电子电路技术第6章

6.1放大电路的基本概念放大电路实际上是一种功能模块电路，具有两个外接端口，输入端口接受需要放大的信号，输出端口将放大以后的信号送给负载，如图所示。在放大电路中，信号的能量（或功率）得到增强，因此在放大电路中必须具备能量补充的来源——直流电源和将直流电源能量转换为信号能量的转换装置或器件。6.1放大电路的基本概念（续1）单纯从能量转换的角度看，放大电路本身就是一个实现直流电源能量转换为信号能量的装置，这其中输入信号是控制量，在它的控制下，放大电路将电源能量转换成信号能量输出给负载。为了描述这种由一个信号控制输出信号的电路装置或器件，提出了受控电源的电路模型。6.1放大电路的基本概念（续2）6.1.1线性受控电源模型受控电源是另一类电源模型，它的输出端具有理想电源的特征，但其参数却受到电路中其他变量的控制。受控电源是为了描述电子器件的特性而提出的电路元件模型。按照受控电源输出端表现的电压源特性或电流源特性，以及控制其参数的变量为电压或电流，受控电源共分4种：电压控制电压源VCVS；电压控制电流源VCCS；电流控制电压源CCVS；电流控制电流源CCCS。6.1放大电路的基本概念（续3）输出特性控制变量受控源种类电压源US电压U电压控制电压源VCVS电压源US电流I电流控制电压源CCVS电流源IS电压U电压控制电流源VCCS电流源IS电流I电流控制电流源CCCS受控电源一般具有两个端口：输入（控制）、输出端口如果控制变量对受控电源输出端的控制为线性（比例），这种受控电源称为线性受控电源。本课程中，只讨论线性受控电源。因此，今后所说受控源均指线性受控电源。6.1放大电路的基本概念（续4）受控电源的符号与特性电压控制电压源VCVS控制方程实际电路分析中的符号电流控制电压源CCVS

为电压传输（放大）系数，无量纲。省去开路或短路的控制端。r为转移电阻，电阻量纲。6.1放大电路的基本概念（续5）受控电源的符号与特性电压控制电流源VCCS控制方程实际电路分析中的符号电流控制电压源CCVSg为转移电导，电导量纲。

为电流传输（放大）系数，无量纲。控制变量必须在电路其他位置标出！6.1放大电路的基本概念（续6）6.1.2放大电路模型及技术指标受控电源是理想化的能量转换电路元件，实际上放大电路为了将信号源信号引入，总是要对信号源构成负载，因此，输入端不可能是理想的开路或短路而在输出端放大器也不能做到理想的电压输出或电流输出，必然会受到负载的影响。考虑了输入输出端口的非理想情况，在受控电源的基础上增加输入电阻Ri和输出电阻Ro，得到放大电路模型。根据放大电路输入输出信号变量的不同，可以作出四种放大电路模型。6.1放大电路的基本概念（续7）电压放大电路模型阻抗放大电路模型导纳放大电路模型电流放大电路模型6.1放大电路的基本概念（续8）放大电路主要性能指标包括：放大倍数、输入电阻和输出电阻1.放大倍数放大倍数是反映放大电路放大能力的关键指标，定义为放大电路输出信号与输入信号的比值，根据放大电路的输入输出变量不同可以有四种形式的放大倍数：Au=uo/ui——电压放大电路的电压放大倍数，Auo为（负载）开路电压放大倍数。Ar=uo/ii——阻抗放大电路的转移阻抗，Aro为（负载）开路转移阻抗。Ag=io/ui——导纳放大电路的跨导，Ags为（负载）短路跨导。Ai=io/ii——电流放大电路的电流放大倍数，Ais为（负载）短路电流放大倍数。6.1放大电路的基本概念（续9）2.输入电阻输入电阻Ri反映了放大电路对信号源的影响程度，对于电压信号源，希望放大电路的输入电阻越大越好，这样放大电路从信号源吸取电流小，信号源的负载轻，而对于电流信号源，则希望放大电路的输入电阻越小越好。因此，在设计放大电路时，应根据其应用场合信号源的要求设置输入电路。3.输出电阻输出电阻Ro反映放大电路输出受负载影响的程度，如果放大电路向负载输出电压信号，则希望输出电阻越小越好，这样放大电路输出端更接近电压源，如果放大电路向负载输出电流信号，则希望输出电阻越大越好，这样放大电路输出端更接近电流源。放大电路信号源负载直流电源+_uiii+_uoio6.1放大电路的基本概念（续10）4.频带范围放大电路的放大倍数保持一定数值的工作信号频率范围.

