第2章 交流放大电路

1交流放大电路第四节、放大电路的微变等效电路分析法第三节、静态工作点的稳定第二节、放大电路的分析第一节、单管交流电压放大电路的组成第二章交流放大电路第九节、场效应管及其放大电路第八节、功率放大电路第七节、射极输出器第六节、放大电路中的负反馈第五节、阻容耦合多级放大电路4晶体管组成放大电路ebcuCE输出端口+-uBE输入端口+-

放大作用——将微弱电信号增强到人们所需要的较强的数值。5扩音机电路示意图放大器话筒扬声器信号源负载第一节单管交流电压放大电路的组成一、基本电压放大电路的组成二、各元件的作用7第一节、单管交流电压放大电路的组成扬声器发声电动机旋转继电器动作仪表指针偏转执行元件电压放大功率放大推动前置级输出级将微弱电信号放大,推动功率放大电路输出足够大功率去推动执行元件微弱信号

低频放大电路——工业电子技术中,输入交流的频率范围在20Hz～20000Hz。8第一节、单管交流电压放大电路的组成一、电路组成放大电路组成原则：1、晶体管工作在放大区，发射结正向运用，集电结反向运用。2、输入交流信号能送入晶体管e结放大，放大后的交流信号能顺利送到负载上输出。3、放大电路工作点稳定，失真小。9三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理10RCECTEBRB第一节、单管交流电压放大电路的组成RSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-

uBE

uCE+-放大电路组成晶体管T耦合电容集电极电阻负载直流电源基极电阻交流信号源信号源内阻基极输入回路集电极输出回路11第一节、单管交流电压放大电路的组成RCECTEBRBRSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-

uBE

uCE+-二、元件作用设置合适的IB隔直通交将iC的变化转化为uO的变化直流电源提供能量来源电解电容的正极性，表示接直流高电位。设各电电位的参考点为“零”，称“地”12单电源和简化画法第一节、单管交流电压放大电路的组成RCECTEBRBRSuSC1+RLC2++UCCC1RBRCRSRLuSC2+++-uiuO–+

uCE+-+-

uBE13原则一：工作在放大区，有合适静态工作点。C1隔断直流,无合适静态工作点,工作在截止区[例]放大电路能否完整地放大信号？UCC极性反,工作在截止区讨论第二节、放大电路的分析图a-UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+C14原则二：输入交流信号能送入三极管e结放大。

U将输入交流信号旁路,使之不能送入三极管e结放大讨论第二节、放大电路的分析图b+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+U15原则三：输出交流信号能送到负载上。

UCC将输出交流信号短路,使之不能送到负载上讨论第二节、放大电路的分析图C+UCCC1RBRCRSuS+ui–+uo–+RLC2+ui–+uo–+交流通路RBRCRSRLus第二节放大电路的分析一、静态分析二、动态分析三、波形失真与工作点的关系17第二节、放大电路的分析（1）静态的工作情况

静态——当输入信号为零时，放大电路的工作状态，即直流电流及电压值。概述IB、IC、UBE、UCE1、放大电路的两种工作情况（2）动态的工作情况

动态——当加入输入信号时，放大电路的工作状态，即在直流基础上加交流信号。

交流瞬时值：ib、iC、ube、uce瞬时总值：iＢ、iC、uBE、uCE包括直流量和交流量18

符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。19uAua全量交流分量tUA直流分量20第二节、放大电路的分析表2-2-1放大电路中电压和电流符号名称静态值交流分量总电压或总电流直流电源瞬时值有效值瞬时值平均值基极电流IBibIbiＢIB(AV)集电极电流ICiCIciCIC(AV)发射极电流IEieIeiEIE(AV)集－射极电压UCEuceUceuCEUCE(AV)基－射极电压UBEubeUbeuBEUBE(AV)集电极电源UCC基极电源UBB发射极电源UEE21第二节、放大电路的分析（1）静态分析

确定静态值（直流值）：

IB、IC、UBE、UCE2、放大电路的分析的主要任务（2）动态分析

确定电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。22RB+UCCRCC1C2对直流信号（只有+UCC

