单管共发射极放大器

单管共发射极放大器第一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日第3章放大电路基础

3.4

单管共集电极电路3.4.1电路的组成3.4.2静态分析3.6单管共发射极放大器的频率特性3.6.1RC电路的频响3.6.2单管共发射极放大器的频率特性3.4.3动态分析

3.4.4射极输出器的应用

3.5共基极放大电路简介3.6.3频率失真

3.6.4电路元器件参数的选择

目录第二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日第3章放大电路基础

3.7多级放大器3.7.1四种级间耦合方式3.7.2多级放大器的频响3.9放大器的调整与调试3.7.3放大倍数(增益)的分贝表示法3.8放大器的噪声与抗干扰措施目录第三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日第3章放大电路基础

【本章难点

】分压式电流负反馈偏置电路与射极输出器的分析放大器的调整与调试

【本章要点】基本放大器的组成及工作原理静态工作关系判断与稳定微变等效电路分析方法三种放大电路(共射、共集、共基电路)

多级放大电路的四种耦合方式第四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。3.1

单管共发射极放大器

3.1.1

电路的组成

第五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。电路的组成

第六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日各元件作用：使发射结正偏，并提供适当的静IB和UBE。基极电源与基极电阻集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。第七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交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。++各元件作用：第八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日基本放大电路的习惯画法第九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1.静态工作点——Ui=0时电路的工作状态

3.1.2静态工作点ui=0时由于电源的存在，电路中存在一组直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-第十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB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，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。第十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日开路画出放大电路的直流通路

2.静态工作点的估算

将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：开路第十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日画直流通路：Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。（1）用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）IC=IB第十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日例3-1：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：请注意电路中IB和IC的数量级第十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日UCE=VCC–ICRCVCCICUCE直流负载线由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点QQIB静态UCE静态IC

2.

图解法确定静态工作点

第十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日对交流信号(输入信号ui)交流通路——分析动态工作情况交流通路的画法：

将直流电压源短路，将电容短路。短路短路置零

3.1.3

动态分析第十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1.交流通路第十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2.交流负载线输出端接入负载RL：不影响Q

影响动态！第十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日交流负载线ic其中：uce=-ic（RC//RL）

=-ic

RL第十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日交流量ic和uce有如下关系：即：交流负载线的斜率为：uce=-ic（RC//RL）=-ic

RL或ic=（-1/RL）uce交流负载线的作法：①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②经过Q点。

第二十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日交流负载线的作法：iCuCEVCCQIB交流负载线直流负载线①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc

）②经过Q点。

注意：（1）交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。

（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。第二十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日iBuBEQuiibic交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号uiib静态工作点3用图解法分析放大器的动态工作情况iCuCEuce注意：uce与ui反相！第二十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日uiiBiCuCEuo各点波形uo比ui幅度放大且相位相反第二十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot第二十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日iCuCEuo可输出的最大不失真信号（1）合适的静态工作点ib4．静态工作点对输出波形的影响第二十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日iCuCEuo（2）Q点过低→信号进入截止区称为截止失真信号波形第二十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日iCuCEuo（3）Q点过高→信号进入饱和区称为饱和失真信号波形截止失真和饱和失真统称“非线性失真”

动画演示第二十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日条件：交流小信号思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路3.2

微变等效电路分析法3.2.1

简化的晶体管共发射H参数第二十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1、三极管的h参数等效电路根据网络参数理论：求变化量：在小信号情况下：第二十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日各h参数的物理意义：iBuBEuBEiB——输出端交流短路时的输入电阻，用rbe表示。——输入端开路时的电压反馈系数，用μr表示。iBuBEuBEuCE第三十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日iCiBiCuCE——输出端交流短路时的电流放大系数，用β表示。——输入端开路时的输出电导，用1/rce表示。iCuCEiCuCE第三十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日该式可写为：由此画出三极管的h参数等效电路：第三十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2、简化的h参数等效电路（1）μr＜10-3，忽略。（2）rce＞105，忽略。得三极管简化的h参数等效电路。第三十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3、rbe的计算：由PN结的电流公式：（常温下）其中：rbb’=200Ω所以：第三十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1.画出放大器的微变等效电路（1）画出放大器的交流通路（2）将交流通路中的三极管用h参数等效电路代替3.2.2用H参数等效电路分析共发射极放大器第三十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2、电压放大倍数的计算：负载电阻越小，放大倍数越小。第三十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日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较大的的输入电阻。3、输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：第三十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日定义：当信号源有内阻时：由图知：所以：第三十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日所以：4、输出电阻的计算：根据定义：0+-第三十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日例3.2共射放大电路如图所示。设：VCC＝12V，Rb=300kΩ,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,BJT的b

=50。1、试求电路的静态工作点Q。解：第四十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。解：画微变等效电路Ri=rbe//Rb≈rbe=993ΩRo=Rc=3kΩ第四十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

