第九章基本放大电路

第九章基本放大电路9.1

放大电路的工作原理9.2

放大电路的静态分析9.3

放大电路的动态分析9.4

共射放大电路9.5

共集放大电路第9章目录（一）基本交流放大电路的组成共发射极接法放大电路RBRBRCT+UCC简单画法RBUBBRCCEBUCC•省去一个直流电源9.1

放大电路的工作原理第9章9

1视频+UCCRBRCC1C2Tuo耦合电容隔直通交偏置电阻集电极电阻直流电源ui（一）基本交流放大电路的组成负载电阻RL第9章9

1

C1

用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路；C2用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。同时又起到耦合交流的作用，其电容值应足够大，以保证在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。（一）基本交流放大电路的组成+UCCRBRCC1C2TRLuoRSuS信号源负载第9章9

1+UCCRBRCC1C2T

（二）信号的放大过程ui+tui0tuBE0UBEt0iCICt0iBIBiBuBEiCuCEt0UCEuCEtuO0uO+iEuBE=UBE+uiiB=IB+

ibiC

=IC+

icuCE=UCC-RCiCuO=-RCic第9章9

1静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值（直流值）UBE、IB、IC

和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。+UCCRBRCC1C2Tuoui=09.2

放大电路的静态分析+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB画出直流通路第9章9

2则IB：IB=UCC–UBERB1.图解法

（一）静态工作点的确定在输入特性上求出工作点Q，即IB、UBEUBEUBEIB0QIB硅管UBE约为0.6~0.7V鍺管UBE约为0.2~0.

3V+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB第9章9

2

（一）静态工作点的确定直线上的两点:N点:IC

=UCC/RC,UCE

=0M点:IC=0,UCE

=UCC在输出特性上求出工作点Q，即IC、UCE输出特性应满足方程UCE

=UCC-IC

RC0IB=0µA20µA40µA60µA80µAICUCCRCNUCCMQ直流负载线静态工作点IC

/mAUCE

/VUCE1.图解法+UCCRBRCTUCEICIEUBEIB第9章9

22.估算法

（一）静态工作点的确定UCE

=UCC-IC

RCIC

=

IBIB=UCC–UBERBRCIC

UCEUBERBIB+UCCIE仅通过计算得到IB、IC

、UCE第9章9

2例：在基本交流放大电路中，已知UCC=6V,RC

=2k

，RB

=180k

，试求静态工作点。解：先估算IB6-0.7180=~~29.4µAIB=UCC–UBERB

（一）静态工作点的确定+UCCRBRCC1C2TuouiIC

=

IB=500.0294=1.47mAUCE

=UCC-IC

RC=6–21.47=3.06V第9章9

2（二）静态工作点的影响

1.UCC和RC不变,RB增大，IB减小IB=UCC–UBERB2.UCC和RB不变,RC增大，则IC不变，UCE减小UCE

=UCC-IC

RC3.RC和RB不变,UCC减小，IB减小，IC减小4.非线性失真(1)静态工作点偏高引起饱和失真第9章9

2(1)静态工作点偏高引起饱和失真tui0tiB0IBtiC0ICtuCE0UCEtuo0第9章9

2020A40A80A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

uo波形tuce负半周变平饱和失真uCE

/V第2章2.3iC

/mAiC

/mA(2)工作点偏低引起截止失真tui0tiB0IBtiC0ICtuCE0UCEtuo0为了不失真的放大交变电压信号,必须给放大电路设置合适的静态工作点。第9章9

2uBE/V0Q5ibube0tt0iB/µA(a)工作点偏低引起ib失真iB/µAuBE/Vt1t2t1t2在ube负半周t1~t2时间内，uBE小于死区电压，iB=0设静态值IB=5µAQ2Q1第2章2.30IB=5µA20608031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作点偏低引起

ic

、uce

(uo)失真0.250.25正半周变平uCE

/VuCE

/Vt截止失真uo波形iC=

iBQ1Q2第2章2.3iC

/mAiC

/mA视频图(a)中，没有设置静态偏置，不能放大.图(b)中，有静态偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。下面各电路能否放大交流电压信号？+UCCRCC1C2TuouiEB+UCCRCC1C2Tuoui(a)(b)第9章9

