1、1 1实训2分压式电流负反馈偏置 电路放大器的组装与测试(一)实训目的(1)初步接触电子电路，学会连接电路。(2)学会测量静态工作点电压。(3)学会用示波器观测波形。(4)了解失真。2 2(二)预习要求(1)预习本章有关内容。(2)熟悉示波器、万用表的使用。3 3(三)实训原理实图2.1是分压式电流负反馈偏置放大器电路图。4 4实图 2.1分压式偏置放大电路5 5(四)实训内容(1)按图连接好电路，调节Rb1，用示波器分别观察A、C两点波形及相位。(2)当输出波形不失真后，用万用表直流电压挡检测三极管b、c、e三极的电压值。(3)保持Rb1不变，调节RL，观看波形变化。6 6(五)实训报告(1
2、)整理每次检测的数据，自己列表进行分析。(2)根据波形、波幅变化，谈谈自己的想法。(六)思考题经过实训，你会对下列问题产生兴趣：(1)为什么调节Rb1时，C点波形会有变化?(2)为什么调节RL时，C点波幅会有变化?7 7 2.1基本放大电路的组成及工作原理放大器是一种用来放大电信号的装置，是电子设备中使用最广泛的一种电路。在生产实践和科学研究中常常需要将微弱的电信号进行放大以便观察、测量和利用等。8 8图2.1.1放大电路基本组成及基本放大电路(a)放大电路组成框图；(b)共发射极放大电路原理图 9 91.静态工作情况分析在图2.1.1(b)所示电路中，当Us=0时，放大电路中没有交流成分，称
3、为静态工作状态，这时耦合电容C1、C2视为开路，直流通路如图2.1.2(a)所示。其中基极电流IB、集电极电流IC及集电极、发射极极间电压UCE只有直流成分，无交流输出，分别用IBQ、ICQ、UCEQ表示。它们在三极管特性曲线上所确定的点称为静态工作点，用Q表示，如图2.1.2(b)所示。1010图2.1.2静态工作情况(a)直流通路；(b)静态工作点11112.动态工作情况分析输入端加上正弦交流信号电压ui时，放大电路的工作状态为动态。这时电路中既有直流成分，又有交流成分，各极的电流和电压都是在静态值的基础上再叠加交流分量，如图2.1.3所示。1212图2.1.3各极的电流和电压波形(a)输
4、入特性曲线和ui的波形;(b)基极电流的波形；(c)集电极电流的波形；(d)Rc上压降的波形；(e)管压降的波形1313在分析电路时，一般用交流通路来研究交流量及放大电路的动态性能。所谓交流通路，就是交流电流流通的途径，在画法上遵循将原理图中的耦合电容C1、C2视为短路，将电源对交流信号视为短路(UCC的内阻很小)的原则。所以图2.1.1(b)的交流通路如图2.1.4 所示。1414图2.1.4图2.1.1(b)的交流通路15152.2放大电路的主要性能指标分析放大器的性能时，必须了解放大器有哪些性能指标。各种小信号放大器都可以用图2.2.1所示的组成框图表示，图中Us代表输入信号电压源的等效
5、电动势，rs代表其内阻。输入信号源也可用电流源等效电路来表示。1616图2.2.1放大器的等效方框图17171.输入电阻ri当输入信号电压Ui加到放大器输入端时，产生输入电流Ii。当两者同相时，由放大器输入端往放大器内看进去相当于一个等效电阻，这就是输入电阻ri，即 (2.2.1)18182.输出电阻ro 放大器输出电阻也叫放大器内阻，它是从负载电阻RL左边向放大器看进去的等效电阻。测定输出电阻时，令输入端信号源Us=0，断开RL，在输出端加电压源Uo，测出由Uo产生的Io，便可求得该放大器的输出电阻，即 (2.2.2)19193.增益与放大倍数1)电压、电流放大倍数 电压放大倍数用Au表示，
6、定义为放大器输出信号电压有效值与输入信号电压有效值的比值，即 (2.2.3)2020而Uo与信号源开路电压Us之比称考虑信号源内阻时的电压放大倍数，称为源电压放大倍数，记作Aus，即 (2.2.4)同时可求出Au与Aus的关系:(2.2.5)2121输出电流Io与输入电流Ii之比称为电流放大倍数，记作Ai，即 (2.2.6)22222)功率放大倍数功率放大倍数表示放大器放大信号功率的能力，记作GP,即 (2.2.7)23234.通频带BW放大器的放大倍数随信号频率而变化，定义上、下限频率之差为放大器的通频带，即BW=fHfL，其中上限频率fH和下限频率fL处电压增益为最大增益Aum的 如图2.