）开路开路1、直流通路和静态值的计算一、静态分析输入ui=023RB+UCCRC直流通道包含两个直流通路24

静态值计算：

1估算法：（1）根据直流通道估算IBRB+UCCRCIBUBE25第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC固定式偏置放大电路——静态电流IB近似为一个固定值。IB——固定偏置电流。RB——固定偏置电阻。26（2）根据直流通道估算UCE、ICRB+UCCRCICUCE27讨论第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC[例]UCC=12V,RC=2KΩ,RB=200KΩ,β试求：放大电路静态值。解：28讨论第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC[例2-2-2]UCC=24V,β=50,IC=2mA,UCE=8V,

试估算RB电阻。解：292、用图解法确定静态值第二节、放大电路的分析

把u、i的代数关系式,转换为几何图形,用作图方法求解。uBE-+uCE+-iBiCUBBRBRCUCCiB和uBE满足回路电压方程

iB和uBE满足输入伏安特性

iC和uCE满足输出伏安特性

iC和uCE满足回路电压方程

30第二节、放大电路的分析IC/mAUCE/VoIB内部条件—在输入特性曲线上外部条件—在直线上，满足

uBE=UBB-iBRB内部条件—在输出特性曲线上外部条件—在直线上，满足

uCE=UCC-iCRCQoIB/μAUBE/VQuBEuCE-++-iBiCUBBRBRCUCC31OIC/mAUCE/V

uCE＝UCC－iCRC

直流负载线——通过直流通路得到，且与集电极负载电阻有关。斜率为－RC1输出回路分析

第二节、放大电路的分析是一个线性方程两点定一直线,找两特殊点讨论如何把方程变为几何图形?MN32UCEIC②计算IB≈UCC/RB,找IB那条曲线。③直流负载线与IB曲线交点为Q点。④确定IB、IC、UCE。UCCUCC

RC斜率为－RC1QIB第二节、放大电路的分析①做输出直流负载线。令iC＝0时:uCE＝UCC

令uCE＝0时:iC＝UCC/RC

作图步骤：静态工作点Q代表：IB、IC、UCE输入回路分析略

OIC/mAUCE/V33UCEICVCCVCC

RC斜率为－RC1QIB静态工作点Q的调整：Q″Q′Q点沿直流负载线下移至Q″RBIBQ点沿直流负载线上移至Q′RBIB第二节、放大电路的分析OIC/mAUCE/V+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++34ui–+uo–+第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+交流通路RBRCRSRLus二、动态分析

动态——当加入输入信号时，放大电路的工作状态，即在直流基础上加交流信号。

35第二节、放大电路的分析静态工作情况uitOuBEtOUBEiBtOIBiCtOICuCEtOUCEuotOus=0+-

UBE

UCE-+直流量C2隔直作用,直流无法到达输入信号为零时C2RSRCRLRbC1UCCUBB++IBICuo+-36动态工作情况iBiCuo+-uitOuBEtOiBtOiCtOuCEtOUBEIBICUCEuotOus+-ui+-

uBE

uCE-+瞬时总量只有交流信号有输入信号时第二节、放大电路的分析RSRCRLRbC1UCCUBB++37UCEUBEUCEICOtuitOuBEOtuCEOtuoOtiC(iB)ICOtuo0tuiOtiC(iB)OtuCEOtuBEUBE直流量直流分量交流分量38瞬时总值iB

＝直流分量IC

＋交流分量ib结论：1、交直流共存于放大电路直流是基础，交流是目的IBOtiB直流分量交流分量在直流量的基础上叠加了一个交流量。单方向脉动电——电流和电压的大小变化，方向不变第二节、放大电路的分析39OtuCEUCEOtiCICuCE

=UCC－iC

RC2、uo与ui倒相180ºiCiB+-

uBE

uCE+-ui–+uo–+第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++40第二节、放大电路的分析当加入输入信号∆ui时,

画iB、iC、uBE、uCE波形。

用图解法分析交流输入输出信号41放大电路的微变等效电路分析法一、晶体管的微变等效电路二、电压放大倍数的计算三、放大电路输入电阻和输出电阻的计算42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麻烦、误差大、无法计算输入和输出电阻只介绍此法43

