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1、第三章放大电路的基础第1页，共105页，编辑于2022年，星期二3.1 放大电路的基础知识一、放大的概念一、放大的概念二、放大电路的组成二、放大电路的组成三、放大电路的分类三、放大电路的分类四、放大电路的主要性能指标四、放大电路的主要性能指标五、放大电路中电压、电流方向及符号的规定五、放大电路中电压、电流方向及符号的规定第2页，共105页，编辑于2022年，星期二放大电路放大电路实质实质上是一个受输入信号控制的上是一个受输入信号控制的能量转换器能量转换器。第3页，共105页，编辑于2022年，星期二需要放大的电信号需要放大的电信号 可等效为电压源或电流可等效为电压源或电流源源 接受放大电路接受
2、放大电路输出信号的元输出信号的元件件(或电路或电路)能量能量供给供给二、放大电路的组成二、放大电路的组成直流电源、信号源和负载也会对放大电路的工作直流电源、信号源和负载也会对放大电路的工作和性能产生影响。和性能产生影响。第4页，共105页，编辑于2022年，星期二实际放大电路一般都是由基本单元放大电路组成的多级实际放大电路一般都是由基本单元放大电路组成的多级放大电路放大电路,或是由多级放大电路组成的集成器件构成。或是由多级放大电路组成的集成器件构成。二、放大电路的组成二、放大电路的组成第5页，共105页，编辑于2022年，星期二三、放大电路的分类：按器件可分为：晶体管放大器、场效应管放大器、电
3、子管放大器和集成运算放大器等。按用途可分为：电压放大器、电流放大器、功率放大器等。按工作频率可分：低频放大器、高频放大器和超高频放大器等。而低频放大器又可分为音频放大器（电压放大器和功率放大器）、宽带放大器（视频放大器和脉冲放大器）、直流放大器。本课程主要研究低频放大器。第6页，共105页，编辑于2022年，星期二四、放大电路的主要性能指标放大电路的四端网络表示放大电路的四端网络表示第7页，共105页，编辑于2022年，星期二四、放大电路的主要性能指标电压放大倍数电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数功率放大倍数功率放大倍数放大倍数又称放大倍数又称增益增益，其实质是反映放大电，其实质是反映放大电
4、路将电源能量转换为信号能量的能力。路将电源能量转换为信号能量的能力。1.放大倍数放大倍数第8页，共105页，编辑于2022年，星期二四、放大电路的主要性能指标2.输入电阻输入电阻3.输出电阻输出电阻4.频率响应、通频带频率响应、通频带第9页，共105页，编辑于2022年，星期二四、放大电路的主要性能指标4.频率响应、通频带频率响应、通频带第10页，共105页，编辑于2022年，星期二放大电路中既有直流量如放大电路中既有直流量如放大电路中既有直流量如放大电路中既有直流量如直流电源直流电源直流电源直流电源V VCCCC ；又有交流量如；又有交流量如；又有交流量如；又有交流量如交流电压交流电压交流电
5、压交流电压u ui i，还有交直流复合（叠加）量如，还有交直流复合（叠加）量如，还有交直流复合（叠加）量如，还有交直流复合（叠加）量如交流电流交流电流交流电流交流电流i iB B。直流分量：大写字母直流分量：大写字母直流分量：大写字母直流分量：大写字母+大写下标；如：大写下标；如：大写下标；如：大写下标；如：I IB B交流分量：小写字母交流分量：小写字母交流分量：小写字母交流分量：小写字母+小写下标；如：小写下标；如：小写下标；如：小写下标；如：i ib b瞬时值：瞬时值：瞬时值：瞬时值：小写字母小写字母小写字母小写字母+大写下标；如：大写下标；如：大写下标；如：大写下标；如：i iB B
6、直流分量直流分量直流分量直流分量+交流分量；如：交流分量；如：交流分量；如：交流分量；如：i iB B=I IB B+i+ib b交流有效值：大写字母交流有效值：大写字母交流有效值：大写字母交流有效值：大写字母+小写下标；如：小写下标；如：小写下标；如：小写下标；如：I Ib b为便于区分，特作以下规定：为便于区分，特作以下规定：五、放大电路中电压、电流方向及符号的规定五、放大电路中电压、电流方向及符号的规定。iB、iC、uBE、uCE 总变化量（总瞬时值）：是直流量与交流量的叠加量，字总变化量（总瞬时值）：是直流量与交流量的叠加量，字母小写，下标大写，如：母小写，下标大写，如：第11页，共1