给出放大电路放大倍数下降到正常值的0.707倍所对应的上下两个频率fL、fH，分别称为上、下截止频率，在这两个频率之间的输入信号，放大电路能够有效地进行放大。放大电路的放大倍数随频率变化的关系也称放大电路的频率特性，影响放大电路频率特性的主要因素是电路中有源电子器件的寄生电抗参数和电路中耦合/旁路电容元件。6.1放大电路的基本概念（续11）5.不失真输出范围用放大电路的最大不失真输出幅度表示其不失真输出范围，输入信号经过放大，在最大不失真输出幅度以内的输出信号能与输入信号保持线性关系（不失真），这一参数也描述了放大电路输出信号的最大不失真功率。6.输入信号范围对于过大的输入信号幅度，可能引起有源电子器件进入非线性特性区，从而使放大电路输出信号不再与输入信号保持线性，产生信号波形失真，严重时甚至会损坏器件，为此，放大电路常规定其输入信号的幅度范围，如|ui|≤10mV。6.2双极型晶体三极管及其电路模型双极型晶体三极管(BJT)结构BJT由两个PN构成，有两种类型:NPN型和PNP型。NNPNPN型EBCNPPPNP型EBC发射结

集电结

基极，用B或b表示

发射极，用E或e表示集电极，用C或c表示发射区集电区基区BECBECBJT的电路符号6.2双极型晶体三极管（续1）

BJT结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。BJT管芯结构剖面图6.2双极型晶体三极管（续2）BECNNPEBRBUC发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。IE基区空穴向发射区的扩散可忽略。IBE进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBO从基区扩散来的电子在集电结内电场作用下，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。IC=ICE+ICBOICEICEIB=IBE-ICBOIBEIBICE与IBE之比称为直流电流放大倍数要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。两者变化之比称为交流电流放大倍数6.2双极型晶体三极管（续3）1.输入特性曲线：输入特性曲线是指当集—射极之间的电压UCE为某一常数时，输入回路中的基极电流iB与加在基—射极间的电压uBE之间的关系曲线。OuBEiBUBEUBE0.7V(硅)0.3V(锗)0V1V10VUCE当UCE=0，晶体管相当于两个二极管的正向并联，其特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似。当UCE1时，特性曲线的形状并不改变，曲线仅仅右移一段距离。只要uBE不变，无论怎样增大UCE，iB都基本不变，曲线基本重合。因此，通常将UCE=1的特性曲线作为晶体管的输入特性曲线。晶体三极管的特性曲线6.2双极型晶体三极管（续4）2.输出特性曲线OuCEiCNPNIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0从输出特性上，可将三极管分为三个工作区（工作状态）：截止饱和放大截止饱和放大集电极电流受基极电流控制，所以晶体三极管又称为电流控制器件。输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时，输出电路中集电极电流iC与集—射极间的电压uCE之间的关系曲线。uCE=uBE6.2双极型晶体三极管（续5）1）截止区IB=0曲线以下的区域。条件：发射结零偏或反偏集电结反偏RCUCCTRBUBBIB=0ICIEIB=0,IC=IE=ICEO(穿透电流)

ICEO受温度影响很大,温度升高,

ICEO增大。由于ICEO很小，此时UCE近似等于UCC，C与E之间相当于断路。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPN6.2双极型晶体三极管（续6）2）饱和区条件：发射结正偏，集电结正偏。即：UBE>0，UBE>UCE,UC<UB。饱和时UCE电压记为UCES，硅管UCES=0.2~0.3V，锗管UCES=0.1~0.2V。C与E之间相当于短路。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPN此时IB对IC失去了控制作用，称管子处于饱和导通状态。特性曲线左边uCE很小的区域。6.2双极型晶体三极管（续7）3）放大区条件：发射结正偏；集电结反偏。特点：②UCE变化时，IC基本不变。这就是晶体管的恒流特性。改变IC的惟一途径就是改变IB,而这正是IB对IC的控制作用。特性曲线中，接近水平的部分。RCUCCTRBUBBIBICIEOuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPN①IC=

IB，集电极电流与基极电流成正比。因此放大区又称为线性区。③特性曲线的均匀间隔反映了晶体管电流放大作用的能力，间隔大，即△IC大，因而放大能力（

）也大。6.2双极型晶体三极管（续8）思考题：在放大电路中，如何根据BJT的三个电极的电位，来判断此BJT是锗管还是硅管？其中哪个是基极b、哪个是发射极e、哪个是集电极C？是NPN管还是PNP管？答：1）Vbe=0.7V为硅管