7、2.2所示。2424图2.2.2通频带25255.最大输出功率与效率放大器的最大输出功率是指放大器能够向负载提供的最大交流功率Pomax。若放大器消耗的直流电源功率为PU，则定义放大器的效率为 (2.2.8)26266.频率失真因放大电路一般含有电抗元件，所以对于不同频率的输入信号，放大器具有不同的放大能力。相应的放大倍数是频率的复函数,即 (2.2.9)2727上式中，A()是放大倍数的幅值，jA()是放大倍数的相角，都是频率的函数。我们将幅值随变化的特性称为放大器的幅频特性，其相应的曲线称为幅频特性曲线；相角随变化的特性称为放大器的相频特性，其相应的曲线称为相频特性曲线。它们分别如图2.2
8、.3(a)和(b)所示。2828图2.2.3放大器的频率响应曲线29297.非线性失真非线性失真主要由三极管伏安特性曲线的非线性产生。假如输入信号为正弦信号电压Ug=Ugm sint时，由于非线性失真，集电极输出电流波形就将是非正弦的，该波形可分解为众多频率分量。基波分量为不失真分量，假设它的振幅为Ic1m；二次及其以上各次谐波分量为失真分量，假设它们的振幅分别为Ickm(k=2，3，4，)，则衡量放大器非线性失真大小的非线性失真系数THD定义为 (2.2.10)3030 2.3放大电路分析方法2.3.1图解分析法在三极管特性曲线上，用作图的方法来分析放大电路的工作情况，称为图解分析法(简称图
9、解法)。其优点是直观，物理意义清楚。31311.用图解法作直流负载线并确定静态工作点Q1)直流负载线的作法把图2.3.1(a)的基本放大电路输出回路的直流通路，画成如图2.3.1(b)所示，用AB把它分为两部分。右边是线性电路，端电压UCE和电流IC必然遵从电源的输出特性，满足UCE=UCCICRc (2.3.1)即 (2.3.2)3232直流负载线的作法，一般是先找两个特殊点：如图2.3.1(d)所示，当IC=0时，UCE=UCC(M点)；当UCE=0时，IC=UCC/Rc(N点)，将M、N连起来，就得到直线MN，也就是放大电路直流负载线。直流负载线的斜率 (2.3.3)3333图2.3.1
10、基本放大电路静态分析34342)确定静态工作点但一般不容易得到确定的UBE值，因此求IBQ一般不用图解法，而用近似公式 (2.3.4)进行计算。例如，求图2.3.1(a)电路的静态工作点，在输出特性曲线图中作直流负载线MN。3535M点：UM=UCC20 VN点：静态基极偏流 3636如图2.3.1(e)所示，IB=40 A的输出特性曲线与直流负载线MN交于Q(9，1.8)，Q即为静态工作点，静态值为37373)直流负载线与空载放大倍数放大电路的输入端接有交流小信号电压而输出端开路的情况称为空载放大电路，虽然电压和电流增加了交流成分，但输出回路仍与静态的直流通路完全一样，仍满足所以可用直流负载
11、线来分析空载的电压放大倍数。3838设图2.3.1(a)中输入信号电压ui=0.02 sint V 若忽略电容C1对交流的压降，则有 uBE=UBEQ+ui如图2.3.2(a)所示，由输入特性曲线得基极电流iB：iB=IBQ+ib=40+20 sint A3939图2.3.2用直流负载线分析空载放大电路4040根据iB的变化情况，在图2.3.2(b)中进行分析，可知工作点是在以Q为中心的Q1、Q2两点之间变化，ui的正半周在QQ1段，负半周在QQ2段。因此可画出iC和uCE的变化曲线如图2.3.2(b)所示，它们的表达式为 iC=1.80.7 sint mA uCE=94.3 sint V41
12、41输出电压uo=4.3 sint=4.3 sin(t+)V电压放大倍数从图中可以看出，输出电压与输入电压是反相的。42422.作交流负载线和动态分析在图2.3.3(a)中，因为UCC保持恒定，对交流信号压降为零，所以从输入端看，Rb与发射结并联，从集电极看Rc与RL并联，因此放大电路的交流通路可画成如图2.3.3(b)所示的电路，图中交流负载电阻 (2.3.5)4343图2.3.3接负载放大电路及其交流通路4444因为电容C2的隔直流作用，所以RL对直流无影响，为了便于理解，先用前面的方法作出直流负载线MN，设工作点为Q，如图2.3.4所示。4545图2.3.4交流负载线4646下面讨论交流