7、05页，编辑于2022年，星期二3.2 基本共发射极放大电路3.2.1 电路组成共射极放大电路共射极放大电路共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法第12页，共105页，编辑于2022年，星期二3.2.1基本共射极放大电路的组成1、电路中各元件的作用UCC：直流电源直流电源RB：基极偏置电阻基极偏置电阻RC：集电极负载电阻集电极负载电阻RL：负载电阻负载电阻C1(C2)：耦合电容耦合电容第13页，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202214(1)RB,RC,UCC使放大器工使放大器工作在放大区。作在放大区。(2)采用采用RB,RC,C1,C2构成构成阻阻容耦合连接方式容耦合
8、连接方式。选择合。选择合适的电容适的电容C1、C2使其对交流使其对交流信号的容抗近似为信号的容抗近似为0，交流信，交流信号可无损耗地送入发射结。号可无损耗地送入发射结。2.放大电路中各元件的作用放大电路中各元件的作用RCUoUsVRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC第14页，共105页，编辑于2022年，星期二 静态静态 图图3.2.2电路的直流电路的直流通路通路 二、放大电路的两种工作状态图图3.2.2：共射极放大电路习惯画法：共射极放大电路习惯画法图图3.2.2电路的交流通路电路的交流通路 动态动态 静态静态:当当vi0时，放大电路处于静态时，放大电路处于静态 或直流工作状态或直流工作
9、状态(静态工作点静态工作点Q)。动态动态:当有正弦输入信号时，电路将当有正弦输入信号时，电路将 处在动态工作情况。处在动态工作情况。3.2.1基本共射极放大电路的组成第15页，共105页，编辑于2022年，星期二3.2.2静态分析静态分析(1)画出直流通路，标出各支路电流。画出直流通路，标出各支路电流。(2)由基极由基极发射极回路求发射极回路求IBQ 简化为简化为(3)由三极管电流分配关系可得由三极管电流分配关系可得ICQ=IBQ(4)由集电极由集电极发射极回路求发射极回路求UCEQUCEQ=UCCICQRC 图图3.2.2 共射极放大电路习惯画法共射极放大电路习惯画法图图3.2.2电路的直流
10、电路的直流通路通路 ui0（短路），耦合电容开路（短路），耦合电容开路 一、由直流通路分析法估算静态工作点第16页，共105页，编辑于2022年，星期二静态工作点第17页，共105页，编辑于2022年，星期二二、由图解分析法确定静态工作点1、用输入特性曲线确定第18页，共105页，编辑于2022年，星期二 步骤：列输入回路的方程：步骤：列输入回路的方程：步骤：列输入回路的方程：步骤：列输入回路的方程：TVCCRBRCVBEQ+UCEQ+IBQICQ令令UBE=0时，时，UCC=IBQ RB+UBEQ令令IB=0时，时，UBE=VCCIBUBEO输入特性曲线输入特性曲线IB=f(UBE)IBQV
11、BEQVCC/RBVCCQ 连接上式求解所得两点的直线连接上式求解所得两点的直线称为三极管输入回路的称为三极管输入回路的直流负载直流负载线线。直流负载线与输入特性曲线的交直流负载线与输入特性曲线的交点即为三极管在输入特性上的点即为三极管在输入特性上的静态静态工作点工作点Q。二、二、由图解分析法确定静态工作点由图解分析法确定静态工作点1、用输入特性曲线确定第19页，共105页，编辑于2022年，星期二TVCCRBRCUCEQ+IBQICQ列输出回路的方程：列输出回路的方程：列输出回路的方程：列输出回路的方程：令令UCE=0时，时，UCC=ICQ RC+UCEQ令令IC=0时，时，UCE=VCC
12、连接上式求解所得两点的直线连接上式求解所得两点的直线称为三极管输出回路的称为三极管输出回路的直流负载直流负载线线。当管子一定，且当管子一定，且IB保持不变时，直流负载线与输出特性曲线的保持不变时，直流负载线与输出特性曲线的交点即为三极管在输出特性上的交点即为三极管在输出特性上的静态工作点静态工作点Q。IB=020 A40 A60 A80 A100 AIC(mA)UCE(V)O输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线VCC/RCICQUCEQVCCQ2.2.用输出特性曲线确定用输出特性曲线确定用输出特性曲线确定用输出特性曲线确定具体步骤具体步骤第20页，共105页，编辑于2022年，星期
13、二例3.1：在例3.1图（a）所示放大电路中，设输出特性曲线分别如图例3.1（b）所示V，k，k。试用图解法确定该电路的静态工作点。书本P42第21页，共105页，编辑于2022年，星期二221.图解法图解法共射极放大电路原理图 图解法三极管非线性部分3.2.3 共发射极放大电路的动态分析在三极管的伏安特性曲线上，通过作图对放大电路的输入输出波形关系进行分析。图解法分析思路 将电路分成三部分输入回路线性部分输出回路线性部分 输入回路求解 vBE、iB 输出回路求解 iC、vCE第22页，共105页，编辑于2022年，星期二23（1）.在特性曲线上确定Q点的位置图解法 在输入回路中:vBE=VB
