成负载需要的电压形式转换成负载需要的电压形式；（4） 不允许不允许被传输小信号放大后被传输小信号放大后出现失真。出现失真。1. 放大电路的组成原则放大电路

7、的组成原则2. 共射放大电路的组成及各部分的作用共射放大电路的组成及各部分的作用 共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电路形式，其电路组成的一般形式为：路形式，其电路组成的一般形式为：放大电路的核心元放大电路的核心元件件三极管三极管输入回路输入回路耦合电容耦合电容基极电阻基极电阻基极电源基极电源集电极电阻集电极电阻为放大电路为放大电路提供能量的提供能量的直流电源直流电源输出回路耦输出回路耦合电容合电容 上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。上图所示为双电源组成的共发射极基本放大电路。 实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各

8、实际应用中，共射放大电路通常采用单电源供电，各部分的作用分别如下：部分的作用分别如下：晶体管的作用是把放大晶体管的作用是把放大电路输入的小电流进行电路输入的小电流进行放大，并控制能量转移放大，并控制能量转移向放大电路提供能向放大电路提供能量，保证晶体管的量，保证晶体管的放大作用。放大作用。 基极偏置电阻的基极偏置电阻的作用是为放大电路作用是为放大电路提供合适的静态工提供合适的静态工作点，保证晶体管作点，保证晶体管工作在放大区。工作在放大区。输入耦合电容的作用是通输入耦合电容的作用是通交隔直。一方面防止放大交隔直。一方面防止放大电路内直流部分对输入的电路内直流部分对输入的影响，另一方面让输入交影

9、响，另一方面让输入交流信号顺利通过。流信号顺利通过。输出耦合电容的作用输出耦合电容的作用是隔离放大电路内部是隔离放大电路内部的直流和让放大的交的直流和让放大的交流信号顺利输出。流信号顺利输出。集电极电阻的作用是将放大后的集电极集电极电阻的作用是将放大后的集电极电流转换成电路所需的电压输出。电流转换成电路所需的电压输出。3DG6管管RBC1RCC2UCC3DG6RBC1RCC2UCCcebuiuoibiCuCEiBIB基极固定偏置电流基极固定偏置电流放大后的集电放大后的集电极电流极电流 iC通过通过RC将放大的将放大的电流转换为放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。晶体管电压输出。uCE经经C2

10、滤掉了直流滤掉了直流成分后的输出电压成分后的输出电压信号电流和基极信号电流和基极固定偏流的叠加固定偏流的叠加显然，放大电路内部各电流、电压都是显然，放大电路内部各电流、电压都是的。的。uit0输入交流信号电流输入交流信号电流iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCuOt0输入信号电压输入信号电压3. 共射放大电路的工作原理共射放大电路的工作原理需放大的信号电压需放大的信号电压 ui通过通过C1转换为放大电路的输入电流，转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流iB的变化通的变化通过晶体管的以小控大作用控制集电极电流过晶体管的

11、以小控大作用控制集电极电流 iC变化；变化；iC通过通过RC使电流的变化转换为电压的变化，即：使电流的变化转换为电压的变化，即： 放大电路内部各电压、电流都是放大电路内部各电压、电流都是交直流共存交直流共存的。其的。其直流分直流分量及其注脚均采用大写英文字母量及其注脚均采用大写英文字母；交流分量及其注脚均采用交流分量及其注脚均采用小写英文字母小写英文字母；叠加后的叠加后的总量总量用用英文小写字母，英文小写字母，但其但其注脚采注脚采用大写英文字母用大写英文字母。例如：基极电流的直流分量用。例如：基极电流的直流分量用表示；交表示；交流分量用流分量用 表示；总量用表示；总量用 表示。表示。当当 iC

12、增大时，增大时，uCE就减小，所以就减小，所以 uCE的变化的变化正好与正好与 iC相反，这就是它们反相的原因。相反，这就是它们反相的原因。uCE经过经过C2滤掉了直滤掉了直流成分，耦合到输出端的交流成分即为输出电压流成分，耦合到输出端的交流成分即为输出电压 uo。若电路。若电路参数选取适当，参数选取适当，uo的幅度将比的幅度将比 ui 幅度大很多，亦即输入的微幅度大很多，亦即输入的微弱小信号弱小信号 ui 被放大了，这就是放大电路的工作原理。被放大了，这就是放大电路的工作原理。 输入信号输入信号ui=0、只在直流电源、只在直流电源UCC作用下电路的状态称作用下电路的状态称“”。直流分析就是要

