模拟电路课件2

模拟电路课件2模拟电路课件2模拟电路课件22.1放大的概念在生产过程和科学实验中所遇到的信号往往是很微弱的，例如收音机、电视机天线接收到的信号，必须加以放大，以推动负载工作。这种用一个小能量对大能量的控制作用就是放大作用（能量不能放大）。模拟电路课件2模拟电路课件2模拟电路课件22.1放大的概念12.1

放大的概念

在生产过程和科学实验中所遇到的信号往往是很微弱的，例如收音机、电视机天线接收到的信号，必须加以放大，以推动负载工作。这种用一个小能量对大能量的控制作用就是放大作用（能量不能放大）。收音机2.1放大的概念在生产过程和科学实验中所遇2变化量的概念

另外，放大作用涉及到变化量的概念。即输入信号有个较小的变化量时，要求在负载上得到一个较大变化量的输出信号。由此可见，所谓的放大作用，其放大的对象是变化量。放大电路的放大倍数就是输出信号与输入信号变化量之比。USUiUoRS+++___...RL放大电路信号源负载直流电源变化量的概念另外，放大作用涉及到变化量的概念3一、电压放大倍数Au=UoUi...二、输入电阻ri=UiIi三、输出电阻ro=UoIoUS=0RL=2.2

放大电路的主要性能指标IiUSUiUoUoIoriroRS++++___....RL_放大电路一、电压放大倍数Au=UoUi...二、输入电阻ri=UiI4五、最大不失真输出电压Uom六、最大输出功率Pom与效率=Pom/PV其中PV为直流电源消耗的功率四、通频带fBW=fH–fLfLfHf0.707Aum0中频段

高频段

低频段通频带Aum..Au.下限截止频率上限截止频率五、最大不失真输出电压Uom六、最大输出功率Pom与效率5一、电路结构RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo偏置电阻集电极负载电阻耦合电容直流电源公共端放大元件2.3共发射极放大电路

2.3.1电路的组成原则一、电路结构RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo偏置电6二、电路元件作用1.T：放大元件，是电路的核心，工作在放大区。iC=iB2.VCC:为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几伏~几十伏。3.RC：将变化的电流转换为变化的电压，以实现电压的放大。一般为几千欧~几十千欧。4.VBB、RB：保证发射结正偏，并为电路提供大小合适的静态IB。RB一般为几十千欧~几百千欧。5.C1、C2：隔直通交。隔离输入、输出与电路直流的联系，同时能使交流信号顺利输入输出。一般为10F~50F，多为电解电容，有极性。在一定的频率范围内，C1、C2上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。RBVCCVBBRCC1C2Tuiuo二、电路元件作用1.T：放大元件，是电路的核心，工作在放大7单电源供电RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo单电源供电+VCCRBRCC1C2Tuoui++单电源供电RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo单电源供82.3.2放大电路的直流通路和交流通路+VCCRBRCC1C2Tuoui+++VCCRBRCT直流通路交流通路uiuoRCRBTui=0

C1、C2断路VCC=0C1、C2短路2.3.2放大电路的直流通路和交流通路+VCCRBRCC192.4放大电路的分析方法

2.4.1

放大电路的静态分析What?Why?How?放大电路建立合适的静态值，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真——必要性ubeibo静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值(直流值)UBE、IB、IC

和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。重复What?Why?How?放大电路没有输入信号(ui

=0)时的工作状态称为静态。2.4放大电路的分析方法

2.4.1放大电路的静态分10一、用估算法分析放大电路的静态值UCE

=VCC

IC

RCIC

=

IB硅管的UBE

为0.6V~0.8V锗管的UBE为0.2V~0.3VIB=VCC–UBERBRCICUCEUBERBIB+VCCIE一、用估算法分析放大电路的静态值UCE=VCCIC11二、用图解法分析放大电路的静态值1.先用估算法确定IB2.在三极管输出特性曲线坐标上画直流负载线UCE

=VCC

IC

RC0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/V静态工作点直流负载线IBICUCERCICUCEUBERBIB+VCCIEIC=RCVCCRCUCE二、用图解法分析放大电路的静态值1.先用估算法确定IB2.122.4.2.