13、负载线的画法。在图2.3.3(b)所示的交流通路中，uce=icRL (2.3.6)依叠加原理，有 iC=ICQ+ic (2.3.7)uCE=UCEQ+uce (2.3.8)4747将上面三式联立，有整理得 (2.3.9)4848这便是交流负载线的特性方程，显然也是直线方程。当iC=ICQ时，uCE=UCEQ，所以交流负载线与直流负载线都过Q点。其斜率为 (2.3.10)4949例2.3.1放大器电路如图2.3.5(a)所示，三极管输出特性曲线如图2.3.5(b)所示，试画出电路的交、直流负载线。解按上述步骤作出交、直流负载线如图2.3.5(b)所示。5050图2.3.5图解法举例(a)放大电
14、路；(b)负载线 5151例 2.3.2放大电路如图2.3.5(a)所示,三极管输入、输出特性曲线如图2.3.6所示。假定输入信号ui=25 sint(mV),试分别画出uBE、iB、iC及uCE的波形，并指出它们之间有何关系，同时计算电压、电流放大倍数。解由例2.3.1确定了静态工作点，即有IBQ=100 A，UBEQ=0.7 V，ICQ=5 mA，UCEQ=10 V，交流负载线斜率为1/RL (=1 mS)，晶体管基射极的瞬间电压为 uBE=UBEQ+ui=0.7+0.025 sint(V)由图2.3.6可知，各极电流、电压典型值如表2.3.1所示。5252图2.3.6电路中各极电流、电压
15、波形53535454由上述分析可见：(1)当ui=0时，即为静态。此时uBE=UBEQ=0.7 V，iB=IBQ=100 A，uCE=UCEQ=10 V，iC=ICQ=5 mA。(2)当ui从零向正方向增大时，iB增大，iC也相应增大，而uCE(=UCEQiCRL)减小。(3)图解法不仅形象地说明了放大器的工作过程，而且可以求出各极电流、电压幅值和相位关系。5555电压、电流放大倍数计算如下：56563.放大器的非线性失真和静态工作点的选择 三极管的非线性表现在输入特性的弯曲部分和输出特性间距的不均匀部分。如果输入信号的幅值比较大，将使iB、iC和uCE正、负半周不对称，产生非线性失真，如图2
16、.3.7所示。5757图2.3.7三极管特性非线性引起的失真(a)因输入特性弯曲引起的失真；(b)输出曲线族上疏下密引起的失真；(c)输出曲线族上密下疏引起的失真5858静态工作点的位置不合适，也会产生严重的失真，大信号输入尤其如此。如果静态工作点选得太低，在输入特性上，信号电压的负半周有一部分在阈电压以下，管子进入截止区，使iB的负半周被“削”去一部分。5959图2.3.8静态工作点不合适产生的失真(a)Q点偏低引起的截止失真；(b)Q点偏高引起的饱和失真60602.3.2微变等效电路分析法1.三极管微变等效电路1)输入端等效图2.3.9(a)是三极管的输入特性曲线，是非线性的。但如果输入信
17、号很小，在静态工作点Q附近的工作段可近似地认为是直线，即iB与uBE成正比。因此，在图2.3.9(c)中，从b、e向三极管看进去，三极管可等效为一个线性电阻,称为三极管的输入电阻rbe，并满足下式：(2.3.11)6161低频小功率晶体管的输入电阻常用下式计算：(2.3.12)式中，IEQ为发射极静态电流。6262图2.3.9晶体三极管及其微变等效电路(a)三极管输入特性曲线；(b)三极管输出特性曲线(c)三极管；(d)三极管的微变等效电路63632)输出端等效图2.3.9(b)是三极管的输出特性曲线族。若动态是在小范围内，则特性曲线不但互相平行、间隔均匀，且与uCE轴线基本平行，即可认为iC
18、与uCE无关，只取决于iB；而在数量关系上，iC为iB的倍。当忽略uCE对iC的影响时，从输出端c、e极看进去，三极管可等效为一个受控电流源，则 iC=iB (2.3.13)64642.放大电路的微变等效电路画出放大电路的交流通路，用三极管的微变等效电路代替其中的三极管，可得出放大电路的微变等效电路，如图2.3.10所示。6565图2.3.10基本放大电路的交流通路及微变等效电路(a)交流通路；(b)微变等效电路 66663.用微变等效电路求动态指标 用微变等效电路可求出放大电路的动态指标，各项指标求法如下：1)电压放大倍数Au 设在图2.3.10()中输入为正弦信号，因为 Ui=Ibrbe
19、(2.3.14)(2.3.15)所以 (2.3.16)6767当负载开路时 (2.3.17)其中，RL=RLRc。68682)输入电阻riri是由输入端向放大电路内部看到的动态电阻，由图2.3.10(b)可看出 (2.3.18)3)输出电阻ro ro是由输出端向放大电路内部看到的动态电阻，因rce远大于Rc，所以 ro=rceRcRc (2.3.19)6969例2.3.3在图2.3.11(a)所示电路中，50，UBE=0.7 V。(1)画出原电路的微变等效电路；(2)求静态工作点参数IBQ、ICQ、UCEQ的值；(3)求动态指标Au、ri、ro的值。解(1)画出如图2.3.11(b)所示的微变
