第二章 放大电路及其分析方法

1、第二章第二章放大电路的基本原理放大电路的基本原理2.1放大的概念放大的概念2.2单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路2.3放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标2.4放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法2.5工作点的稳定问题工作点的稳定问题2.6放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组态2.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.8多级放大电路多级放大电路2.1放大的概念放大的概念本质：本质：实现能量的控制。实现能量的控制。在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动信号控制这个能源，使之输

2、出较大的能量，然后推动负载。负载。小能量对大能量的控制作用称为小能量对大能量的控制作用称为放大作用放大作用。放大的对象是放大的对象是变化量。变化量。核心元件：核心元件：双极型三极管和场效应管。双极型三极管和场效应管。放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。2.2.12.2.1单管共单管共射射极放大电路的极放大电路的结构及各元件的作用结构及各元件的作用+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV2.2单管共发射极放大电路单管共发射极放大电路各元件作用：各元件作用：使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并

3、提供适当的静IB和和UBE。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。集电极电阻集电极电阻RC，将变化的电流转将变化的电流转变为变化的电压。变为变化的电压。耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性，电解电容，有极性，大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔直通交隔直通交隔离隔离输入输出与电路直流输入输出与电路直流的联系，同时能使信的联系，同时能使信号顺利输入输出。号顺利输入输出。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：各元件作用

4、：2.2.2单管共发射极放大电路的工作原理单管共发射极放大电路的工作原理一、放大作用：一、放大作用：图图 2.2.1单管共射放大电路单管共射放大电路的原理电路的原理电路 )( )(CCCEOBCBBERiuuiiiuu 实实现现了了放放大大作作用用。 Ouu 图图 2.2.1单管共射放大电路的原理电路单管共射放大电路的原理电路二、组成放大电路的原则：（判二、组成放大电路的原则：（判断电路能否放大的依据）断电路能否放大的依据）1. 外加直流电源的极性外加直流电源的极性必须使发射结正偏，集必须使发射结正偏，集电结反偏。则有：电结反偏。则有：BCii 2. 输入回路的接法应使输入电压输入回路的接法应

5、使输入电压 u 能够传送到三能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量极管的基极回路，使基极电流产生相应的变化量 iB。3. 输出回路的接法应使变化量输出回路的接法应使变化量 iC 能够转化为变化能够转化为变化量量 uCE，并传送到放大电路的输出端。，并传送到放大电路的输出端。三、原理电路的缺点：三、原理电路的缺点：1. 双电源供电；双电源供电； 2. uI、uO 不共地。不共地。四、单管共射放大电路四、单管共射放大电路C1 、C2 ：为隔直电容或耦合电容；为隔直电容或耦合电容； RL：为负载电阻。为负载电阻。该电路也称该电路也称阻容耦合阻容耦合单管共射放大电路。单管共射放大电路。

6、基本放大电路的习惯画法基本放大电路的习惯画法2.3放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标图图 2.3.1放大电路技术指标测试示意图放大电路技术指标测试示意图一、放大倍数一、放大倍数) )( (电压放大倍数电压放大倍数uA ioUUAu ) )( (iA 电流放大倍数ioIIAi 二、最大输出幅度二、最大输出幅度在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供给负载的最大输出电压给负载的最大输出电压( (或最大输出电流或最大输出电流) )可用峰可用峰-峰值表峰值表示，或有效值表示示，或有效值表示( (Uom 、Iom) )。三、非线性失真系数三、非线

7、性失真系数 D四、输入电阻四、输入电阻 Ri所有谐波总量与基波成分之比，即所有谐波总量与基波成分之比，即12322UUUD 从放大电路输入端看进去的等从放大电路输入端看进去的等效电阻。效电阻。iiiIUR 输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=ui / ii一般来说，一般来说， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。+i-oiii+-信号源S放大电路oS-LuR负载RuuRiRi

8、五、输出电阻五、输出电阻 Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻。从放大电路输出端看进去的等效电阻。 LS0oooRUIUR输入端正弦电压输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载，分别测量空载和输出端接负载 RL 的输出电压的输出电压 、 。oU iUoULooo)1(RUUR 输出电阻愈小，带载能力愈强。输出电阻愈小，带载能力愈强。LoLooRRRUU +S+o负载LS+信号源-u-oiiiRR放大电路-+iuuRiRiouoRRoAum六、通频带六、通频带BWm21uA七、最大输出功率与效率七、最大输出功率与效率 输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号输出不产生明显失真的最大输出功率。