2图(C)中，有静态偏置,有变化的iB和iC,但因没有RC

，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。+UCCRBC1C2Tuoui（C）下面各电路能否放大交流电压信号？第9章9

2

放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。动态分析是在静态值确定后,分析信号的传输情况。加入输入信号后，三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量。晶体管在小信号(微变量)情况下工作时,可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线。

（一）放大电路的微变等效电路1.晶体管的小信号电路模型9.3

放大电路的动态分析第9章9

3

uBE=ube

iB

ib=rbe

=

uBE

iBrbe称为晶体管的输入电阻，可用下式来估算：由输入特性可得:icuceubeib

ibCBEieQ

iB

uBE

iBuBEoIBrbe

=200

+

26（mV）IC（mA）

1.晶体管的小信号电路模型rbe=ubeib第9章9

3由输出特性可得:

IC=

IBiC

=

ibuberbe

EBibrbe=ubeib由输入特性可得:iCuCE

IB0Q1Q2Q

ICC

ibicuceibubeEBrbe三极管的微变等效电路icuceubeib

ibCBEie第9章9

32.放大电路的微变等效电路对于交流信号而言，电源和电容均看成短路。交流通路TuiuoRCRBiiibicuceubeRLRSusT++C1RCRBUCCC2usuoRSRL第9章9

32.放大电路的微变等效电路TuiuoRCRBiiibicuceubeRLRSus

基本放大电路的微变等效电路rbe

EBCIi•Uo•riIb•Ib•

Ic•Ui•US•IRB•RCRLRBRS第9章9

3(二)放大电路的主要性能指标Uo•Ui•Au=1.电压放大倍数：放大电路输出电压的变化量和输入电压的变化量之比。Au

Uo

UiAu=当输入信号为正弦交流信号时：

基本放大电路的微变等效电路rbe

EBCIi•UO•riIb•Ib•

Ic•Ui•US•IRB•RCRLRBRS第9章9

3（1）电压放大倍数=-

RC

//RLrbeUo•Ui•Au=

rbe

Ib•

Ib•（RC//RL）=Uo•Us•Aus=(2)源电压放大倍数rbe

EBCIi•Uo•riIb•Ib•

Ic•Ui•US•IRB•RCRLRBRS第9章9

3=

UiIiri2.放大电路输入电阻ri=UiIi•ri•当输入信号为正弦交流信号时：ri

=RB

//rbe

rirbe

EBCIi•Uo•Ib•Ib•

Ic•Ui•IRB•RCRLRB第9章9

3输入回路的等效电路=UiIi•ri•Uo•ECIC

IbRCRLri

RSUiIi•US源电压放大倍数Uo•US•Aus=Ui•Ui•Uo•Ui•Ui•US•==AuriRS+ri

riRS+ri

Ui•US•=ri=RB

//rbe

Uo•US•Aus=B第9章9

3Ii•RS+ri

US•=

ri大、Ii•小、减轻信号源的负担

ri大好ECIC

IbRCRLri

RSUiIi•USUO•B(二)放大电路的主要性能指标第9章9

33.放大电路的输出电阻rOri

RSUiIi•USroECIC

IbRCRLUO•B外加电源rbe

RSroECICRCU•BRBUS=0

=0

Ib•Iro=UI=RC外加电压

在rbe中产生的电流为0U•

第9章9

3ri

RSUiIi•USECIC

IbRCRLUO•EIORLUO•ri

RSUiIi•US+–roUOC•信号源放大电路负载Ib•UOC•=–

RC放大电路的等效电路第9章9

33.放大电路的输出电阻rO对负载而言,放大电路相当于一个具有內阻的信号源，这个信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。EIORLUO•ri

RSUiIi•US+–roUOC•信号源放大电路负载UOC•rO+RLUO=•RLro

越小，UO下降越少，说明带负载能力越强。

•第9章9

3例：已知UCC

=6V,

RC

=

2k

,RB

=180k

，

=50，硅晶体管。试求放大电路的静态工作点及电压放大倍数。+UCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++解：IB=UCC–UBERBUCE

