【文档说明】模拟电路课件(计算机专业)4-电子电路-12.ppt，共(75)页，4.451 MB，由小橙橙上传

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蔡竟业jycai@uestc.edu.cn第四章单管放大电路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn第四章单管放大电路§4.1放大的概念与放大电路的性能指标（模电2.1）§4.2晶体管共射放大电路（模

电2.2、2.3、2.4）§4.3晶体管放大电路的三种接法（模电2.5）§4.4场效应管放大电路（模电2.6）蔡竟业jycai@uestc.edu.cn§4.1放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念二、放大电路的性能指标蔡竟业jycai@uestc.edu.cn一、放大的概念放大的对象：变

化量（通常情况）放大的本质：能量的控制与转换放大的特征：功率放大（电压或电流）放大的基本要求：不失真或失真小于一定值判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电蔡竟业jycai@uestc.edu.cn二、性能指标ioUUAAuuuioIIAAiii

ioIUAuiioUIAiu1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可等效成二端口网络。蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.输入电阻和输出电阻将输出等效成有内阻

的电压源，内阻就是输出电阻。Lo'oLoo'oo)1(RUURUUUR空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值iiiIUR输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻课堂练习：根据外部可测特性如何求出Ro？蔡竟业jycai@uestc.edu.c

n3.通频带4.最大不失真输出电压Uom：交流有效值。由于（耦合）电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。下限频率

上限频率LHbwfff5.最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数蔡竟业jycai@uestc.edu.cn§4.2晶体管共射放大电路一、基本共射放大电路的工作原理（模电2.2）二、放大电路的分析方法（模电2.3）三、静态工作点的稳定（模电2.4）蔡竟业jycai@uestc.e

du.cn一、基本共射放大电路的工作原理（模电2.2）（一）、电路的组成及各元件的作用（二）、设置静态工作点的必要性（三）、波形分析（四）、放大电路的组成原则蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（一）、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适

的IB。VCC：使UCE≥UBE，同时作为负载的转换能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。)(oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：输入（交变）电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、U

BEQ、UCEQ。共射蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（二）、设置静态工作点的必要性输出电压波形必然发生（严重）失真！要解决失真问题，首先必需设置合适的静态工作点；且，Q点几乎影响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在信号为

零时有合适的直流电流和极间电压？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（三）、基本共射放大电路的波形分析tuCEUCEQVCCOtuCEUCEQVCCO饱和失真底部失真截止失真顶部失真输出和输入反相！动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反要想不失真，就要在信号的

整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（四）、放大电路的组成原则•静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路（元件）参数。•动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。•对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无

直流分量。蔡竟业jycai@uestc.edu.cn两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路问题：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上静态时，b1BEQRUU动态时，VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。将两个电源合二为一有直流分量有交流损失

－＋UBEQ蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（2）阻容耦合放大电路耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？CEQC2BEQC1

UUUU，动态时，C1、C2为耦合电容！＋－UBEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。蔡竟业jycai@uestc.edu.cn•作业•2.1蔡竟业jycai@uestc.edu.cn二、放大电路的分析方法（模电2

.3）（一）、放大电路的直流通路和交流通路（二）、图解法（三）、等效电路法蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（一）、放大电路的直流通路和交流通路1.直流通路确定原则：①Us=0，保留Rs；②电容开路；③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2.交流通路确定原则：①直流电源相

当于短路（内阻为0）；②大容量电容相当于短路;③大容量电感相当于开路。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开，引入直流（偏置）通路和交流（信号）通路的概念。蔡竟业jycai@uestc.edu.c

ncCQCCCEQBQCQbBEQBBBQRIVUIIRUVI－＝基本共射放大电路的直流通路和交流通路列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ和β作为已知条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。VBB越

大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。交流通路直流通路蔡竟业jycai@uestc.edu.cncCQCCCEQBQCQbBEQCCBQRIVUIIRUVI－＝当VCC>>UBEQ时，bCCBQRVI已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ

，β＝100。Q＝？直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路交流通路课堂练习：求解静态工作点Q---IBQ,ICQ,UCEQ蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（二）、图解法应实测特性曲线bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路负载线QIB

QUBEQIBQQICQUCEQ负载线1.静态分析：图解二元方程蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.电压放大倍数的分析符号为“－”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(

bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变蔡竟业jycai@uestc.edu.cn3.失真分析•截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！减小Rb能消除截止失真吗？蔡竟业jy

cai@uestc.edu.cn•饱和失真•消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β，减小VBB，增大VCC。''Q'''QRb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：饱和失真（主要）是输出回路产生的失真。2•最大不失真输出电压U

om：比较（UCEQ－UCES）与（VCC－UCEQ），取其小者，除以(?)。这可不是好办法！蔡竟业jycai@uestc.edu.cn4.直流负载线与交流负载线对于上图所示的阻容耦合放大器，显然其交流（动态）输出电压是集电极电流ic在Rc//RL上产生的压降！（Vce变化与直流

不同！）直流负载线ceccccuViR交流负载线过Q点新作一如后斜率的直线可得之？斜率：—/Rc斜率：—/(Rc//RL)参见书中图2.3.10（page93）交流通路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn讨论：基本电路与输出特性Q点如下1.在什么参数、如何变化时

Q1→Q2→Q3→Q4？2.从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3.设计放大电路时，应根据什么选择VCC？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（三）、等效电路法•将半导体器件的线性等效模型代入

电路中，进行解析求解1.直流模型：应用于Q点的分析理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上是利用了直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQRIVUIIRUVICC－＝输入回路等效为恒压源输出回路等效为电流控制的电流源蔡竟业jycai@uestc.edu.cn

2.h参数等效模型应用于动态分析完整模型简化模型beTbebb'b'ebb'bEQ(1)(1)UUrrrrII查阅手册由IEQ算出注意什么条件下可以用简化模型！！蔡竟业jycai@uestc.edu.cn3.放大电路的动态分析)()(bebbbebiirRIrRIU

ccoRIUbebciorRRUUAubebiiirRIURcoRR放大电路的交流等效电路输入阻抗输出阻抗直流耦合电路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn阻容耦合共射放大电路的动态分析be'LbebLcio)(rRrIR

RIUUAcu∥bebebirrRR∥uuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有RL!交流等效电路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn例（

2.3.3）已知：'12,510,3,3150,80,0.7bLBEQbbVccVRRckRkrUV.(1).,,uioARR.(2).2,,,usioRskARR若再求试求：解：（1）由cCQCEQBQC

QbBEQBBBQRIVUIIRUVICC－＝Tbebb'EQ(1)UrrIbe'LbebLcio)(rRrIRRIUUAcu∥uuARRRUUUUUUAisiios

isosbebebirrRR∥coRR（2）可求得静态Q点!交流等效模型蔡竟业jycai@uestc.edu.cn•作业•2.22.32.42.6蔡竟业jycai@uestc.edu.cn清华大学华成英hchya@tsinghua.edu.c

n讨论一1.用NPN型晶体管组成一个在本节授课中未见过的共射放大电路。3.用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。2.画出图示电路的直流通路和交流通路。课堂练习蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.空载和带载两种情况下Uom分别为多

少？讨论二beLc)(rRRAu∥已知ICQ＝2mA，UCES＝0.7V。EQTbb'be)1(IUrr1.在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？3.在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？4.增

强电压放大能力的方法？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析11)(bebLcrRRRAu∥k3coRR20080bb'rQIBQ≈35μAUBEQ≈0.65VV8.3mA8.2'cCQ'CCCEQBQCQ

RIVUII为什么用图解法求解IBQ和UBEQ？k11bebirRR952)1(EQTbb'beIUrr蔡竟业jycai@uestc.edu.cn60)(120)(beLcisiiosisosbeLc

rRRRRRUUUUUUArRRAuu∥∥讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析k180ber，V2.7mA6.1μA20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQ

RIVUIIRVRUVI3k1kcobebebiRRrrRR∥蔡竟业jycai@uestc.edu.cn讨论五：波形分析失真了吗？如何判断？原因？饱和失真蔡竟业jycai@uestc.edu.cn三、静态工作点的稳定（模电2.2）（一）、温度

对静态工作点的影响（二）、静态工作点稳定的典型电路（三）、稳定静态工作点的方法蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（一）、温度对静态工作点的影响所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，

这是靠IBQ的变化得来的。若温度升高时要Q’回到Q，则只有减小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不变IBQ↑Q’蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（二）、静态工作点稳定的典型电路直流通路？Ce为旁路电

容，在交流通路中可视为短路1.电路组成蔡竟业jycai@uestc.edu.cnCCb21b1bBQVRRRUeBEQBQEQRUUI2.稳定原理为了稳定Q点，通常I1>>IB，即I1≈I2；因

此基本不随温度变化。设UBEQ＝UBEQ0＋ΔUBE，若UBQ－UBEQ0>>ΔUBE，则IEQ稳定。蔡竟业jycai@uestc.edu.cnRe的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不变）→IB↓→IC↓Re起直流负反馈作

用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。关于反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路，从而影响输入量的措施称为反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈

。Re有上限值吗？IC通过Re转换为ΔUE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小蔡竟业jycai@uestc.edu.cn3.Q点分析b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRV∥eBEQBQEQCCb21b1bBQRU

UIVRRRU)(ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作点稳定电路Rb上静态电压是否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1(eb2b1RRR∥判断方法：蔡竟业jycai@uestc.edu

.cn4.动态分析be'LiorRUUAubeb2b1irRRR∥∥coRRee)1()(be'LebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu∥])1([ebeb2b1iRrRRR

∥∥利?弊?e'Lbee)1(RRArRu，则若无旁路电容Ce时：如何提高电压放大能力？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn（三）、稳定静态工作点的方法•引入直流负反馈•温度补偿：利用对温度敏感的元件，在温度变化时直接影响输入回路。•例如，Rb1或Rb

2采用热敏电阻。它们的温度系数？Bb1CBBEEC)(URIIUUIT℃蔡竟业jycai@uestc.edu.cn清华大学华成英hchya@tsinghua.edu.cn讨论一图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点？若采用了措施，则是什么措施？SI蔡竟业j

ycai@uestc.edu.cn•作业•2.92.102.11蔡竟业jycai@uestc.edu.cn§4.3晶体管放大电路的三种接法（模电2.5）一、基本共集放大电路二、基本共基放大电路三、三种接

法放大电路的比较蔡竟业jycai@uestc.edu.cn一、基本共集放大电路eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1()1(RIVUIIRRUVI1.

静态分析蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.动态分析：电压放大倍数ebebeeebebbeeio)1()1()(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）＋若（

11iobebeUUArRRu故称之为射极跟随器Uo＜Ui交流等效模型？---课堂练习：试画出左侧电路（h参数）交流等效模型蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.动态分析：输入电阻的分析ebebbiiii)1(RrRIUIURR

i与负载有关！RL)//)(1(LebebiRRrRR带负载电阻后从基极看Re，被增大到（1+β）倍蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.动态分析：输出电阻的分析1)1(bebebeboeooe

ooooerRRrRURUUIIUIURR∥Ro与信号源内阻有关！3.该电路特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！有功率增益！oU令Us为零，保留Rs，在输出端加Uo，产生Io,。oooIUR从射

极看基极回路电阻，被减小到（1+β）倍蔡竟业jycai@uestc.edu.cn二、基本共基放大电路eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBBeEQBEQVUURI

VRIU1.静态分析蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.动态分析3.特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压，不放大电流！1beeirRRcoRRebecbebeeccio)1(RrRr

IRIRIUUAu蔡竟业jycai@uestc.edu.cn三、三种接法的比较：空载情况下接法共射共集共基Au大小于1大Aiβ1＋βαRi中大小Ro大小大频带窄中宽蔡竟业jycai@uestc.edu.cn讨论一：图示电路为哪

