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1、4 静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于固定偏置电路而言，静态工作点由UBE、和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，导致Q点变化。,IBQ,ICQ,一、温度对静态工作点的影响,1、温度对UBE的影响,T,其效应是使输入特性向左移,载流子的运动加剧,对相同的IB：UBE,Q,25C,2、温度对ICBO的影响,T ICBO,ICQ,ICBO是基区和集电区的少子形成的,ICBO(T)=2ICBO(T0),ICEO,3、温度对 值的影响,ICQ,T扩散与复合的比例,输出特性的间距,=T(0.51%),一、温度对静态
2、工作点的影响,总之：T ICQ（1）硅管的ICBO小，温度对UBE和b的影响是主要的。（2）锗管的ICBO大，温度对ICBO的影响是主要的。（3）通常还需要从管子参数的不一致来考虑问题。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,I、分压式偏置电路：,二、Q点稳定的电路,1、电路形式,2、基本特点 I2IB,UBUBE UB(510)UBE45V,I2(510)IB,4、Q点的计算,3、稳定过程,T IC,UBE,IB,UE,IC,IERe,IE,关键点：利用Re使UE=IERe,I、分压式偏置
3、电路：,6、讨论（1）Re越大，稳定的效果越好，在集成电路中常用恒流源代替Re。（2）CE的作用：使ui几乎不受损失地加到be之间（3）二极管补偿电路（4）加热敏电阻以保证Q点更稳定。TRt负温度系数,二、Q点稳定的电路,（5）电路要求I2IB，EC=常数，Rb1，Rb2要小，但Rb1，Rb2太小，导致：（I）使电流耗电增大；（II）Rb1，Rb2的分流使输入电阻变小。,I、分压式偏置电路：,7、动态分析,二、Q点稳定的电路,RB,I、分压式偏置电路：,例：电路及参数如图，（1）确定Q点；（2）估算hie；（3）计算Au，Ri和Ro,（1）求Q点：,ICIEUB/Re=4V/2k=2mAUCE
4、=EC-ICRC-IERE=3VIB=IC/b=2mA/40=50mA,（2）估算hie：,（3）计算Au,（4）求Ri和Ro Ri=Rb1/Rb2/hiehie=833 Ro=RC=2.5k,RL=RC/RL=1.66k，则,二、Q点稳定的电路,hie=300+(1+b)=833W,I、分压式偏置电路：,若没有电容Ce，再求解上题。,（1）Q点和hie保持不变,=11.5k,二、Q点稳定的电路,Rb1,Rc,Rb2,Re,ui,uo,RL,+EC,C2,C1,12V,40k,20k,2.5k,b=40,5k,2k,（2）计算Au,=-0.8,=2.5k,RB,即：确定Q点；估算hie；计算A
5、u，Ri和Ro,II、电压负反馈偏置电路：,1、电路形式,2、特点：Rb的接法不同,3、工作原理：UCEUBE IB=(UCE-UBE)/RfUCE/Rf,4、讨论：RC越大，IC对UCE的控制越好，稳定性越好。Rf越小，同样的UCE的变化引起IB的变化越大，即稳定性越好。但为了保证合适的偏流，Rf不能太小，一般取(210)Rc。,5、求Q点：IB=UCE/Rf IC=bIB EC=UCE+(IC+IB)RC,二、Q点稳定的电路,III、综合偏置电路：,TIC,二、Q点稳定的电路,5 射极输出器与共基极放大器,一、射极输出器共集电极电路,I、电路形式,II、电路分析,1、求Q点,由基极回路：E
6、C=IBRB+UBE+IERE=IBRB+UBE+(1+b)IBRE,IC=bIB EC=UCE+(IC+IB)RC,一、射极输出器,II、电路分析,2、求Au=Uo/Ui,Uo=IoRL=IeRL=(1+b)Ib RL,Ui=Ibrbe+Uo=Ibrbe+(1+b)IbRL,考虑到(1+b)RL rbe，,3、求Ri和Ai=Io/Ii 先求：Ai=Io/Ib=1+b,再求Ii与Ib的关系，为此，设有Ri,4、求输入电阻Ri Ri=RB/Ri,=RB/rbe+(1+b)RL,一、射极输出器,II、电路分析,bib,ib,5、求Ro,Ib=U/rbe,二、共基极放大器,I、电路形式：II、分析计