Vbe=0.3V为锗管

2）NPN：VCVBVE

PNP：VEVBVC

∴电压值在中间的是基极b，比基极高（或低）0.7V（或0.3V）的是发射极e，另外的一个电极为集电极C

。3）VBVE

：

NPNVEVB

：

PNP

6.2双极型晶体三极管（续9）双极型三极管的主要参数（1）电流放大系数(a)直流(静态)(b)交流(动态)和

含义不同，但在输出特性放大区内，曲线接近于平行等距，器件手册上给出的是使用时也作为

。由于制造工艺的分散性，同一型号的晶体管，

值也有很大差别。常用的晶体管的

值一般在20~500之间。6.2双极型晶体三极管（续10）（2）极间反向电流(a)集—基反向饱和电流ICBO(b)集—射穿透电流

ICEO

ICBO是发射极开路时，集—基反向饱和电流。(集电极少子在电场作用下的漂移)。通常希望ICBO越小越好。在温度稳定性方面，硅管比锗管好。ICEO是基极开路时，从集电极直接穿透三极管到达发射极的电流。6.2双极型晶体三极管（续11）（3）集—射反向击穿电压U(BR)CEO当基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。集—射极之间电压超过U(BR)CEO时，集电极电流会大幅度上升，此时，三极管被击穿而损坏。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）（4）集电极最大允许电流ICM集电极电流IC超过一定值时，

值要下降，当

降到原来值的2/3时，对应的IC称为ICMICM6.2双极型晶体三极管（续12）（5）集电极最大允许耗散功率PCM两个PN结上消耗的功率分

别等于通过结的电流乘以加在

结上的电压，一般集电结上消

耗的功率比发射结大得多，用

PCM表示，这个功率将导致集电结发热，结温上升，当结温超过最高工作温度时，管子性能下降，甚至被烧坏。因此集电结的最高工作温度决定了三极管的最大集电极耗散功率。由U(BR)CEO、PCM、ICM共同确定三极管的安全工作区，如图所示。U(BR)CEOOuCEiC（NPN）ICM安全工作区UCEIC=PCM过损耗区6.2双极型晶体三极管及其电路模型（续13）晶体管工作在截止区时表现为各极电流基本为零，可等效为断开的开关；晶体管工作在放大区时，集电极电流随基极电流变化，可等效为电流控制电流源；而晶体管工作在饱和区时，各极之间的电压基本为零，可等效为闭合的开关。大信号晶体管模型PNN6.2双极型晶体三极管及其电路模型（续14）大信号模型中，UBE为晶体管发射结导通电压，一般硅晶体管为0.6~0.7V，UCES为晶体管饱和时CE电压，硅晶体管为0.3~0.5V，二极管采用理想二极管。当B-E输入电压小于UBE且C－E电压大于UCES时，二极管D1

D2截止，晶体管处于截止工作状态；当B－E输入电压达到UBE且C－E电压大于UCES时，二极管D1导通

D2截止，晶体管处于放大工作状态；当B-E输入电压达到UBE且C－E电压降到UCES时，二极管D1D2均导通，晶体管处于饱和工作状态。大信号电路模型主要用于晶体管静态工作状态分析和晶体管开关电路分析。放大电路的组成1.放大器件2.偏置电路：使放大器件工作在放大状态+VCCRBRC基极偏置电阻，为三极管提供适当的偏置电流IB直流电源为放大电路提供能源，并为放大器件提供正确的偏置集电极直流负载电阻将集电极电流的变化转化为电压输出。3.输入耦合电路：使信号源的信号顺利进入放大电路。C1信号源RSuS4.输出耦合电路：使放大后的信号有效加载到负载。输入耦合电容C2RL负载输出耦合电容6.3双极型晶体三极管放大电路放大电路的工作原理+VCCRBRCC1信号源RSuSRL负载uSuBE=UBEQ+ubeiB=IBQ+ibic=

ibuCE=UCEQ+uceuo=uceUCEQ=VCC

RCICQiC=ICQ+icuce=

RC//RLic6.3双极型晶体三极管放大电路放大电路的工作波形uBEUBEQiBIBQiCICQuCEUCEQibicuce反相放大uSuBE=UBEQ+ubeiB=IBQ+ibic=

ibuCE=UCEQ+uceuo=uceUCEQ=VCC

RCICQiC=ICQ+icuce=

RC//RLic放大电路的静态工作点的设置输入信号vi＝0时，放大电路的工作状态称为静态或直流工作状态。静态时，BJT各电极的直流电流及各电极间的直流电压IB、IC