13、求出此时的。直流分析就是要求出此时的IB、IC和和UCE三数值。三数值。C1C2ICUBEUCE3DG6RBRCUCCcebIC=IBUCE=UCCICRCIB=RBUCC-UBE直流下耦合电容直流下耦合电容C1、C2相当于开路，相当于开路，由直流通道求工作点上的由直流通道求工作点上的IB：IB由晶体管放大原理可求得由晶体管放大原理可求得IC：由图又可求得工作点上由图又可求得工作点上UCE：式中式中ICRC前面的负号表示输出前面的负号表示输出电压与集电极电流电压与集电极电流IC反相。反相。1. 放大电路静态分析的估算法放大电路静态分析的估算法2.2 基本放大电路的静态分析基本放大电路的静态分析

14、分析UBE(V)IB0.5V 0.7Vuit0ibtt1t1t2t3t4t3t2t4 此时此时ui小于死区的部分将无法得到小于死区的部分将无法得到传输，只有大于死区的部分才能转传输，只有大于死区的部分才能转换成电流换成电流ib通过晶体管。通过晶体管。由于输入信号大部分无法通过由于输入信号大部分无法通过晶体管，晶体管，ib电流波形与电流波形与ui波形完波形完全不一样了，造成输入信号输全不一样了，造成输入信号输入时严重的入时严重的“”。输入信号输入信号电压波形电压波形假如不设置静态工作点假如不设置静态工作点为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放为保证传输信号不失真地输入到放大器中得到放大，必须

15、在放大电路中设置静态工作点。大，必须在放大电路中设置静态工作点。 利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法称为图解法。其分析步骤一般为：称为图解法。其分析步骤一般为：2. 用图解法确定静态工作点用图解法确定静态工作点a.按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上按已选好的管子型号在手册中查找、或从晶体管图示仪上描绘出管子的输入、输出特性如下图所示：描绘出管子的输入、输出特性如下图所示： uBEiBiCuCEb.画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。 由放大电路的直流

16、通道可得：由放大电路的直流通道可得：UCEICIEIBUBERBRCUCCcebUCE=UCCICRCUCE=0， 可得：可得：IC=UCC/RCIC=0 可得：可得：UCE=UCCICUCEUCCRCUCC连接两点作出直流负载线连接两点作出直流负载线c.确定静态工作点确定静态工作点只有只有IBQ对应的交点才是对应的交点才是 点点IBQ直流负载线上交点有多个直流负载线上交点有多个ICIEIBUBEUCERBRCUCCceb已知放大电路直流通道中已知放大电路直流通道中UCC=10V，RB=250k，RC=3k，=50，试求该放大电路的静态工作点，试求该放大电路的静态工作点Q。V42. 4386.

17、 110mA86. 10372. 050A2 .372507 . 010CCCCEBCBBECCBRiUUIIRUUICIB=37.2A所以静态工作点所以静态工作点Q：IC=1.86mAUCE=4.42V计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！固定偏置的放大电路存在很固定偏置的放大电路存在很 温度温度TQ点点ICUCEVCICUCEQ 若若 温度上升，将造成温度上升，将造成输出特性曲线上移。输出特性曲线上移。静态工作点静态工作点Q随之上移随之上移Q如果如果VCIB的小信号条件下，当温度发生变化时，虽的小信号条件下，当温度发生变化时，虽然也要引起然也要

18、引起IC的变化，但对基极电位没有多大影响。实际模的变化，但对基极电位没有多大影响。实际模拟电子线路中，设计流过拟电子线路中，设计流过RB1和和RB2支路的电流远大于基极电支路的电流远大于基极电流流IB，因此可近似把，因此可近似把RB1和和RB2视为串联，串联可以分压，根视为串联，串联可以分压，根据分压公式可确定基极电位：据分压公式可确定基极电位： CCB2B1B2BURRRV分压偏置共射放大电路静态工作点估算分压偏置共射放大电路静态工作点估算 直流分析时，此电路需满足直流分析时，此电路需满足I1I2IB的小信号条件。的小信号条件。C2C1CERC3DG6cbeREUCCRB2RB1I1I2IB

19、B2B1B2CCBRRRUV显然显然的大小的大小与温度无关。与温度无关。分压式偏置共射放大电路的分压式偏置共射放大电路的 偏置电阻偏置电阻RB1和和RB2应选择适当应选择适当数值，使之符合：数值，使之符合：I1I2IB 的的条件。在小信号条件下，条件。在小信号条件下，IB可可近似视为近似视为0值。值。 忽略忽略IB时，时，RB1和和RB2可以对可以对UCC进行分压。即：进行分压。即： 上述分析步骤，就是分压式偏置的共发射极电压放大上述分析步骤，就是分压式偏置的共发射极电压放大电路求解静态工作点的估算法。显然，基极电位电路求解静态工作点的估算法。显然，基极电位VB的高的高低对静态工作点影响非常大