14、BiBRb (b)输出回路的图解分析(a)输入回路的图解分析图 静态工作点的图解分析三极管输入特性曲线输入回路线性部分的方程交点 静态工作点Q（IBQ、VBEQ）输入直流负载线第23页，共105页，编辑于2022年，星期二24 图解法图解法 在输出回路中:vCE=VCCiCRc (b)输出回路的图解分析(a)输入回路的图解分析图3.3.2 静态工作点的图解分析三极管一条输出特性曲线输出回路线性部分的方程交点 静态工作点Q（ICQ、VCEQ）直流负载线 （1）.在特性曲线上确定Q点的位置第24页，共105页，编辑于2022年，星期二25（2）：动态工作情况的图解）：动态工作情况的图解图解法图解法
15、动态图解分析是在静态分析的基础上进行的，分析步骤如下：(1)根据vi的波形在三极管的输入特性曲线图上画出的iB波形 UBE=UBEQ+ui=UBB iBRB+ui 图3.3.3 动态工作情况的图解分析第25页，共105页，编辑于2022年，星期二26图3.3.3 动态工作情况的图解分析（2）.动态工作情况的图解分析图解法图解法(2)根据iB的变化在输出特性曲线图上画出iC和vCE的波形 注意:动态时工作点移动的轨迹是交流负载线，(3)电压增益的确定 第26页，共105页，编辑于2022年，星期二27图3.3.3 动态工作情况的图解分析 （2）.动态工作情况的图解分析图解法关于交流负载线有两个特
16、点：图3.3.3 交流通路 它必然通过静态工作点Q；其斜率为1/RL 由交流通路可得:所以交流负载线方程为:第27页，共105页，编辑于2022年，星期二基本共发射极放大电路各点电压及电流波形基本共发射极放大电路各点电压及电流波形图解法第28页，共105页，编辑于2022年，星期二29 （3）.波形非线性失真的图解分析图3.3.5 共射极放大电路的截止失真(a)输入回路的失真波形 (b)输出回路的失真波形因三极管截止而产生的失真称为截止失真 图解法第29页，共105页，编辑于2022年，星期二30图3.3.6 饱和失真的波形(a)输入回路的失真波形 (b)输出回路的失真波形因三极管饱和而产生的
17、失真称为饱和失真 三极管的截止失真及饱和失真都是由于三极管特性曲线的非线性引起的，因此称为非线性失真。（3）.波形非线性失真的图解分析 图解法图解法第30页，共105页，编辑于2022年，星期二31 （4）.图解分析法的适用范围图解法特点:直观、形象反映三极管放大电路的交流和直流信号共存现象；输入信号幅值较大时，观察截止失真和饱和失真的现象。合理设置静态工作点的位置确定输出电压的最大动态范围。工作频率较高时不适用由于三极管的特性曲线只反映了信号频率较低时的电压与电流的关系，因此不能用于分析工作频率较高时的电路工作状态。图解法第31页，共105页，编辑于2022年，星期二P47 例3.2第32页
18、，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202233补充例题：放大电路如下图所示。设补充例题：放大电路如下图所示。设UCC=12V,RC=2 k,RL=,RB=280 k,=100，忽略晶体管的饱和压降。忽略晶体管的饱和压降。RCUoVUsRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC（3）调节）调节RB，使，使ICQ=3mA时，时，Uopp=？（1）试确定该电路的）试确定该电路的Uopp=？（2）调节）调节RB，使，使ICQ=2mA时，时，Uopp=？第33页，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202234（1）试确定该电路的）试确定该电路的Uopp=？RCUoVUsRsU
19、iC1RB(UCC)C2RLUCC第34页，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202235（2）调节）调节RB，使，使ICQ=2mA时，时，Uopp=？RCUoVUsRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC第35页，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202236（3）调节）调节RB，使，使ICQ=3mA时，时，Uopp=？RCUoVUsRsUiC1RB(UCC)C2RLUCC第36页，共105页，编辑于2022年，星期二2.放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法 微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路 法思路：法思路：法思路：法思路：把非