、VBE

、VCE可在BJT的特性曲线上确定一个点，该点称为静态工作点。

分别用IBQ、

ICQ

、VBEQ

、VCEQ表示

。其中VBEQ基本为定值。硅管约为0.7V，锗管约为0.3V6.3双极型晶体三极管放大电路放大电路的静态工作点的设置为了确保输出波形不失真，要求放大电路中晶体管始终工作在放大区。因此，需要设置合适的静态工作点。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3双极型晶体三极管放大电路放大电路的静态工作点的设置如果静态工作点设置得过高(ICQ过大)，靠近饱和区，则加入信号后，晶体管将在输入信号正半周进入饱和，产生饱和失真（上述电路表现为输出波形底部失真）。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3双极型晶体三极管放大电路放大电路的静态工作点的设置如果静态工作点设置得过低(UCEQ过大)，靠近截止区，则加入信号后，晶体管将在输入信号负半周进入截止，产生截止失真（上述电路表现为输出波形顶部失真）。OuCEiCIB=0IB3IB2IB1IB3>IB2>IB1>0截止饱和放大NPNUCEQ=VCC

RCICQ6.3双极型晶体三极管放大电路6.3.2放大电路的基本分析方法放大电路的分析放大电路分析静态分析（确定放大

器件工作状态）估算法图解分析动态分析（分析放

大电路性能）图解分析微变等效电路分析IB、IC、UCE、UBEAu、ri、ro

等6.3.2放大电路的基本分析方法(2)放大电路的静态分析（以共射极固定式偏置放大电路为例）（1）静态的概念——无信号输入，电路中只有直流电源作用。（2）静态等效电路——直流通路：无输入信号,耦合电容开路。+VCCRBRCC1信号源RSuSRL负载+VCCRBRCIBQICQ+_UBE+_UCE（3）静态分析的目的——确定三极管的静态工作点

（IB、IC、UCE、UBE

）（4）静态分析的方法——图解法、近似估算法（等效电路法）6.3.2放大电路的基本分析方法(3)放大电路静态分析的图解法+VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCEVCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_（1）把输入输出回路分开处理（2）输入回路分析VCCUBEIBOUBEQIBQ晶体管输入特性偏置电路伏安特性直流负载线（3）输出回路分析UCEICOIBQVCCVCC—RCUCEQICQ晶体管输出特性静态工作点静态工作点偏置电路伏安特性直流负载线6.3.2放大电路的基本分析方法(4)放大电路静态分析的等效电路法（1）晶体管的静态等效电路（放大状态）BCEUBE

·IBIBBCE（2）放大电路静态等效电路VCCRBRCIBIC+_UBE+_UCE+_VCC+_VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB6.3.2放大电路的基本分析方法(5)放大电路静态分析的等效电路法(续)（3）近似条件：UBE

0.7V(硅管)，或0.3V(锗管)（4）近似估算VCCRBRCIC+_UCE+_VCC+_UBE

·IBIB（5）检验晶体管是否处于放大状态6.3.2放大电路的基本分析方法(6)放大电路的动态分析动态分析的目的：确定放大电路的性能指标。放大电路动态分析的等效电路法(1)放大电路的交流通路RLRCRBRSusuiuo直流电源置零(接地)、耦合电容短路+VCCRBRCC1信号源RSuSRL负载6.3.2放大电路的基本分析方法(7)放大电路动态分析的等效电路法(续)（2）晶体管的小信号(微变)等效电路bceuceubeicibrberbb’:三极管基区体电阻，几十~几百欧姆（可取10

）VT:温度电压当量.常温(27ºC),VT=25.8mVK:玻耳兹曼常数1.38066210-23JK-1T:绝对温度值q:电子电量1.602189210-19C6.3.2放大电路的基本分析方法(8)放大电路动态分析的等效电路法(续)（3）放大电路的小信号(微变)等效电路RLRCRBRSusuiuorbeib电压放大倍数：输入电阻输出电阻源电压放大倍数：RLRCRBRSusuiuo6.3.2放大电路的基本分析方法(9)放大电路动态分析的图解法U’BBuBEiBOUBEQIBQuCEiCOIBQU’CCU’CC—R’LUCEQICQtuBEiBttuCE电路实现了反相放大。可分析指标：1.放大倍数;2.最大不失真输出为获得最大不失真输出，静态工作点应设置在交流负载线的中点。输入电压幅度不能太大，否则输入特性非线性严重RLRCRBRSusuiuo截止失真的波形饱和失真的波形例1电路如图，设VBEQ=0.7V。（1）画出该电路的直流通路与交流通路。（2）估算静态电流IBQ，并用图解法确定ICQ、VCEQ。（3）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出交流负载线。(1)直流通路画法：电容开路，电感短路例1电路如图，设VBEQ=0.7V。（1）画出该电路的直流通路与交流通路。（2）估算静态电流IBQ，并用图解法确定ICQ、VCEQ。（3）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出交流负载线。(2)交流通路画法：电容短路，直流电源置0例1电路如图，设VBEQ=0.7V。（1）画出该电路的直流通路与交流通路。（2）估算静态电流IBQ，并用图解法确定ICQ、VCEQ。（3）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出交流负载线。（2）估算静态电流IBQ，并用图解法确定ICQ、VCEQVCEQ=VCC－ICQRc=12-4ICQ