静态工作点与电路参数的关系一、Vcc和RC不变,RB增大为RB，IB减小为IB

IB=VCC–UBERB0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBIBQRCICUCEUBERBIB+VCCIE2.4.2.静态工作点与电路参数的关系一、Vcc和RC不变13二、Vcc和RB不变,RC增大为RC0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBVCCRCQRCICUCEUBERBIB+VCCIE二、Vcc和RB不变,RC增大为RC0IB=0µ14三、RC和RB不变，VCC减小为VCC´0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBVCCRCQVCCIBRCICUCEUBERBIB+VCCIE三、RC和RB不变，VCC减小为VCC´0IB=0µ152.4.3

放大电路的动态分析放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。动态分析是在静态值确定后，分析信号的变化情况。加上输入信号后，三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量——同时存在。

1.输出端开路一、图解法VCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++++RSus2.4.3放大电路的动态分析放大电路有输入16交流通路uce=uo=icRcTuiuoRCRBiiibicuceubeRSus+ube=ui=UimSintuBE=UBE+ube=UBEUim

sint+

tuBE/V

0UBEube

=UBE

/V0UBE

t+0ube/V

Uim

t注意各种符号的不同含义ui为一微小的弦信号交流通路uce=uo=icRcTuiuoRCRBiiib17在输入特性上作图0iBµAuBE/VQ1QQ200UBEttµAiBibiB

=IB+ibubeuBE/VIBIBUBE在输入特性上作图0iBµAuBE/VQ1QQ200UBEt18在输出特性上作图电压放大倍数=Au

=UomUimUoUit0icic=ibiC

/mAiC

/mA0Ucemuce

(uo)uCE/Vt0IB=0QQ1ICUCEuCE/V输出端开路时交、直流负载线重合Q2VCCRCVCC在输出特性上作图电压放大倍数=Au=UomUimUoUi192.

输出端接负载交流通路TuiuoRCRBiiibicuceubeRSus+RL_

icuce=1RL=

–icuce(RC//RL)=

–icRL2.输出端接负载交流通路TuiuoRCRBiiibicuc20作交流负载线带载交流负载线带负载后，Uom减小,Au下降带载输出电压0IB=0Qt00Q1ICicUCEuce

(uo)uCE/VuCE/VQ2iC

/mAiC

/mAtVCCRCVCCICRLQ1Q2作交流负载线带载交流负载线带负载后，Uom减小,Au下降21二、用图解法分析非线性失真0IB=0Q001.静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE/V

uo波形uce负半周变平饱和失真uCE/ViC

/mAiC

/mAtt二、用图解法分析非线性失真0IB=0Q001.静态工222.静态工作点偏低引起截止失真uBE/V0Qibube00iB/µA（1）工作点偏低引起ib失真iB/µAuBE/VQ2Q1ttIBUBE2.静态工作点偏低引起截止失真uBE/V0Qibube230IB=

000Q

ic（2）工作点偏低引起

ic

、uce

(uo)失真uCE/VuCE/V截止失真uo波形Q1Q2iC

/mAiC

/mAuce正半周变平tt0IB=000Qic（2）工作点偏低引起ic、uc24三、结论1、为了不失真的放大交变电压信号,

必须给放大电路设置合适的静态工作点。

2、放大电路中的信号是交直流共存即：uCE=UCE+uceiC=IC+iciB=IB+ibuBE=UBE+ube注意：虽然交流量可正负变化，但合成量的方向始终不变！3、输出uo与输入ui，幅度放大，频率不变，相位相反。三、结论1、为了不失真的放大交变电压信号,2、放大电路中25课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？图(a)中，没有设置静态偏置，即IB=0，不能放大。图(b)中，有静态偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。uoVCCRCC1C2TRLui(a)+++RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)+++课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？图(a)中，没有26图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和iC,但因没有RC

，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,即uo=0,所以不能放大交流电压信号。+VCCC2TRLuouiRB(c)C1++图(c)中，有静态偏置,+VCCC2TRLuouiRB(c)27四、微变等效电路法交流通路

微变等效电路TuiuoRCRBibicRSus+RLBCErbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BC

利用放大电路的低频小信号等效模型（微变等效电路）分析其动态参数的方法，称微变等效电路法。四、微变等效电路法交流通路微变等效电路TuiuoR281.电压放大倍数rbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BC若输出端开路(RL=)，则

RCrbeAu=•由此可见，带负载后，电压放大倍数Au。上式中的负号说明Uo与Ui反相。•••注意不是愈大Au愈大，因为rbeAu•=Uo•Ui•=

rbe

(RC//RL)Ib•–Ib•=–(RC//RL)rbe=

–RLrbe1.电压放大倍数rbeEUo•Ib•Ib•Ic•Ui•29考虑信号源的内阻RSuSriui+Aus=•Uo•Us•=Au

ri

Rs+ri

•=Ui•Us•Uo•Ui•Aus称为源电压放大倍数考虑信号源的内阻RSuSriui+Aus=•Uo•Us•=302.放大电路的输入电阻若RB>>rbe

，则ri

rbe

RB

//rbe

=Iiri=Uirirbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCrbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCIi•2.放大电路的输入电阻若RB>>rbe，则ri313.放大电路的输出电阻可用外加电压法求rororbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCIo•ro=UoIoUS=0RL==RC3.放大电路的输出电阻可用外加电压法求rororbeEU32