20、等效电路。7070图2.3.11用微变等效电路求动态指标(a)原理图；(b)微变等效电路7171(2)求静态工作点参数：7272(3)计算动态指标：7373例2.3.4发射极接电阻的共射放大器如图2.3.12所示,试分析此电路。解(1)推导静态工作点表达式。由图可知，基极回路直流方程为UCC=IBQRb+UBE+IEQReIE=(1+)IB，代入上式整理得 (2.3.20)ICQ=IBQ (2.3.21)7474同样，由集电极回路直流方程可得 (2.3.22)7575(2)推导电压放大倍数、输入、输出电阻表达式。画出交流通路和微变等效电路如图2.3.12(b)、(c)所示。先由式(2.3.12
21、)求rbe：由图2.3.12(c)可得7676所以，电压放大倍数 (2.3.23)令7777则输入电阻 (2.3.24)输出电阻 (2.3.25)若在电阻Re旁并上旁路电容Ce，如图中虚线所示，那么，其静态分析结果不会改变，但其动态分析结果则与前述没有Re的情况相同。7878图2.3.12发射极接电阻的共射放大器(a)电路图；(b)交流通路；(c)微变等效电路79794.三极管h参数等效电路 1)h参数特性方程及h参数等效电路共射极电路的电流、电压关系可以写成下列形式：输入特性 (2.3.26)输出特性 (2.3.27)8080将以上二式求全微分，则有 (2.3.28)(2.3.29)8181
22、定义8282hie、hre、hfe、hoe称为三极管的h参数。式(2.3.28)、(2.3.29)可写为 (2.3.30)(2.3.31)三极管的h参数等效电路如图2.3.13所示。8383图2.3.13三极管h参数等效电路(a)增量表示；(b)交流表示84842)h参数的意义hie称为输出短路时的共射输入电阻；hre称为输入开路时(因为iB=IB，ib=0)的共射电压反馈系数；hfe称为输出短路时的共射电流放大系数；hoe称为输入开路时的共射输出电导。8585式(2.3.30)、(2.3.31)用增量表示即可写成：uBE=hieiB+hreuCE (2.3.32)iC=hfeiB+hoeuC
23、E (2.3.33)由于duBE代表uBE的变化部分，若输入为正弦波，则duBE即为ube；同理，diB即为ib，duCE即为uce，diC即为ic。因此可有 ube=hieib+hreuce (2.3.34)ic=hfeib+hoeuce (2.3.35)8686在信号频率较低的情况下，电压和电流之间不存在相移，上面二式用有效值表示则为Ube=hieIb+hreUceIc=hfeIb+hoeUce当忽略uce对ic、ube的影响时(hre=hoe=0)，有Ube=hieIb (2.3.36)Ic=hfeIb (2.3.37)8787将上面二式分别与式(2.3.11)、(2.3.13)相比可知
24、hie=rbe (2.3.38)hfe=(2.3.39)8888例 2.3.5图2.3.14(a)所示的放大器电路中，已知hie=rbe=650，hfe=50，hre=1.0104，hoe=1.0106 S,试求Au=Uo/Ui。解画出本例的h参数等效电路如图2.3.14(b)所示，由输入回路得Ui=hieIb+hreUo8989由输出回路可知：代入数值，即得Au=75.8。9090图2.3.14放大器及其h参数等效电路(a)放大器；(b)放大器h参数等效电路91912.4放大器的偏置电路1.固定偏置电路电路如图2.4.1所示。现通过分析温度变化对静态工作点的影响，来说明偏置电路对热稳定性的重
25、要性。9292图2.4.1固定偏置电路9393我们用近似估算法可求得该电路提供的IBQ、ICQ和UCEQ：(2.4.1)9494例 2.4.1在上述固定偏置电路中，假设三极管为锗NPN管，室温时=50，UBE=0.25 V，ICBO=1 A，偏置电路的UCC=6 V，Rb=180 k，Rc=2 k。试计算温度由室温升高30时ICQ和UCEQ的变化情况。9595解室温时由式(2.4.1)可求得当温度升高30后，=65，UBE=0.175 V，ICBO=8 A，那么9696集电极静态电流变化的相对值为9797图2.4.2温度对静态工作点的影响98982.分压式偏置电路分压式偏置电路如图2.4.3(