=UCC-IC

RC=6–21031.4710-3=3.06V=60.7180=0.00294mAIC=

IB=500.00294=1.47mArbe

=200

+

26（mV）IC（mA）=200+5026/1.471.1k

第9章9

3例：已知UCC

=6V,

RC

=

2k

,RB

=180k

，

=50，硅晶体管。试求放大电路的静态工作点及电压放大倍数。+UCCRBRCC1C2TuBEuCE

iBiCuiuo++解：=-

RCrbeUo•Ui•Au==-5021.1=-90.9第9章9

3+UCCRBRCC1C2TRLuoRSusIB=UCC

-UBERBIB固定，称固定偏置放大电路当T发生变化，和IB发生变化，使IC和

UCE发生变化，引起静态工作点不稳定。固定偏置放大电路存在的问题第9章9

3（一）电路组成9.4

共射放大电路直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2RE+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSuS增加了偏流电阻RB2及发射极电阻RE分压式偏置电路CE的作用？

第9章9

4（二）稳定静态工作点的原理UBE

=UB

-UEIB

温度升高

IC

IE

UE

UBE

IC

满足I1>>IB

,I2

>>IB,RB1UB

=UCCRB2RB2+则可以认为I1≈

I2直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2RE第9章9

4I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路算法一：上述四个方程联立，可求出IE

，进而，可求出UCE

。本算法比较麻烦，通常采用下面介绍的算法二、三。（三）静态分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴维南定理等效为：RdESB进而，可求出IE