20、线性的晶体管把非线性的晶体管把非线性的晶体管把非线性的晶体管线性化线性化线性化线性化，等效为一个线性元件。等效为一个线性元件。等效为一个线性元件。等效为一个线性元件。线性化的条件线性化的条件线性化的条件线性化的条件 晶体管在晶体管在晶体管在晶体管在小信号小信号小信号小信号（微变）情况下，在静态工作点附近（微变）情况下，在静态工作点附近（微变）情况下，在静态工作点附近（微变）情况下，在静态工作点附近小范围内小范围内小范围内小范围内，晶体，晶体，晶体，晶体管的特性曲线可用直线近似代替。管的特性曲线可用直线近似代替。管的特性曲线可用直线近似代替。管的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法微变等效电
21、路法微变等效电路法微变等效电路法 利用晶体管的微变等效电路分析利用晶体管的微变等效电路分析利用晶体管的微变等效电路分析利用晶体管的微变等效电路分析计算计算计算计算放大电路放大电路放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数A Au u、输、输、输、输入电阻入电阻入电阻入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻、输出电阻、输出电阻r ro o等。等。等。等。第37页，共105页，编辑于2022年，星期二1)三极管输入回路的等效三极管输入回路的等效 当当输入信号较小输入信号较小时，在静态工作点附近的输入特性在时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内小范围内可可近似线性化。近似线性化
22、。U UBEBE I IB BQ Q输入特性输入特性输入特性输入特性I IB BU UBEBEO 晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻:三极管的三极管的B、E两端可等效为一个线性两端可等效为一个线性电阻电阻rbe。其中：其中：其中：其中：r rbbbb 为基区材料体电阻，取值一般为为基区材料体电阻，取值一般为为基区材料体电阻，取值一般为为基区材料体电阻，取值一般为200200；r rbebe为发为发为发为发射射射射结电结电结电结电阻；阻；阻；阻；（1）晶体管的微变等效电路：第38页，共105页，编辑于2022年，星期二 在线性工作区，输出曲线是一簇等距平行直线。在线性工作区，输出曲线是一簇等距平行
23、直线。在线性工作区，输出曲线是一簇等距平行直线。在线性工作区，输出曲线是一簇等距平行直线。晶体管的晶体管的晶体管的晶体管的电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数 三极管三极管三极管三极管C C、E E两端可用一受控电流源两端可用一受控电流源两端可用一受控电流源两端可用一受控电流源 i ic c=i ib b等效代替。等效代替。等效代替。等效代替。输出特性输出特性输出特性输出特性I IC CU UCECEQ QO 一般在一般在一般在一般在2020200200之间，在手册中常之间，在手册中常之间，在手册中常之间，在手册中常用用用用h hfefe表示。表示。表示。表示。（1）晶体管的微变等
24、效电路：）晶体管的微变等效电路：第39页，共105页，编辑于2022年，星期二晶体管及其微变等效电路晶体管及其微变等效电路晶体管及其微变等效电路晶体管及其微变等效电路+Tvce+vbeibebciCib brbe+bcvce+vbeeiCib（1）晶体管的微变等效电路：）晶体管的微变等效电路：第40页，共105页，编辑于2022年，星期二（2）放大电路的微变等效电路）放大电路的微变等效电路的微的微变等效电路变等效电路建立了三极管的微变等效模型后，便可很方便地建立了三极管的微变等效模型后，便可很方便地得到放大电路的微变等效电路得到放大电路的微变等效电路。放大电路放大电路交交流流通通路路微微变变等
