西电模电——第5章双极型晶体管及其放大电路

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1、5.1放大器的组成原理及直流偏置电路5.2放大器图解分析法5.3放大器的交流等效电路分析法5.4共集电极放大器和共基极放大器5.5场效应管放大器5.6放大器的级联第5章　基本放大电路5.1放大器的组成原理及直流偏置电路一.基本放大器的组成原则二.放大器的直流通路和交流通路三.放大器直流偏置电路晶体管的一个基本应用就是构成放大器。晶体管放大器涉及的问题很多，这些问题将在后续章节中逐一讨论。本节主要讨论：5.1.1基本放大器的组成原则基本放大器通常是指由一个晶体管构成的单级放大器。根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，实际有共发射极、共集电极和共基极

2、三种基本(组态)放大器。下面以最常用的共发射极电路为例来说明放大器的一般组成原理。RB是基极偏置电阻；RC为集电极负载电阻；RL是外接负载电阻。Us是内阻为Rs的正弦电压源，为放大器提供输入信号Ui。电容C1、C2称为耦合电容，其作用是隔直流通交流。按这种方式连接的放大器，通常称为阻容耦合放大器。电容C1、C2的取值通常为微法级的大电容。如C1=10µF，当输入频率高于1000Hz时，其容抗通过上述实例可以看出，用晶体管组成放大器时应该遵循如下原则：图2–16共射极放大电路(2).输入信号必须加在基极—发射极回路。由于正偏的发射结其iE(iＣ)

3、与uBE的关系仍满足(1).必须将晶体管偏置在放大状态，并且要设置合适的工作点。为减小直流功耗，在保证不截止的的条件下，工作点应设置在ICQ较小处。因此，只有将输入信号加到基极—发射极回路，使其uBE=UBEQ+ui，才能对iＣ进行有效地控制，实现放大。具体连接时，若射极作为公共支路(端)，则信号加到基极；反之，信号则加到射极。可见，放大器是一种直流和交流混合的电路(3).必须设置合理的信号通路。当信号源及负载与放大器相接时，一方面不能破坏已设定好的直流工作点，另一方面应尽可能减小信号通路中的损耗。实际中，若输入信号的频率较高(几百赫兹以上)，采用阻

4、容耦合则是最佳的连接方式。5.1.2直流通路和交流通路一个放大器既有直流偏置，又有交流输入信号。因此，其分析的内容无外乎两个方面：一是直流(静态)工作点分析，即在没有信号输入时，估算晶体管的ICQ和UCEQ。二是交流(动态)性能分析，即在输入信号作用下，确定晶体管在工作点处各极电流和极间电压的变化量，进而计算放大器的各项交流指标。对于阻容耦合放大器，由于电路中存在电抗元件，所以直流通路和交流通路是各不相同的。为了分别进行分析，必须首先确定出直流和交流通路。确定直流通路和交流通路的方法是：直流通路：将原放大电路中的电容开路，电感短路，直流电源保留，得

5、直流通路。交流通路：将原放大电路中的耦合（旁路）大电容短路（相对输入信号频率的小电容保留）;直流电源对地短路，得交流通路。C1，C2开路直流通路交流通路C1，C2短路UCC对地短路旁路电容C1，C2，CE开路C1，C2，CE短路UCC对地短路直流通路交流通路5.1.3放大状态下的偏置电路晶体管在放大应用时，要求外电路将晶体管偏置在放大区，而且在输入信号的变化范围内，管子始终工作在放大状态。对偏置电路的要求是：①.偏置下的静态工作点在环境温度变化或更换管子时应力求稳定，即保持ICQ和UCEQ稳定；②.电路形式要简单。例如采用一路电源，尽可能少用电阻等；

6、③.对信号的传输损耗应尽可能小。如信号通道中的分压、分流损耗要小。此外，对直流能量的损耗也要小。下面将介绍几种常用的偏置电路。一、固定偏流电路最简单的偏置电路如图所示。由图可知，UCC通过RB使e结正偏，则基极偏流为只要合理选择RC的阻值，晶体管将处于放大状态。此时这种偏置电路主要缺点是工作点的稳定性差。由计算式可知，当温度变化或更换管子引起β，ICBO改变时，由于外电路将IBQ基本固定，所以管子参数的改变都将集中反映到ICQ，UCEQ的变化上。结果会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱和或截止状态。+ICEO↓ICQ↓←IBQ↓←UBEQ(=

7、UBQ-UEQ)↓↑↑↑ICQ↑→IEQ↑→UEQ(=IEQRE)↑二、电流负反馈型偏置电路使工作点稳定的基本原理，是在电路中引入自动调节机制，用IB的相反变化去自动抑制IC的变化，从而使ICQ稳定。这种机制通常称为负反馈。实现方法是在管子的发射极串接电阻RE，如图所示。其原理是：不管何种原因，如果使ICQ有增大趋向时，电路会产生如下自我调节过程：↓↓↓显然，RE的阻值越大，调节作用越强，则工作点越稳定。但RE过大时，因UCEQ过小会使Q点靠向饱和区。因此，要二者兼顾，合理选择RE的阻值。从而可得工作点的计算式：由电路知三、分压式偏置

8、电路分压式偏置电路如图示，通过增加一个电阻RB2，可将基极电位UB固定。这样由ICQ引起的UE变化就是UB