20、。低对静态工作点影响非常大。UBERCcbeREUCCRB2RB1I1I2IBB2B1B2CCBRRRUV)(ECCCCCERRIUUIEICUCECBII EBEBECRUVII分压偏置共射放大电路静态工作点估算分压偏置共射放大电路静态工作点估算V412102010CCB2B1B2BURRRV Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 已知图示电路已知图示电路UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点。试估算静态工作点。（1）用估算法计算静态工作点）用估算

21、法计算静态工作点mA65. 127 . 04EBEQBEQCQRUUIIA33mA5065. 1CQBQIIV75. 3)23(65. 112)(ECCQCCCEQRRIUUICUCE基极电位基极电位VB的高低对静态工作点的高低对静态工作点 的影响的影响 设置合适的静态工作点是对放大电路的基本要求。基极电设置合适的静态工作点是对放大电路的基本要求。基极电位位VB选择偏高或偏低时，选择偏高或偏低时，Q点随之上移或下行。设点随之上移或下行。设VB较高时：较高时：ibuoQ点的上移造成放点的上移造成放大过程中信号的一大过程中信号的一部分进入饱和区，部分进入饱和区，发生饱和失真，集发生饱和失真，集电极

22、电流电极电流。放大电路输出放大电路输出电压同样产生饱电压同样产生饱和失真。由于共和失真。由于共射电路输入、输射电路输入、输出反相，因此输出反相，因此输出电压呈出电压呈。输入信号波形输入信号波形iCVB值大值大Q点高，点高，失真！失真！ICUCE基极电位基极电位VB设置较低时对设置较低时对 点的影响点的影响 VB设置的高低，取决于两个基极偏置电阻的数值选择，当设置的高低，取决于两个基极偏置电阻的数值选择，当RB1太大时，太大时， VB值就会较低，引起静态工作点值就会较低，引起静态工作点Q下行：下行：ib输入信号波形输入信号波形Q点下行造成放大过程点下行造成放大过程中信号的一部分进入截中信号的一部

23、分进入截止区，发生截止失真，止区，发生截止失真，集电极电流呈集电极电流呈。iCuo放大电路输出电压同样产放大电路输出电压同样产生截止失真。由于共射电生截止失真。由于共射电路输入、输出反相，因此路输入、输出反相，因此输出电压呈现输出电压呈现。VB值小值小Q点低，点低，失真！失真！ 通过分析可知，交流放大电路中如果不设通过分析可知，交流放大电路中如果不设置静态工作点，输入的交流信号就无法全部置静态工作点，输入的交流信号就无法全部通过放大电路，造成传输过程中信号的严重通过放大电路，造成传输过程中信号的严重失真；若静态工作点设置不合适，同样会发失真；若静态工作点设置不合适，同样会发生传输过程中的生传输

24、过程中的饱和饱和失真和失真和截止截止失真。失真。 设置合适的静态工作点显然是放大电路保证传输质量的必设置合适的静态工作点显然是放大电路保证传输质量的必要条件，其设置的原则是：保证正常的输入信号不失真的输要条件，其设置的原则是：保证正常的输入信号不失真的输出且保证静态工作点的相对稳定。出且保证静态工作点的相对稳定。 分压式偏置的共射放大电路显然可以实现上述原则。通过分压式偏置的共射放大电路显然可以实现上述原则。通过选择合适的分压电阻选择合适的分压电阻RB1和和RB2，可获得一个恰当的基极电位，可获得一个恰当的基极电位值，以确保晶体管的值，以确保晶体管的发射结正偏发射结正偏和和集电结反偏集电结反偏

25、。这样，在。这样，在信号传输的过程中晶体管就会始终工作在放大区，使放大电信号传输的过程中晶体管就会始终工作在放大区，使放大电路正常工作。电路中的反馈电阻路正常工作。电路中的反馈电阻则起到了稳定工作点的作则起到了稳定工作点的作用，从而抑制了由于温度变化对放大电路产生的影响。用，从而抑制了由于温度变化对放大电路产生的影响。放大电路中各电放大电路中各电压、电流的符号压、电流的符号有何规定有何规定? ? 放大电路的基本概念放大电路的基本概念是什么？放大电路中是什么？放大电路中能量的控制与变换关能量的控制与变换关系如何？系如何？ 说明共发射极电压放大器说明共发射极电压放大器输入电压与输出电压的相位输入电