9、用符号 Pom表示。表示。VomPP ：效率：效率PV：直流电源消耗的功率：直流电源消耗的功率fL fHfL：下限频率：下限频率fH：上限频率：上限频率图图 2.3.2图图 2.4.1( (b) )2.4放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法基本分析方法两种基本分析方法两种图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法2.4.1直流通路与交流通路直流通路与交流通路图图 2.2.2( (b) )图图 2.4.1( (a) )开路开路 将交流电压源短路，将电容开路。将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：直流通路的画法：开路开路-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc对交流信号

10、对交流信号(输入信号输入信号ui)交流通路的画法：交流通路的画法：-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi 将直流电压源短路接地，将直流电压源短路接地，将电容短路。将电容短路。短路短路短路短路置零置零交流通路交流通路+R-uoTuRbRLic+TRb1RCCVc直流通路直流通路1.静态工作点静态工作点Ui=0时电路的工作状态时电路的工作状态-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0时时由于电源的由于电源的存在，电路存在，电路中存在一组中存在一组直流量。直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-2.4.2静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算由于由于(IB,UB

11、E) 和和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特性曲分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为线上的一个点，所以称为静态工作点静态工作点(直流工作点）直流工作点）。IBUBEQIBQUBEQQUCEQICQICUCEIB为什么要设置静态工作点？为什么要设置静态工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性放大区，以保证信号不失真。工作在线性放大区，以保证信号不失真。2.4.2静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算bceIBQICQ UCEQ图图 2.4.1( (a) )bBEQCCBQRUVI 硅管硅管 UBEQ = (

12、0.6 0.8) V锗管锗管 UBEQ = (0.1 0.2) VICQ IBQUCEQ = VCC ICQ RCRb称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏置电流偏置电流。【例例】图示单管共射放大电路中，图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，Rc = 3 k ，Rb = 280 k ，NPN 硅管的硅管的 = 50，试估算静，试估算静态工作点。态工作点。图图 2.4.2( (a) )解：解：设设 UBEQ = 0.7 VA 40mA )2807.012(bBEQCCBQ RUVIICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mAUCEQ = VCC ICQ Rc = (12

13、2 3)V = 6 V2.4.3图解法图解法在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。法求解放大电路的工作情况。一、图解法的过程一、图解法的过程( (一一) )图解分析静态图解分析静态1. 先用估算的方法计算输入回路先用估算的方法计算输入回路 IBQ、 UBEQ。2. 用图解法确定输出回路静态值用图解法确定输出回路静态值方法：方法：根据根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点式确定两个特殊点cCCCCECCCEC 0 0 RViuVui 时，时，当当时，时，当当直流负载线直流负载线输出回路输出回路输出特性输出特

14、性CCCCCECCCEC0 0 RViuVui ，直流负载线直流负载线Q图图 2.4.3由静态工作点由静态工作点 Q 确 定 的确 定 的 IC Q、UCEQ 为静态值。为静态值。图图 2.4.3( (a) )【例例】图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知 Rb = 280 k ，Rc = 3 k ，集电极直流电源，集电极直流电源 VCC = 12 V，试用图解法确定静态工作点。试用图解法确定静态工作点。解：解：首先估算首先估算 IBQA 40mA)2807 . 012(bBEQCCBQ RUVI做直流负载线，确定做直流负载线，确定 Q 点点根据根据 UC

15、EQ = VCC ICQ RciC = 0，uCE = 12 V ；uCE = 0，iC = 4 mA .0iB = 0 A20 A40 A60 A80 A134224681012MQIBQ = 40 A ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.uCE /V由由 Q 点确定静态值为：点确定静态值为：iC /mA图图 2.4.3( (b) )( (二二) ) 图解分析动态图解分析动态1. 交流通路的输出回路交流通路的输出回路图图 2.4.4输出通路的外电路是输出通路的外电路是 Rc 和和 RL 的并联。的并联。2. 交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线交流负载线斜率为：交流负载线斜率为

16、：LCLL/ 1RRRR ，其中，其中OIBiC / mAuCE /VQ图图 2.4.5( (b) )交流负载线的作法：交流负载线的作法：斜斜 率为率为- -1/RL 。（。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 输出端接负载输出端接负载RL：不影响不影响Q 影响动态！影响动态！交流负载线的作法：交流负载线的作法：iCiCEVCCCCCRVQIB交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线斜斜 率为率为- -1/RL 。（ RL= RLRc ）经过经过Q点。点。 注意：注意：（1）交流负载线是有交流）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交

17、流负载线与直流负载线重合。）空载时，交流负载线与直流负载线重合。iBuBEQuiibic1. 交流放大原理（设输出空载）交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号入一微小的正弦信号 uiib静态工作点静态工作点3. 用图解法分析放大器的动态工作情况用图解法分析放大器的动态工作情况iCiCEuce注意：注意：uce与与ui反相！反相！1b+b2CRcCVRCCb1uiiBiCuCEuo各点波形各点波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反2. 动态工作情况图解分析（有载）动态工作情况图解分析（有载）图图 2.4.5( (a) )

