项目六基本放大电路

项目六：基本放大电路测试

任务二十五：放大电路性能指标及测试任务二十六：共发射极放大电路及其应用任务二十七：共集电极放大电路及其应用放大概念:

把微弱变化的信号放大成较大变化的信号放大电路实质:

用小能量信号，借助于晶体管的电流控制作用，把放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。对放大电路的基本要求：

1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。

2.尽可能小的波形失真。放大对象:变化的量共射接法共集接法共基接法以共射放大器为例讲解工作原理放大电路的三种接法输入输出参考点-+RB一、基本放大电路的组成放大元件，工作在放大区。iC=iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-共发射极放大电路的组成

集电极电源，为电路提供能量，并保证集电结反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电源：一般为几伏到几十伏-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。耦合电容：常为电解电容，有极性。大小为几F到几十F+--+-+uiuo+UCCRCC1C2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去电路改进：采用单电源供电输入电阻：ri=Ui/Ii

输出电阻：内阻ro电压放大倍数：Au=Uo/Ui

放大电路示意图二、基本放大电路的工作原理总瞬时值ua交流分量UA直流分量uAt0uA全量UA直流分量ua交流分量二、基本放大电路的工作原理ui=0时由于电源UCC的存在IB0IBQICQRB+UCCRCC1C2TUBEQUCEQui=0时ui=0时，各点波形RB+UCCRCC1C2TiCiB(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点,称为静态工作点。iBuBEQIBQUBEQiCuCEQUCEQICQRB+UCCRCC1C2Tui≠0时iBuBEQuBE有一微小的变化ibtuitiCuCEuCE怎么变化？ibtictRB+UCCRCC1C2Tui≠0时沿一条直线变化ucetuCE=UCC-iCRCui≠0时，各点波形RB+UCCRCC1C2uituiiCuCEuoiBuo与ui反相！iCtiBtuCEtuotui=0→uBE=UBE，uCE=UCE，

uo=0？

uCE=UCC－iC

RCui

0→

uBE=UBE+ui，uCE=UCE+uo，

uo0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO共射电路工作原理小结

若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，且两者相位相差1800

外加输入信号输入后，各电流和电压的大小均发生了变化，但均是在直流量的基础上变化。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtICOiCticO静态分析iCtO共射电路工作原理小结放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真静态：放大电路无输入信号时的工作状态动态：放大电路有输入信号时的工作状态分析对象：各电极电压电流的直流分量设置Q点的目的：使放大电路的放大信号不失真静态分析：确定放大电路静态工作点Q

即IBQ、ICQ、UCEQ

所用电路：放大电路的直流通路2.1用放大电路的直流通路确定静态值2放大电路的静态分析直流通路：只考虑直流信号的分电路交流通路：只考虑交流信号的分电路直流通路和交流通路如果电容容量足够大，可以认为它对交流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，对直流信号相当于开路。放大电路中的电容对交、直流信号的作用不同!交、直流信号所走的通路是不同的。直流通路画法：令输入信号为零，电容相当于开路。开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通路RB+UCCRC估算电路的静态工作点：IBQ、ICQ、UCEQIBQIBQUBE

RB称为偏置电阻IBQ称为偏置电流+UCC直流通路RBRC

估算UCEQ、ICQICQUCEQ直流通路RBRC+UCC根据电流放大作用例：用估算法计算静态工作点已知：UCC=12V，RC=4k，

RB=300k，=37.5。解：注意电路中IB和IC的数量级步骤：

1.用估算法确定IBQ

直观地分析静态值的变化对放大电路的影响2.由输出特性曲线确定ICQ和UCEQ2.2用图解法确定静态值ICUCEUCE~IC满足什么关系？1.三极管的输出特性2.UCE=UCC–ICRCUCC直流负载线IBQ直流通路RB+UCCRCiCuCE0QUCEQICQ所用电路：放大电路的交流通路。动态分析：计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：各电极电压和电流的交流分量。目的：分析Au、ri、ro与电路参数的关系，为电路的设计打基础。3放大电路的动态分析动态是建立在静态的基础之上!当放大电路有输入信号时，各点的电压或电流通常都既含有直流分量，又含有交流分量。不失真情况下，直流分量通常为静态值，交流分量是信号分量。动态分析是在静态值确定后，对信号的传输情况进行分析。3.1微变等效电路法

