第2章基本放大电路动态分析
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第2章放大器的分析方法
(1)
ICQ
I EQ
(U B
UBEQ ) / Re
Rb2 Rb1 Rb2
UCC Re
(2) IBQ ICQ /
(3) UCEQ UCC ICQ Rc IEQ UCC ICQ (Rc Re )
2020年9月9日星期三
23
第 2 章 基本放大电路
【例2.2.2】在图所示电路中,已知 UCC=12V, Rc=2kΩ, Rb1=20kΩ, Rb2=10kΩ, RL=6kΩ, Re=2kΩ,晶体管
2020年9月9日星期三
7
第 2 章 基本放大电路
画出iC和uCE的变化曲线如图（b
iC 1.8 0.7sintm uCE 9 4.3sintV uo 4.3sint 4.3sin(t )V
2020年9月9日星期三
8
第 2 章 基本放大电路
所
以
电
压
放 大 倍
A
Uo
Ui
Uom Uim
③动态分析
第 2 章 基本放大电路 动态范围：把输出电压u 在交流负载线上的变化范围
O
线性动态范围：静态工作点选在放大区的中间，这时输出电压的波形是和 输入电压波形相似的正弦波。
2020年9月9日星期三
15
第 2 章 基本放大电路
假设静态工作 点没有选择在放大 区中间，沿负载线 偏上或偏下，这时 输出电压信号以静 态工作点Q为中心沿 负载线波动，就可 能进入饱和区或截 止区，输出电压信 号就不能保证与输 入电压信号相似， 这种情况的输出信
负号表示输入电 压与输出电压反 相,RL’<RC,可见 接上负载后放大
倍数降低了
则R'L Rc
A uLeabharlann Rc rbe2020年9月9日星期三
2-2 放大电路动态分析
用于测量应力的电阻应变片电桥电路
集成运算放大器具有 双端对称输入的功能
（2）输入信号的波形
① 正弦稳态信号 如音频信号，频率范围在几十赫至几十千赫的正弦 波。经话筒输出的音频信号幅度通常为几～几十毫 伏
② 慢变信号或直流信号
如由温度等非电量经传感器转换所得的信号，随时间变化 缓慢。
直流输入信号应看作是相对于零的变化，切勿与静态值相 混淆。
-3dB频 率
20lgAv2m20lgAvm3dB
上限频率：fH
下限频率：fL 通频带：
BW fHfLfH
通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应 能力越强。
如对于扩音机电路，其通频带应大于音频范围 (20Hz~20kHz)。
(5)最大不失真输出幅度
最大不失真输出幅度是放大电路在输出波形不产 生非线性失真的条件下，所能提供的最大输出电 压(或输出电流)的峰值，用Vom (或Iom)表示。 截止失真：由于进入截止区而产生的失真。
第二章 放大电路动态分析
本章从放大电路的交流通路入 手，在输入低频小信号的条件下， 器件用线性电路模型等效，然后用 电路原理中的一些方法，来分析和 计算放大电路的主要技术指标，所 以本章是电子电路分析的基础，要 求熟练掌握。
2.2.1 放大电路的动态性能指标
一、输入信号源和输出负载
1、输入信号源
适用于单端与地之间输入信号的 放大电路—单端信号源
信号源为电压源
信号源为电流源
适用于双端输入信号的放大电路—双端 信号源(对称信号源)
电桥处于平衡状态： Va Vb 5V Va Vb 0V
受力后：
Va 5 Vb 4.98V
V aV b54.9 80.0V 220
数电——第2章放大电路基础学习要点
二、分压式偏置放大电路
(2) 动态分析 分压式偏置放大电路的微变 等效电路如图所示。 等效电路如图所示。 RS 电压放大倍数： 电压放大倍数： us + • RB1 RC
C1 + + C2
＋VCC T RB2
+
+
RL
uo
－
Au =
Uo
•
=−
β ( RL // RC )
rbe
RE
CE
－ (a) 放大电路
2.1.3 放大电路的直流通路和交流通路
1.直流通路 直流电源作用下直流电流流经的路径 1.直流通路—直流电源作用下直流电流流经的路径。 直流通路 直流电源作用下直流电流流经的路径。 电容视为开路； 视为开路 ① 电容视为开路； 电感视为短路； ② 电感视为短路； ③ 交流信号源视为短路（保留内阻）。 交流信号源视为短路（保留内阻）。 视为短路 2.交流通路 输入信号作用下交流信号流经的路径 2.交流通路—输入信号作用下交流信号流经的路径。 交流通路 输入信号作用下交流信号流经的路径。 大容量电容视为短路 电容视为短路； ① 大容量电容视为短路； 直流电压源视为短路。 视为短路 ② 直流电压源视为短路。 （P47 图2.4）