由前面的分析可知，放大电路的多项重要技术指标均与静态工作点的位置密切相关，因此，如何使静态工作点稳定是一个十分重要的问题。静态工作点不稳定的因素很多，如：温度的变化、管子的老化、电源电压的波动等。其中，温度对静态工作点的影响最为严重。2.5工作点稳定的放大电路

2.5.1温度对静态工作点的影响由前面的分析可知，放大电路的多项重要技术指标330IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBICUCEICEOIB’

=0µAIB’Q’ICEO’IC’温度升高引起ICEO

和增加；UT减小，从而引起IC增加，工作点Q上移，靠近饱和区。反之，IC减小，工作点Q下移，靠近截止区。0IB=0µAVCCRCVCCQIC/mAUCE342.5.2

静态工作点稳定电路一、电路结构射极旁路电容二、工作点稳定原理温度IC

IEUEUBEIBIC——分压式偏置电路该电路稳定工作点的条件：1.I1I2>>IB，2.UB>>UBE+VCCRCC1C2TRLRB2RECE++RB1uoRSus++uiI1I2IBBCE引入RE稳定了工作点，但Au

，如何解决？UB=VCCRB2RB1+RB22.5.2静态工作点稳定电路一、电路结构射极旁路电容二、35三、静态分析直流通路BRCIC

UCERB1IB+VCCIEI1I2RB2RE

UBEICIE=UBUBEREUBREICIB=UCE=VCCIC(RC+RE)UB=VCCRB2RB1+RB2三、静态分析直流通路BRCICUCERB1IB+VCCI36四、动态分析rbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1+VCCRCC1C2TRLRB2RECE++RB1uoRSus++uiI1I2IBBCE四、动态分析rbeEUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCR371.电压放大倍数rbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1Au•=Uo•Ui•(RC//RL)Ib•–

rbe

=Ib•=–(RC//RL)rbe=

–RLrbe若考虑RE的影响，即去掉电容CEIe•REAu•=Uo•Ui•

rbe+(1+)RE

（RC//RL)=Ib•–Ib•Ib•=–RL

rbe+(1+)RE

由上分析可见，引入RE使Au，因此在RE两端要并联旁路电容CE。1.电压放大倍数rbeEUo•Ib•Ib•Ui•Us•382.输入电阻rbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1Ie•REri

Ii•不考虑RE的影响：RB1//RB2//rbe

=Iiri=Ui考虑RE的影响：=ri=UiUiUiRB1//RB2+IiUirbe+(1+)RE

=RB//[rbe+(1+)RE]

由此可见，引入RE使ri。(RB=RB1//RB2)2.输入电阻rbeEUo•Ib•Ib•Ui•Us•RC393.输出电阻不考虑RE的影响：ro=UoIoUS=0RL=RCrbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1Ie•REro

Io•考虑RE的影响：ro=UoIoUS=0RL==RC3.输出电阻不考虑RE的影响：ro=UoIoUS=0RL=40从发射极和地之间取输出电压，故又称射极输出器2.6共集电极放大电路

2.6.1电路结构usuoT++RSC1RBC2RERLVCC++uiTRBREVCC+usRS+uiTRBRERLuo直流通路交流通路对交流信号而言，集电极接地，故射极输出器是共集电极放大电路。从发射极和地之间取输出2.6共集电极放大电路

2.6.1412.6.2静态分析IB=VCC–UBERB+(1+)REUCE=VCC–IEREIC

=

IB

UCEUBEIBICRBREVCC+VCC=IBRB+UBE+（1+

）IBRE2.6.2静态分析IB=VCC–UBERB+(1+422.6.3动态分析

一、电压放大倍数usRS+uiTRBRERLuoAu•=Uo•Ui•

rbe+

=（RE//RL）Ib•（1+）Ib•(RE//RL)Ib•(1+)

rbe+

=（RE//RL）（1+）（RE//RL）（1+）（1+）（RE//RL）>>rbe所以Au1，但恒小于1。电压未被放大。上式说明uo与ui大小近似相等，且同相，所以该电路又称电压跟随器Ie=(1+)Ib，所以可放大电流，即可放大功率。••Ib.微变等效电路RS+RBRERLrbeUs.Ui.Uo.Ib.Ie.2.6.3动态分析

一、电压放大倍数usRS+ui43二、输入电阻RS+RBRERLrbeUs.Ui.Uo.Ib.Ib.Ii.ri=ri=UiUiUiRB+IiUirbe+(1+)(RE//RL)

=RB//[rbe+(1+)(RE//RL)]

与共射极放大电路相比，共集电极放大电路的输入电阻（1）ri大大提高了；（2）ri与RL有关二、输入电阻RS+RBRERLrbeUs.Ui.Uo.Ib44三、输出电阻（RS=RS//RB）