25、等效效电电路路第41页，共105页，编辑于2022年，星期二4（3）基本共发射极放大电路的动态性能指标的估）基本共发射极放大电路的动态性能指标的估算算1.微变等效电路法的动态分析步骤微变等效电路法的动态分析步骤计算计算计算计算Q Q点及交流参数点及交流参数点及交流参数点及交流参数r rbebe；画放大电路的交流通路；画放大电路的交流通路；画放大电路的交流通路；画放大电路的交流通路；画微变等效电路；画微变等效电路；画微变等效电路；画微变等效电路；根据微变等效电路求解根据微变等效电路求解根据微变等效电路求解根据微变等效电路求解A Au u、r ri i、r ro o；画直流通路：画直流通路：画直流
26、通路：画直流通路：u ui i=0=0=0=0；电容开路。；电容开路。；电容开路。；电容开路。直流电压源、耦合电容短路。直流电压源、耦合电容短路。直流电压源、耦合电容短路。直流电压源、耦合电容短路。三极管的三极管的三极管的三极管的b b、e e间用间用间用间用交流电阻交流电阻交流电阻交流电阻r rbebe代替；代替；代替；代替；三极管的三极管的三极管的三极管的c c、e e间用间用间用间用受控电流源受控电流源受控电流源受控电流源i ib b代替。代替。代替。代替。第42页，共105页，编辑于2022年，星期二bceRBui+uo+RCRLiiib icTRBui+uo+RCRL交流通路交流通路
27、交流通路交流通路ibTVCCRBRCC1C2+ui+uo+ic2.共射极放大电路的微变等效电路共射极放大电路的微变等效电路rbeib b微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路第43页，共105页，编辑于2022年，星期二(1)(1)电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数A Au ubceRBui+uo+RCRLiiib icrbeib bio其中：其中：其中：其中：R R L L=R RC C/R RL L定义：定义：定义：定义：所以：所以：所以：所以：因为：因为：因为：因为：输出空载时：输出空载时：输出空载时：输出空载时：3.动态参数计算动态参数计算第44页，共105页，
28、编辑于2022年，星期二3.3.动态参数计算动态参数计算动态参数计算动态参数计算(2)(2)输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻r ri ibceRBui+uo+RCRLiiib icrbeib biori定义：定义：输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻r ri i 越大，放大电路越大，放大电路越大，放大电路越大，放大电路从信号源获得的电压越大。从信号源获得的电压越大。从信号源获得的电压越大。从信号源获得的电压越大。因此一般总因此一般总因此一般总因此一般总希望得到较大的输入电阻。希望得到较大的输入电阻。希望得到较大的输入电阻。希望得到较大的输入电阻。若若rbe I IB B，U UB B U UBEB
29、E此时，此时，此时，此时，U UB B值仅由电阻确定，不随温值仅由电阻确定，不随温值仅由电阻确定，不随温值仅由电阻确定，不随温度变化而变化。度变化而变化。度变化而变化。度变化而变化。一般取一般取 I1=(510)IB，UB=3V5V。R RE E在电路中起负反馈作用，在电路中起负反馈作用，在电路中起负反馈作用，在电路中起负反馈作用，U UBEBE=U=UB BI IE ER RE E，R RE E若取大些，反馈控制作用更强。若取大些，反馈控制作用更强。画出电路的直流通路如右画出电路的直流通路如右画出电路的直流通路如右画出电路的直流通路如右T T I IC C I IE E I IC C U U
30、E E 、但、但、但、但U UB B不变不变不变不变 U UBE BE I IB B TVCCRB1RCRERB2IBI1 U UB BUE ICI2第56页，共105页，编辑于2022年，星期二三、静态分析三、静态分析三、静态分析三、静态分析画直流通路，求静态工作点画直流通路，求静态工作点画直流通路，求静态工作点画直流通路，求静态工作点TVCCRB1RCRERB2所以：所以：所以：所以：3.3静态工作点稳定的共射放大电路静态工作点稳定的共射放大电路第57页，共105页，编辑于2022年，星期二 vi+vo+RB1/RB2RCRLibT vi+vo+icRB1/RB2RLRCCBErbeCBE