26、压与输出电压的相位关系如何？关系如何？ 如果共发射极电压如果共发射极电压放大器中没有集电极电放大器中没有集电极电阻阻R RC C，能产生电压，能产生电压 放大吗？放大吗？ 基本放大电路的组基本放大电路的组成原则是什么？以成原则是什么？以共射组态基本放大共射组态基本放大电路为例加以说明电路为例加以说明 放大电路中为什么要放大电路中为什么要设置静态工作点？静设置静态工作点？静态工作点不稳定对放态工作点不稳定对放大电路有何影响？大电路有何影响？ 放大电路的失真包括放大电路的失真包括哪些？如何消除失真哪些？如何消除失真？两种失真下集电极？两种失真下集电极电流的波形和输出电电流的波形和输出电压的波形有何

27、不同？压的波形有何不同？ 影响静态工作点稳定的影响静态工作点稳定的因素有哪些？其中哪个因素因素有哪些？其中哪个因素影响最大？如何防范？影响最大？如何防范？ 静态时耦合电容静态时耦合电容C C1 1、C C2 2两端有无电压？若有，两端有无电压？若有，其电压极性和大小如何其电压极性和大小如何确定？确定？ 能否说出能否说出R RE E和和C CE E在放大电路中所在放大电路中所起的作用。起的作用。 电容电容CE在电路中起何作用？在电路中起何作用？+UCCCERERB1RB2C2RCC1Tcbe 电容电容CE的作用：交流通路的作用：交流通路中，射极电容将反馈电阻短中，射极电容将反馈电阻短路，则路，则

28、Au不受影响。不受影响。如果把射极电容去如果把射极电容去掉，对电路会产生掉，对电路会产生何影响？何影响？如果把射极电容如果把射极电容CE去掉，交流去掉，交流通道反馈电阻通道反馈电阻RE仍起作用，则仍起作用，则IE减小，减小，rbe增大，负载不变情增大，负载不变情况下，电压放大倍数况下，电压放大倍数Au降低。降低。动态分析的方法通常采用微变等效电路法。动态分析的方法通常采用微变等效电路法。2.3 基本放大电路的动态分析基本放大电路的动态分析 放大电路加入交流输入信号的工作状态称为放大电路加入交流输入信号的工作状态称为动态动态。动态分析时，动态分析时，放大电路的输入是微弱的小信号；放大电路内部各电

29、压、电流均按放大电路的输入是微弱的小信号；放大电路内部各电压、电流均按交流量分析；输出的则是被放大的输入信号。动态分析就是要交流量分析；输出的则是被放大的输入信号。动态分析就是要求解求解有信号输入时放大电路的输入电阻有信号输入时放大电路的输入电阻 、输出电阻、输出电阻 及电压放大倍数及电压放大倍数等指标。等指标。CERCUCCRB1RB1RCcbeRLRB2TRSuSC2C1RE分压式偏置共发射极放大电路分压式偏置共发射极放大电路输入信号源输入信号源放大电路放大电路负载负载电源为电源为0时可时可视为视为“地地”电容相当于电容相当于“交流短路交流短路”RB1相当于接相当于接于基极与于基极与“地地

30、”之间之间RC相当于接相当于接于集电极与于集电极与“地地”之间之间分压式偏置共发射极放大电路的交流通道分压式偏置共发射极放大电路的交流通道 由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而称为共发射极由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而称为共发射极组态的放大电路。组态的放大电路。1.1.共射放大电路的动态分析共射放大电路的动态分析2. 微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性电路的求解方法求出电路的

31、求解方法求出ri、ro、Au的方法。的方法。RB1RCcbeRB2T 一般情况下，由高、低频小功一般情况下，由高、低频小功率管构成的放大电路都符合小信率管构成的放大电路都符合小信号条件。因此其输入、输出特性号条件。因此其输入、输出特性在小范围内均可视为线性。在小范围内均可视为线性。ibibRB1RCRB2rbe晶体管的微变等效电路。其中晶体管的微变等效电路。其中rbe是是晶体管输入端的等效电阻，受控电晶体管输入端的等效电阻，受控电流源相当晶体管的集电极电流。显流源相当晶体管的集电极电流。显然微变等效电路反映了晶体管电流然微变等效电路反映了晶体管电流的的作用。作用。晶体管交流输入等效电阻晶体管交

32、流输入等效电阻mAmV26)1 (300EbeIrRB1RCRB2rbe共射电压放大器的微变等效电路法共射电压放大器的微变等效电路法ibib晶体管的微变晶体管的微变等效电路等效电路iiuiuoi0=0iC基极电流基极电流集电极电流集电极电流放大电路放大电路的输入电的输入电压和电流压和电流放大电路放大电路的输出电的输出电压和电流压和电流电路交流等效输入电阻：电路交流等效输入电阻： ri=rbe/RB1/RB2由于小信号电路有由于小信号电路有RB1和和RB2 rbe ，所以，所以 ri rbe 显然交流等效输显然交流等效输出电阻：出电阻：ro=RC电路中电压放大倍数：电路中电压放大倍数：beCbe