种基本接法的放大电路？它们的静态工作点有可能稳定吗？求解静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。接法共射共集共基输入bbe输出cec蔡竟业jycai@uestc.edu.cn电路如图，所有电容对交流信号均可视为短路。1.Q点怎么算？讨论二2.Re

有稳定Q点的作用吗？3.电路的交流等效电路？4.V变化时，电压放大倍数如何变化？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn清华大学华成英hchya@tsinghua.edu.cn))(1()(DebeLcRrRrRRAu∥∥∥uuArVr

rRRArRRDDbeLcDe)1()(，∥时，＞＞∥当讨论二改变电压放大倍数动态等效电路？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn•作业•2.13蔡竟业jycai@uestc.edu.cn§

4.4场效应管基本放大电路（模电2.6）一、场效应管放大电路静态工作点的设置方法二、场效应管放大电路的动态分析蔡竟业jycai@uestc.edu.cn一、场效应管静态工作点的设置方法根据场效应管工作在恒流区的条件，在g-

s、d-s间加极性合适的电源GSQGG2GGDQDOGS(th)DSQDDDQd(1)UVVIIUUVIR1.基本共源放大电路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.自给偏压电路sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU，2GS(off)GSQDSSD

Q)1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得负偏压称为自给偏压哪些种类的场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？蔡竟业jycai@uestc.edu.cn3.分压式偏置电路sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQD

ODQ)1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加Rg3?其数值应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点？即典型的Q点稳定电路蔡竟业jycai@uestc.edu.cn二、场效应管放大电路的动态分析DSGS

DmUuig近似分析时可认为其为无穷大！根据iD的表达式或转移特性可求得gm。与晶体管的h参数等效模型类比：1.场效应管的交流等效模型蔡竟业jycai@uestc.edu.cn2.基本共源放大电路的动态分析oddmdigsiodm()2(2.6.11)uDODQGSthUIR

AgRUURRRgIIU若Rd=3kΩ，Rg=5kΩ，gm=2mS，则与共射电路比较。?uA蔡竟业jycai@uestc.edu.cn().io6,12,3,4,10GGDDDGSthDOuVVVVRkUVImAQARR试求：点，和

、22()6(1)10(1)2.54GSDQDOGSthVIImAV例（2.6.1）电路如侧，若解：由122.534.5DSQDDDQdUVIRVm()22102.52.54DODQGSthgIImSU再由md2.537.5uAgRiod,3RR

Rk蔡竟业jycai@uestc.edu.cn3.基本共漏放大电路的动态分析odsmsigsdsmsio1,?uUIRgRAUUIRgRRR若Rs=3kΩ，gm=2mS，则?uA蔡竟业jycai@uestc.ed

u.cn基本共漏放大电路输出电阻的分析msomsooooo1gRUgRUUIUR∥若Rs=3kΩ，gm=2mS，则Ro=?蔡竟业jycai@uestc.edu.cn•作业•2.142.17蔡竟业jycai@uestc.edu.cn§2.7派生电路一、复合管二、派生电路举例蔡竟业jyc

ai@uestc.edu.cn一、复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。21)1)(1(211BEii不同类型的管子复合后，其类型决定于T1管。目的：增大β，减小前级驱动

电流，改变管子的类型。iB方向决定复合管的类型蔡竟业jycai@uestc.edu.cn讨论一：判断下列各图是否能组成复合管在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。√√√√课堂练习：试画出该复合管的等效类型，并推导出其直流电流放大倍数β蔡竟业jycai@ues

tc.edu.cn清华大学华成英hchya@tsinghua.edu.cnRi=?Ro=?)]})(1()[1({Le2be21be1biRRrrRR∥∥21sbbe1be2eo11RRrrR

R∥∥讨论二蔡竟业jycai@uestc.edu.cn二、派生电路举例：组合的结果带来什么好处？宽频带，以及更大的增益！蔡竟业jycai@uestc.edu.cn•作业•2.12.22.32.42.62.92.10•2.112.132.1

42.172.18