7、算：1、Q点,II、分析计算：2、动态分析,二、共基极放大器,（1）电压放大倍数Au=Uo/Ui,（2）求Ri Ri=Ui/(-Ie)=rbe/(1+b),（3）电流放大倍数 Ai=Io/Ii Io=-Ic=-bIb,=-Ibrbe/-(1+b)Ib,II、分析计算：2、动态分析,二、共基极放大器,（4）求Ro加压求流法,Ro=U/I=RC,=0,三种组态的比较,典型电路,6 多级阻容耦合放大电路,1、多级放大器所考虑的问题（1）级间耦合；即信号的传送。（2）估算整个放大器的放大倍数；（3）频率响应。2、多级放大电路对耦合电路要求：（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；（2）把前一
8、级的信号尽可能多地传到后一级；（3）失真小。,一、耦合方式,I、阻容耦合利用电阻和电容将前、后级联接起来。优点：各级直流通道相互独立、互不影响；当耦合电容足够大，则信号能够顺利地加到后一级。缺点：不适合传送缓慢变化的信号；不适用于线性集成电路。,II、直接耦合1、直接耦合是将前一级的输出端直接（或经过电阻）接到下一级的输入端。2、直接耦合所带来的问题：直流电位相互牵制；零点漂移。3、适用场合：多用于直流信号的放大和集成电路中。,III、变压器耦合通过变压器将前、后级连接起来。优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。缺点：频带窄，体积、重
9、量大。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。,阻抗的变换：,对于理想的变压器：P1=P2,即 I1U1=I2U2 则 I2/I1=U1/U2（1）,而,则（1）式变为,一、耦合方式,=n2RL,RL,由于电容的隔直作用，各级放大器的Q点相互独立，分别估算。前一级的输出电压是后一级的输入电压。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。总电压放大倍数,二、多级放大器的分析,若为n级放大器，则有,两级放大器总的电压放大倍数：,注意：Aui是考虑了前后级间的影响后的放大倍数。,=各级放大倍数的乘积。,二、多级放大器的分析,总输入电阻 Ri 即为第一级的输入电阻Ri1。总输出电阻Ro即为
10、最后一级的输出电阻Ron。对多级放大器，b 增大虽不能提高本级的Au，但提高了本级的rbe，从而减轻了前级的负担，使前级的Au增加，导致了总的Au增加。在选择输入、输出级的电路形式时主要从对输入、输出电阻的要求来考虑，而放大倍数则由中间各级来提供。,三、典型电路,1、共射共基放大电路,Ri=Ri1=rbe1Ro=Ro2=Rc2,Rb,Rb21,2、共集共集放大电路,Ri=Ri1Ro=Ro2,三、典型电路,3、共集共射放大电路,Ri=Ri1Ro=Ro2,三、典型电路,四、复合管问题,复合NPN型,1、结构2、复合管的电流放大系数b iC=iC1+iC2=b1ib1+b2ib2=b1ib1+b2i
11、e1=b1ib1+b2(1+b1)ib1=(b1+b2+b1b2)ib1 b1b2ib1=bib b=iC/ib=b1b23、优点：提高b=b1b2，降低驱动电流；4、缺点及解决办法 穿透电流增大ICEO=ICEO2+b2ICEO1 解决办法：5、复合管的类型由第一支管子决定；,ICEO1经R分流一部分，r为负反馈电阻，提高工作的稳定性。,c,b,e,ib,ie,ic,一、频率响应的一般概念,I、什么是频率响应,7 放大电路的频率响应,例如：放大器的放大倍数本身应该用复数来定义，即,什么是频率响应？怎样求频率响应？怎样画频率响应？,在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称
