网络课程模电教案第3章基本放大电路

3RLA3-1-1RL之上。放大电路的共射组态实际上是指放大电路中的三极管是共射组态。VVRC++iRRe+ C 3-1-2C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。VVRC++iRRe+ C 3-1-2在输入信号为零时，直流电源通过各偏置电阻为三极管提供直流的基极电流和直流集电极电电路的输入端和输出端。当输入交流信号通过耦合电容C1和Ce加在三极管的发射结上时，发射结上的电压变、直流的uBE代表发射结上的交直流总电压，变量为斜体小写，下标为正体大写；ube代表交流量，变量为斜由于ubeiB=IB+ib

(c)UBE波形3-1-3压可以比输入电压高许多倍。uCE中的交流量uce有一部分经过耦合电容到达负载电阻，形成输出电压。保证放大电路的器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。也就是说发射结正偏，集态、后动态。分析方法常用的有计算法、图解法和微变等效电路法。由于三极管的特性曲线是非线性静态—输入信号等于0时，即 时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态输入信号不等于0时即 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态作状态正确了，动态的分析才有意义。例一个扩音机，已经通电，但没有人对着麦克风，喇叭分析放大电路还必须要正确地区分直流通路和交流通路。图3-2-1(a)所示基本放大电路的直流通3-2-1(b)、(c)所示。C、B、ERc//RL、Rb1Rb2ReReR++iR+

R

R

R

(a)电路图 (b)直流通路 (c)交流通路图3-2-1基本放大电路的直流通路和交流通路3-2-1(a)3-2-23-2-2(a)3-2-1(a)基本放大电路的直流通路，图(b)是从基极R

V

R

VR

R

R'

RIBRIB URRIBf(UBE

BIV'CCUBEUB

V'CCUR'b(1

V

VCCRR

bR'b

ICf(UCEUCEVCCICRcIEReVCCIC(RcRe

ICUCE。3-2-3。式(3-2-6)是一个直线方程，由两个点即可确定，在此用（VCC0ICQIBQ为参变量的那条曲Q点。QQIBQ、ICQUCEQ。如IBQUBEQ。如果在不会产生误Q斜率R斜率R1RQO3-2-3/(ICQQQXUCEQ，QIBQ、ICQUCEQ工作点的三个参数。I

V'CCUb b

(1IBIE，为了保证ReIERe乘以(1+β)。这是放大电路中经常使用的I V'CCU R'(1bebRVIB UEIERRVIB UEIERRR

V

R

R

R

R'(a)直流通路 (b)用定理变换 (c)变换后的直流通路图3-2-2直流通路的变换图3-2-1(a)放大电路偏置电路的形式称为分压偏置，它有稳定工作点的特点，分压偏置稳定工作Re。VVRC++iR+ C UBE减小。从输入特性曲线可知，UBE的减小基极电流将随之下降，根据三极管的电V

VCCRb2RBb1 RB

UEU

UICI

U

，UCEQVCCIC

II 3-2-4NPN：(a)；（b）截止，发射结反偏，++ 3-2-53-2-2解：因只有一个偏置电阻，所以无须用定理进行变换，于是可写出基极电流的表达I

VCCU (1ICQIUCEQVCCICQ(RcReI

VCCU

15

28.6 ICQIBQ9928.6UEICQUBUE+UBEUC=VCC-ICQRc=15-EWB（ElectronicsWorkbench）3-2-63-2-63.23-3-1VRVRC++iR+ C RiR (b)交流通路图3-3-1共射组态基本放大电路及其交流通路 R'R//L， c出特性曲线上，交流负载线比直流负载线陡。可以作一条斜率为载线与辅助线平行。