18、输入回路工作情况输入回路工作情况0.680.72 uBE iBtQ000.7t6040200uBE/ViB / AuBE/ViBUBE交流负载线交流负载线直流负载线直流负载线4.57.5 uCE912t0ICQiC / mA0IB = 4 0 A2060804Q260uCE/ViC / mA0tuCE/VUCEQ iC图图 2.4.5( (b) )输出回路工作输出回路工作情况分析情况分析BECEIOuuuuAu 图图 2.4.6单管共射放大电路的单管共射放大电路的电压电流波形电压电流波形结论：结论：（1）单管共射放大电路单管共射放大电路当输入正弦波当输入正弦波 uI 时，电路中的时，电路中的信

19、号是交直流共存，可表示成：信号是交直流共存，可表示成：ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu（2 2）输出）输出u uo o与输入与输入u ui i相比，幅度相比，幅度被放大了，频率不变，但被放大了，频率不变，但相位相相位相反。反。 二、图解法的应用二、图解法的应用( (一一) )用图解法分析非线性失真用图解法分析非线性失真1. 静态工作点静态工作点过低，引起过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真的波形失真ibui结论：结论：iB 波形失真波形失真OQOttOuBE/ViB / AuBE/ViB / AIBQ 截止失真截止失真Q点过低点过低信号进入截止区信号进入截止区

20、iC 、 uCE ( (uo ) )波形失真波形失真NPN 管截止失真时管截止失真时的输出的输出 uo 波形。波形。uo = uceOiCtOOQ tuCE/VuCE/ViC / mAICQUCEQuo顶部失真顶部失真iCuCEuo2.Q点过高点过高信号进入饱和区信号进入饱和区称为饱和失真称为饱和失真信号波形信号波形截止失真和饱和失真截止失真和饱和失真统称统称“非线性失真非线性失真”NPN 管饱和失真时管饱和失真时的输出的输出 uo 波形。波形。( (二二) )用图解法估算最大输出幅度用图解法估算最大输出幅度OiB = 0QuCE/ViC / mAACBDE交流负载线交流负载线 输出波形没有输

21、出波形没有明显失真时能够输明显失真时能够输出最大电压。即输出最大电压。即输出特性的出特性的 A、B 所所限定的范围。限定的范围。22omDECDU Q 尽量设在线段尽量设在线段 AB 的中点。则的中点。则 AQ = QB，CD = DEiCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的静态工作点合适的静态工作点ib( (三三) )用图解法分析电路参数对静态工作点的影响用图解法分析电路参数对静态工作点的影响1. 改变改变 Rb，保持，保持VCC ，Rc ， 不变；不变；OIBiCuCE Q1Rb 增大，增大，Rb 减小，减小，Q 点下移；点下移；Q 点上移；点上移；Q2OIBiCu

22、CE Q1Q32. 改变改变 VCC，保持，保持 Rb，Rc ， 不变；不变； 升高升高 VCC，直流负载线平，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。但管子的动态功耗也增大。Q2图图 2.4.9( (a) )图图 2.4.9( (b) )图解法小结图解法小结1. 能够形象地显示静态工作点的位置与非线性能够形象地显示静态工作点的位置与非线性失真的关系；失真的关系；2. 方便估算最大输出幅值的数值；方便估算最大输出幅值的数值；3. 可直观表示电路参数对静态工作点的影响；可直观表示电路参数对静态工作点的影响；4. 有利于对静态工作点有利于对静态工作点

23、 Q 的检测等。的检测等。2.4.4微变等效电路法微变等效电路法 微变等效条件微变等效条件研究的对象仅仅是研究的对象仅仅是变化量变化量信号的信号的变化范围很小变化范围很小思路：将非线性的思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路等效成一个线性电路条件：交流小信号条件：交流小信号+i-ube+-ubTce+ci+bucei+-+ibecu-二端口网络晶体管在小信号晶体管在小信号(微变量微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就，三极管就可以可以等效为一个线性元件等效为

24、一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。组成的放大电路等效为一个线性电路。一、简化的一、简化的 h 参数微变等效电路参数微变等效电路( (一一) ) 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路 iB uBE 晶体管的输入特性曲线晶体管的输入特性曲线 常数常数 CEBBEbeUiurrbe ：晶体管的输入电阻。：晶体管的输入电阻。 在小信号的条件下，在小信号的条件下，rbe是一常是一常数。晶体管的输入电路可用数。晶体管的输入电路可用 rbe 等效等效代替。代替。1. 输入电路输入电路Q 点附近的工作段点附近的工作段近似地看成直线