12、为放大电路的频率响应。A,b,a与频率的函数关系,.,.,相频响应,II、怎样得到频率响应,1.RC低通电路的频率响应,令,幅频响应,相频响应,求增益频率函数（传递函数）,一、频率响应的一般概念,s=jw=j2pf,.,fH上限截止频率,0分贝水平线,这是直线方程，为了画出它，找两个特殊的点：(fH，0);(10fH，-20),-3,画频率响应曲线分段画出,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,1.RC低通电路的频率响应,当 f fH时，,20lgAUH20lg 1=0dB,当 f fH时，,20lgAUH=20lg(fH/f)=20lg fH-20lg f,当 f=fH时，,20l
13、gAUH=20lg(0.707)=-3dB,斜率为-20dB/十倍频程,当 f=fH 时，jH=-45当 f fH 时，jH-90当 f fH 时，jH0当 0.1fH f 10 fH 时，jH(f=0.1 fH)=-arctg(0.1)0 jH(f=10 fH)=-arctg(10)-90 为斜率是-45/十倍频程的直线,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,1.RC低通电路的频率响应,画频率响应曲线分段画出,-3,2.RC高通电路的频率响应,幅频响应,相频响应,正号：输出超前输入,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,求增益频率函数（传递函数）,s=jw=j2pf,fL
14、=1/(2pRC)下限截止频率,一、频率响应的一般概念,0分贝水平线,II、怎样得到频率响应,幅频响应,相频响应,2.RC高通电路的频率响应,画频率响应曲线分段画出,当 f fL时，,20lgAUH20lg 1=0dB,当 f fL时，,20lgAUL=20lg(f/fL)=20lg f-20lg f L,当 f=fL时，,斜率为 20dB/十倍频程,-3,这是直线方程，为了画出它，找两个特殊的点：(fL，0);(0.1fL，-20),一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,幅频响应,相频响应,2.RC高通电路的频率响应,画频率响应曲线分段画出,当 f fL 时，jL0当 f fL 时
15、，jL90当 0.1fL f 10 fL 时，近似为直线当 f=fL 时，jL=45,-3,将低通电路中的电容和电阻对换，便成为高通电路。对数幅频特性互为“镜像”关系。,RC低通电路,RC高通电路,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,3.RC低、高通滤波电路的比较,.,.,.,.,.,.,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,3.RC低、高通滤波电路的比较,fH和fL是关键点，求出fH和fL后可以近似描绘完整的频率响应曲线；不同用途的放大器对频率失真具有不同的要求：,对音频放大器：只需较好的幅频特性（因为人耳对相位变化感觉迟钝）对图象放大器：要求幅频特性、相频特性都好（因
16、为人眼对相位变化敏感，各分量间相位关系也重要）,一、频率响应的一般概念,II、怎样得到频率响应,放大电路的频率响应的特征可用RC低通电路和高通电路来模拟；,20lg|AUH/A0|/dB,纵轴的标度20lg|A0|/dB,604020,3.RC低、高通滤波电路的比较,III、典型的频率响应,一、频率响应的一般概念,高频区,中频区,低频区,fH 上限频率，fL 下限频率BW=fH-fL 通频带宽度当 fH fL 时，BW fH,带宽的另一定义：半功率点,即两级的带宽小于单级带宽多级放大电路的通频带比它的任何一级都窄,多级放大器的频率响应设两级增益和频带均相同,fL,fH,III、典型的频率响应,