二、分压式偏置放大电路
分压式偏置放大电路， 自动调节 不随温度变化， 分压式偏置放大电路，能自动调节IC不随温度变化， 克服了固定偏置放大电路受温度影响的缺点。 克服了固定偏置放大电路受温度影响的缺点。 ＋V ＋VCC RB1 RC
C1 + + C2
CC
RB1
+
I1 RC IB I2
IC UCE
ri
注意射极电阻折算到基级: 注意射极电阻折算到基级 ×(1+β)
2模拟部分第2章放大电路的基本原理和分析方法-放大
第2章 放大电路的基本原理 和分析方法
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
BJT
基本共射极放大电路 放大电路的分析方法 放大电路静态工作点的稳定问题 共集电极放大电路和共基极放大电路
2.2 基本共射极放大电路
2.2.0 放大电路概述
2.2.1 基本共射极放大电路的组成 2.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
–
2.2.0 放大电路概述
ii
由于
RS
io
Ri
Ro
+
ui
+
uo
−
RL
RL uo = Au0ui RL Ro
us −
+
−
Au 0ui
+
−
Ri
直流电源
即 Ro越小，输出电压越稳定，电路带载能力越强。
2.2.0 放大电路概述
(4) 全谐波失真度D
D=
2 U n n =2
U1
即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比。
RL
uo
使集电极有合适的电流IC
RC
转换集电极电流信号为电压信号, 实现电压放大
2.2.1 基本共射极放大电路的组成
（1）电路的简化 只用一个电源，减 少电源数。考虑经 济实用。 （2）电路的简化画法
RB
VCC
RC
ui
C1
T
C2
RL
uo
不画电源符号， 只写出电源正极 对地的电位。
（一）图解法在放大电路静态分析中的应用 1．输入回路 列写输入回路方程 VCC=IBRB+UBE
VCC
RB
IB
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
BJT
基本共射极放大电路 放大电路的分析方法 放大电路静态工作点的稳定问题 共集电极放大电路和共基极放大电路
2.2 基本共射极放大电路
2.2.0 放大电路概述
2.2.1 基本共射极放大电路的组成 2.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
–
2.2.0 放大电路概述
ii
由于
RS
io
Ri
Ro
+
ui
+
uo
−
RL
RL uo = Au0ui RL Ro
us −
+
−
Au 0ui
+
−
Ri
直流电源
即 Ro越小，输出电压越稳定，电路带载能力越强。
2.2.0 放大电路概述
(4) 全谐波失真度D
D=
2 U n n =2
U1
即谐波电压总有效值与基波电压有效值之比。
RL
uo
使集电极有合适的电流IC
RC
转换集电极电流信号为电压信号, 实现电压放大
2.2.1 基本共射极放大电路的组成
（1）电路的简化 只用一个电源，减 少电源数。考虑经 济实用。 （2）电路的简化画法
RB
VCC
RC
ui
C1
T
C2
RL
uo
不画电源符号， 只写出电源正极 对地的电位。
（一）图解法在放大电路静态分析中的应用 1．输入回路 列写输入回路方程 VCC=IBRB+UBE
VCC
RB
IB
模拟电子技术基本第四版课后答案解析第二章
.第 2 章基本放大电路自测题一．在括号内用“√”和“×”表明下列说法是否正确。
1.只有电路既放大电流又放大电压 ,才称其有放大作用。
(×)2.可以说任何放大电路都有功率放大作用。
(√)3. 放大电路中输出的电流和电压都是有源元件提供的。
(×)4.电路中各电量的交流成分是交流信号源提供的。
(×)5. 放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。
(√)6.由于放大的对象是变化量，所以当输入直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化。
(×)7. 只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。
(×)二．试分析图 T2.2 各电路是否能放大正弦交流信号，简述理由。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
(a)(b)(c).(d)(e)(f)(g)(h)(i)图 T2.2解：图 (a) 不能。