3.若输出电压的波形出现如下失真，是截止还是饱和失真？应调节哪个元件？如何调节？解：为截止失真。应减小Rb。第四十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。Q变UBEICEO变T变IC变1.温度对静态工作点的影响3.3

静态工作点稳定电路3.3.1

温度影响静态工作点第四十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1、温度对UBE的影响iBuBE25ºC50ºCTUBEIBIC第四十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2、温度对值及ICEO的影响T、ICEOICiCuCEQQ´温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。总之：TIC第四十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日I1I2IB选I2=（5~10）IB∴I1

I2ICIE（1）结构及工作原理3.3.2分压式电流负反馈偏置电路第四十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日静态工作点稳定过程：TUBEICICIEUE

UBE=UB-UE=UB-IE

ReUB稳定IB由输入特性曲线I1I2IBICIE第四十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（2）静态分析IB=IC/UCE=VCC-ICRC-IEReIC

IE=UE/Re

=（UB-UBE）/Re

电容开路,画出直流通道第四十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

将电容短路,直流电源短路，画出电路的交流小信号等效电路（3）动态分析：第四十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日电压放大倍数：RL=RC//RL第五十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日输入电阻：输出电阻：第五十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日思考：若在Re两端并电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？第五十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1.结构：3.4

单管共集电极电路3.4.1电路的组成第五十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2.静态分析：IBIEUBEUCE第五十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.动态分析（1）交流通道及微变等效电路第五十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（2）电压放大倍数：第五十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（2）输入电阻第五十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3、输出电阻第五十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日射极输出器的特点：电压放大倍数=1，输入阻抗高，输出阻抗小。3.4.4射极输出器的应用1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。2、放在两级之间，起缓冲作用。第五十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日共基极电路3.5

共基极放大电路简介第六十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1.静态工作点直流通路：第六十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2.动态分析画出电路的交流小信号等效电路（1）电压放大倍数第六十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（2）输入电阻（3）输出电阻第六十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：共集共基共射第六十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日频率响应——放大器的电压放大倍数与频率的关系下面先分析无源RC网络的频率响应其中：称为放大器的幅频响应

称为放大器的相频响应3.6单管共发射极放大器的频率特性第六十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（1）频率响应表达式：令：则：幅频响应：相频响应：1.RC电路的频响第六十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（1）频率响应表达式：令：则：幅频响应：相频响应：2．RC高通电路的频响

第六十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日f0.01fL00.1fLfL10fL-20-40最大误差-3dB斜率为-20dB/十倍频程的直线幅频响应：20dB/十倍频第六十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

可见：当频率较高时，│AU│

≈1，输出与输入电压之间的相位差=0。随着频率的降低，│AU│下降，相位差增大，且输出电压是超前于输入电压的，最大超前90o。其中，fL是一个重要的频率点，称为下限截止频率。f0.01fL00.1fLfL10fL-20-4020dB/十倍频相频响应f0.01fL0°0.1fLfL10fL90°45°第六十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

对于如图所示的共射放大电路，分低、中、高三个频段加以研究。1.中频段

所有的电容均可忽略。可用前面讲的h参数等效电路分析中频电压放大倍数：3.6单管共发射极放大器的频率特性第七十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2.低频段

在低频段，三极管的极间电容可视为开路，耦合电容C1、C2不能忽略。为方便分析，现在只考虑C1，将C2归入第二级。画出低频等效电路如图所示。可推出低频电压放大倍数：该电路有一个RC高通环节。有下限截止频率：第七十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日共射放大电路低频段的波特图幅频响应：

相频响应：

f0.01fL-180°0.1fLfL10fL-90°-135°f0.01fL0.1fLfL10fL20dB/十倍频第七十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

在高频段，耦合电容C1、C2可以可视为短路，三极管的极间电容不能忽略。这时要用混合π等效电路，画出高频等效电路如图所示。3.高频段用“密勒定理”将集电结电容单向化。第七十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日用“密勒定理”将集电结电容单向化：其中：第七十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日用戴维南定理将C左端的电路进行变换：

忽略CN，并将两个电容合并成一个电容:得简化的高频等效电路。其中：第七十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日可推出高频电压放大倍数：其中：其中：

该电路有一个RC低通环节。有上限截止频率：第七十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日共射放大电路高频段的波特图幅频响应：

相频响应：

f0.1fH-180°fH10fH100fH-225°-270°f0.1fHfH10fH100fH-20dB/十倍频程第七十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍频程-135°-90°20dB/十倍频程第七十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数两个频率响应指标：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍频程-135°-90°20dB/十倍频程第七十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.6.3频率失真