33、bCbiouArRriRiuu若电路接入负载，则电路的电压放大倍数：若电路接入负载，则电路的电压放大倍数：beLbeLCu/ArRrRR共发射极放大电路微变等效电路法的动态分析结果为：共发射极放大电路微变等效电路法的动态分析结果为：bebeB2B1i/rrRRiurii式中负号反映了式中负号反映了输出电压与输入输出电压与输入电压的反相关系电压的反相关系显然，放大电路带上负载显然，放大电路带上负载后，其电压放大倍数将降后，其电压放大倍数将降低低 。负载越大，。负载越大，RL等效等效电阻越小，放大倍数下降电阻越小，放大倍数下降越多。越多。 共发射极放大电路的主要任务是对输入的小信号进行电压共发射极

34、放大电路的主要任务是对输入的小信号进行电压放大，因此电压放大倍数放大，因此电压放大倍数Au是衡量放大电压性能的主要指标是衡量放大电压性能的主要指标之一。之一。 AbeCurR CoRr / ALCLbeLuRRRrR其中， 共射放大电路的电压放大倍数随负载增大而下降很多，说共射放大电路的电压放大倍数随负载增大而下降很多，说明这种放大电路的带负载能力不强。明这种放大电路的带负载能力不强。Q Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 图示电路，已知图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=

35、2k，RL=3k，=50。试分析求解交流参数试分析求解交流参数ri、ro、Au。前面例题已经解出其静态工作点前面例题已经解出其静态工作点333mA65. 1V4BQEQCQBIIIVk1 . 11.652651300mAmV26)1 (300EQbeIrk96. 01 . 1/10/02/beB2B1irRRr画出其微变等效电路画出其微变等效电路，RB1RCRB2rbebibi动态分析如下：动态分析如下：k3CoRr1361 . 1350beCurRA微微变变等等效效电电路路 ibibRB1RCRB2rbeRe动态分析：动态分析： iB1B2beeoCLubee/ / /(1), A(1)RR

36、RrRrRRrR （） 显然电路中加了交流反馈电阻显然电路中加了交流反馈电阻Re后，电路中的电压放大倍后，电路中的电压放大倍数进一步降低了。数进一步降低了。共射放大电路中含有交流反馈电阻的动态分析共射放大电路中含有交流反馈电阻的动态分析 输入电阻输入电阻ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小。为减轻信号电压源负担，总希望的大小。为减轻信号电压源负担，总希望ri大些。另外大些。另外较大的输入电阻较大的输入电阻ri，也可降低信号源内阻，也可降低信号源内阻RS的影响，使的影响，使放大电路获得较强的输入电压。在共射放大电路中，由放大电路获得较强的输入电压。在

37、共射放大电路中，由于于RB比比rbe大得多，大得多，ri近似等于近似等于rbe，一般只有几百欧至几，一般只有几百欧至几千欧，即共射放大器的输入电阻的阻值比较低。千欧，即共射放大器的输入电阻的阻值比较低。 对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好。因为放大对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好。因为放大电路输出电阻电路输出电阻ro越小，负载电阻越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越的变化对输出电压的影响就越小，则放大电路的带负载能力就越强。而共射放大电路的输出电小，则放大电路的带负载能力就越强。而共射放大电路的输出电阻阻ro在通常只有几千欧至几十千欧，因此在通常只有几千欧至几十千

38、欧，因此输出电阻较大输出电阻较大。 共射放大电路的电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数共射放大电路的电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数、动态、动态输入电阻输入电阻rbe及集电极电阻及集电极电阻RC、负载电阻、负载电阻RL均有关。由前分析可知，均有关。由前分析可知，共射放大电路的共射放大电路的Au很大，因此被广泛应用于多级放大电路的中间很大，因此被广泛应用于多级放大电路的中间级。级。1、下图中设、下图中设UCC和和RC为定值，当基极电流增加时，为定值，当基极电流增加时，IC能否成能否成正比地增加？最后接近何值？此时正比地增加？最后接近何值？此时UCE=？当基极电流减？当基极电流减小时，小时，IC又

39、如何变化？最后达到何值？这时的又如何变化？最后达到何值？这时的UCE约等于约等于多少？多少？ic(mA)uCE(V)UCEQUCCQ2Q1UCCRC80A60A40A20AIB=0 0 1VCCCEBCBCEBCBUUIIIUIII值，这时后接近倍减小，最仍能成在放大区范围内减小时，当左右，近饱和值，此时倍增加，最后接成内增加时，在放大区范围当 说一说下图所示各电路能否放大交流信号？为什么？说一说下图所示各电路能否放大交流信号？为什么？C2C1RCTUCCRB2uiuO(a)C2C1RCTREUCCRB2RB1uiuO(d)C2C1RCTUCCRB1uiuO(b)C2C1RCTUCCRB2RB