26、a)所示，其直流通路及微变等效电路分别如图2.4.3(b)和图2.4.3(c)所示。此电路既能提供静态电流，又能稳定静态工作点，因此又称为静态工作点稳定电路。9999图2.4.3分压式偏置电路(a)原理图；(b)直流通路；(c)微变等效电路100100图2.4.3(a)中Rb1、Rb2分别称为上偏置电阻和下偏置电阻，它们的作用是将UCC进行分压，在三极管基极上产生基极静态电压UBQ。Re为发射极电阻，发射极静态电流IEQ在其上产生静态电压UEQ，所以发射结上的静态电压UBEQ=UBQUEQ。电容Ce将Re交流短路，称为发射极旁路电容。101101现在分析分压式偏置电路稳定静态工作点的过程。假设
27、温度升高，ICQ(或IEQ)随温度升高而增加，那么UEQ也相应增加。如果Rb1和Rb2的电阻值较小，通过它们的电流远比IBQ大，则可认为UBQ恒定而与IBQ无关，根据UBEQ=UBQUEQ，则UBEQ必然减小，从而使IEQ、ICQ趋于减小，使IEQ、ICQ基本稳定。这个自动调整过程可表示如下(“”表示增，“”表示减)：102102反之亦然。由上述分析可知分压式偏置电路稳定工作点的实质是：先恒定UBQ，然后通过Re把输出量(ICQ)的变化引回到输入回路，使输出量的变化减小。因此，要想使稳定过程能够实现，必须满足以下两个条件：(1)基极电位恒定。这样才能使UBEQ真实地反映ICQ(IEQ)的变化。
28、那么，只要满足I1IBQ，就可以认为也就是说UBQ基本恒定，不受温度影响。103103(2)Re足够大。这样才能使ICQ(IEQ)的变化引起UEQ更大的变化，更能有效地控制UBEQ。但从电源电压利用率来看，Re不宜过大，否则，UCC实际加到管子两端的有效压降UCEQ就会过小。工程上，一般取UEQ为(0.20.3)UCC。104104例2.4.2在图2.4.3所示的分压式偏置电路中，已知UCC=12 V，Rc=2 k，Rb1=20 k,Rb2=10 k,Re=2 k,RL=2 k,三极管的=40。(1)试计算静态工作点；(2)计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro；(3)设信号源有内阻
29、rs=0.5 k，求其源电压放大倍数Aus。105105解(1)计算静态工作点。由图2.4.3(b)直流通路可知106106(2)计算电压放大倍数Au。由图2.4.3(c)微变等效电路可知107107输入电阻：输出电阻：108108(3)计算源电压放大倍数Aus。1091093.恒流源偏置电路 对恒流源偏置电路的要求，不仅要其提供稳定的静态工作点电流，还应要有高的输出交流电阻。镜像恒流源电路是目前应用最广的一种高稳定恒流源电路，它特别适合于用在集成电路中。图2.4.4是一个基本镜像恒流源电路，它是由制造工艺和结构完全一致的两只晶体管V1和V2以及一个电阻R组成的，其中V1管的集电极和基极相连，
30、IR和Io为电路两边的电流。110110图2.4.4镜像恒流源的基本电路111111当三极管工作在放大区时，V1和V2两管的发射极电流分别为(见式(1.1.1)(2.4.2)由于两管的发射结并联在一起，有uBE1=uBE2，所以112112如两管对称，IEBS1=IEBS2，则iE1=iE2，由于 iE1=IEQ1=ICQ1+IBQ1iE2=IEQ2=ICQ2+IBQ2其中，ICQ2=Io，ICQ1=IR(IBQ1+IBQ2)，因此，当1=2=，IBQ1=IBQ2=IBQ时，经整理得 Io=IR2IBQ113113又上式可写为 (2.4.3)如果2，则IoIR。当UCC和R为确定值时，由图可得
31、 (2.4.4)114114图2.4.5改进的镜像恒流源电路115115上面介绍了IoIR的镜像恒流源电路。工程上，经常需要Io不等于IR但与IR成一定比例关系的镜像恒流源电路。实现这种比例式的镜像恒流源电路可从两方面着手，一是从集成工艺方面考虑，二是从电路结构方面考虑，如图2.4.6所示。116116图2.4.6比例式镜像恒流源电路117117图中，两管发射极上分别串接电阻R1和R2。由图2.4.6所示的电路可知若IEBS1=IEBS2，则由式(2.4.2)及上式有118118足够大时，iE1IR，iE2Io，于是 (2.4.5)119119如果IR对Io的比值在10以内，ln(IR/Io)