25、近似地看成直线 可认为可认为 uBE 与与 iB 成正比成正比QOiB uBE 图图 2.4.10( (a) )2. 输出电路输出电路假设在假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的点附近特性曲线基本上是水平的( ( iC 与与 uCE无关无关) )，数量关系上，数量关系上， iC 是是 iB 的的 倍；倍； iB iB从三极管输出端看，从三极管输出端看，可以用可以用 iB 恒流源代恒流源代替三极管替三极管；该恒流源为受控源；该恒流源为受控源；为为 iB 对对 iC 的控制。的控制。uCE QiC O图图 2.4.10( (b) )3. 三极管的简化参数等效电路三极管的简化参数等效电路注意：注意

26、：这里忽略了这里忽略了 uCE 对对 iC与输出特性的影响，在与输出特性的影响，在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。误差很小。图图 2.4.11三极管的简化三极管的简化 h 参数等效电路参数等效电路cbe + uBE + uCE iC iBebcrbe iB+ uBE + uCE iC iBrce4. 电压放大倍数电压放大倍数 Au；输入电阻输入电阻 Ri、输出电阻、输出电阻 ROC1RcRb+VCCC2RL+VT+ iUOUbebirIU 而而bLco IRIU io UUAu beLio rRUUAu 所以所以)/(L

27、cLRRR oUrbe ebcRcRLRbbIcIbI + + iU图图 2.4.12单管共射放大电路的等效电路单管共射放大电路的等效电路负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。iiiuRibeb/rRber电路的输入电阻越大，从信号源取电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。较大的的输入电阻。输入电阻的计算：输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：根据输入电阻的定义：-+-+RbrbeibbiiicioLcRu.Ru.iiRRo定义：定义：放大+iuR+uS-S电路iRRL+Ou-当信号源有内阻时：当信号

28、源有内阻时：iouuuA sousuuA 由图知：由图知：ssiiiuRRRu 所以：所以：siiosousuuuuuuA usiiARRR 一般总是希望得到较大的的输入电阻。一般总是希望得到较大的的输入电阻。( (二二) ) rbe 的近似估算公式的近似估算公式rbb ：基区体电阻。基区体电阻。re b ：基射之间结电阻。基射之间结电阻。欧姆，可忽略。欧姆，可忽略。只有几只有几：发射区体电阻，一般：发射区体电阻，一般 er EQEQbe26IIUrT EQbbBBEbe26)1(ddIriur 低频、小功率管低频、小功率管 rbb 约为约为 300 。UT ：温度电压当量。：温度电压当量。c

29、 beiBiCiEbb rbe rer e b 图图 2.4.13电流放大倍数与电压放大倍数之间关系电流放大倍数与电压放大倍数之间关系讨论讨论1. 当当 IEQ 一定时，一定时， 愈大则愈大则 rbe 也愈大，选用也愈大，选用 值值较大的三极管其较大的三极管其 Au 并不能按比例地提高；并不能按比例地提高；EQbeL26)1(300beIrrRAu 因：因：2. 当当 值一定时，值一定时，IEQ 愈大则愈大则 rbe 愈小，可以得到较愈小，可以得到较大的大的 Au ，这种方法比较有效。，这种方法比较有效。 ( (三三) ) 等效电路法的步骤等效电路法的步骤( (归纳归纳) )1. 首先利用图解

30、法或近似估算法确定放大电路首先利用图解法或近似估算法确定放大电路的静态工作点的静态工作点 Q 。2. 求出静态工作点处的微变等效电路参数求出静态工作点处的微变等效电路参数 和和 rbe 。3. 画出放大电路的微变等效电路。可先画出三画出放大电路的微变等效电路。可先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流通路。流通路。4. 列出电路方程并求解。列出电路方程并求解。二、二、 微变等效电路法的应用微变等效电路法的应用uA . 1 计计算算电电压压放放大大倍倍数数例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电压放例：接有发射极电阻的单管放大电路，计算电

31、压放大倍数和输入、输出电阻。大倍数和输入、输出电阻。C1RcRb+VCCC2RL+VT+ iUOURerbe bcRcRLRboUbIcIbI + ReeIe+ iU图图 2.4.14接有发射极电阻的放大电路接有发射极电阻的放大电路2. 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 bebeiii/)1(RRrIUR 引 入引 入 Re 后，输入电阻后，输入电阻增大了。增大了。3. 放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻coRR rbe ebcRcRLRboUbIcIbI + + ReeIcIrbe bcRcRbbIbI ReeIe将放大电路的输入将放大电路的输入端短路，负载电阻端短路，负载电阻 RL