Q(VCEQ,ICQ)直流负载线,斜率-1/Rc交流负载线M(12V,0mA)N(0V,3mA)M’N’VCEQ=6V

VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

例1电路如图，设VBEQ=0.7V。（1）画出该电路的直流通路与交流通路。（2）估算静态电流IBQ，并用图解法确定ICQ、VCEQ。（3）写出加上输入信号后，电压vBE的表达式及输出交流负载线。交流通路(a)(3)静态时（vi=0）：vBE=VBEQ

加输入信号：vBE=VBEQ+vi交流负载线，斜率-1/RL’，必过Q点Q(VCEQ,ICQ)直流负载线,斜率-1/Rc交流负载线M(12V,0mA)N(0V,3mA)M’N’VCEQ=6V

VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

共射极放大电路例2：放大电路如图所示。已知BJT的ß=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。（2）Av、Ri、Ro解：静态工作点为Q（40

A，1.6mA，5.6V），BJT工作在放大区。VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ICQ=5.6V（1）求静态工作点（3）若RL开路，Av如何变化共射极放大电路（1）放大电路的Q点。（2）Av、Ri、Ro解：画交流等效电路（2）求Av交流等效电路微变等效电路例2：放大电路如图所示。已知BJT的ß=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。（2）Av、Ri、Ro解：（2）求Av微变等效电路（3）若RL开路，Av如何变化例2：放大电路如图所示。已知BJT的ß=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：（2）Av、Ri、Ro解：（2）求Ro微变等效电路（3）若RL开路，Av如何变化（3）若RL开路，Av如何变化Av变大例2：放大电路如图所示。已知BJT的ß=40，rbb’=200,

Rb=300k

，Rc=4k

，VCC=+12V，求：例3-VCCRL3k

RC4.3k

RBC1C2uiuo-6V图示电路，PNP管的参数为：

=100,rbb’=50(1)欲使静态工作点集电极电流为1mA,RB=?(2)计算放大电路的电压放大倍数静态分析根据要求，集电极静态电流为1mA,因此，基极电流动态分析画出放大电路的微变等效电路RLRCRBuiuorbeib电压放大倍数：例3图示电路，PNP管的参数为：

=100,rbb’=50(1)欲使静态工作点集电极电流为1mA,RB=?(2)计算放大电路的电压放大倍数-VCCRL3k

RC4.3k

RBC1C2uiuo-6V25.82.63k

2.63-67.26.3.3静态工作点稳定电路为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。对于固定偏置放大电路，静态工作点与UBE、

和ICEO有关，而这三个参数对温度敏感，它们随着温度的变化将影响静态工作点稳定。T↑UBE↓β↑ICEO↑IC

↑为稳定电路的静态工作点，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制静态工作点的变化，保持静态工作点基本稳定。1．电路结构增加Rb2和Re，可稳定VB、IC。（分压式偏置电路或射极偏置电路）2．稳定Q点的定性分析(a)原理电路(b)直流通路VB假定：静态时，I1IBQ，则VBQ=Rb2VCC

（Rb1+Rb2）基本固定调节过程：T

IC

VE=ICRe

VBE=VB–VE

Ib

IC———————————————|3．假定条件的实际应用

I1IBQ，

硅管：I1=（5—10）IBQ；锗管：I1=（10—20）IBQ。VBQVBEQ，硅管：VBQ=（3—5）V；锗管：VBQ=（2—4）V。VBQ=Rb2VCC

（Rb1+Rb2）IBQ

=ICQ

ICQ

IEQ=(VBQ–VBEQ)

ReVCEQ

≈VCC-ICQ(RC+Re)4．求Q点、Av、Ri、Ro1）估算Q点（静态分析）：由直流通路，采用：Rb1

、Rb2

分压来确定b极电位VCEQ=VCC－ICQRc=12-4ic

注：对射极偏置电路，由VB

IC

VCE

、IB

对固定偏置电路，由IBICVCE

来求Q点。固定偏置电路2)电压增益（动态分析）：<A>画小信号等效电路交流通路<a>交流通路<b>画小信号等效电路输出回路：输入回路：<B>确定模型参数

已知，求rbe<C>电压放大倍数可作为公式用3）输入电阻则输入电阻放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻4）输出电阻例：共发射极放大电路如图，分析该电路的特性。VCCRLRCRB1C1C2uiuoRE2RB2CERE1+12V4.7k

6.8k

160k

51k

2k

51

=100680

RSuS1.静态分析：VBQ2.动态分析：uirbeR’LuoRE1RBVCCRLRCRB1C1C2uiuoRE2RB2CERE1+12V4.7k

6.8k

160k

51k

2k

51

=100680

RSuS小信号模型分析：1、估算Q点2、求Áv3、求Ri4、求Ro例2：电路1小信号模型分析：1、估算Q点（略）；2、Áv

=-

R’L

[rbe+(1+

)Re1]3、Ri=Ri’