32、2.3，而UT0.026 V，则当IR较大时，一般满足则式(2.4.5)可简化为 (2.4.6)由上式可知，Io对IR的比值近似等于R1对R2的比值，改变R1与R2，就可得到Io对IR的不同比值关系。120120 2.5共集电极电路和共基极电路2.5.1共集电极电路 共集电极放大电路如图2.5.1(a)所示，它是从基极输入信号，从发射极输出信号。从它的交流通路图2.5.1(c)可看出，输入、输出共用集电极，所以称为共集电极电路。图2.5.1(b)是直流通路，图2.5.1(d)是微变等效电路。下面对共集电极电路进行分析。121121图2.5.1共集电极放大电路(a)共集电极放大电路；(b)直流通
33、路；(c)交流通路 (d)微变等效电路；(e)求输出电阻的等效电路1221221.静态分析由图2.5.1(b)所示的直流通路可列出基极回路方程UCC=IBQRb+UBE+UE (2.5.1)又 UE=IEQRe=(1+)IBQRe可得 (2.5.2)123123因UCCUBE，所以 (2.5.3)再由ICQ=IBQ，UCEQ=UCCICQRe，即可求出静态工作点。1241242.动态分析1)电流放大倍数 在图2.5.1(d)的微变等效电路中，当不考虑Rb对输入电流Ii的分流作用时，有IiIb；流经负载Re (Re=ReRL)的输出电流Io=Ie，所以(2.5.4)显然，射极输出器有电流放大作用
34、。1251252)电压放大倍数由图2.5.1(d)可得所以 (2.5.5)1261263)输入电阻当不考虑Rb时，从基极b向里看进去的输入电阻ri 为 (2.5.6)显然，共集电极电路从基极看进去的输入电阻比共发射极电路从基极看进去的输入电阻(rbe)增大了。当考虑Rb的并联支路时，从输入端看进去的输入电阻ri=riRb (2.5.7)1271274)输出电阻 将图2.5.1(d)等效电路改画成图2.5.1(e)的形式，并令Us=0，去掉RL，在输出端加一电压Uo。由图可得128128从发射极向里看进去的输出电阻ro为 (2.5.8)当考虑到Re时，从输出端向里看进去的输出电阻ro为 (2.5
35、.9)1291292.5.2共基极电路1.静态工作点图2.5.2(a)为共基极放大电路，图2.5.2(b)为其交流通路。图中，如果忽略IBQ对Rb1、Rb2分压电路中电流的分流作用，则基极静态电压UB为 (2.5.10)流经Re的电流IEQ为 (2.5.11)130130如果满足UBUBE，则上式可简化为 (2.5.12)而 (2.5.13)131131图2.5.2共基极放大电路(a)实际电路；(b)交流通路；(c)微变等效电路1321322.动态分析1)电流放大倍数在图2.5.2(c)中，当忽略Re对输入电流ii的分流作用时，则IiIe；流经RL(RL=RcRL)的输出电流Io=Ic。(2.
36、5.14)称做三极管共基电流放大系数。由于小于且近似等于1，所以共基极电路没有电流放大作用。133133 2)电压放大倍数根据图2.5.2(c)可得Ui=rbeIb所以，电压放大倍数为 (2.5.15)1341343)输入电阻当不考虑Re的并联支路时，即从发射极向里看进去的输入电阻ri为 (2.5.16)rbe是共射极电路从基极向里看进去的输入电阻，显然，共基极电路从发射极向里看进去的输入电阻为共射极电路的135135当考虑到Re后，则从输入端看进去的输入电阻为 (2.5.17)1361364)输出电阻在图2.5.2(c)的简化微变等效电路中，当忽略了三极管c、e之间的内阻rce时，则从集电极
37、看进去三极管的输出电阻ro为无穷大。因此，共基电路的输出电阻ro=Rc。如果考虑到rce的作用，可以证明此时三极管的输出电阻(从集电极看进去)为 ro(1+)rce (2.5.18)137137在共射接法时，三极管的输出电阻为rce。这表明共基极接法的三极管输出电阻是共射极接法时的(1+)倍。如果考虑并联电阻Rc，则共基极放大电路的输出电阻ro为 (2.5.19)由于roRc，所以共基极放大电路的ro仍近似为Rc。1381382.6多级放大电路与组合放大电路2.6.1多级放大电路在实际的电子设备中，为了得到足够大的增益或者考虑到输入电阻和输出电阻等特殊要求，放大器往往由多级组成。多级放大器由输