31、ibiBic1 1、交流通路与微变等效电路、交流通路与微变等效电路、交流通路与微变等效电路、交流通路与微变等效电路四、动态分析四、动态分析四、动态分析四、动态分析第58页，共105页，编辑于2022年，星期二 ui+vo+RB1/RB2RCRLibT ui+vo+icRB1/RB2RLRCCBErbeiBCBEibic2 2、交流性能指标、交流性能指标、交流性能指标、交流性能指标ri四、动态分析四、动态分析第59页，共105页，编辑于2022年，星期二补充例题：图示电路中已知补充例题：图示电路中已知补充例题：图示电路中已知补充例题：图示电路中已知U UBEBE=0.7V=0.7V，=5050，
32、求：求：求：求：(1)(1)估算静估算静估算静估算静态态态态工作点工作点工作点工作点QQ；(2)(2)估算估算估算估算电压电压电压电压放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数A Au u和和和和A AuSuS，输输输输入入入入电电电电阻阻阻阻r ri i和和和和输输输输出出出出电电电电阻阻阻阻r ro o；TVCCRB150KRB220KRC5KRE2.7KTVCCRB150KC1C2 vi+vo+CERB220KRC5KRE2.7KRL5KRS1K VS第60页，共105页，编辑于2022年，星期二TVCCRB150KRB220KRC5KRE2.7K动态电阻动态电阻动态电阻动态电阻r rbebe为：
33、为：为：为：解：解：解：解：(1)(1)画直流通路，计算静态工作点画直流通路，计算静态工作点画直流通路，计算静态工作点画直流通路，计算静态工作点所以：所以：所以：所以：第61页，共105页，编辑于2022年，星期二(2)(2)动态分析动态分析动态分析动态分析画交流通路，微变等效电路，求画交流通路，微变等效电路，求画交流通路，微变等效电路，求画交流通路，微变等效电路，求A Au u、r ri i、r ro oT vi+uo+RB14.3KRC5KRL5KRS1K VSibicCBE ui+uo+RB14.3KRC5KRL5KRS1K VSibibicrbe1.53KCBE其中其中R RB B=R
34、 RB1B1R RB2B2=14.3K=14.3K第62页，共105页，编辑于2022年，星期二 ui+uo+RB14.3KRC5KRL5KRS1K USibibicrbe1.53KCBE第63页，共105页，编辑于2022年，星期二（1）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有一）待放大的信号不一定是单一频率的，而是有一定的频率范围。如语音信号：定的频率范围。如语音信号：300 3400 Hz；视频；视频信号：信号：25Hz6MHz。（2）实际的放大器中存在电抗元件（管子的极间电容：）实际的放大器中存在电抗元件（管子的极间电容：Cbe，Cbc，以及电路的耦合电容，分布电容引线电感，以及电路的耦
35、合电容，分布电容引线电感等）使得放大器对不同频率的信号放大倍数和延迟时间等）使得放大器对不同频率的信号放大倍数和延迟时间不同。不同。前面的讨论中，我们把放大器的增益看作是与频率无关前面的讨论中，我们把放大器的增益看作是与频率无关的参量，但实际上：的参量，但实际上：五、共发射极放大电路的频率特性五、共发射极放大电路的频率特性1、频率失真的概念、频率失真的概念第64页，共105页，编辑于2022年，星期二由此产生的波形畸变称为由此产生的波形畸变称为频率失真频率失真，属于，属于线性失真线性失真。振幅频率失真：振幅频率失真：由于放大倍数随频率变化而引起的失由于放大倍数随频率变化而引起的失真。（对不同谐
36、波的放大能力不同）真。（对不同谐波的放大能力不同）相位频率失真：相位频率失真：放大器对不同频率分量信号的延放大器对不同频率分量信号的延迟不同所引起的失真。迟不同所引起的失真。第65页，共105页，编辑于2022年，星期二第66页，共105页，编辑于2022年，星期二项项 目目线性失真线性失真非线性失真非线性失真不不同同点点起起因因由电路的中的线性电抗元由电路的中的线性电抗元件引起（如件引起（如R、L、C）由电路的中由电路的中的非线性电的非线性电抗元件引起抗元件引起结结果果只会使各频率分量信号的只会使各频率分量信号的比例关系和时间关系发生比例关系和时间关系发生变化，或滤掉某些频率分变化，或滤掉某
37、些频率分量的信号，但量的信号，但不会产生新不会产生新的频率分量信号的频率分量信号能产生新的能产生新的频率分量的频率分量的信号信号相相 同同 点点 使输出信号产生畸变使输出信号产生畸变2、线性失真与非线性失真的比较、线性失真与非线性失真的比较第67页，共105页，编辑于2022年，星期二3、理想频率响应、理想频率响应理想放大器：理想放大器：输出与输入信号波形完全相同，除了一个输出与输入信号波形完全相同，除了一个常数的放大，应真实再现。常数的放大，应真实再现。不失真条件不失真条件（理想放大器的条件）：放大器对不同（理想放大器的条件）：放大器对不同频率分量信号的放大倍数相同，延迟时间也相同。频率分量