、UCE

。算法二：直流通路BRCIC

UCERB1IB+UCCIEI1I2RB2REUB

=UCCRB1RB2RB2+IC

IE

=UB-UBEREIB=

ICUCE=UCC

ICRC

ICRE可用估算法求静态值第9章9

4算法三：计算静态值IB

、

IC

和UCE

；RB2=12K

，RC=2K,RE=2K

，RL=4K

，三极管

=50。例：在分压式偏置电路中，已知：

UCC=12V，

RB1=24K

，（三）静态分析+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSuS=121024+12=4VUB

=UCCRB1RB2RB2+=4

0.72=1.65mAIC

IE

=UB-UBERE解：=12-1.65(2+2)=5.45VUCE=UCC

ICRC

ICREIB=IE1+

=32.4A第9章9

4rbe

IbRCRLRB1

分压式偏置电路的微变等效电路Ui

Ib•Uo•RB2

（四）动态分析+UCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSus第9章9

4（四）动态分析rbe

=200+

26mVICmAAu=-

RC//RLrberi=

RB1//RB2

//rbero=RCrbe

IbRCRLRB1

分压式偏置电路的微变等效电路Ui

Ib•Uo•RB2

第9章9

4=200+50261.65=1.0k

=-504//21.0=-68=24//12//1.0=0.649k

例：接上例，已知：

UCC=12V，RB1=24K

，RB2=12K

，RE=2K

，RL=4K

，RC=2K

，

=50。求电压放大倍数、输入、输出电阻。rbe

=200+

26ICAu=-

RC//RLrberi=

RB1//RB2

//

rbero=RC=2k

（四）动态分析第9章9

4例：分析RE1对Au和ri的影响这个电路对静态工作点有改变吗？+UCCRCC1C2TRLRB2RE1CE++RB1uoRSuSRE2第9章9

4画出微变等效电路rbe

IbRCRLRB1Ui

Ib•Uo•RB2

RE1+UCCRCC1C2TRLRB2RE1CE++RB1uoRSusRE2（四）动态分析第9章9

4riAu=-

RC//RLrbe+（1+

）RE1riri

=RB1//RB2

//

=

RB1//RB2

//[rbe

+（1+

）RE1]RE1使Au减小，ri增加。rbe

IbRCRLRB1Ui

Ib•Uo•RB2

RE1（四）动态分析ri第9章9

4（五）放大电路的频率特性放大电路放大倍数的幅值随频率f变化的关系称为幅频特性；输出信号与输入信号的相位差

随频率f变化的关系称为相频特性。由于放大电路中存在着耦合电容C1和C2及晶体管的PN结存在结电容，其容抗随f而变化。f1f2fAuAm0.707Am0中频段

高频段

低频段通频带幅频特性第9章9

4（五）放大电路的频率特性在中频段|Au|最大与f无关，输入与输出电压相位相差180

f1f2fAuAm0.707Am0中频段

高频段

低频段通频带在低频段和高频段|Au|都下降，

也偏离180

90

180

270

0f相频特性第9章9

4(一)静态分析IB=UCC-UBERB+(1+

)REUCE=UCC-IEREIE

=(1+

)

IB9.5

共集放大电路（射极输出器）信号由基极输入，由发射极输出。RCIC

UCEUBERBIB+UCCIERE共集放大电路的直流通路+UCCRBREC1C2TuouiRL第9章9

5共集放大电路的交流通路(二)动态分析+UCCRBREC1C2TuouiRLTuiuoRERBibieuceRLRSuSBECic第9章9

5共集放大电路的微变等效电路TuiuoRERBibieuceRLRSusBECicrbe

EBCIi•Uo•riIb•Ib•

Ie•Ui•US•RERLRBRSroIo•第9章9

51.电压放大倍数2.输入电阻ri=RB//[rbe+(1+

)(RE//RL)]rbe

EBCIi•Uo•riIb•Ib•

Ie•Ui•US•RERLRBRSroIo•(二)动态分析Au=(1+

)(RE//RL)rbe+(1+

)(RE//RL)13.输出电阻rbe

ro=（1+

）RS//RB

+//RE第9章9

5RB+ECC1C2RERLuiuo例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。设：RS=1k

，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k

时，求Au。RB+ECC1C2RERLuiuoRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12VRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12V1.求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微变等效电路rbe=2.9k

，RS=0rbeRERLRB微变等效电路2.设：RS=1k

，求：Aus、ri和roRB=570k

，RE=5.6k

，RL=5.6k

，

=100，EC=12Vrbe=2.9k

，RS=0

RL=1k

时3.RL=1k

和时，求Au。比较：空载时,Au=0.995

RL=5.6k

时,Au=0.990

RL=1k

时,Au=0.967

RL=

时可见：射极输出器带负载能力强。射极输出器的特点：（1）电压放大倍数小于1，但近似等于1。（2）输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。（3）输入电阻高，输出电阻低。（4）无电压放大，但有电流和功率放大。（四）射极输出器的应用用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级或中间级。作输出级时，利用它输出电阻低的特点，可以稳定输出电压，提高带负载能力；将射极输出器接在两级共发射级放大电路之间，可以起阻抗变换作用，改善整个放大电路的性能。

作输入级时，输入电阻高，可以减小放大电路对信号源的影响；第9章9

5共基极电路1.静态工作点

直流通路与射极偏置电路相同电路组成与特点：Rb1、Rb2：b极偏置电阻；Re：射极电阻；CB：b极旁路电容（很大）由交流电路可知Vi加至e、b之间，Vo取自c、b之间，b极为输入、输出回路的公共端，——故称之共基极电路。RC：集电极电阻；Cb1、Cb2：耦合电容*2.动态指标①电压放大倍数输出回路：输入回路：电压增益：②输入电阻③输出电阻结论：1、共基放大器的AV值与共射放大器相同，但输出电压与输入电压同相；2、电流放大系数为α=Ic/Ie≤1——又称电流跟随器；3、Ri很低4、与与共射放大器相同。——常用于高频或宽带电路中*RB1RC1C1C2RST1RB2RE1+CEuS+UCCRB3RC2C3T2RLuo+++第一级第二级阻容耦合两级放大电路9.9

多级放大电路第9章9

9直接耦合两级放大电路9.9

多级放大电路RB1RC1RST1RB2RE1uS+UCCRB3RC2T2RE2uo第一级第二级第9章9

91.多级放大电路的电压放大倍数Au等于各级电压放大倍数之积，即Au=Au1Au22.多级放大电路的输入电阻ri是第一级的输入电阻，即ri=ri1。3.多级放大电路的输出电阻ro是最后一级的输出电阻，即ro=ro2