RS+RBRERLrbeUs.Uo.Ib.Ib.Io.roroIo.ro=UoIoUS=0RL=ro==Uo（1+）Ib.=UoUo（1+）(RS//RB)+rbe=(RS//RB)+rbe（1+）（1+）RS

+rbero=ro//RE=//RE与共射极放大电路相比，共集电极放大电路的输出电阻很低，带负载的能力很强，ro一般约几十Ω。三、输出电阻（RS=RS//RB）RS+RB452.6.4结论一、射极输出器的特点1.电压放大倍数≈1，但恒小于1，可以放大电流；2.输出电压与输入电压同相，具有跟随作用；3.输入电阻高，对前级影响小；4.输出电阻低，带负载能力强。射极输出器可作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。1.作输入级时，因其输入电阻高，可以减小放大电路对信号源的影响；2.作输出级时，利用它输出电阻低的特点，可以稳定输出电压，提高带负载能力；3.将射极输出器接在两级共发射级放大电路之间作中间级时，可以起阻抗变换作用，改善电路间直接相连所带来的影响。

二、射极输出器的应用输入中间输出uiuo2.6.4结论一、射极输出器的特点1.电压放大倍数≈1462.7共基极放大电路

2.7.1电路结构+++RSRERB1RB2+RC+VCCusRLuouiC1C2CBT直流通路RB1RB2RC+VCCRETRB1RB2RC+VCCRET交流通路+RSusRERCRLuouiT2.7共基极放大电路

2.7.1电路结构+++RSRE472.7.2静态分析忽略IB，则RB1+RB2UB=VCCRB1+RB2UB=VCCRB2IB=IE1+1+ICIE=UBUBEREUCE=VCC

IC(RC+RE)IEUCEBIBRB1RB2RC+VCCRETIC2.7.2静态分析忽略IB，则RB1+RB2UB=VC482.7.3动态分析+RSusRERCRLuouiT微变等效电路Au•=Uo•Ui•=（RC//RL）Ib•

rbe

Ib•=

（RC//RL）

rbe

ri=

UiIi=UiUiRE+UiRE(1+

)

rbe

=RE//(1+

)

rbe

+RSusRERCRLrbeUo.Ui.Ib.Ib.Ie.

ri

ro

.

Ii

.

Io

ro=UoIoUS=0RL==RC2.7.3动态分析+RSusRERCRLuouiT微变492.7.4共基极放大电路的特点1.放大倍数在形式上与共发射极电路相同，但ui与uo相位相同2.输入电阻ri较低3.通频带很宽——适于做宽带放大器4.常用电路——共射—共基电路2.7.4共基极放大电路的特点1.放大倍数在形式502.8三种接法的比较综上所述，晶体管单管放大电路的三种基本接法的特点归纳如下：共射极电路既能放大电流又能放大电压，输入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。共集电极电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、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入级和输出级。在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。共基极电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射极电路相当，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。2.8三种接法的比较综上所述，晶体管单管放大电路的三种基本512.9基本放大电路的派生电路

2.9.1复合管放大电路在实际应用中，为了进一步改善放大电路的性能，可以用多个晶体管组成复合管，来取代原电路中的一个晶体管，常根据具体需要将不同种接法组合起来构成多级放大电路，以得到多方面性能俱佳的放大电路。2.9基本放大电路的派生电路

2.9.1复合管放大电路52一、复合管及其电流放大系数ic=ic1+ic2=1ib1+2ib2=1ib1+2ie1=1ib1+2(1+1)ib1=1ib1+2ib1+1

2ib1

复合管的等效电流放大系数为

1

2ib1=1

2ib~~1.T1为NPN型小功率管

T2为NPN型大功率管复合管为NPN型~~=icib1

2icibieebcceT1T2ic1ie=ie2ic2ib=ib1ie1=ib2icb复合管的rbe=rbe1+(r+β1)rbe2复合管的UBE=UBE1+UBE2一、复合管及其电流放大系数ic=ic1+ic2=1i53PNP+PNP→PNP2.T1为PNP型小功率管

T2为PNP型大功率管复合管为PNP型

复合管的等效电流放大系数为

~~=icib1

2复合管的rbe=rbe1+(r+β1)rbe复合管的UBE=UBE1+UBE2cT1T2ic1ie=ie2ic2ib=ib1ie1=ib2icebicibieebcPNP+PNP→PNP2.T1为PNP型小功率管54PNP+NPN→PNP3.T1为PNP型小功率管T2为NPN型大功率管复合管为PNP型复合管的等效电流放大系数为

=icib≈

1

2icibieecbT1T2ic=ie2ic2ib=ib1ic1=ib2ieie1ecb复合管的rbe=rbe1复合管的UBE=UBE1PNP+NPN→PNP3.T1为PNP型小功率55NPN+PNP→NPN4.T1为NPN型小功率管