38、信号的放大倍数相同，延迟时间也相同。|Au(j)|K0(j)0 理想频率响应(a)理想振幅频率响应；(b)理想相位频率响应 第68页，共105页，编辑于2022年，星期二4、实际的频率特性及通频带定义、实际的频率特性及通频带定义图53实际的放大器幅频响应 第69页，共105页，编辑于2022年，星期二上限频率fH：为高频区放大倍数下降为中频区的0.707时所对应的频率。下限频率fL：为低频区放大倍数下降为中频区的0.707时所对应的频率。通频带BW：BW=fH-fLfH 表征放大器的线性失真许可范围内的信号频带宽度。第70页，共105页，编辑于2022年，星期二5、频率特性分析中频段：耦合电容
39、和旁路电容都视为开路，中频段的电压放大倍数与频率几乎无关。低频段：各种电容的容抗随频率的下降而增大，导致电压放大倍数下降。高频段：各种电容的容抗随频率的升高而减小，导致放大倍数下降。第71页，共105页，编辑于2022年，星期二CC电路电路直流通路直流通路3.4 基本共集电极放大电路基本共集电极放大电路又称射极输出器、射极跟随器又称射极输出器、射极跟随器1.电路组成和静态分析电路组成和静态分析IBQ=(VCC UBEQ)/RB+(1+)REICQ=I BQUCEQ=VCC ICQ REVCC=RB IBQ+UBEQ+(1+)IBQ RE第72页，共105页，编辑于2022年，星期二2.动态性能
40、指标分析与电路特点动态性能指标分析与电路特点交流通路交流通路小信号等效电路小信号等效电路CC电路电路第73页，共105页，编辑于2022年，星期二小信号等效电路小信号等效电路(1)输出电压跟随输入电压变输出电压跟随输入电压变化，相位相同，放大倍数接近化，相位相同，放大倍数接近于于1。2.动态性能指标分析与电路特点动态性能指标分析与电路特点 由于上述特点，共集电极电路又称为由于上述特点，共集电极电路又称为射极输出器射极输出器、电压跟随器电压跟随器等。等。第74页，共105页，编辑于2022年，星期二小信号等效电路小信号等效电路（2）输入电阻高。）输入电阻高。2.动态性能指标分析与电路特点动态性能
41、指标分析与电路特点（3）输出电阻低。）输出电阻低。第75页，共105页，编辑于2022年，星期二（3)输出电阻低。输出电阻低。设设 R S=Rs/RB由于由于 i=iRE+ib+ib故故射极输出器射极输出器特点：电压跟随、特点：电压跟随、Ri很大、很大、Ro很小很小 应用：多级放大电路的输入级、输出级、缓冲级应用：多级放大电路的输入级、输出级、缓冲级 +=+=1)(/)1/()(SbeESbeEoRrRRruRuuiuR第76页，共105页，编辑于2022年，星期二例例3.5下图中下图中 =120，RB=300 k，UBEQ=0.7 V，RE=RL=Rs=1 k，VCC=12V。求：。求：Q
42、点，点，Au、Ri、Ro。解：解：（1）求求Q点和点和 rbeIBQ=(VCC UBE)/RB+(1+)RE =(12 0.7)V/300+121 1 k 0.027 mAIEQ I BQ=3.2 mAUCEQ=VCC ICQ RE =12V 3.2 1V=8.8 Vrbe=200 +26mV/0.027mA 1.18(k)第77页，共105页，编辑于2022年，星期二例题例题 解续解续：（2）求）求Au、Ri、RoRi=300 k /(1.18+121 0.5)k =51.2 k RL=1/1=0.4(k)第78页，共105页，编辑于2022年，星期二3.5 基本共基极放大电路基本共基极放大
43、电路 P571.电路组成电路组成CB电路电路直流通路直流通路Q点与点与CE电路相同电路相同第79页，共105页，编辑于2022年，星期二2.性能、特点与应用性能、特点与应用通过与前述电路相同的分析可知通过与前述电路相同的分析可知电路特点与应用：电路特点与应用：1、uo与与ui同相，同相，Au大；大；2、Ri很小，可小于很小，可小于100 ；Ro大，约为几千欧姆；大，约为几千欧姆；3、通通频频带带在在三三种种接接法法中中最最宽宽，用用于于高高频频放放大大电电路路、宽宽带带放放大大电电路路。第80页，共105页，编辑于2022年，星期二1.三种三种组态组态放大放大电电路在路在电电路路结结构上有何异