40、1uiuO(c)VB=UCC，饱和失真饱和失真VB=UBE，截止失真截止失真NPN管的电管的电路，电容极路，电容极性接反。性接反。PNP管的电管的电路，电源、路，电源、电容极性均电容极性均接反。接反。试述放大电路输出电试述放大电路输出电阻的概念。为什么总阻的概念。为什么总希望放大电路的输出希望放大电路的输出电阻电阻r r0 0尽量小一些呢尽量小一些呢？ 电压放大倍数的概念是电压放大倍数的概念是什么什么? ?电压放大倍数是电压放大倍数是如何定义的？共发射极如何定义的？共发射极放大电路的电压放大倍放大电路的电压放大倍数与哪些参数有关？数与哪些参数有关？ 试述放大电路输入电阻的试述放大电路输入电阻的

41、概念。为什么总是希望放大电概念。为什么总是希望放大电路的输入电阻路的输入电阻r ri i尽量大一些？尽量大一些？ 何谓放大电路的动何谓放大电路的动态分析？动态分析态分析？动态分析分析步骤？你能否分析步骤？你能否说出微变等效电路说出微变等效电路法的思想？法的思想？ 1. 电路的组成电路的组成2.4 共集电极放大电路共集电极放大电路TRBREuouiUCCC1RLC2 观察左图，可见共集电极放大观察左图，可见共集电极放大电路的电路的特点特点是：是：晶体管的晶体管的集电极集电极直接与直流电源直接与直流电源UCC相接相接，负载负载接在发射极电阻两端接在发射极电阻两端。显然，电显然，电路的路的输入极仍为

42、基极输入极仍为基极，输出极却输出极却是发射极是发射极。RBREUCCIBICIEEBBEBBCC)1 (RIURIUUBE2. 静态工作点静态工作点ECCCCERIUUBCEBBECCB )1 (IIRRUUI，3. 动态分析动态分析 显然，集电极为输入、输出回路显然，集电极为输入、输出回路共同的交流共同的交流“地地”端，因此称之为端，因此称之为共集电极放大电路。共集电极放大电路。RBREuoui交流情况下交流情况下UCC=0，相当于，相当于“地地”电电位位C1RBC2RB相当于接在相当于接在基极与基极与“地地”之间之间耦合电容耦合电容C1、C2相当于相当于短路短路微变等效电路微变等效电路ib

43、ibRLRBrbeREuiuoobL(1)(/ /)EuiRRLbbeb)1 (RiriuiLbeLou)1 ()1 (ARrRuuiLbeLou)1 ()1 (ARrRuui通常通常(1+)RLrbe，故式中分，故式中分子小于约等于分母，即共集电极子小于约等于分母，即共集电极放大电路的放大电路的Au小于和约等于小于和约等于1。 因因Au为正值，说明为正值，说明ui与与uo相位相同；又因相位相同；又因uiuo，说明电路，说明电路中的电压并没有被放大。但是，电路中中的电压并没有被放大。但是，电路中ie=(1+)ib，说明电路，说明电路仍有电流放大和功率放大作用。此外，仍有电流放大和功率放大作用。

44、此外， uo是由射极输出的，是由射极输出的，因之共集电极放大电路又称为因之共集电极放大电路又称为“射极输出器射极输出器”。求电路的输入电阻求电路的输入电阻ri)1 (/LbeBRrRri求电路的输出电阻求电路的输出电阻robeorr 射极输出器的射极输出器的ri较大较大，通常可达几十千欧至几百千欧。，通常可达几十千欧至几百千欧。 显然，射极输出器的显然，射极输出器的ro较小较小，仅为几十欧至几百欧。，仅为几十欧至几百欧。射极输出器的射极输出器的电压放大倍数小于电压放大倍数小于1约等于约等于1，即，即uo跟随跟随ui变化。变化。输入电阻较高。输入电阻较高。输出电阻较低。输出电阻较低。 射极跟随器

45、具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用于多级这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用于多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高输入电阻可以减轻信号源的负担，提高输入级时，其高输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低输出电阻可以放大器的输入电压。用作输出级时，其低输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。匹配，