由于电容的隔直作用，阻容耦合放大电路中，前后级的静态工作点彼此独立，互不影响，可按前面介绍的方法计算。(一)阻容耦合放大电路静态分析(二)阻容耦合放大电路动态分析第9章9

9例：已知：

RB1=RB3=10K

，RB2=33K

，RE1=RE2

1.5K

，RC=2K

，

1=2=60，rbe1=rbe2=0.6K

。求总的电压放大倍数。RB1RCC1C2T1RB2RE1+CEuS+UCCRB3C3T2RE2uo+++第一级第二级第9章9

9RB1RCC1C2T1RB2RE1+CEuS+UCCRB3C3T2RE2uo+++第一级第二级rbe1

Ib1RCRB3RB1Ui

Ib1•Uo•RB2

rbe2

Ib2•Ib2•

Ie2•RE2第9章9

9rbe1

Ib1RCRB3RB1Ui

Ib1•Uo•RB2

rbe2

Ib2•Ib2•

Ie2•RE2RL1=ri2=RB3//[rbe2+(1+

2)RE2]=9.02K

解：第一级为共射放大电路，RL1

=RC//RL1=1.64K

Au1=-

1RL

rbe1=-164第二级为共集放大电路，可取Au2=1因此Au=Au1Au2=-164第9章9

9(一)工作原理1.静态分析+UCCT1T2ui1ui2RCRCuO1uO2uORPRE

–UEEUBE+2REIE=UEEIE=UEE–UBE2REIB=IE1+

IC=

IBUCE=UCC+UEE–RCIC–2REIE9.10

差分放大电路第9章9

10IEIE+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE2.动态分析（1）共模输入信号大小相等、相位相同：ui1=ui2，则uC1=uC2

、uO=uC1

–uC2

=0共模电压放大倍数：AC=0第9章9

10抑制零点漂移的原理：

当输入端无输入信号时，输出端的电压会偏离初始值而作上、下漂动，这种现象称为零点漂移。这是由于温度变化、电源电压波动引起的。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

10抑制零点漂移的原理：T

iC1

iC2

iRE

uRE

uBE1

uBE2

iB1

iB2

RE的作用，电路的对称性抑制零点漂移。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

102.动态分析（2）差模输入信号大小相等、相位相反：ui1=–ui2，则uC1=–uC2

、uO=uC1

–uC2

=2uC1iRE

=

iE1

–iE2

=0iE1

=–iE2uRE

=0Au1

=UC1•Ui1•=Au2=Ui2•UC2•-

RC//RL´rbe=RL´=1/2RL+UCCT1T2ui1ui2RCRCuC1uC2uORPREEE第9章9

10差模电压放大倍数：差模输入电阻：ri=2

rbe差模输出电阻：ro=2

RC共模抑制比：KCMRR=AdACAd=Uo•Ui•UC1•Ui1•=22UC2•Ui2•=-

RC//RL´rbe=第9章9

10RCRCRRRBBPuoUCC1.

双端输入双端输出方式T1REuiEEUui1ui2（二）输入输出方式RRT2第9章9

10RCRCRRRBBPo1uuo2CCUREEEuiT1T22.

单端输入单端输出方式第9章9

10+UCCT1T2ui2=-1/2uiuiRCRCuORPRE

UEE3.反相输入ui1=1/2ui+

+

输入输出电压的相位相反ui1>0uBE1>0iC1>0uO

0第9章9

10+UCCT1T2ui2=-1/2uiuiRCRCuORPRE–UEE4.同相输入ui1=1/2ui+

+

ui>0uBE1<0ic1<0uO>0输入输出电压的相位相同第9章9

10双端输出差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：Ad=-

RC//RL´rbeAd-

RC//1/2RLrbe=单端输出差模电压放大倍数：Ad

RC//RLrbe=12RL´=1/2RLRL´=RL（二）输入输出方式第9章9

10在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级，对功率放大电路的基本要求是：1、输出功率尽可能大2、效率要高3