目的：将含有三极管的非线性电路等效成线性电路。

等效条件：小信号范围内，输入特性近似看成直线。放大电路的微变等效电路法OIBUBEQ▵iD▵uDID44输入回路rbe△ib△ube+－icuce+－ib

ube-+输出回路OIBUBEQ△UBE△IBEB

输入信号很小时,Q点的切线与曲线重合,rbe为常数。一、晶体管的微变等效电路45输入回路△ibic△ube+－uce+－rbeib

ube-+EB三极管输入电阻动态电阻与静态工作点有关静态电流46△ib△ic△ube+－△uce+－输出回路ic

uce-+QUCEIC▵ICOIB=0μA10μA20μA30μA放大区iC/mAuCE/VIB受控电流源βib47等效弄清楚等效的概念：1、对谁等效。2、怎么等效。ebcbec48用复数表示的微变等效电路rbe-+Ube+-UceIbβIbIc49RCRLUo+-放大电路的微变等效电路+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++交流通路RBRCRSRLusui–+uo–+RsRBUi+-UsIiIbIcrbeβIb50讨论为何带负号？二、电压放大倍数的计算RCRLUo+-RsRBUi+-UsIbIiIcrbeβIb表明输入电压和输出电压反相51放大电路信号源内阻RS不可忽略时RCRLUo+-RsRBUi+-UsIbIiIcrbeβIbRsrbeUsUi+-电压放大倍数降低了UsUi<52三、放大电路的输入电阻和输出电阻的计算

放大电路与信号源、负载之间是相互联系的。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo

信号源←→放大电路输入端电路输出端←→负载53Rsri_+UiUs1、输入电阻ri：从信号源两端向放大器看进去，相当一个动态电阻。riRCRLUo+-RsRBUi+-UsIbIiIcrbeβIb542、输出电阻ro：放大器对负载而言，是一个信号源，其内阻为ro。roro+_RLUoU'oRCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIb一般几千欧较高55对ri、ro的一般要求希望ri高：①从信号源索取电流小，减轻信号源负担。

②放大电路从信号源分压大，提高电压放大倍数。希望rO低：

放大电路相当恒压源，当RL≫ro时，RL变UO（有效值）不变，带负载能力强。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo56归纳

小信号范围内，将含有三极管的非线性电路等效成线性电路。微变等效电路法1、三极管的微变等效电路称低频小信号模型。IbIcrbeβIb57归纳3、动态参数计算①电压放大倍数②输入电阻ri

③输出电阻ro

RCRLUo+-IbRsRbUi+-UsIiIcrbeβIb2、放大电路的微变等效电路第三节静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响二、分压式偏置放大电路59Q点不稳定因素：UCC波动，管子老化,温度变化。TaICQ点变化ICBOUBE一、温度对静态工作点的影响

影响最大的是温度引起管子参数的变化。60前提：设置合适的静态工作点Q

主要研究1、失真原因Q点不合适信号太大对于电压放大电路：①能得到符合要求的电压放大倍数；②使输出信号尽量不失真。61iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区截止失真截止失真信号波形2、失真分类62iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区称为饱和失真信号波形63设置静态工作点的目的

——为了保证有较好的放大效果，且不引起非线性失真，放大电路应有稳定的静态工作点。64iCuCEuo可输出的最大不失真信号合适的静态工作点ib

Q点选在负载线中点输入信号不要太大65饱和失真——

3、失真改善

减小IB,RB↑减小RC,改变负载线斜率。截止失真——

增大IB,

RB↓

改变RB、RC、UCE

均能调整Q点，但改变RB最方便

。+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++66二、分压式偏置放大电路（一）电路组成RB1、2：上、下偏置电阻。RE：发射极电阻。CE：发射极旁路电容。RB2典型的Q点稳定电路。+-uo-+ui+UCCC1RB1RCRSRLuSC2++RECE+67VB基本不受温度影响故：直流通路UBE+-+-UE-+VB

IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC1、利用RB1、RB2分压来固定基极电位68直流通路UBE+-+-UE-+VB

IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC2、利用RE上的电压调节UBE的大小来抑制IC的变化当UB固定时，IC、IE基本不变稳定69（二）稳定原理

TaICUBEUEIBIC基本不变IC直流通路UBE+-+-UE-+UB

IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC70CE作用——使交流信号不经过RE,避免在RE上产生交流压降，导致电压放大倍数下降。ui–+uo–++UCCRB1RB2RERCCEC1C2+++发射极旁路电容71（三）静态工作点的估算条件:UBE+-+-UE-+VB

IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC直流通路计算IB较困难，先从计算VB入手。72

分压式偏置电路的微变等效电路Au=–

RC//RLrbe•ri=RB1

//RB2

//rbero

=RCUo•RCRLUi•RB2RB1rbe

Ib•Ib•

rbe

=300+(1+

)26IE__动态分析73ui–+uo–++UCCRB2RB1RERCCEC1C2+++

[例]UCC=18V,RC=3KΩ,RE=1.5KΩ,RB1=33KΩ,

RB2=12KΩ,β=60。试求：放大电路静态值。解：74TuoRCRSusC1C2RLRB2RB1REVCC如果电容C开路，动态参数又如何？75Au=–

RC//RLrbe•+（1+

）RE1riri=RB1

//RB2

//=

RB1

//RB2

//[rbe

+（1+

）RE1]RE使Au减小，ri增加。rbe

Uo•riUi•

Ib•

Ib•RCRLRB2RB1RE1ro

=RC76射极输出器一、电路的组成二、工作原理三、射极输出器的用途77C2RLuo–+RE+UCCC1RBRSusui–+（一）静态分析

直流通路一、电路组成二、工作原理1、从射极输出，

射极输出器2、一般不接RC

78ui

→

ib

→

ic

→

uRe→

uo

iE

ic

ib

输出电压跟随输入电压，相位相同，数值近似相等，故称电压跟随器。C2RLui–+uo–+RE+UCCC1RBRSus（三）动态分析1、与同相，具有电压跟随作用UoUi79ube-+ui–+uo–+C2RLRE+UCCC1RBRSusUsUi+-+-UoRBRERLRSrbe微变等效电路①定性分析①定量分析IcIbβIb2、无电压放大作用Au<180无电压放大作用Au<1,但有功率放大作用UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb81riC2RL

ib

iC

ieui–+uo–+riRE+UCCC1RBRSus3、输入电阻高UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb82Us4、输出电阻低

iEC2RL

iC

ibui–+uo–+RE+UCCC1RbRSusIoRLRErbeRbRSroro+-Uo求rO方法：输入信号短路，输出端加,ro=/UoUoIo83RErbeRB

rbe+R’S是外加时，在下求得,折合到发射极回路，流过的电流是

，相当RE除以(1+β）UoIbIEr'oroRS+-UoR'S=RS//RB①定性分析IbIo84对ri、ro的一般要求希望ri高：①从信号源索取电流小，减轻信号源负担。

②放大电路从信号源分压大，提高电压放大倍数。希望rO低：

放大电路相当恒压源，当RL≫ro时，RL变UO（有效值）不变，带负载能力强。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo复习85输出级输入级共集共集三、主要用途满足放大电路对ri、ro的要求。2、做低阻抗输出级riRSUsUi+_rORLU'oUo+_1、做高阻抗输入级86RLRSUs中间级共射共射共集3、做中间隔离级高低低高Uo+_Ui+_U'ororiroriU'o减小后一级信号源内阻提高前一级电压放大倍数87[例]:.已知UCC=15V,RE=2kΩ,RB=150kΩ，RE=2kΩ，

RL=2kΩ，晶体管β=80，信号源内阻RS=500Ω，UBE=0.6V。试求:(1)

静态工作点IB、IE及UCE；

(2)

画出微变等效电路；

(3)

Au、ri和ro。C2RLui–+RE+UCCC1RBRSusuo–+88解:(1)计算静态工作点直流通路89微变等效电路UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb(2)由微变等效电路求Au、ri、ro90射极输出器归纳（1）与同相，具有电压跟随作用。UoUi（2）无电压放大作用Au<1。（3）输入电阻高。（4）输出电阻低。1、特点（1）做高阻抗输入级。（2）做低阻抗输出级。（3）做中间隔离级。2、用途第五节多级放大电路一、多级放大电路的耦合方式二、多级放大电路电压放大倍数的计算三、差动放大电路92A1输入A2输出前置放大级A3An功率放大级输入级输出级中间级

单级放大电路放大倍数有限，需组成多级放大电路。耦合——级与级之间的连接方式。93耦合——级与级之间的连接方式。阻容耦合直接耦合变压器耦合耦合方式光电耦合要求：1、保证各级放大电路的静态工作点互不影响。2、前级的信号顺利传递到后级，损耗和失真尽可能小。94uo–+ui–+uo1ui2C2+CE1+C1+RSuSRB2RB1RE1RC1T1+UccCE2C3R'B2R'B1RE2RCT2++RL优点：①各级直流状态独立，设计调试方便。②只要耦合电容足够大，信号几乎不衰减地传递到下一级。1、阻容耦合方式95缺点：①不利于集成化：C容量大,制做困难。②低频特性差：C对变化缓慢的低频信号容抗大，低频信号大部分衰减在C上，不向后级传递。CE1C1RB1RB2RERCT1+UccuO–+uI–+uO1uI2CE2C3R'B1R'B2RE2RC2T2C2962、直接耦合方式