38、入级、中间级和输出级组成，如图2.6.1所示。139139图2.6.1多级放大器组成框图1401401.级间耦合方式 1)阻容耦合阻容耦合就是利用电容作为耦合和隔直流元件的电路，如图2.6.2所示。第一级的输出信号通过电容C2和第二级的输入电阻ri2加到第二级的输入端。141141图2.6.2阻容耦合两级放大电路(a)电路；(b)直流通路1421422)变压器耦合变压器耦合是用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来的方式，如图2.6.3所示。V1管输出的信号通过变压器T1加到V2管基极，V2管输出的信号通过变压器T2耦合到负载RL上。Rb11、Rb12、Re1和Rb21、Rb22、Re2分
39、别为V1和V2管确定静态工作点。143143图2.6.3变压器耦合两级放大电路1441443)直接耦合直接耦合是将前后级直接相连的一种耦合方式，如图2.6.4所示。145145图2.6.4直接耦合放大电路1461462.共电耦合在多级放大器中，各级由同一直流电源供电，如图2.6.5(a)所示，图中，R是直流电源的交流内阻。其交流通路如图2.6.5(b)所示。由图2.6.5(b)可见，输出信号电压Uo在R上产生的压降将被耦合到V1和V2管的输入端。这种通过直流电源内阻将信号经输出端向各级输入端的传送称为共电耦合。147147图2.6.5共电耦合148148为了消除共电耦合的影响，应加强电源滤波，
40、在放大器各级电源供电端接入RC滤波元件，如图2.6.6中的R7、R8、C6、C7、C8。接入C6后，电源内阻R上的信号电压被旁路，即使残留很小的信号电压，通过R7、C7和R8、C8的滤波作用，信号电压也可进一步被滤除。149149图2.6.6带有电源滤波元件的放大电路1501503.多级放大器的性能指标在多级放大器中，如各级电压放大倍数分别为,如图2.6.7所示，则由于Ui2=Uo1,Ui3=Uo2，,Uin=Uo(n-1)，因而n级放大电路的电压放大倍数为 (2.6.1)即总电压放大倍数为各级电压放大倍数的相乘积。151151图2.6.7多级放大器的电压放大倍数152152例 2.6.1试计
41、算图2.6.2所示电路的电压放大倍数。已知UCC=6 V，Rb1=430 k，Rc1=2 k，Rb2=270 k，Rc2=1.5 k，rbe2=1.2 k，1=2=50，C1=C2=C3=10 F，rbe1=1.6 k。153153解154154在工程上电压放大倍数常用增益表示，增益的单位为dB,折算公式为 (2.6.2)多级放大电路的输入电阻就是第一级的输入电阻，其输出电阻就是最后一级的输出电阻。1551552.6.2组合放大电路1.共集共发组合电路共集共发组合放大器如图2.6.8(a)所示。图中，V1管接成共集电极组态，V2管接成共发射极组态。这种组合电路的电压增益由共发射极组态提供，而共
42、集电极组态主要用来提高组合电路的输入电阻。156156ri、Au的计算如下：157157图2.6.8共集-共发组合电路(a)共集-共发组合电路；(b)共集-共发组合电路交流通路1581582.共发共基组合放大电路共发共基组合放大器如图2.6.9(a)所示。图中，V1管接成共发射极组态，V2管接成共基极组态。159159图2.6.9共发共基极组合放大电路(a)共发共基极组合电路;(b)共发-共基极组合电路交流通路160160电压放大倍数Au计算如下:161161 *2.7放大电路的频率特性图2.7.1(a)是共发射极放大电路的幅频特性曲线。由图可见，在一个较宽频率范围内，频率特性曲线是平坦的，放
43、大倍数不随信号频率变化，这段频率范围称为中频，其电压放大倍数用Aum表示。我们把放大倍数下降到(1/)Aum时对应的频率叫做下限频率fL和上限频率fH，夹在下限频率和上限频率间的频率范围称作通频带fBW。fBWfHfL (2.7.1)上式表征了放大电路对不同频率输入信号的响应能力。162162图2.7.1共发射极放大电路的频率特性163163为了反映出放大器的频率特性，我们可以把电压放大倍数用复数量表示。电压放大倍数与频率的关系用Au(f)表示，输出电压与输入电压之间的相差j与频率的关系用j(f)表示,那么电压放大倍数 (2.7.2)164164对于共发射极放大电路，电流放大倍数可用复数量表示
44、为 (2.7.3)165165图2.7.2频率失真1661661.放大器中频段的放大倍数1)混合型等效电路h参数等效电路用于高频输入信号下的晶体管时，四个参数是与频率有关的复数，用起来很不方便。将晶体管内部各极间存在的电容效应包括在内，形成一个新等效电路，这就是混合型等效电路，如图2.7.3所示。167167图2.7.3三极管的混合型等效电路(a)三极管等效电路；(b)混合型等效电路168168在图2.7.3(b)中，因为集电结处于反向偏置，所以rbc很大，可以看做开路，因而得到简化的混合型等效电路如图2.7.4(a)所示。rce通常比放大电路中集电极负载电阻Rc大得多，可以看做开路，而在中频