V BB将输入信号短路。
图(b) 可以。
图(c) 不能。
输入信号与基极偏置是并联关系而非串联关系。
图(d) 不能。
晶体管基极回路因无限流电阻而烧毁。
图(e) 不能。
输入信号被电容C2短路。
图(f) 不能。
输出始终为零。
图(g) 可能。
图(h) 不合理。
因为G- S间电压将大于零。
图(i) 不能。
因为T 截止。
.三．在图T2.3所示电路中，已知VCC12V ,晶体管=100b100k。
填空：要求β， R'先填文字表达式后填得数。
(1)当U V时，测得 UBEQ 0.7V ，若要基极电流 IBQ20A,则 R'和R W之和i0b R b=((V CC U BEQ)/I BQ) k≈( 565 ) k；而若测得U CEQ6V，则R c=((V UCEQ) /IBQ≈。
CC) ( 3 ) k(2)若测得输入电压有效值 U i 5mV 时，输出电压有效值 U o' 0.6V ，则电压放大倍数A u(U o /U i) ≈( -120 ) 。
放大电路基本原理和分析方法
b) 空载时，交流 负载线与直流负 载线重合
RL // RC)
交流负载线
iB=100μA
80
60
Q
40 20
0
0
直流负载线
VCC
UCE/V
Δui
ΔuBE
ΔiB
ΔiC
ΔiCRC
iC
ΔuCE
ΔuO
各点波形：
+ VCC
Cb 2
+
R b1 Cb 1
+
Rc
iB
+
+
ui
_
uEB
_
uCE
uo
_
_
uo比ui幅度放大且相位相反
(2) 交流放大工作情况 iB ib Q ui uBE
0
(mA)
iC/mA
iB=100μA 80
ic
60
40 20 0
ib
UCE/V
uce
假设在静态工作点的基 础上输入一微小的正弦信 号ui。
结论：
a) 放大电路中的信号是交直 流共存，可表示成：
ui
t uBE UBEQ
iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t uo t t
一般来说，Ri 越大越好。
五、输出电阻
ii
+
io
+
RS uS 信号源
放大电路 Ri
+
+
ui +
Ro uo
+
uo +
RL
Ri
Ro
负载
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
RO UO U S 0, RL IO
输出电阻表明放大电路带负载的能力。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反 之则差。
RL // RC)
交流负载线
iB=100μA
80
60
Q
40 20
0
0
直流负载线
VCC
UCE/V
Δui
ΔuBE
ΔiB
ΔiC
ΔiCRC
iC
ΔuCE
ΔuO
各点波形：
+ VCC
Cb 2
+
R b1 Cb 1
+
Rc
iB
+
+
ui
_
uEB
_
uCE
uo
_
_
uo比ui幅度放大且相位相反
(2) 交流放大工作情况 iB ib Q ui uBE
0
(mA)
iC/mA
iB=100μA 80
ic
60
40 20 0
ib
UCE/V
uce
假设在静态工作点的基 础上输入一微小的正弦信 号ui。
结论：
a) 放大电路中的信号是交直 流共存，可表示成：
ui
t uBE UBEQ
iB IBQ iC ICQ uCE UCEQ t uo t t
一般来说，Ri 越大越好。
五、输出电阻
ii
+
io
+
RS uS 信号源
放大电路 Ri
+
+
ui +
Ro uo
+
uo +
RL
Ri
Ro
负载
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
RO UO U S 0, RL IO
输出电阻表明放大电路带负载的能力。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反 之则差。
放大电路的基本原理和分析方法ppt课件
IBQ
直流负载线
O
UBEQ UCC UBE
O
UCEQ UCC UCE
【例】 图 示 单 管 共 射 放 大 电 路 及 特 性 曲 线 中 ， 已 知
Rb=280k，Rc=3k ，集电极直流电源VCC=12V，试用图 解法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IBQ
VCCUB Rb
E
Q
IB
(1 20.7)m A 4 0μA
饱和失真 Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真。
iC