32、开开路路 ，忽略，忽略 c 、e 之间的之间的内电阻内电阻 rce 。RLiU图图 2.4.14( (b) )解解（1）求）求Q点，作直流通路点，作直流通路直流通路直流通路+-VRIVVmAIIuAKRVVI424124)40(10040300) 2 . 0(12cCCCCEBCbBECCB例如图，已知例如图，已知BJTBJT的的=100=100，V VBEBE=-0.2V=-0.2V。（1 1）试求该电路的静态工作点；试求该电路的静态工作点；（2 2）画出简化的小信号等效电路；）画出简化的小信号等效电路；（3 3）求该电路的电压增益）求该电路的电压增益A AV V， 输出电阻输出电阻R Ro

33、 o、输入电阻输入电阻R Ri i。2. 画出小信号等效电路画出小信号等效电路3. 求电压增益求电压增益 )mA()mV(26)1(200EQbeIr 200+（1+100）26/4=865欧6 .155)/()/()/(beLcbebLcbbebLcciO rRRrIRRIrIRRIVVAVRbviRcRLiVbIcIOVbI4. 求输入电阻求输入电阻865/bebiiirRIVR5. 求输出电阻求输出电阻Ro = Rc =2K6.非线性失真判断非线性失真判断ustuot底部失真即截止失真底部失真即截止失真基极电流太小，应减小基极电流太小，应减小基极电阻。基极电阻。RbviRcRLiVbIc

34、IOVbI2.5工作点的稳定问题工作点的稳定问题2.5.1温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管三极管是一种对温度十分敏感的元件。温度变化对管子参数的影响主要表现有：子参数的影响主要表现有：UBE ICEO变变T变变IC变变 1. UBE 改变。改变。UBE 的温度系数约为的温度系数约为 2 mV/ C，即温度每升，即温度每升高高 1 C，UBE 约下降约下降 2 mV 。 2. 改变。改变。温度每升高温度每升高 1 C， 值约增加值约增加 0.5% 1 %， 温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。 3. ICBO 改变。改变。温度每升高

35、温度每升高 10 C ，ICBQ 大致将增加一倍，说大致将增加一倍，说明明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。iBuBE25 C50CTUBEIBIC温度升高将导致温度升高将导致 IC 增大，增大，Q 上移。波形容易失真。上移。波形容易失真。iCuCEOiBQCCCRVVCCQ T = 20 C T = 50 C图图 2.5.1温度对温度对 Q 点和输出点和输出波形的影响波形的影响2.5.2静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路一、电路组成一、电路组成分压式偏置电路分压式偏置电路C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB图图 2.5

36、.2分压式工作点稳定电路分压式工作点稳定电路由于由于 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，电流负反馈式工作点稳定电路过程电流负反馈式工作点稳定电路过程T ICQ IEQ UEQ UBEQ ( (= UBQ UEQ) ) IBQ ICQ CCb2b1b2BQRRRVUUB稳定稳定二、静态与动态分析二、静态与动态分析静态分析静态分析C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于由于 IR IBQ， 可得可得( (估算估算) )CCb2b1b1BQVRRRU eBEQBQeEQEQCQ RUURUII 则则)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRI

37、VU 静态基极电流静态基极电流 CQBQII R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQ动态分析动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+ +CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRLoUbIcIiUbI + + Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+ uiuoRb1Re beLrRAu LcL/ RRR cob2b1bei/RRRRrR 画出放大器的微变等效电路画出放大器的微变等效电路 （1）画出放大器的交流通路）画出放大器的交流通路 （2）将交流通路中的三极管用）将交流通路中的三极管用h参参 数等效电路代替数等效电路代替2.6放大电路的三种基本组态放大电路的三种基本组

38、态三种基本接法三种基本接法共射组态共射组态CE共集组态共集组态CC共基组态共基组态CB2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU为射极输出器为射极输出器图图 2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路(a)电路图电路图(b )等效电路等效电路iUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 一、静态工作点一、静态工作点由基极回路求得静态基极电流由基极回路求得静态基极电流则则ebCCRRUVI)1 (BEQBQIBIEUBEUCEBQCQIIeCQCCeEQCCCEQRIVRIVUeEQBEQbBQCCRIURIVeBQBEQbB

39、Q)1 (RIURI+RVebCCR二二. 动态分析动态分析交流通道及微变等效电路交流通道及微变等效电路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeRiUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 电流放大倍数电流放大倍数biII eoII )1(beioi IIIIA所以所以电压放大倍数电压放大倍数ebeeo)1(RIRIU ebbebeebebi)1(RIrIRIrIU ebeeio)1 ()1 (RrRUUAuLee/ RRR 结论：电压放大倍数恒小于结论：电压放大倍数恒小于 1