T2的基极电阻为T1的RC1,省去RB2。T1和T2的直流相互流通。

RB1RC1RS+UCCRC2RLT1T2UsuO–+uI–+

直接耦合——前级输出端直接接到后级输入端。RB297

优点：①低频特性好：可放大变化缓慢的信号。②利于集成化：没有大容量C，易于集成。缺点：①各级直流状态相互影响，设计调试不便。②存在温度漂移（零点漂移）现象。98

uOtO3、零点漂移现象

（1）零点漂移现象：输入信号为零时，输出电压不为零,且缓慢变化(偏离初始值)的现象。

ui=0–+直接耦合放大电路mVuO–+

对于阻容耦合:电容对漂移信号容抗大，漂移被隔在本级，不被放大。对于直接耦合:使漂移信号逐级被放大。99

（3）危害：当漂移电压和信号电压频率相近时（变化缓慢），难以分辨，有用信号被淹没。（4）抑制方法：直流反馈：Q点稳定电路差动放大电路（2）产生原因：温度影响、管子老化，电源电压波动。

主要是温度变化引起半导体器件参数的变化，导致Q点的变化。100

多级放大电路的电压放大倍数A1UsRSA2AnRLUO+-Ui+-UO1+-+-Ui2+-UO2+-Uin101微变等效电路rbeRC2RLEBCEBCrbeRB2RC1+-RSRB1UsUo+-β2Ib2Ib1Ic1+-UiIiIc1Ib2β1Ib1+-Uo1ri2前一级的负载应包含后一级的输入电阻VCCRB1RCC1C2T1RLuo

RB2RE1+CE++RB3RE2C3+T227k

12k

3k

2k

300k

3k

ui+15V例：所示电路中，已知

1=50，rbe1=

0.96k

，三极管T2的

2=50，rbe2=1k

，求总电压放大倍数103画出两级放大电路的微变等效电路rbe1

RC1RB1RB3

rbe2

2Ib2•Ib1•Ib2•RB2RLRE2Uo•ri2

1Ib1•Ui•104四、差动放大电路1.电路组成+VCCRc2+VT1VT2Rb2Rc1Rb1~~++uId+uoR1R2

VT1

和VT2

基极输入电压大小相等，极性相反，——称为差模输入电压(uId)。特点：结构对称1052.差动放大电路抑制零点漂移原理uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui21、当没有交流输入（静态），即ui1=ui2=0时，由于电路结构对称，Uc1=Uc2，即Uo=Uc1-Uc2=0；2、当温度变化时，集电极的电流、电位都要变化，在电路完全对称的情况下，变化量也相同，即△Uc1=△Uc2，Uo=（Uc1+△Uc1）-（U2+△Uc2）=0因此，差动电路具有抑制零点漂移的作用！1063、差分放大电路输入方式差分电路的信号输入有两种方式：共模输入差模输入1071）共模输入两个输入信号的大小相等，极性相同。uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2++--1）若电路完全对称，对共模信号的输出电压等于零，即共模放大倍数为零。2）差动电路抑制共模信号的能力大小是零点漂移抑制能力的标志。特点3、差动放大电路输入方式1082）差模输入两个输入信号的大小相等，极性相反。uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2++--设ui1>0，ui2<0，则

IC1>0，IC2<0；因而uC1<0，uC2>0进而输出电压uo=

uC1-

uC2

为两管各自输出电压变化量的2倍。特点1094、差动放大电路的改进1、改进1问题：差分放大电路对于共模输入信号的抑制是基于电路结构的完全对称，但在实际工艺中完全对称是十分困难的；解决：可在发射极电路中接入一个调零电位器RPuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2当输入uI=0时，，调节RP，使UO=0。发射极电阻具有电流负反馈作用，故加入RP，将降低差模放大倍数，因而RP的值不能太大，在几十~几百欧姆之间。RP110问题:在Ucc保持不变