46、向负载传送尽可能大的功率。2.3.4 电路特点和应用实例电路特点和应用实例射极输出器与共发射极输出器与共发射极放大器相比，有何射极放大器相比，有何特点？特点？ 射极输出器的发射极电阻射极输出器的发射极电阻R RE E能能否像共发射极放大器一样并联否像共发射极放大器一样并联一个旁路电容一个旁路电容C CE E来提高电路的电来提高电路的电压放大倍数？为什么？压放大倍数？为什么？射极输出器的电压射极输出器的电压放大倍数等于和略小于放大倍数等于和略小于1 1，是否说明该组态放，是否说明该组态放大电路没有放大能力？大电路没有放大能力？ 2.5 功率放大器和差动放大电路功率放大器和差动放大电路扩音系统扩音

47、系统功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取 被放大后的模拟信号在推动实际负载被放大后的模拟信号在推动实际负载时需要较大的功率，能完成此任务的器件就是功率放大器时需要较大的功率，能完成此任务的器件就是功率放大器 。 执行机执行机构构 用作放大电路的输出级，以驱动执行用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。 1. 功率放大器的分类功率放大器的分类甲类放大器：甲类放大器：这种功放的工作原理是输出器件晶体管始这种功放的工作原理是输出器件晶体管始终工作在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周终工作

48、在传输特性曲线的线性部分，在输入信号的整个周期内输出器件始终有电流连续流动，这种期内输出器件始终有电流连续流动，这种功放失真小，但功放失真小，但效率低效率低，约为，约为50%，功率损耗大，一般应用在家庭的高档，功率损耗大，一般应用在家庭的高档机较多。机较多。乙类放大器：乙类放大器：两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号两只晶体管交替工作，每只晶体管在信号的半个周期内导通，另半个周期内截止。该类功放的半个周期内导通，另半个周期内截止。该类功放效率较效率较高高，约为，约为78%，但缺点是，但缺点是容易产生交越失真容易产生交越失真。甲乙类放大器：甲乙类放大器：兼有甲类放大器兼有甲类放大器音质好音质好和

49、乙类放大器和乙类放大器效效率高率高的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。的优点，被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。前级功放：前级功放：主要作用是对信号源传输过来的节目信号进主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。行必要的处理和电压放大后，再输出到后级放大器。后级功放：后级功放：对前级放大器送出的信号进行不失真放大，对前级放大器送出的信号进行不失真放大，以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有以强劲的功率驱动扬声器系统。除放大电路外，还设计有各种保护电路，如短路保护、过压保护、过热保护、过流各种保护电路，如短路保护、过压保护、

50、过热保护、过流保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场保护等。前级功放和后级功放一般只在高档机或专业的场合采用。合采用。合并式放大器：合并式放大器：将前级放大器和后级放大器合并为一台将前级放大器和后级放大器合并为一台功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式功放，兼有前二者的功能，通常所说的放大器都是合并式的，应用范围较广。的，应用范围较广。 目前功放的发展趋势倾向于采用无输出变压器的目前功放的发展趋势倾向于采用无输出变压器的OTL功率功率放大电路和无输出电容的放大电路和无输出电容的OCL功率放大电路。功率放大电路。2. 功率放大器的特点及技术要求功率放大器的特点及技术要求由

51、于功放电路的主要任务是向负载提供一定的功率，因而由于功放电路的主要任务是向负载提供一定的功率，因而输出电压和电流的幅度足够大；输出电压和电流的幅度足够大；由于要求输出信号幅度大，通常使三极管工作在极限应用由于要求输出信号幅度大，通常使三极管工作在极限应用状态，即三极管工作在接近饱和区与截止区的工作状态，因状态，即三极管工作在接近饱和区与截止区的工作状态，因此输出信号存在一定程度的失真。此输出信号存在一定程度的失真。功率放大电路在输出功率的同时，三极管消耗的能量也较功率放大电路在输出功率的同时，三极管消耗的能量也较大，因此三极管的管耗和散热问题不能忽视。大，因此三极管的管耗和散热问题不能忽视。功

52、率放大电路工作在大信号运用状态，因此功率放大电路工作在大信号运用状态，因此只能采用图解只能采用图解法法进行估算。进行估算。（1）效率尽可能高）效率尽可能高 （2）具有足够大的输出功率）具有足够大的输出功率（3）非线性失真尽可能小）非线性失真尽可能小 （4）散热条件要好）散热条件要好 功放通常工作在大信号情况下，所以输出功率和功耗都较大，功放通常工作在大信号情况下，所以输出功率和功耗都较大，效率问题突显。我们期望在允许的失真范围内尽量减小损耗。效率问题突显。我们期望在允许的失真范围内尽量减小损耗。 为获得最大的功率输出，要求功放管工作在接近为获得最大的功率输出，要求功放管工作在接近“极限运用极限