44、同？构上有何异同？如何判断放大如何判断放大电电路的路的组态组态？讨论讨论第81页，共105页，编辑于2022年，星期二讨论小结讨论小结1.答：均要求有合理的直流通路和交流通路，但答：均要求有合理的直流通路和交流通路，但输输入、入、输输出接法不同，如下表所示。出接法不同，如下表所示。该该表也反映了表也反映了组态组态的判断方的判断方法。法。第82页，共105页，编辑于2022年，星期二讨论讨论2.判断下判断下图图放大放大电电路的路的组态组态。2.答：答：从从uO1输出时为输出时为CE电路，电路，从从uO2输出时为输出时为CC电路。电路。第83页，共105页，编辑于2022年，星期二3.6三种晶体管
45、基本放大电路的比较相同点：直流偏置电路基本相同。不同点：主要体现在交流通路和动态指标上。用途不同。它们的主要性能特点及应用总结在表3.1中，（假定元器件配置基本相同）：第84页，共105页，编辑于2022年，星期二18 十月 202285表表3.1 晶体管三种组态放大电路基本特性比较晶体管三种组态放大电路基本特性比较第85页，共105页，编辑于2022年，星期二2、特点输入阻抗极高，、特点输入阻抗极高，噪声低，热稳定性好。噪声低，热稳定性好。但放大倍数较小。但放大倍数较小。3.7 场效应管基本放大电路场效应管基本放大电路1、三种组态：共源极、共漏极、共栅极、三种组态：共源极、共漏极、共栅极场效
46、应管放大电路概述：场效应管放大电路概述：第86页，共105页，编辑于2022年，星期二场效应管放大电路概述场效应管放大电路概述3.场效应管放大电路的组成与偏置场效应管放大电路的组成与偏置 要使场效应管具有放大能力，要使场效应管具有放大能力，必须使管子工作于恒流区（放大区）。必须使管子工作于恒流区（放大区）。右图为典型的分压式偏置场效应右图为典型的分压式偏置场效应管放大电路，其中管放大电路，其中V为增强型为增强型N沟沟道绝缘栅场效应管。道绝缘栅场效应管。RG1、RG2 栅极偏置分压电阻栅极偏置分压电阻RD 漏极电阻漏极电阻RS 源极电阻源极电阻第87页，共105页，编辑于2022年，星期二4、场
47、效应管常用偏置电路（了解）、场效应管常用偏置电路（了解）场效应管放大电路概述场效应管放大电路概述第88页，共105页，编辑于2022年，星期二5.场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路三极管（三极管（BJT）与场效应管（）与场效应管（FET）的微变等效电路）的微变等效电路:BJT微变等效电路微变等效电路FET微变等效电路微变等效电路场效应管放大电路概述场效应管放大电路概述第89页，共105页，编辑于2022年，星期二 自给偏压电路自给偏压电路分压式偏置电路分压式偏置电路3.7.1 共源极（共源极（CS）放大电路放大电路（1）电路组成及静态分析电路组成及静态分析 只适于耗尽型只适于耗尽型对
48、耗尽型、增强型均适用对耗尽型、增强型均适用 UGSQ=IDQRS将偏压方程与电流方程联列求解可得将偏压方程与电流方程联列求解可得 UGSQ、IDQUDSQ=VDD IDQ(RS+RD)第90页，共105页，编辑于2022年，星期二（2）动态分析（以分压式偏置电路为例）动态分析（以分压式偏置电路为例）一、共源极（一、共源极（CS）放大电路续放大电路续第91页，共105页，编辑于2022年，星期二一、一、CS 放大电路续放大电路续（2）动态分析（以分压式偏置电路为例）动态分析（以分压式偏置电路为例）栅极电阻栅极电阻 RG 的作用：的作用：(1)为栅偏压提供通路为栅偏压提供通路;(2泄泄放栅极积累放
49、栅极积累电荷电荷;(3)提高输入电阻。提高输入电阻。第92页，共105页，编辑于2022年，星期二3.7.2共漏极（共漏极（CD）放大电路（源极输出器）放大电路（源极输出器）共漏极放大电路又称源极输出器或源极跟随器，通过微变等效电路法分析可知它具有与晶体管射极输出器相似的特性：电压放大倍数小于1并接近于1；输入电阻高，输出电阻低。第93页，共105页，编辑于2022年，星期二表表3.2场效应管三种组态放大电路性能比较场效应管三种组态放大电路性能比较P61场效应管放大电路与晶体管放大电路相比，最突出的优点是可以组成高输入电阻的放大电路。此外，由于场效应管还有噪声低、温度稳定性好、抗辐射能力强等优
50、于晶体管的特点，而且便于集成化，构成低功耗电路，所以被广泛的应用于各种电子电路中。第94页，共105页，编辑于2022年，星期二基本放大电路小结基本放大电路小结 掌握三种组态放大电路的组成、工作原理、掌握三种组态放大电路的组成、工作原理、分析方法、性能特点，了解其应用。分析方法、性能特点，了解其应用。主要要求：主要要求：1.放大电路放大电路Q点、点、Au、Ri、Ro 的计算。的计算。2.三种基本三种基本组态电组态电路及其性能特点。路及其性能特点。重点：重点：第95页，共105页，编辑于2022年，星期二3.8多级放大电路多级放大电路 3.8.3 多级放大电路的频率特性多级放大电路的频率特性 3