R'RLQiV

直流负载线斜率

RRcI

I1

交流负载线斜率

Rc//OU

uCE3-3-2放大电路的动态工作状态的图解分析 c

R'R//

R'RLC2上承受集电极静态时的电压值。当输入信号增加时，基极电流增加，集电极电流增加，Rc上的电压降增加，所以集电极电位比静态时下降，C2向集电极放电，集电极电流增加；当输入信号减小时，基极电流减小，集电极电C2Rc的电流被分流一部分，集电极电流减小。所以，QQ。3.3.1.2交iCUCE Qi1Rc//b2Q1ICQIIO2OOt026810uCEOuCE14ttiO3t3-3-3放大电路输出信号要求其形状保持输入信号的形状，如果输出波形的形状与输入波形不非线性失真。非线性失真包括饱和失真和截止失真。iUCE

iCQiCCQiCQibiI c I1d0O2 b*46810u3VOuCEd*atIQ

c**2O UBEQbada

uBEu

tiUCE

i

3-3-4iC2

iiiIC1*O*cIB1* c

i

1

Q

O

u

O

*

0

24U

810

u

***1d**

bb

u

* ** *a

dd

uCEtt3-3-5

1（上部2123-3-43-3- (a)饱和失 (b)截止失3-3-6NPNiCiCQIiC210uOt246810CEOuCEtI3-3-7一些动态参数。微变等效电路法的是在小信号条件下，可以认为三极管是工作性区，于是可以三极管工作性区，可以用一个线性模型来代替3-4-1(b)所示。

是基极电流变化引起的集电极电流的变化量，反映了三极管具有电流控制电流源（CCCS）的特性。的1-5-10。UCEUCEibQO

b+_

e

c+_

IC2Q04

810

UCE 3-4-1除了从输入特性曲线上用(3-4-1)求rbe外，还可以从三极管的拓扑结构求rbe的表达式3-4-2b’是基区中假想的一个点，rbb’bb’间的体电阻；rb’c是集电结电阻，因集电结反偏，其值很大，对于小功率三极管其值在几百千欧以上，因其远berberbb’，另一个re。这两个电阻中流过的电流不等，如果按基极电流计算，即归算到基极回路的电阻值，可用下式表

(1

be

I

3-4-3(b)。cbbeb+_

e

+_

e++_rU_+图3-4-2三极管的拓扑结 图3-4-3三极管的线性简化模CB形式有时稍有不同。有时放大电路的组态与三极管的组态稍有不同，例一些放大电路的共射组态，AXXSS 入端口处的信号电压，I是放大电路输入端的电流，O是输出电压，RL是负载电阻，OSSIOIORs IARL3-4-4

i iAi=oi

Api

oi

反之则大。Ri3-4-5(3-4-8)=R=R i

rbe1kRb1Rb2rbe。rbe。IIRs IA 3-4-5Ro大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。ooRoRL3-4-7

LoRUo o

o

ORORsLVRARsAO从输出端求Uo' (b)从负载特性曲线求图3-4-6输出电阻的定义3-4-6(a)求输出电阻的方法，适合于微变等效电路，下面通过例子加以说明，将微变等效电AOOb

b

ORRrRcRRrRc Ube0bb

0Ro

Rc。3-4-9(a)所示，就是前面作静态分析的电路图。RL上。C1、C2、Ce的容量都足够大，对中频信号可视为短路。3-4-9(b)3-7VRVRC++ iRRLe+CURRRrRc Ube(a)共射基本放大电 (b)h参数微变等效电3-4-9对图3-4-9(a)电路进行交流计算之前必须先进行直流计算，直流计算已经面完成了。进行直流IE（ICQVVR+C+iR+ C V'CCU

b b

(1

V

VCC 式

Rb′=ICQ= UCEQ=VCC－ICQRcIEQRe=VCC－ICQ(Rc+Re)（3-4-3-4-3(a3-4-9(b)中标的是复数量，因为放大倍数按照3-4-9(b)的微变等效电路，图中 RRRrRc Ube