40、，而接近，而接近 1，且输出电，且输出电压与输入电压同相，又称压与输入电压同相，又称射极跟随器。射极跟随器。iUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI ( (b) )等效电路等效电路1 1、放大倍数计算、放大倍数计算2、输入电阻、输入电阻eebebiRIrIU e)1 (beiiiRrIURiUOUSU +_+rbeSR eR iIbIeIoIbeccIbI 若考虑若考虑Rb则则Ri输入电阻较大。输入电阻较大。先不考虑先不考虑RbbRRrIUR/e)1 (beiii3、输出电阻、输出电阻OU+_rbeSR bIeIoIbeccIbI bsssbebo/ )( RRRR

41、rIU 式中式中1sbeooob)1 (eoRrIURIII所以而 输出电阻低，故带载能力比较强。输出电阻低，故带载能力比较强。Ro图图 2.6.2求射极输出器求射极输出器 Ro 的等效电路的等效电路eR/1sbeoRrR射极输出器的特点：电压放大倍数射极输出器的特点：电压放大倍数1， 输入阻抗高，输出阻抗小。输入阻抗高，输出阻抗小。射极输出器的应用射极输出器的应用1、放在多级放大器的输入端，提高整个放、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。大器的输入电阻。2、放在多级放大器的输出端，减小整个放、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。大器的输出电阻。2、放在两级之间，起

42、缓冲作用。、放在两级之间，起缓冲作用。2.6.2共基极放大电路共基极放大电路图图 2.6.3共基极放大电路共基极放大电路( (a) )原理电路原理电路VEE 保证发射结正偏；保证发射结正偏；VCC 保证集电结反偏；三极管保证集电结反偏；三极管工作在放大区。工作在放大区。( (b) )实际电路实际电路实际电路采用一个电实际电路采用一个电源源 VCC ，用，用 Rb1、Rb2 分分压提供基极正偏电压。压提供基极正偏电压。C1C2+_+_OUiUReVEEVCCRcRLVTC1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc一、静态工作点一、静态工作点( (IBQ , ICQ , UCEQ) )C

43、QBEQCCb2b1b1eeBEQBQEQ)(1IUVRRRRRUUI 1EQBQII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU 图图 2.6.3( (b) )实际电路实际电路C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc+b2Rb1RRVRceCC二、电流放大倍数二、电流放大倍数微变等效电路微变等效电路由图可得：由图可得：coei,IIII 所以所以 ecioIIIIAi由于由于 小于小于 1 而近似等于而近似等于 1 ，所以共基极放电电路，所以共基极放电电路没有电流放大作用。没有电流放大作用。+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec图图 2.

44、6.4共基极放大电路的等效电路共基极放大电路的等效电路三、电压放大倍数三、电压放大倍数+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec图图 2.6.4由微变等效电路可得由微变等效电路可得beLioLbobebi rRUUARIUrIUu 所以所以共基极放大电路没有电流放大作用，但是共基极放大电路没有电流放大作用，但是具有电压放具有电压放大作用大作用。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说。电压放大倍数与共射电路相等，但没有负号，说明该电路明该电路输入、输出信号同相位。输入、输出信号同相位。四、输入电阻四、输入电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Re 的作用的作用1beb)1 (b

45、ebiiirIrIIUR+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI bec图图 2.6.41beR/1beierrR+ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib五、输出电阻五、输出电阻暂不考虑电阻暂不考虑电阻 Rc 的作用的作用 Ro rcb . 已知共射输出电阻已知共射输出电阻 rce ，而，而 rcb 比比 rce大大 得多，可认为得多，可认为rcb (1 + )rce如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输如果考虑集电极负载电阻，则共基极放大电路的输出电阻为出电阻为Ro = Rc / rcb Rc+ebbciRiberi-+ueRi

46、iceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib2.6.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较大大( (数值同共射数值同共射电路，但同相电路，但同相) )小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十几十几 一几百一几百) ) 小小 大大( (几十几十 一百以上一百以上) ) 大大( (几十几十 一百以上一百以上) )电电路路组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1( beLrR ebee)1()1(RrR

47、 beLrR 2.6.3三种基本组态的比较三种基本组态的比较 频率频率响应响应大大( (几百千欧几百千欧 几兆欧几兆欧) )小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )中中( (几十千欧几十千欧几百千欧几百千欧) )rce小小( (几欧几欧 几十欧几十欧) )大大( (几十千欧以上几十千欧以上) )中中(几百欧几百欧几千欧几千欧) rbe组态组态性能性能共共 射射 组组 态态共共 集集 组组 态态共共 基基 组组 态态iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差较好较好好好小结：三种组态。小结：三种组态。（1）共射）共射AU较大，较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。适中，常用