Rb=[rbe+(1+

)Re1]Rb4、Ro

Rc电路2：小信号模型分析：1、Q点2、求Av3、求Ri4、求Ro小信号模型分析：1、Q点（略）；2、Av=–

R’L

rbe

3、

Ri=Rb

rbe4、Ro

=Rc电压反馈偏置电路VCCRLRCRBC1C2uiuo将集电极电压反馈作为基极偏置电源电压：VBB=VCEQ↓IC↑IB=(VBB-UBE)/RB↓计算静态工作点：根据KVL如果RB<<(1+

)RC

>>1基本与晶体管参数无关，具有稳定的静态工作点。VCCRCRBVBBVCC6.3.4

射极输出器1.静态分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器由得直流通路①小信号等效电路2.动态分析交流通路②电压增益输出回路：输入回路：电压增益：其中一般，则电压增益接近于1，射极电压跟随器即。③输入电阻当，时，输入电阻大④输出电阻由电路列出方程其中则输出电阻当，时，输出电阻小共集电极电路特点：◆电压增益小于1但接近于1，◆输入电阻大，对电压信号源衰减小◆输出电阻小，带负载能力强例：电路及参数如图，计算放大电路的Q点、源电压放大倍数。+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100静态工作点分析+VCCRsRB1RB2RERLusuiuo620

51k

120k

1.8k

4.7k30F30F12V

=100动态分析6.7功率放大电路喇叭音响功率放大电路的作用：作为放大电路的输出级驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。6.7.1功率放大电路的特点注：功率放大电路是对交流信号的功率放大，实质是能量的转换。信号的传输放大：电压、电流、功率。并没有明确的界限，主要是侧重点不同。进行电流放大的电路又称功率放大电路。功率放大电路——放大功率，以推动一定的负载（如扬声器、继电器、电动机等等），通常作为放大器件的输出级。功率放大电路的特殊的要求：（1）要求输出功率尽可能的大，并安全可靠的工作。（因V、I幅度大，管子可能工作在接近极限状态）（2）效率要高。（直流功率转换成有用功率的比例越高，对外部电源的要求就低）（3）非线性失真要小。（在大信号下工作，效率高和非线性失真小是一对矛盾，因此，应根据不同的场合采取不同的要求，给予合适的平衡）（4）对元器件在极限状态下工作采取适当的保护措施。（三极管的散热、耐压、耐流，等等）6.7.1功率放大电路的特点功率放大电路与电压放大电路的主要对比：功率放大电路电压放大电路主要分析方法电路工作状态主要技术指标对输出信号要求信号电压放大，不失真信号功率放大，失真小电压放大倍数、输入、输出电阻输出功率、转换效率、非线性失真通常在小信号工作状态通常在大信号工作状态小信号模型等效电路图解法6.7.1功率放大电路的特点2．功率放大电路提高效率的主要途径在电路中,电源（如VCC）以直流功率的形式主要输出给两部分：①一部分是被转换的交流功率，消耗在负载上；②另一部分消耗在电路本身——管子、电阻等，尤其是管耗。

在电压放大电路中，工作点一般置于负载线的中点，这就使得电路在输入信号为零时（此时输出的交流功率为零），仍然存在管耗，效率不高。◆提高效率的途径是降低工作点。6.7.1功率放大电路的特点3．功率放大电路的分类根据工作点的位置,功率放大电路的工作方式主要分为三类：iCvCE0iBvBE0QIBQQICQVCEQ0tiCθT/2TICQ（1）甲类在输入正弦信号的一个周期内三极管都导通，都有电流流过三极管。这种工作方式称为甲类放大。6.7.1功率放大电路的特点iCvCE0iBvBE0VCEQQQ0tiCθT/2（2）乙类晶体管只有半个信号周期处于放大区，另半个周期处于截止区，管子导通角等于180°特点工作点在横轴（3）甲乙类晶体管处于放大区超过半个信号周期，管子导通角大于180°iCvCE0iBvBE0QIBQVCEQQICQ0tiCT/2<θ<TT/2TICQ3．功率放大电路的分类6.7.1功率放大电路的特点甲类放大电路的输出功率与效率分压式射极偏置电路电源提供功率PE=VCCICQ最大不失真输出功率最大效率R1R2RCRERL+VCCuiuo与信号无关，电源提供功率恒定。uCEiC0UCEQQICQV’CCuoio6.7.2乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路）由两个射极输出器连接而成，且两管分别为NPN和PNP型。电路及原理分析1．电路构成这种互补也称为“推挽”互补vivoRLT1-VCCvivoRLT2+VCCvoRL-VCCviT1T2