17、一、频率响应的一般概念,Au=Au1Au220lg|Au|=20lg|Au1|+20lg|Au2|,二、单级放大电路的高频响应,分析步骤：1、忽略耦合电容，只考虑结电容；2、用高频线性等效电路代替非线性的晶体管；3、计算频率响应；4、画出波特图；6、总结规律。,二、单级放大电路的高频响应,1、BJT的高频小信号建模,（1）模型的引出,Cbc、Cbe结电容,跨导gm表示三极管具有正向受控作用,rce三极管输出电阻，很大，可以忽略。,300,rbc集电结电阻，很大，可以忽略。,1、BJT的高频小信号建模,（2）模型参数的获得,求gm：低频时，电容看作开路，混合模型与H参数模型等效。,因为,所以,二
18、、单级放大电路的高频响应,从手册中查出,两个电容只能通过其它方式得到,(3)的频率响应,由H参数可知,即,1、BJT的高频小信号建模,表示输出端交流短路,二、单级放大电路的高频响应,令,则,称为共发射极截止频率,求共基极截止频率,1、BJT的高频小信号建模,特征频率fT,b=1,1时对应的特征频率fT?,二、单级放大电路的高频响应,(3)的频率响应,2.共射极放大电路的高频响应,（1）型高频等效电路,二、单级放大电路的高频响应,2.共射极放大电路的高频响应,（2）将Cbc单向化处理,二、单级放大电路的高频响应,CM1=Cbc(1-Au),CM2=Cbc(1-1/Au),CM2的影响通常可忽略,
19、密勒电容,Au？,2.共射极放大电路的高频响应,+,-,+,-,rbe,c,e,gmube,b,Rs,+,-,b,RL,C,Rs,Rs,二、单级放大电路的高频响应,电容并联,电阻串联,电压源变电流源,电流源变电压源,电阻并联,（3）进一步简化,由电路得,2.共射极放大电路的高频响应,其中,低频增益,上限频率,共射极放大电路因存在密勒效应，其高频响应受到限制。高频响应波特图与RC低通电路的波特图类似。,二、单级放大电路的高频响应,（4）计算高频电压响应,（5）增益-带宽积低频电压增益与通频带的乘积,BJT 一旦确定，,带宽增益积基本为常数。,为了提高带宽，则要降低增益，或反之。,2.共射极放大电
20、路的高频响应,二、单级放大电路的高频响应,其中,例题,模型参数为,例4.7.1 设共射放大电路在室温下运行，其参数为：,试计算它的低频电压增益和上限频率。,低频电压增益为,又因为,所以,3.共基极放大电路的高频响应,高频等效电路,进一步忽略,二、单级放大电路的高频响应,三极管等效电路,高频响应,对 e 点:,而,所以,二、单级放大电路的高频响应,3.共基极放大电路的高频响应,电压增益为,其中,上限频率特征频率高频响应波特图与RC低通电路的波特图类似。,4.共集电极放大电路的高频响应,二、单级放大电路的高频响应,三极管等效电路,与共射极电路非常类似，重复前面的过程，可得结果。,几个上限频率的比较
21、,的上限频率,特征频率,共基极上限频率,共发射极上限频率,共基极电路频带宽，无密勒电容,4.小节,二、单级放大电路的高频响应,三、单级放大电路的低频响应,分析步骤：1、忽略结电容，只考虑耦合电容；2、用h参数等效电路代替非线性的晶体管；3、计算频率响应；4、画出波特图；6、总结规律。,三、单级放大电路的低频响应,1.低频等效电路,等效电路,忽略Rb，Re,折算后,从输入端看,从输出端看,加入信号源！,ieic 忽略Ce,电流源变电压源,2.低频响应,中频增益,令,则,三、单级放大电路的低频响应,=Au0,2.低频响应,则,三、单级放大电路的低频响应,低频响应具有两个转折频率fL1和fL2。,下
22、限频率：若二者的比值4，则取较大的值作为下限频率fL；,详细计算参见多级放大器,则,90,3.总频响应,三、单级放大电路的低频响应,-3,fL,fH,N级放大器,则,四、多极放大电路的频率响应,上限频率：以两级为例,按定义，当f=fH时，,fHfH1和fHfH2，展开并忽略四次方项：,多级放大器,四、多极放大电路的频率响应,下限频率：以两级为例,按定义，当f=fL时，,fLfL1和fLfL2，展开并忽略四次方项：,若二者的比值4，则取较大的值作为下限频率。,多级放大电路的通频带比 它的任何一级都窄,设两级增益和频带均相同,即两级的带宽小于单级带宽我们也可以定性地理解,四、多极放大电路的频率响应,fL1,fH1,fL,fH,fH1=fH2,上限频率：,下限频率：,fL1=fL2,第4章 结束,