48、作电压放大。（2）共集）共集AU1，Ri大、大、Ro小，适用于信号跟随、信小，适用于信号跟随、信号隔离等。号隔离等。（3）共基）共基AU较大，较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频小，频带宽，适用于放大高频信号。信号。2.7场效应管放大电路场效应管放大电路2.7.1场效应管的特点场效应管的特点1. 场效应管是电压控制元件；场效应管是电压控制元件； 2. 栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高；栅极几乎不取用电流，输入电阻非常高； 3. 一种极性的载流子导电，噪声小，受外界温度及一种极性的载流子导电，噪声小，受外界温度及辐射影响小；辐射影响小； 4. 制造工艺简单，有利于大规模集成；制造工艺简单，有利

49、于大规模集成； 5. 存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接存放管子应将栅源极短路，焊接时烙铁外壳应接地良好，防止漏电击穿管子；地良好，防止漏电击穿管子； 6. 跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。跨导较小，电压放大倍数一般比三极管低。双极型和场效应型三极管的比较双极型和场效应型三极管的比较双极型三极管双极型三极管 单极型场效应管单极型场效应管载流子载流子多子扩散少子漂移多子扩散少子漂移 少子漂移少子漂移控制控制电流控制电流源电流控制电流源电压控制电流源电压控制电流源输入电阻输入电阻几十到几千欧几十到几千欧几兆欧以上几兆欧以上噪声噪声较大较大较小较小静电影响静电影响不受静电影响不受静电影

50、响易受静电影响易受静电影响制造工艺制造工艺不宜大规模集成不宜大规模集成适宜大规模和超大适宜大规模和超大规模集成规模集成2.7.2共源极放大电路共源极放大电路图图 2.7.3共源极放大电路原理电路共源极放大电路原理电路VDD+uO iDVT+ uIVGGRGSDGRD与双极型三极管对应关系与双极型三极管对应关系b G , e S , c D 为了使场效应管为了使场效应管工作在恒流区实现放工作在恒流区实现放大作用，应满足：大作用，应满足：TGSDSTGS UuuUu 图示电路为图示电路为 N 沟道增强型沟道增强型 MOS 场效应管场效应管组成的放组成的放大电路。大电路。( (UT：开启电压：开启电

51、压) )一、静态分析一、静态分析VDD+uO iDVT+ uIVGGRGSDGRD图图 2.7.3共源极放大电路原理电路共源极放大电路原理电路两种方法两种方法近似估算法近似估算法图解法图解法 ( (一一) ) 近似估算法近似估算法MOS 管栅极电流管栅极电流为零，当为零，当 uI = 0 时时UGSQ = VGG而而 iD 与与 uGS 之间近似满足之间近似满足2TGSDOD)1( UuIi( (当当 uGS UT) )式中式中 IDO 为为 uGS = 2UT 时的值。时的值。2TGSQDODQ)1( UUIIDDQDDDSQRIVU 则静态漏极电流为则静态漏极电流为 ( (二二) ) 图解

52、法图解法图图 2.7.4用图解法分析共源极用图解法分析共源极放大电路的放大电路的 Q 点点VDDDDDRVIDQUDSQQ利用式利用式 uDS = VDD iDRD 画出直流负载线。画出直流负载线。图中图中 IDQ、UDSQ 即为静态值。即为静态值。二、动态分析二、动态分析),(DSGSDuufi iD 的全微分为的全微分为DSDSDGSGSDDdddGSDSuuiuuiiUU 上式中定义：上式中定义：DSGSDmUuig GSDSDSD1Uuir 场效应管的跨导场效应管的跨导( (毫毫西门子西门子 mS) )。 场效应管漏源之间等效电阻。场效应管漏源之间等效电阻。1. 微变等效电路微变等效电

53、路动态分析动态分析如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。如果输入正弦信号，则可用相量代替上式中的变量。成为：成为：dSDSgsmd1UrUgI 根据上式做等效电路如图所示。根据上式做等效电路如图所示。图图 2.7.5场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路+gsUgsmUgdsUdIDSrGDS由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。由于没有栅极电流，所以栅源是悬空的。是一个受控源。是一个受控源。 gsmUg微变参数微变参数 gm 和和 rDS ( (1) ) 根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。根据定义通过在特性曲线上作图方法中求得。( (2) ) 用求导的方法计算用求导的方法计

54、算 gmDDOTTGSTDOGSDm2)1(2ddiIUUuUIuig 在在 Q 点附近，可用点附近，可用 IDQ 表示上式中表示上式中 iD，则则DQDOTm2IIUg 一般一般 gm 约为约为 0.1 至至 20 mS。 rDS 为几百千欧的数量级。为几百千欧的数量级。当当 RD 比比 rDS 小得多时，可认为等效电路的小得多时，可认为等效电路的 rDS 开路开路。2. 共源极放大电路的动态性能共源极放大电路的动态性能VDD+uO iDVT+ uIVGGRGSDGRD图图 2.7.6共源极放大电路的微变等效电路共源极放大电路的微变等效电路将将 rDS 开路开路gsiUU 而而DgsmDdo