2．原理分析设：输入信号幅度远大于管子发射极的“死区”，T1、T2管的性能参数一样。（vo=vi）②当vi>0（正半周）

T1导通，T2截止，vo>0。vit0tvo0tvo0ii③当vi<0（负半周）

T1截止，T2导通，vo<0。两个三极管在信号正、负半周轮流导通，输出得以完整，双倍的电路完成一级的工作。①当vi=0

时，vo=0

；+VCCvo0vi0tt6.7.2乙类双电源互补对称功率放大电路3.参数计算分析分析思路：大信号，图解法。首先确定输出电流io和输出电压vo变化范围，然后根据定义求输出功率Po、管耗PT、电源供给的功率PE以及效率η。iC1vCE10QVCEQVCCiC2vCE20Q-VCC-VCEQ6.7.2乙类双电源互补对称功率放大电路iC1vCE0-iC2Q±VCEQ±VCCiot0vot0iom-iom

vomvCES-vom-vCES根据电路分析可得：

输出最大不失真电压幅度：

Vom=VCC－VCES

若VCES≈0，则Vom≈VCC

输出最大电流幅度：

Iom=Vom/RL

最大变化范围：

2Iom和2Vom

6.7.2乙类双电源互补对称功率放大电路参数计算分析(1)计算输出功率Po（交流电路中计算输出功率用有效值而不求瞬时功率）若忽略VCES，输入信号足够大，

vim≈

vom≈VCC

时，可得：注：计算时应特别注意Vo、Vom、VCC

的区别。6.7.2乙类双电源互补对称功率放大电路参数计算分析(2)计算管耗PT若vom≈VCC

，则：单管管耗：或：在vom≈VCC

时。(3)计算电源供给功率PE若vom≈VCC

，则：(4)计算效率η在vom≈VCC

时，可得到最大效率：注：实际效率要低于78.5%，因为需要考虑VCES等情况，将使Vom不可能达到VCC。例1．工作在乙类互补对称功放电路如图所示。已知VCC=12V，RL=8Ω，vi为正弦电压。1．求在Vces≈0时，电路的最大输出功率Pom

和此时的效率η2．当η=0.5时，其Po为多少？+VCCvoRL-VCCviT1T2解：1、因Vces≈0，vom最大为VCC

，可得PE2．当η=0.5时，其Po为多少？+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：图示电路中，vi为正弦波，RL=8Ω，要求最大输出功率Pom=9W。试求在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，求：（1）正、负电源VCC的最小值；（2）根据所求VCC的最小值，计算相应的ICM；（3）输出功率最大（Pom=9W）时，电源供给的功率PE；（4）输出功率最大（Pom=9W）时，输入电压的有效值。解：（1）当VCES可以忽略时，+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：图示电路中，vi为正弦波，RL=8Ω，要求最大输出功率Pom=9W。试求在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，求：（2）根据所求VCC的最小值，计算相应的ICM；解：（2）由电路图可知，当vce=0时，RL获得最大电压此时，流过负载RL电流的最大值，就是流过单个BJT电流的瞬时最大值+VCCvoRL-VCCviT1T2例2：图示电路中，vi为正弦波，RL=8Ω，要求最大输出功率Pom=9W。试求在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，求：（3）输出功率最大（Pom=9W）时，电源供给的功率PE；（4）输出功率最大（Pom=9W）时，输入电压的有效值。解：（3）当输出功率最大时，（4）对于乙类放大电路，每个BJT都工作于射极输出器方式，故输入电压幅值约等于输出电压幅值，有6.7.2甲乙类双电源互补对称功率放大电路实际上由于管子发射极存在“死区”，集电极电流iC在穿越横轴时将会出现失真——这种现象称为“交越失真”。★乙类互补对称电路存在的问题

交越失真现象将使输出信号产生非线性失真，输入信号较小时影响较大。

解决方法：在静态时，让管子处于一种“微”导通的状态（工作点不在横轴上而是稍微上升一点——“微偏置”），可减小输出信号的非线性失真。6.7.2甲乙类双电源互补对称功率放大电路●甲乙类功放电路就是完成这种设想的电路。静态时，电阻R1、R2和D1、D2串联接在电源之间，D1、D2处于正向偏置，其导通电压使管子T1、T2处于导通状态，且刚好导通，管内的电流不大。因T1、T2对称，因此两管集电极电流也一样大，流过RL的电流为0。6.7.2甲乙类双电源互补对称功率放大电路★因为是“微”偏置，静态电流很小（Q点接近于横轴），所以：