若放大电路的通频带不够宽，则对信号中各种频率的正弦波成分的放大倍数和附加相移会产生影响，使输出信号波形产生失真，这种现象称为频率失真。

由于放大倍数的值随频率变化所产生的波形失真称为幅频失真，如图(b)所示。由于相位差随频率而变所产生的波形失真称为相频失真。如图(c)所示。第八十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.7多级放大电路3.7.1多级放大器的耦合方式1.阻容耦合优点：

各级放大器静态工作点独立。

输出温度漂移比较小。缺点：

不适合放大缓慢变化的信号。

不便于作成集成电路。第八十一页，共九十五页，编辑于2023年，星期日2.直接耦合优点：

各级放大器静态工作点相互影响。

输出温度漂移严重。缺点：

可放大缓慢变化的信号。

电路中无电容，便于集成化。第八十二页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3．变压器耦合利用变压器初次级线圈之间具有“隔离直流耦合交流”的作用，使各级放大电路的静态工作点相互独立，从而使交流信号顺利地传输到下一级，故称为变压器耦合方式。这种耦合方式突出的优点就是能够利用变压器的变压比进行阻抗、电压和电流的变换。变压器耦合第八十三页，共九十五页，编辑于2023年，星期日4．光电耦合

前级与后级之间的耦合元件是光电耦合器件，因此称为光电耦合方式。光电耦合方式既可传输交流信号又可传输直流信号，还可实现前、后级之间的电流隔离，抗干扰能力强，另外便于集成。第八十四页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.7.2

多级放大器的频响

多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即多级放大电路幅频特性和相频特性的表达式为

总的电压放大倍数的幅值为各级电压放大倍数幅值的乘积，总的相位差为各级相位差的代数和。第八十五页，共九十五页，编辑于2023年，星期日

多级放大电路的频带宽度小于各单级放大电路的频带宽度。所以多级放大电路虽然放大倍数提高了，但是频带宽度却变窄了，总的相位差是各单级相位差的叠加。

两级放大电路频率特性

以图示的两级放大电路的频率特性曲线为例，进行讨论：第八十六页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.7.3

放大倍数(增益)的分贝表示法

电压放大倍数用分贝表示(即电压增益)为

当输出量大于输入量时，电压放大倍数的分贝值为正；当输出量小于输入量时，电压放大倍数的分贝值为负(称衰减)；当输出量等于输入量时，电压放大倍数的分贝值为0。电压增益用分贝表示的优点就是可以把多级放大电路中的乘、除运算转变成对数的加减运算，使计算简单化。第八十七页，共九十五页，编辑于2023年，星期日1．放大器的噪声

放大器的噪声是放大器中各元件内部载流子的不规则运动所造成的。如果放大器的负载是电声设备，此时就会出现杂音，所以通常叫做“噪声”。按照噪声来源的不同，可大体分为晶体管内部噪声和电阻热噪声两种。(1)

晶体管内部噪声

当晶体管有电流通过时，就会产生噪声。如果是由于做不规则热运动的载流子通过晶体管内体电阻而产生的，称为热噪声；如由于发射区向基区注入载流子数目发生变化，而使各极电流产生不规则波动，称其为散粒噪声；如由于制造工艺水平或半导体材料本身等原因而产生的载流子不规则运动，称为颤动噪声。3.8放大器的噪声与抗干扰措施第八十八页，共九十五页，编辑于2023年，星期日(2)

电阻热噪声由于载流子的无规则热运动，使得任意时刻通过导体横截面的电子数目的代数和不为零(即有电流存在)，那么当这个电流流经电路时，就会产生一个正比于电路电阻且随时间变化的电压，称为电阻的热噪声。2.

放大器的干扰及抗干扰措施(1)杂散电磁场干扰

当放大器周围存在杂散电磁场时，放大器的输入电路或某些重要元件处于这种变动的电场和磁场中，就会感应出干扰电压。当干扰磁场足够强时，在输入端产生的干扰电压就会妨碍放大器的正常工作。第八十九页，共九十五页，编辑于2023年，星期日(2)直流电源电压波动引起的干扰通常放大器的直流电源是由交流电经整流滤波后得到的，若滤波效果不好，则直流电源电压就会有交流成分，使放大器中晶体管集电极电流产生波动而形成干扰电压。防止这种干扰现象的发生，可采用稳压电源来代替整流滤波后的直流电源。(3)交流电源引起的干扰当交流电网的负载突变时，在突变处交流电源线与地之间将产生高频干扰电压，由此产生的高频电流通过稳压电源、放大器等经过地线再回到突变处。由交流电源产生的高频干扰对放大器的正常工作会产生一定的影响。第九十页，共九十五页，编辑于2023年，星期日3.9

放大器的调整与调试1．放大器的调整

(1)放大器的组成原则①因为放大电路的实质是一个能量控制装置，而能量的来源就是直流电源，因此放大电路中必须要有直流电源。同时直流电源的设置要保证晶体管工作在放大状态，即发射结正偏、集电结反偏。②元件的安排要保证信号的传输