55、RUgRIU 所以所以DmioRgUUAu 输出电阻输出电阻Ro = RDMOS 管输入电阻高达管输入电阻高达 109 。 D+ gsUgsmUgoUdIDRGSRG+ iU2.7.3分压分压自偏压式共源放大电路自偏压式共源放大电路一、静态分析一、静态分析( (一一) )近似估算法近似估算法根据输入回路列方程根据输入回路列方程图图 2.7.7分压分压 - 自偏式共源自偏式共源放大电路放大电路+ VT+RGSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+iUoU 2TGSQDODQSDQDD211GSQ)1(UUIIRIVRRRU解联立方程求出解联立方程求出 UGSQ 和和 IDQ。+ VT+R

56、GSDGRDR2VDD+RLRSR1C1CSC2+iUoU图图 2.7.7分压分压 - 自偏式共源自偏式共源放大电路放大电路列输出回路方程求列输出回路方程求 UDSQUDSQ = VDD IDQ(RD + RS)( (二二) )图解法图解法由式由式可做出一条直线，另外，可做出一条直线，另外，iD 与与 uGS 之间满足转移特性曲之间满足转移特性曲线的规律，二者之间交点为静态工作点。确定线的规律，二者之间交点为静态工作点。确定 UGSQ， IDQ 。SDDD211SDGQGSRiVRRRRiUu SDDDRRV 根据漏极回路方程根据漏极回路方程在漏极特性曲线上做直流负载线，在漏极特性曲线上做直流

57、负载线， 与与 uGS = UGSQ 的的交点确定交点确定 Q，由，由 Q 确定确定 UDSQ 和和 IDQ值。值。UDSQuDS = VDD iD(RD + RS)3 uDS/ViD/mA012152 V105uGS4.5V4V3.5V UGSQ3 VVDDQIDQuGS/ViD/mAO24612QIDQUGSQSGQRUUGQ图图 2.7.8用图解法分析图用图解法分析图 2.7.7 电路的电路的 Q 点点二、动态分析二、动态分析微变等效电路入右微变等效电路入右图所示。图所示。图图 2.7.9图图 2.7.7 电路的电路的微变等效电路微变等效电路D+gsUgSmUgoUDRGSdIiULR+

58、GR1R2R由图可知由图可知DgsmDdoRUgRIU LDD/ RRR 电压放大倍数电压放大倍数DmioRgUUAu 输入、输出电阻分别为输入、输出电阻分别为Do21Gi )/(RRRRRR 2.7.4共漏极放大电路共漏极放大电路源极输出器或源极跟随器源极输出器或源极跟随器图图 2.7.10源极输出器源极输出器典型电路如右图所示。典型电路如右图所示。+VT+SDGR2VDD+RLRSR1C1C2+iUOU RG静态分析如下：静态分析如下：分析方法与分析方法与“分压分压-自偏压式共源电路自偏压式共源电路”类类似，可采用估算法和图似，可采用估算法和图解法。解法。动态分析动态分析1. 电压放大倍数

59、电压放大倍数图图 2.7.11微变等效电路微变等效电路D+ gSUgsmUgoUSRGSiULR+GR1R2RLsssgsmoRRRRUgU/ gssmogsiURgUUU)1( 而而所以所以SmSmio1RgRgUUAu . 11 1Sm uuARgA时时，当当可可见见，2. 输入电阻输入电阻Ri = RG + ( R1 / R2 )3. 输出电阻输出电阻图图 2.7.11微变等效电路微变等效电路oUD+ gSUgsmUgSRGS0i UGR1R2ROI在电路中，外加在电路中，外加 ，令，令 ，并使，并使 RL 开路开路OU0i UgsmSooUgRUI 因输入端短路，故因输入端短路，故og

60、sUU 则则omSomSoo)1(UgRUgRUI 所以所以SmSmooo/111RgRgIUR 实际工作中经常实际工作中经常使用的是共源、使用的是共源、共漏组态。共漏组态。2.8多级放大电路多级放大电路三种耦合方式三种耦合方式阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合变压器耦合变压器耦合+第一级A1第二级A2An第n级uoiu2.8.1多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式一、阻容耦合一、阻容耦合图图 2.8.1阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路C1RC1Rb1+VCCC2RL+VT1+ iUoU+Rc2Rb2C3VT2+第第 一一 级级第第 二二 级级优点：优点： 各级放大器静态工作点独立。各级