T2为PNP型大功率管复合管为NPN型复合管的等效电流放大系数为

=icib≈

1

2复合管的rbe=rbe1复合管的UBE=UBE1T1T2ic=ie2ic2ib=ib1ic1=ib2ieie1ecbicibieecbNPN+PNP→NPN4.T1为NPN型小功率管56二、复合管共射极放大电路T1T2RbRcRLC1C2+VCCuiuOuiuORbrbe1rbe2RCRL1ib1ib2ie1ib1iC1iC22ib2iOiO=iC1+iC2≈1

2ib1Au=uo/ui=–1

2

(RC//RL)rbe1+(1+1

)rbe2电压放大倍数若(1+1

)rbe2>>rbe1,且1

>>1,则Au=uo/ui=–2

(RC//RL)rbe2表明电压放大倍数与单管相当，但ri↑ri=Rb//[rbe1+(1+1

)rbe2]结论：保持Au不变时，输入电流大为减小输入电阻ui=ib1rbe1+ib2rbe2

=ib1rbe1+(1+1

)ib1rbe2uo≈–

1

2ib1

(RC//RL)二、复合管共射极放大电路T1T2RbRcRLC1C2+VCC57三、复合管共集电极放大电路T1T2RbReRLC1C2+VCCuiuOuiuORbrbe1rbe2ReRL1ib1ib2=ie1ib1iC22ib2ie2ui=ib1rbe1+ib2rbe2+ie2(Re//RL)电压放大倍数Au=uo/ui=(1+1)(1+2)(Re//RL)rbe1+(1+1)

rbe2+

(1+1)(1+2)(Re//RL)=ib1rbe1+(1+1)ib1rbe2+

(1+1)ib1(1+2)(Re//RL)uO=(1+1)ib1(1+2)(Re//RL)三、复合管共集电极放大电路T1T2RbReRLC1C2+VC58共集电极放大电路（续）若1,2>>1输入电阻ri=Rb//[rbe1+(1+2)rbe2+

(1+1)(1+2)(Re//RL)]输出电阻电压放大倍数Au=uo/ui=(1+1)(1+2)(Re//RL)rbe1+(1+1)

rbe2+

(1+1)(1+2)(Re//RL)则Au≈1rO=Re//rbe2+RS//Rb+rbe21+1

1+2共集电极放大电路（续）若1,2>>1输入电阻ri=Rb59

2.9.2共射—共基放大电路T1T2uiuORCRLib2ib1ic1=ie2ic2电压放大倍数Au===uOuiic1uOuiie2(1ib1)(–

2ib2)(RC//RL)(rbe1ib1)

(1+2)ib2=–1

2(RC//RL)(1+2)rbe1当2>>1时Au≈–1(RC//RL)rbe1结论：共射—共基放大电路的放大倍数与共射电路相同，但带宽很宽2.9.2共射—共基放大电路T1T2uiuORCRLi60

2.9.3共集—共基放大电路T1T2uiuORCRLib2ib1ie1=ie2ic2T1——共集，T2——共基特点：输入阻抗高，频带宽2.9.3共集—共基放大电路T1T2uiuORCRLi61一、自给偏压电路2.10场效应管放大电路

2.10.1共源极放大电路RSRDC1C2CsuiuoRL+VCC+++RGGSDRSRD+VCCRGIGIDISUDSUGS直流通路2.静态分析IG=0，ID=ISUGS=IDRSID=IDSS(1)2UGSUGS(off)UDS=VCC

ID(RD+RS)1.电路结构一、自给偏压电路2.10场效应管放大电路

2.10.162二、分压式偏置电路1.电路结构uo

+VDDRDC1RLRG2RS+RG1RGSGDCS+C2+ui

IDIGUGSUDS+VDDRDRG2RSRG1RGISRGRG1RG2RDRLGSDUi

.Ugs

.gmUgs

.Uo

.直流通路微变等效电路二、分压式偏置电路1.电路结构uo+VDDRDC1RLR632.静态分析IDIGUGSUDS+VDDRDRG2RSRG1RGISGSDGRG1+RG2UG=VDDRG2UG=UGS+IDRSUDS=VDD–ID

(

RD

+RS)IG=0ID=IDSS(1)2UGSUGS(off)2.静态分析IDIGUGSUDS+VDDRDRG2RSRG643.动态分析（1）电压放大倍数（2）输入电阻（3）输出电阻若考虑RS的影响，即CS=0，则RGRG1RG2RDRLGSDUi