45、段可不计频率影响，故可以去掉Cbe和Cbc，最后得到如图2.7.4(b)所示的等效电路。169169将其与图2.7.4(c)所示简化等效电路相比较，并结合式(2.3.12)，可有 (2.7.4)及 (2.7.5)170170由上两式可得(2.7.6)(2.7.7)171171式(2.7.6)和式(2.7.7)表明，rbe、gm等参数与工作点电流有关,ICQ愈大，则rbe愈小，gm愈大。对于小功率管，rbb约为几十几百欧姆，rbe为千欧姆数量级，gm约为几十毫安/伏。Cbc可以从手册上查到,Cbe可按下式计算：172172图2.7.4型等效电路与简化等效电路的关系173173在进行电路分析时，我
46、们希望把电路分为输入回路和输出回路，可用密勒效应把图2.7.4(a)中Cbc等效为两个电容，如图2.7.5所示。一个电容在输入回路为(1+k)Cbc(2.7.8)另一个电容在输出回路为(2.7.9)上两式中174174设集电极负载为Rc，则 (2.7.10)其中 175175图 2.7.5Cbc的简化1761762)共发射极放大电路的中频放大倍数图2.7.6(a)所示的共发射极放大电路的混合型等效电路如图2.7.6(b)所示，其中，Cbe=Cbe+(1+k)Cbc。在中频段C1的容抗远小于串联回路中的其它电阻，可以看成对交流短路，而Cbc和的容抗又远大于并联支路的其它电阻，可以看成对交流开路。
47、所以图2.7.6(b)电路可简化为如图2.7.7所示的电路形式。177177图 2.7.6共发射极基本放大电路及其混合型等效电路178178图 2.7.7共发射极基本放大电路的中频段等效电路179179在图2.7.7所示电路中,输入电阻 (2.7.11)设(2.7.12)则(2.7.13)(2.7.14)180180又 所以 181181中频电压放大倍数 (2.7.15)上式表明，中频电压放大倍数与频率无关。1821822.放大器的低频段频率特性所谓低频段，是指工作频率已低到电容C1和C2的容抗不能再忽略的程度，在电路中共发射极电路的输入阻抗小，C1的容抗不可忽略,而C2的容抗相对于输出电阻仍
48、然可以忽略。另外，的容抗大，仍可当作开路，所以，共射极放大电路低频段的等效电路可简化为如图2.7.8所示的电路。183183图 2.7.8低频段等效电路184184根据图2.7.8电路，用分析中频的方法可得185185时间常数(2.7.16)下限频率(2.7.17)186186则低频放大倍数 (2.7.18)由式(2.7.18)可得低频放大倍数与中频放大倍数的比(2.7.19)187187上式又可用幅值和相移形式分别表示如下:188188当有 1891893.放大器的高频段频率特性在高频段，由于电容的容抗减小，在电容C1上压降可以忽略，但在并联支路的Cbc和Cbe的影响变得突出了，必须考虑。因
49、此，在高频段共射极放大电路的等效电路可简化为如图2.7.9所示的电路。190190图 2.7.9高频段等效电路191191为了简化电路，先比较输入回路与输出回路的时间常数。对输入回路(2.7.20)Cbe是根据密勒效应将Cbe和Cbc结合到输入回路的等效电容。192192对输出回路 一般情况下，所以相比之下可忽略，再利用戴维南定理将输入电路进行简化，则图2.7.9电路又可简化为如图2.7.10所示的电路。193193图 2.7.10简化高频等效电路194194图中ri与p的意义前面式(2.7.11)及(2.7.12)已说明。195195又则输出电压196196放大倍数时间常数 (2.7.21)
50、上限频率(2.7.22)197197则(2.7.23)(2.7.24)198198当得 199199例 2.7.1在图2.7.11所示电路中,已知三极管为3DG8D,它的Cbc=4 pF，fT=150 MHz,=50。rs=2 k，Rc=2 k,Rb=220 k，C1=0.1 F;UCC=5 V。试计算中频电压放大倍数、上限截止频率、下限截止频率及通频带。设C2的容量足够大,对交流可视为短路，UBEQ=0.6 V；三极管的rce无穷大。200200图 2.7.11例2.7.1图201201解(1)求静态工作点。202202(2)计算中频电压放大倍数Ausm。203203204204所以中频电压