微变等效电路：

将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成的放大电路等效为一个线性电路。线性化的条件：

晶体管工作于小信号（微变量）情况等效的依据：

晶体管特性曲线在静态工作点附近的小范围内，可用直线近似代替。一、晶体管的微变等效电路1.输入回路iBuBE当输入信号很小时，可将三极管输入特性在Q点附近近似线性化。uBEiB对输入的交流小信号而言，晶体管的输入回路可用电阻rbe等效。rbe值约几百欧到几千欧，手册中常用hie表示对于小功率三极管：输入电阻2.输出回路iCuCE输出端相当于一个受ib控制的电流源。

近似平行等距考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。晶体管的输出电阻：iCuCErce约几十千欧到几百千欧rce很大，一般忽略晶体管微变等效电路icubeucerbeibibrce等效cbubeibuceice简化的h参数等效模型rbeibibbce等效cbubeibuceice简化的h参数等效模型rbeibibbce等效

晶体管的b、e之间可用rbe等效代替晶体管的c、e之间可用一受控电流源ic=ib等效代替等效弄清楚等效的概念：对谁等效?怎么等效?ebcbec短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路二、放大电路的微变等效电路交流通路画法：令直流电源为零，电容相当于短路RLuoui放大电路的微变等效电路：

将交流通路中的三极管用微变等效电路代替交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRLAu是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。三、电压放大倍数的计算1.电压放大倍数的定义：电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示如图：uiuoAu2、电压放大倍数的计算放大倍数和负载电阻有关：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRLAu~1、输入电阻的定义四、输入电阻的计算对于信号源来说，放大电路是负载，其等效电阻可以用输入电阻来表示。2、输入电阻的计算rbeRBRCRLAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，其内阻就是放大电路的输出电阻。~roUS'五、输出电阻的计算1、输出电阻的定义戴维南等效1.去掉负载电阻，令电路中所有的独立电源为零。2.在输出端加电压求电流。a：计算方法（加压求流法）2、放大电路输出电阻的一般求解方法Uo1.测量负载电阻开路时的开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算b：测量方法rbeRBRCRL003、从等效电路计算放大电路的输出电阻

在放大电路的微变等效电路中，去掉负载电阻，令ui=0，并在输出端加电压求电流。加压求流法ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路3.2图解法一、交流负载线：反映动态时ic

和uce的变化关系交流分量

ic和

uce与总的瞬时值

iC

和uCE有如下关系：所以：即：1、交流信号沿着斜率为的直线变化。2、此直线通过Q点，称为交流负载线交流负载线的画法ICUCEUCCQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线直流负载线QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo

由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。

二、图解分析交流负载线三、放大电路的非线性失真在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。iCuCEuo可输出最大不失真信号1、静态工作点Q在交流负载线的中间ibiCuCEuo2、Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib削顶

适当增加基极电流可消除失真。iCuCE3、Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形削底

适当减小基极电流可消除失真

具有合适的静态工作点

Q应大致选在交流负载线的中心输入信号ui的幅值不能太大放大电路不产生非线性失真条件

合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件

放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动温度变化、三极管老化、电源电压波动等4静态工作点的稳定温度对IBQ的影响iBuBE25ºC50ºCTIBQICQRB+ECRCQQ一、温度对Q点的影响温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´输出特性曲线上移，Q点上移容易使晶体管进入饱和区造成饱和失真固定偏置电路的Q点不稳定，需改进目标：当温度升高使IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。二、典型共射极放大电路-----分压式偏置电路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoRE射极直流负反馈电阻CE

交流旁路电容I1I2IBRB1+ECRCTRB2RETUBEIBICVEIC2)

RE的直流负反馈作用1.分压式偏置电路稳定Q点的原因1)在的情况下基极电位VB在温度变化时基本不变I1I2IBRB1+ECRCTRB2RERb1和Rb2的选取：

似乎I2越大越好，但是Rb1、Rb2太小，将增加静态损耗，降低输入电阻。

(一般取几十k)

RE愈大，反馈愈强，工作点愈稳定；但是，RE太大会使发射级电位升高，导致放大电路输出动态范围减小。

（一般取几k

）VB不能取太高 （一般取(5—10)UBE

）分压式偏置电路电路参数的选取2.静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–例：已知：=50，UCC=12V，RB1=7.5k，

RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，试求：该电路的静态工作点。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo解：3、动态分析+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路rbeRCRLR'B交流等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路问题：如果去掉CE，放大倍数如何变化？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用：交流通路中,它可将

RE短路，使

RE对交流信号不起作用,放大倍数不受影响。去掉CE后:ri’rbeRCRLRER'B微变等效电路RB1RCRLuiuoRB2RE交流通路rbeRCRER'BRS结论：去掉CE后，Au减小、ri增大、ro不变输出电阻rorbeRCRLRER'B用加压求流法求解无旁路电容CE有旁路电容CE分压式偏置电路减小提高不变RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE1RE2a、静态分析：直流通路RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2b、动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B+UCCRBRCC1C2T+uo+–RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo思考：增大β,

Au是否成比例增大？当β足够大时，Au几乎与β无关β增大Au大致按相应比例增大

+UCCRBRCC1C2T+uo+–β增大Au大致按相应比例增大!固定偏置放大电路IBQ不变！RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoβ增大→rbe

增大当β足够大时，Au几乎与β无关!分压偏置放大电路IE一定！Au和Aus的关系如何？放大电路RLRSri放大电路对信号源的放大倍数能力目标：

掌握共集电极放大电路的特点与分析方法。任务二十七：共集电极放大电路及其应用一、电路分析C1RB+VCCC2RL+RE++RS+~

共集电极放大电路信号从基极输入，从发射极输出

共发射极放大电路信号从基极输入，从集电极输出1.静态工作点的估算C1RB+VCCC2RL+RE++RS+~由基极回路求得静态基极电流则

共集电极放大电路2.性能指标分析①.电压放大倍数结论：电压放大倍数恒小于1，而接近1，且输出电压与输入电压同相，又称射极跟随器。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE②.输入电阻输入电阻较大。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE3.

输出电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRERBRSrbeRBRSRE用加压求流法求输出电阻rbeRBRSrbeRBRS信号源置0用加压求流法求输出电阻rbeRBRSBssRRR//:=¢设,一般：射极输出器的输出电阻:

射及输出器的输出电阻小,带负载能力强。如=40,

rbe=0.8k，RS=50，RB=120k共集放大电路(射极输出器)的特点：1.

电压放大倍数小于1，约等于1;2.

输入电阻高；3.

输出电阻低；4.输出与输入同相。射极输出器的应用

1.

因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担

2.

因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力

3.

利用ri大、ro小以及Au1的特点，可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，称为缓冲级或中间隔离级三、共基极放大电路介绍

由共基极放大电路可以看出输入回路和输出回路的公共端是基极，电流放大倍数略小于1。但是电路有足够的电压放大能力，且输出电压与输入电压同相，输入电阻较共射极电路小，输出电阻与共发射极电路相当，共基极放大电路的优点是频带宽，常用于高频电压放大。

共基极放大电路的静态工作点估算方法与共发射极放大电路的分压式偏置电路相同。实际应用中，常对放大电路的性能提出多方面的要求:例如，要求一个放大电路输入电阻大于2M,电压放大倍数大于2000，输出电阻小于100等需要选择多个基本放大电路，并将他们合理连接，从而构成多级放大电路。

输入级输入输出第二级输出级…多级放大电路方框图多级放大电路的分析和计算常见的耦合方式有直接耦合和阻容耦合耦合：级与级之间的连接方式动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真对耦合电路的要求阻容耦合电路直接耦合电路考虑级间影响

静态:

组合Q点同单级动态性能:多级放大电路的分析和计算直接耦合电路的特点uiRC1R1T1R2+UCCuoRC2T2RE2缺点：1)Q点相互影响，不利于电路的分析、设计和调试2)有零点漂移现象优点：1)有良好的低频特性;能够放大缓慢的变化的信号2)易于集成应用：集成电路？uot0

当

ui

等于零时，uo不等于零直接耦合电路的零点漂移现象零点漂移的原因中温度的影响是最严重的

电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化放大电路的工作点改变输出电压的漂移经多级传递，逐级放大零点漂移的主要原因?零点漂移又称为温度漂移（温漂）零点漂移的危害？

直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。衡量零点漂移的指标：输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压输入端等效漂移电压输出端漂移电压只有uid比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分