.Ugs

.gmUgs

.Uo

.Au•=Uo•Ui•=–gm(RD//RL)SIi

..Io

ri==RG+RG1//RG2

UiIiriroRSro=UoIoUi=0RL==RD（RD//RL）1+gmRS•Au=–gm3.动态分析（1）电压放大倍数（2）输入电阻（3）输出电652.10.2共漏极放大电路（自学）2.10.3场效应放大电路的特点场效应管(单极型管)与晶体管(双极型管)相比,最突出的优点是可以组成高输入电阻的放大电路。此外，由于它还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优于晶体管的特点，而且便于集成化，所以被广泛应用于各种电子电路中。但场效应管的放大能力比晶体管差，共源极放大电路的电压放大倍数只有几到几十，而共射极放大电路的电压放大倍数可达百倍以上。2.10.2共漏极放大电路（自学）2.10.3场效应662.11阻容耦合放大电路的频率特性1.单级放大电路的频率特性放大电路放大倍数的幅值随频率变化的关系称为幅频特性；输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系称为相频特性——合称为频率特性

T++C1RCRBVCCC2uoRLui2.11阻容耦合放大电路的频率特性1.单级放大电路的频67(1)中频段在中频段这段频率范围内，满足：

XC1<<(RB//rbe),XC2<<RL,所以C1、C2可视为短路,极间电容可视为开路。电压放大倍数的幅值与相位均与不随频率变化。中频段的微变等效电路ERBUo•Ib•Ui•RCIb•RLrbe(1)中频段在中频段这段频率范围内，满足：中频段的微变68(2)低频段

低频段

C1、C2不可视为短路,极间电容可视为开路。

电压放大倍数的幅值下降，由-180向-90变化。(3)高频段

C1、C2可视为短路,极间电容的分流作用不可忽视，同时随频率升高而下降，电压放大倍数的幅值下降，由-180向-270变化。低频段的微变等效电路ERBUo•Ib•Ui•RCIb•RLrbeC1C2(2)低频段低频段低频段的微变等效电路ERB69频率特性fLfHffAuAum0.707Aum0–90º–180º–270º单级放大电路的频率特性0中频段

高频段

低频段通频带频率特性fLfHffAuAum0.707Aum0–90º–702.多级放大电路的频率特性Au0.707Aum0.5AumAum0fL1fLfH1fH中频段两级阻容耦合放大电路总电压放大倍数:

Aum=Aum1

Aum2•在下限频率fL1=fL2

处Au1=0.707Aum1Au2

=0.707Aum2总电压放大倍数下降为Au=Au1Au2•=0.707

Aum1

0.707

Aum2•=0.5Aum所以fL>fL1,fH

<fH1同理故通频带变窄了通频带变窄Au1Aum10.707Aum10fL1fH1通频带1ffAu2Aum20.707Aum20fL2fH2通频带2f2.多级放大电路的频率特性Au0.707Aum0.5A71谢谢大家！

结语谢谢大家！结语72模拟电路课件2模拟电路课件2模拟电路课件22.1放大的概念在生产过程和科学实验中所遇到的信号往往是很微弱的，例如收音机、电视机天线接收到的信号，必须加以放大，以推动负载工作。这种用一个小能量对大能量的控制作用就是放大作用（能量不能放大）。模拟电路课件2模拟电路课件2模拟电路课件22.1放大的概念732.1

放大的概念

在生产过程和科学实验中所遇到的信号往往是很微弱的，例如收音机、电视机天线接收到的信号，必须加以放大，以推动负载工作。这种用一个小能量对大能量的控制作用就是放大作用（能量不能放大）。收音机2.1放大的概念在生产过程和科学实验中所遇74变化量的概念

另外，放大作用涉及到变化量的概念。即输入信号有个较小的变化量时，要求在负载上得到一个较大变化量的输出信号。由此可见，所谓的放大作用，其放大的对象是变化量。放大电路的放大倍数就是输出信号与输入信号变化量之比。USUiUoRS+++___...RL放大电路信号源负载直流电源变化量的概念另外，放大作用涉及到变化量的概念75一、电压放大倍数Au=UoUi...二、输入电阻ri=UiIi三、输出电阻ro=UoIoUS=0RL=2.2

放大电路的主要性能指标IiUSUiUoUoIoriroRS++++___....RL_放大电路一、电压放大倍数Au=UoUi...二、输入电阻ri=UiI76五、最大不失真输出电压Uom六、最大输出功率Pom与效率=Pom/PV其中PV为直流电源消耗的功率四、通频带fBW=fH–fLfLfHf0.707Aum0中频段

高频段

低频段通频带Aum..Au.下限截止频率上限截止频率五、最大不失真输出电压Uom六、最大输出功率Pom与效率77一、电路结构RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo偏置电阻集电极负载电阻耦合电容直流电源公共端放大元件2.3共发射极放大电路