iC / mA
Q
ib(不失真)
ICQ
O
tO
UCEQ
O
t
uo = uce
底部失真
IB = 0
uCE/V uCE/V
✓估算最大输出幅度
iC/mA
A
交流负载线
Q
OC
D
B iB=0
E uCE/V
Uom
minCD， DE 2 2
Q尽量设在线段AB的中点
uBE
iB
反相放大
iC
uCE
UBEQ ib
IBQ
ic ICQ
uce UCEQ
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 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。
VCC
4
出
回
路 IC Q
工
iC 2
作
情 况 分
0
t0
Au
ΔuO ΔuI
ΔuCE ΔuBE
0
析 = 4.5-7.5 =-75
模电第二章 基本放大电路
温 T ( C 度 ) I C T ( C I C ) E I C O
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ，
若此时I B
，则I
、
CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问（1）当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时， 分别是电路的哪个参数变化造成的？这些参数是如何变化的？
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析（性能指标分析）
（1）放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反；3. 测量电压放大倍数；4. 最大不失 真输出电压Uom （UCEQ －UCES与 VCC－ UCEQ ，取其小者，除以 2 ）。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 （2）图解法确定静态工作点
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12 ＝0.06mA 60A
200
IC IB ＝50 0.06＝3mA
∵ IC ICmax ∴ Q 位于饱和区
10
Chapter 4
（2）用图解法确定静态工作点Q
图解步骤：
用估算法求出基极电流IB。 根据IB的值在输出特性曲线中找 到对应的IB曲线。
作直流负载线。
UCE=VCC – ICRC
由直流通路
输入回路
IB
VCC UBE Rb
VCC Rb
IC IB
输出回路
UCE VCC RC IC
8
Chapter 4
例15.2 已知：
=50，VCC =12V，RC=6k
求：当Rb =600k， Rb =200k 时，
三极管的静态工作点Q位于
哪个区？
解： 当Rb =600k时
IB
输出电阻
ro
U I
U S 0 RL
输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载能力的 强弱。ro越小，带负载能力越强。
3
Chapter 4
15.1 共发射极放大电路
• 共射极放大电路的组成及放大原理 • 静态分析 • 动态分析 • 射极偏置电路
4
Chapter 4
1. 共射极放大电路的组成及放大原理
三极管的小信号等效电路
放大电路的微变等效电路
计算放大电路的性能指标
13
Chapter 4
三极管的小信号等效电路 输入回路
iB
UCE
iB
iC +
rbe
U B E IB
ube ib
IB
Q IB
+ uBE −
uCE 三极管的输入电阻 o
−
UBE uBE
低频小功率管输入电阻的估算公式
ib
b+
ube
rbe
−
VCC
iC N
M（VCC，0）
N（0，VCC） RC
RC
Q
MN称放大电路的直流负 IC
载线，斜率为−1/RC。
确定静态工作点Q。
o
UCE
11
Chapter 4
IB
M VCC uCE
3. 动态分析
动态 当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、电流 便在其静态值附近随信号变化的而做动态变化。 动态分析 分析信号的传输情况，即计算放大电路的性 能指标如Au、ri、ro等。
20
Chapter 4
分析：组成放大电路的原则是：
1）必须保证三极管静态时工作于放大区。
2）信号的输入和负载的接入，既要保证交流信 号能顺利传输，又不能因信号源和负载的接入，而 改变三极管的偏置电压。
uce 集电极和发射极之间可等效为
− e