主要技术指标均可按乙类互补对称功放电路的公式计算！R1R2T1T2RL+VCCD1D2ui-VCC

6.7.2甲乙类单电源互补对称功放电路（OTL电路）1．基本电路构成及特点说明：

①电容C主要作用是作电源用。

（因为C足够大，以至充放电时间常数τ=RLC比信号周期长得多，所以交流信号引起的充放电可忽略不计。）D1、D2导通，使电路处于微导通状态。由于有iC1=iC2，所以iL=0，vO=0，调整R1阻值使静态时，Vk=VC=VCC/2

②静态时，电容C上电压为VCC/2。在信号工作时，T1、T2管c-e的最大端电压均为VCC/2。2．工作原理电路接成甲乙类，但只用了一组电源VCC

输出通过一大电容C与RL相接。R1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui+K甲乙类单电源互补对称功放电路实际上是将电容C作为电源使用的。在信号周期中，各管均在VCC/2的电源下工作，即相当于电源为±VCC/2的甲乙类双电源互补对称功放电路的工作状况。3．计算主要技术指标

完全按照甲乙类双电源互补对称功放电路的公式计算（即用乙类公式），但应特别注意的是：将公式中的VCC用VCC/2代替！（否则将出错）R1R2T1T2RLC+VCCD1D2ui+K输入信号正半周期，T1导通构成电压跟随向负载输出电流；T2截止。输入信号负半周期，T2导通构成电压跟随向负载输出电流；T1截止。解：单电源OTL功放电路；

Vcc

2=16V，Vom=Vcc

2–VCES=16–1=15V

Pom=Vom2

2RL=152

(216)=7.03WPE=2(Vcc

2)Vom

(RL

)=21615

(3.1416

)=9.55W

=Pom

PE=

7.03

9.55=73.6%+VCCvoRLviT1T2R3R1D1D2R2例：电路如图示。已知Vcc=32V，RL=16

，VCES=1V

。试计算电路最大不失真输出时的Pom、PE

、

。（R2用于微调节）

放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。反馈的基本概念要研究哪些问题？怎样引回是从输出电压还是输出电流引出反馈影响输入电压还是输入电流多少怎样引出6.9放大电路中的负反馈基本放大电路反馈电路外输入输出净输入反馈信号+-XiXf=FXoXdXo=AXdA=x0/xd（基本放大电路的增益）F=xf/x0（反馈系数）6.9放大电路中的负反馈（续1）没有反馈时，净输入就是外部输入；有反馈时，

Xd=Xi-Xf如果加反馈后Xd<Xi

则称此反馈为负反馈，输出将稳定在某一值。如果加反馈后Xd>Xi

则称此反馈为正反馈，输出将越来越大，因此放大电路将出现不稳定，在放大电路中，不希望出现正反馈。基本放大电路反馈电路外输入输出净输入反馈信号+-XiXf=FXoXdXo=AXd6.9放大电路中的负反馈（续2）反馈存在的判别如果在输入（回路）和输出（回路）之间存在除有源器件以外的其它支路，则该支路构成放大电路的反馈，称为反馈支路。反馈通路——信号反向传输的渠道。基本放大电路反馈电路外输入输出净输入反馈信号+-XiXf=FXoXdXo=AXd6.9放大电路中的负反馈（续3）反馈的分类：

1）直流反馈（在直流通路中存在的反馈。）

2）交流反馈（在交流通路中存在的反馈。）按极性分：正反馈——反馈信号加强输入信号，增益增加。负反馈——反馈信号削弱输入信号，增益降低。按在输入端的比较方式分：

串联反馈——反馈网络与基本放大电路串联连接，以电压方式比较。并联反馈——反馈网络与基本放大电路并联连接，以电流方式比较。按在输出端的取样对象分：电压反馈——反馈信号正比于输出电压vo

电流反馈——反馈信号正比于输出电流io6.9放大电路中的负反馈（续4）1、交流反馈与直流反馈判断方法：

画直流通路和交流通路，由直流通路和交流通路来判断。

1）直流反馈（在直流通路中存在的反馈。）

2）交流反馈（在交流通路中存在的反馈。）若既存在于直流通路，又存在于交流通路，则交、直流反馈并存。交流反馈直流反馈交流负反馈直流负反馈射极偏置电路射极电阻Rf

，Re引入反馈6.9放大电路中的负反馈（续5）注意：利用瞬时极性法判断极性时，只应考虑假设的瞬时各点极性的变化，而不能考虑电路原先的稳态极性。2、正反馈与负反馈

如果反馈使输入得到加强——正反馈；

如果反馈使输入受到削弱——负反馈。判断方法：（瞬时极性法）假设输入信号在某一瞬时极性为正，从输入端

正向通道

输出端

反馈通道

输入端，用“+”、“–”分别标注通道上相关电位点瞬时电压的极性，用“”表示电流