(1) c

IEbb

cbcbAu

RUoUoIb(Rc//RL..Ib

RiRb1//Rb2//rbe

Ro

VR+C2+iR VR+C2+iR 3-4-103.3放大电路没有Ce的直流通路与图3-4-9(a)的直流通路一样，因此该放大电路的直流计算可以使用VRVR+C2+iRRe cR RrR Rreb图3-4-10例3.3电路 图3-4-11例3.3的微变等效电VVR+C2+iR 3-4-103.3V

VCC

1511RR

39

Rb′=Rb1∥Rb2=39//11=8.58

3.3

b b

(1

ICQ=IBQ=9918.76A=1.857mAUEQ=

UCQ=VCC-发射结电 UBEQ=UBQ-集电结电 UBCQ=UBQ-

UBQ=VCCIBQRb3-4-113-4-15)求电压增益。VRVR+C2+iRRe cR RrR RrebUoIbR图3-4-10例UoIbR

I[r(1)R

buAu

b b

(1)

IE

Au

99

Ri[rbe(1)Re1]//Rb1//Rb2=[1.7+130]//39//11=8.06RoRc=3 3-4-131000Hz，数3-4-123.33-4-133.33-4-14(a)所示，输入回路和输出回路以(a)共集组态放大电路 (b)直流通路图3-4-14共集组态放大电路及其直流通路3-4-14(b)3-4-14(b)，于是有I

VCCUR(1 UCEQ=VCC－IEQRe=VRVR++Cei

VRe (b)直流通路图3-4-14共集组态放大电路及其直流通路因直流通路十分简单，IBQ表达式可直接写出，原则与式(3-4-11)相同。只是有上、下二个偏置电阻时，要用定理变换，用开路电压V’CC，基极回路的电阻用R’b=Rb1//Rb2；只有一个上偏置电阻时，VCCRb1。电阻的归算完全相同。电阻归算的原则，也适用对交流电阻的归算。 b

//R b

//RL

bb

(1

//

uu

R’LReRLbb cbe -oIi

++-bie oc 图3-4-16求Ro的微变等效电比较共射和共集组态放大电路的电压放大倍数，它们的分子都是或（1+）乘以输出电极对乘以发射极对地的交流等效负载电阻。电压放大倍数的分母都是Ui加到三极管基极时，从基极对地

bibi

iRRe

b

Icbb -

Ri=Rb//

R’i=

RLRi=Rb//R’i=Rb//[ bRb

e+e+be- o

b b

bb

bbr

oo

o(1o

1

oo

//rbe+1

1，输出与输入同相；二是阻抗变换，含义是输入电阻大，输出电阻小。FETFETgm来体现；三极管是电流控制型器件，靠来体现。++U R + ++U R + 图3-5-1共源组态接法基本放大电路图中Rg2是栅极对地偏置电阻，R是源极电阻，Rd是漏极负载电阻。与共射基本放大电路的Rb2，ReRg2中无栅流，Rg20。而源极电压USQIDQUGSQUGQUSQIDQ+_+ R_

++R_+_

+_ 3-5-2图3-5-1(b)所示电路与双极型三极管共射组态分压偏置基本放大电路一样，其直流通路如图 Rg1RUGSQ=UGQ－USQ= I

I

(1

UGSQU

UDSQ= r rdsi

Ioo

图3-5-3场效应管微变等效电 图3-5-4共源组态放大电路微变等效电i i

Ioo

3-5-4

//RLuu

g

//

//

)g

gmR'LRiR

R R i

Rg1Rg13-5-5因场效应管的栅极电流几乎为零，RgRg1Rg1的分压值可以不受损失地传递到栅极。RiRg(Rg1//Rg2

+C+URRLU+ 3-5-5oI，于是oRU'o=o o

I iGI iGD oiRRgmRDo3-5-6RoG G

UGSQ=UG－US=+R CsiRRL

R图3-5-7共漏组态放大电 图RIDQI

U )2UUDSQ=

GD GDi

S

U3-5-9AUo

gm i

g

gs

//