2.3.1电路的组成原则一、电路结构RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo偏置电78二、电路元件作用1.T：放大元件，是电路的核心，工作在放大区。iC=iB2.VCC:为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几伏~几十伏。3.RC：将变化的电流转换为变化的电压，以实现电压的放大。一般为几千欧~几十千欧。4.VBB、RB：保证发射结正偏，并为电路提供大小合适的静态IB。RB一般为几十千欧~几百千欧。5.C1、C2：隔直通交。隔离输入、输出与电路直流的联系，同时能使交流信号顺利输入输出。一般为10F~50F，多为电解电容，有极性。在一定的频率范围内，C1、C2上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。RBVCCVBBRCC1C2Tuiuo二、电路元件作用1.T：放大元件，是电路的核心，工作在放大79单电源供电RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo单电源供电+VCCRBRCC1C2Tuoui++单电源供电RBVCCVBBRCC1C2T++uiuo单电源供802.3.2放大电路的直流通路和交流通路+VCCRBRCC1C2Tuoui+++VCCRBRCT直流通路交流通路uiuoRCRBTui=0

C1、C2断路VCC=0C1、C2短路2.3.2放大电路的直流通路和交流通路+VCCRBRCC1812.4放大电路的分析方法

2.4.1

放大电路的静态分析What?Why?How?放大电路建立合适的静态值，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真——必要性ubeibo静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值(直流值)UBE、IB、IC

和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。重复What?Why?How?放大电路没有输入信号(ui

=0)时的工作状态称为静态。2.4放大电路的分析方法

2.4.1放大电路的静态分82一、用估算法分析放大电路的静态值UCE

=VCC

IC

RCIC

=

IB硅管的UBE

为0.6V~0.8V锗管的UBE为0.2V~0.3VIB=VCC–UBERBRCICUCEUBERBIB+VCCIE一、用估算法分析放大电路的静态值UCE=VCCIC83二、用图解法分析放大电路的静态值1.先用估算法确定IB2.在三极管输出特性曲线坐标上画直流负载线UCE

=VCC

IC

RC0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/V静态工作点直流负载线IBICUCERCICUCEUBERBIB+VCCIEIC=RCVCCRCUCE二、用图解法分析放大电路的静态值1.先用估算法确定IB2.842.4.2.

静态工作点与电路参数的关系一、Vcc和RC不变,RB增大为RB，IB减小为IB

IB=VCC–UBERB0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBIBQRCICUCEUBERBIB+VCCIE2.4.2.静态工作点与电路参数的关系一、Vcc和RC不变85二、Vcc和RB不变,RC增大为RC0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBVCCRCQRCICUCEUBERBIB+VCCIE二、Vcc和RB不变,RC增大为RC0IB=0µ86三、RC和RB不变，VCC减小为VCC´0IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBVCCRCQVCCIBRCICUCEUBERBIB+VCCIE三、RC和RB不变，VCC减小为VCC´0IB=0µ872.4.3

放大电路的动态分析放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。动态分析是在静态值确定后，分析信号的变化情况。加上输入信号后，三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量——同时存在。

1.输出端开路一、图解法VCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++++RSus2.4.3放大电路的动态分析放大电路有输入88交流通路uce=uo=icRcTuiuoRCRBiiibicuceubeRSus+ube=ui=UimSintuBE=UBE+ube=UBEUim

sint+

tuBE/V

0UBEube

=UBE

/V0UBE

t+0ube/V

Uim

t注意各种符号的不同含义ui为一微小的弦信号交流通路uce=uo=icRcTuiuoRCRBiiib89在输入特性上作图0iBµAuBE/VQ1QQ200UBEttµAiBibiB

=IB+ibubeuBE/VIBIBUBE在输入特性上作图0iBµAuBE/VQ1QQ200UBEt90在输出特性上作图电压放大倍数=Au

=UomUimUoUit0icic=ibiC

/mAiC

/mA0Ucemuce

(uo)uCE/Vt0IB=0QQ1ICUCEuCE/V输出端开路时交、直流负载线重合Q2VCCRCVCC在输出特性上作图电压放大倍数=Au=UomUimUoUi912.

输出端接负载交流通路TuiuoRCRBiiibicuceubeRSus+RL_

icuce=1RL=

–icuce(RC//RL)=

–icRL2.输出端接负载交流通路TuiuoRCRBiiibicuc92作交流负载线带载交流负载线带负载后，Uom减小,Au下降带载输出电压0IB=0Qt00Q1ICicUCEuce

(uo)uCE/VuCE/VQ2iC

/mAiC

/mAtVCCRCVCCICRLQ1Q2作交流负载线带载交流负载线带负载后，Uom减小,Au下降93二、用图解法分析非线性失真0IB=0Q001.静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE/V

uo波形uce负半周变平饱和失真uCE/ViC

/mAiC

/mAtt二、用图解法分析非线性失真0IB=0Q001.静态工942.静态工作点偏低引起截止失真uBE/V0Qibube00iB/µA（1）工作点偏低引起ib失真iB/µAuBE/VQ2Q1ttIBUBE2.静态工作点偏低引起截止失真uBE/V0Qibube950IB=