53、运用”状态。选用时应考虑管子的三个极限参数状态。选用时应考虑管子的三个极限参数ICM、PCM和和U(BR)CEO。 处于大信号工况下的管子不可避免地存在非线性失真。但应考处于大信号工况下的管子不可避免地存在非线性失真。但应考虑在获得尽可能大的功率输出下将失真限制在允许范围内。虑在获得尽可能大的功率输出下将失真限制在允许范围内。 功放管工作在功放管工作在“极限运用极限运用”状态，因而造成相当大的结温和管状态，因而造成相当大的结温和管壳壳温升。散热问题应充分重视，应采取措施使功放管有效地散热。温升。散热问题应充分重视，应采取措施使功放管有效地散热。3. 功率放大电路中的交越失真功率放大电路中的交越

54、失真图示为图示为乙类功率放大电路乙类功率放大电路 ui/V t00.6-0.6 u0/V t00.6-0.6过零处的过零处的交越失真交越失真 电路中两个管子在信号周期内电路中两个管子在信号周期内交替工作，各自产生半个周期的交替工作，各自产生半个周期的信号波形。信号波形。由于两管工作时存在死区由于两管工作时存在死区与一般电压放大与一般电压放大器相比，功放电器相比，功放电路在性能要求上路在性能要求上有什么不同点？有什么不同点？ 何谓何谓“交越失真交越失真”？哪种电路存在？哪种电路存在“交越失真交越失真”？如何？如何克服克服“交越失真交越失真”？ 能说出甲类、乙能说出甲类、乙类和甲乙类三种功类和甲乙

55、类三种功放电路的特点吗？放电路的特点吗？ 直接耦合直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，由于温度的多级放大电路，当输入信号为零时，由于温度的变化、电源电压的波动以及元器件老化等原因，使放大电的变化、电源电压的波动以及元器件老化等原因，使放大电路的工作点发生变化，这个不为零的、无规则的、持续缓慢路的工作点发生变化，这个不为零的、无规则的、持续缓慢变化量会被直接耦合的放大电路逐级加以放大并传送到输出变化量会被直接耦合的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，这种现象称端，使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动，这种现象称为为，简称零漂或温漂。，简称零漂或温漂。

56、uOt0零漂有时会把零漂有时会把有用信号淹没有用信号淹没（1）零漂现象）零漂现象（2） 差动放大电路差动放大电路 为了抑制为了抑制“零漂零漂”，必须采用相应措施，其中最有效的措，必须采用相应措施，其中最有效的措施就是采用差动施就是采用差动放大电路。放大电路。 差动放大电路的组成差动放大电路的组成 差动放大电路由两个对称的差动放大电路由两个对称的共射基本放大电路组成。其中共射基本放大电路组成。其中VT1、VT2是两个特性完全相是两个特性完全相同的晶体管，两管基极信号电同的晶体管，两管基极信号电压压ui1、ui2大小相等、相位相反。大小相等、相位相反。差模信号差模信号 差动放大电路这种双端输入方式

57、差动放大电路这种双端输入方式称为称为差模输入差模输入方式，所加信号称为方式，所加信号称为差模信号，差模信号，差模信号是放大电路中差模信号是放大电路中需要传输和放大的有用信号需要传输和放大的有用信号，用，用uid表示，数值上等于两管输入信号的表示，数值上等于两管输入信号的差值：差值：uid=ui1 ui2 两个输入端信号之间的差值实际上就是加在多级放大电路两个输入端信号之间的差值实际上就是加在多级放大电路输入级的信号电压，信号电压的差值只要不为零时才能进行输入级的信号电压，信号电压的差值只要不为零时才能进行放大和传输。显然，差动放大电路放大的是两个输入端信号放大和传输。显然，差动放大电路放大的是

58、两个输入端信号的差值，所以又称为的差值，所以又称为。 共模信号共模信号 温度变化、电源电压波动等温度变化、电源电压波动等引起的零漂电压，折合到放大引起的零漂电压，折合到放大电路输入端，相当于在放大电电路输入端，相当于在放大电路输入端加了路输入端加了“共模信号共模信号”，外界电磁干扰对放大电路的影外界电磁干扰对放大电路的影响也相当于在输入端加上了响也相当于在输入端加上了“共模信号共模信号”。可见，所谓的。可见，所谓的。因此，放大电路对共。因此，放大电路对共模信号不仅不应放大，反而应模信号不仅不应放大，反而应当具有较强的抑制能力。当具有较强的抑制能力。 温度发生变化时，温度发生变化时，差动放差动放大电路输入端相当于加了一大电路输入端相当于加了一个共模信号，此时两管对共个共模信号，此时两管对共模信号产生的电流，其变化模信号产生的电流，其变化规律相同，两管集电极电压规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。也双端输出电压始终为零。也就是说，就是说，。因此，。因此，零点漂