一个受ib控制的电流源
15
Chapter 4
三极管的小信号等效电路
ic c
ib
+
b +
uce
e u−be
− e
ib b
+ ube rbe e−
ic c
+
ib uce
− e
rbe
200()
(1
β)
26(mV IE (mA
) )
16
Chapter 4
放大电路的微变等效电路
VCC UBE Rb
VCC Rb
12 ＝0.02mA 20A
600
IC IB ＝50 0.02＝1mA
而iC 最大饱和电流：ICmax
VCC RC
12 2mA 6
∵ IC ICmax
∴ Q 位于放大区
9
Chapter 4
当Rb =200k时
IB
VCC UBE Rb
VCC Rb
信号（Uo、Io、Po）比输入信号增大的倍数，又称 增益。
Rs Ii
Io
+
U s
U+
i
放大电路
U+
o
RL
电压放大倍数 源电压放大倍数
2
Au
U o U i
Aus
U o U s
Chapter 4
2.输入电阻和输出电阻
输入电阻
ri
U i Ii
+
U s
Rs Ii U+ i
ri
ro
Io
+U
o
U+o
RL
Ri反映了放大电路对信号源的衰减程度。Ri越大，放 大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号 Ui 越接近信号源电压Us。
组成
保证T处于放大
状态，并提供电
路能量
保证ui加到发 射结，且UCC 不影响us
将iC转换为uo
起放大作用
5
Chapter 4
保证只将信号 输送到负载
放大原理
交直流量共存！
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上 附加了小的交流信号。
直流量：字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。
交流量：字母小写，下标小写。ib，ic，uce。
瞬时量：字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。
6
Chapter 4
2. 静态分析
当输入信号us=0时，电路中各电压、电流均为直流， 故称静态。管子在静态时的电压、电流（IB、IC、 UCE、）称静态值。 静态分析：确定放大电路中的静态工作点Q。 （1）用估算法确定静态工作点Q
C开路
7
Chapter 4
输入电阻ri
ri
U i Ii
Rb
// rbe
rbe
输出电阻ro
U i 0，Ib 0 时，
Ic Ib 0
受控电流源相当于开路，
ro Rc
19
Chapt电压放大的能力。
无电压放大能力。 因为没接入RC，交流 输出短路。
无电压放大能力。 因为VBB对交流输 入信号短路，ui无 法控制ib。
e
rbe
200() (1
β)
26(mV ) IE(mA )
rbe的量级从几百欧到几千欧。
14
Chapter 4
输出回路
iC
iC
iB
+
IC IC
Q
IB
+
uCE
uBE −
−
UCE
uCE
输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。
当 UCE 为常数时，
ic c
IC ic
IB UCE
ib UCE
+
ib
a. 画交流通路 C短路 VCC对地短路
b. 画出小信号等效电路
17
Chapter 4
计算放大电路的性能指标
电压放大倍数Au 由输入回路：
U i rbe Ib
由输出回路： U o Ic RL
Au
U o U i
RL
rbe
Ic Ib
RL Rc // RL
负号表示uo与ui反相
18
Chapter 4
图解分析法 动态分析法
小信号模型分析法
12
Chapter 4
小信号模型分析法
分析思路：在小信号(微变量)情况下工作时，可在 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，三极管就可以等效为一个线 性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成 的放大电路等效为一个线性电路。然后用线性电 路的分析方法来计算放大电路的性能指标。
第15章 基本放大电路
放大电路的基本概念
信号源
Rs Ii
Io
+
U s
U+
i
放大电路
U+
o
RL
负载
放大的对象：输入信号（电压或电流） 放大的本质：能量的控制 放大的特征：功率放大 放大的基本要求：不失真，放大的前提
1
Chapter 4
性能指标
1. 放大倍数
表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出