000Q

ic（2）工作点偏低引起

ic

、uce

(uo)失真uCE/VuCE/V截止失真uo波形Q1Q2iC

/mAiC

/mAuce正半周变平tt0IB=000Qic（2）工作点偏低引起ic、uc96三、结论1、为了不失真的放大交变电压信号,

必须给放大电路设置合适的静态工作点。

2、放大电路中的信号是交直流共存即：uCE=UCE+uceiC=IC+iciB=IB+ibuBE=UBE+ube注意：虽然交流量可正负变化，但合成量的方向始终不变！3、输出uo与输入ui，幅度放大，频率不变，相位相反。三、结论1、为了不失真的放大交变电压信号,2、放大电路中97课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？图(a)中，没有设置静态偏置，即IB=0，不能放大。图(b)中，有静态偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。uoVCCRCC1C2TRLui(a)+++RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)+++课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？图(a)中，没有98图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和iC,但因没有RC

，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,即uo=0,所以不能放大交流电压信号。+VCCC2TRLuouiRB(c)C1++图(c)中，有静态偏置,+VCCC2TRLuouiRB(c)99四、微变等效电路法交流通路

微变等效电路TuiuoRCRBibicRSus+RLBCErbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BC

利用放大电路的低频小信号等效模型（微变等效电路）分析其动态参数的方法，称微变等效电路法。四、微变等效电路法交流通路微变等效电路TuiuoR1001.电压放大倍数rbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BC若输出端开路(RL=)，则

RCrbeAu=•由此可见，带负载后，电压放大倍数Au。上式中的负号说明Uo与Ui反相。•••注意不是愈大Au愈大，因为rbeAu•=Uo•Ui•=

rbe

(RC//RL)Ib•–Ib•=–(RC//RL)rbe=

–RLrbe1.电压放大倍数rbeEUo•Ib•Ib•Ic•Ui•101考虑信号源的内阻RSuSriui+Aus=•Uo•Us•=Au

ri

Rs+ri

•=Ui•Us•Uo•Ui•Aus称为源电压放大倍数考虑信号源的内阻RSuSriui+Aus=•Uo•Us•=1022.放大电路的输入电阻若RB>>rbe

，则ri

rbe

RB

//rbe

=Iiri=Uirirbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCrbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCIi•2.放大电路的输入电阻若RB>>rbe，则ri1033.放大电路的输出电阻可用外加电压法求rororbe

EUo•Ib•Ib•Ic•Ui•Us•RCRLRBRS+BCIo•ro=UoIoUS=0RL==RC3.放大电路的输出电阻可用外加电压法求rororbeEU104

由前面的分析可知，放大电路的多项重要技术指标均与静态工作点的位置密切相关，因此，如何使静态工作点稳定是一个十分重要的问题。静态工作点不稳定的因素很多，如：温度的变化、管子的老化、电源电压的波动等。其中，温度对静态工作点的影响最为严重。2.5工作点稳定的放大电路

2.5.1温度对静态工作点的影响由前面的分析可知，放大电路的多项重要技术指标1050IB

=0µAVCCRCVCCQIC

/mAUCE

/VIBICUCEICEOIB’

=0µAIB’Q’ICEO’IC’温度升高引起ICEO

和增加；UT减小，从而引起IC增加，工作点Q上移，靠近饱和区。反之，IC减小，工作点Q下移，靠近截止区。0IB=0µAVCCRCVCCQIC/mAUCE1062.5.2

静态工作点稳定电路一、电路结构射极旁路电容二、工作点稳定原理温度IC

IEUEUBEIBIC——分压式偏置电路该电路稳定工作点的条件：1.I1I2>>IB，2.UB>>UBE+VCCRCC1C2TRLRB2RECE++RB1uoRSus++uiI1I2IBBCE引入RE稳定了工作点，但Au

，如何解决？UB=VCCRB2RB1+RB22.5.2静态工作点稳定电路一、电路结构射极旁路电容二、107三、静态分析直流通路BRCIC

UCERB1IB+VCCIEI1I2RB2RE

UBEICIE=UBUBEREUBREICIB=UCE=VCCIC(RC+RE)UB=VCCRB2RB1+RB2三、静态分析直流通路BRCICUCERB1IB+VCCI108四、动态分析rbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1+VCCRCC1C2TRLRB2RECE++RB1uoRSus++uiI1I2IBBCE四、动态分析rbeEUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCR1091.电压放大倍数rbe

EUo•Ib•Ib•Ui•Us•RCRLRB2RS+BCRB1Au•=Uo•Ui•(RC//RL)Ib•–

rbe

=Ib•=–(RC//RL)rbe=

–RLrbe若考虑R