电子技术答案第2章单级交流放大电路

第2章单级交流放大电路2.1学习要求（1）理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理。（2）掌握放大电路的静态工作点估算和微变等效电路分析方法。（3）了解放大电路输入电阻和输出电阻的概念。（4）理解射极输出器的电路结构、性能特点及应用。（5）了解场效应管共源极放大电路的结构和性能特点。2.2学习指导本章重点：（1）共发射极单管放大电路的工作原理。（2）放大电路静态工作点的估算。（3）放大电路的微变等效电路分析方法。（4）射极输出器的性能特点及应用。本章难点：（1）放大电路的微变等效电路分析方法。（2）放大电路静态工作点的稳定。（3）放大电路的非线性失真及其抑制措施。本章考点：（1）共发射极固定偏置放大电路的静态、动态分析计算。（2）共发射极分压式偏置放大电路的静态、动态分析计算。（3）射极输出器的静态、动态分析计算及应用。（4）电路参数（RB、RC及UCC）与静态工作点的关系。（5）静态工作点与非线性失真的关系。2.2.1放大电路的组成和工作原理不管放大电路的结构形式如何，组成放大电路时只要遵循以下几个原则就能实现放大作用：（1）外加直流电源的极性必须使晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，电子技术学习指导与习题解答20以保证晶体管工作在放大区。此时，若基极电流iB有一个微小的变化量ΔiB，将控制集电极电流iC产生一个较大的变化量ΔiC，二者之间的关系为：BCii（2）输入回路的接法，应该使输入电压的变化量能够传送到晶体管的基极回路，并使基极电流产生相应的变化量ΔiB。（3）输出回路的接法，应该使集电极电流的变化量ΔiC能够转化为集电极电压的变化量ΔuCE，并传送到放大电路的输出端。（4）为了保证放大电路能够正常工作，在电路没有外加信号时，不仅必须要使晶体管处于放大状态，而且要有一个合适的静态工作电压和静态工作电流，即要合理地设置放大电路的静态工作点。2.2.2放大电路的主要分析方法放大电路的分析方法主要有以下几种：（1）放大电路的特点是直流和交流共存。静态分析：以直流通路为依据，主要分析放大电路的各直流电流、电压值。动态分析：以交流通路和微变等效电路为依据，主要分析放大电路的电压放大倍数uA、输入电阻ri和输出电阻ro等。（2）放大电路的静态分析有估算法和图解法两种。估算法：固定偏置放大电路的求解顺序为：IB→IC→UCE；分压式偏置放大电路的求解顺序为：UB→IC→UCE（IB）。图解法：其步骤为：用估算法求出基极电流IB→根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线→作直流负载线→确定静态工作点Q及其相应的IC和UCE值。（3）放大电路的动态分析有图解法和微变等效电路法两种。图解法：其步骤为：根据静态分析方法求静态工作点Q（IB、IC和UCE）→根据ui在输入特性上求uBE和iB→作交流负载线→由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。微变等效电路法：用于分析小信号情况下放大电路的动态性能，关键在于正确作出放大电路的微变等效电路。晶体管的微变等效电路如图2.1所示。B+ube-+uce-icibCBErbe+uce-icibCE+ube-βib（a）晶体管（b）微变等效电路图2.1晶体管的微变等效电路第2章单级交流放大电路21晶体管的输入电阻rbe常用下式估算：Ebe26)1(300Ir（Ω）2.2.3几种常见基本放大电路的静态与动态分析1．共发射极固定偏置放大电路共发射极固定偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.2所示。iCRsus+-+ui-RL+uo-+UCCRCC1C2VRB+++uCE-uBEiB-++UCCRCVRB+UCE-+UBE-ICIB（a）放大电路（b）直流通路Rsus+-+ui-RL+uo-VRCibicRBrbe+oU-cIbI+iU-bIRCRLRs+sU-RB（c）交流通路（d）微变等效电路图2.2共发射极固定偏置放大电路（1）静态分析：BBECCBRUUIBCIICCCCCERIUU（2）动态分析：beLurRA式中LCL//RRR。电子技术学习指导与习题解答22beBi//rRrCoRr2．共发射极分压式偏置放大电路共发射极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.3所示。++Rsus+-+ui-RL+uo-+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+UB+UBE-+UCCRCVRB1RB2REI1I2ICIB+UCE-（a）放大电路（b）直流通路RsRB1us+-+ui-RL+uo-VRCibicRB2rbe+oU-cIbI+iU-bIRCRLRB1Rs+sU-RB2（c）交流通路（d）微变等效电路图2.3共发射极分压式偏置放大电路（1）静态分析：CCB2B1B2BURRRUEBEBECRUUII)(ECCCCCERRIUUCBII（2）动态分析：beLurRA第2章单级交流放大电路23式中LCL//RRR。beB2B1i////rRRrCoRr3．带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.4所示。Rsus+-+ui-RL+uo-+UCCRCC1C2VRB1RB2CERE1+++RE2+UCCRCVRB1RB2RE2RE1I1I2ICIB+UCE-UB（a）放大电路（b）直流通路RsRB1us+-+ui-RL+uo-VRCibicRB2RE1bIrbe+oU-cIbI+iU-RCRLRB1Rs+sU-iIRE1RB2eI（c）交流通路（d）微变等效电路图2.4带直流负反馈的共发射极分压式偏置放大电路（1）静态分析：CCB2B1B2BURRRUE2E1BEBECRRUUII)(E2E1CCCCCERRRIUUCBII（2）动态分析：电子技术学习指导与习题解答24E1beLu)1(RrRA式中LCL//RRR。])1(//[//E1beB2B1iRrRRrCoRr4．射极输出器（共集电极放大电路）射极输出器及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.5所示。++Rsus+-+ui-RL+uo-+UCCC1C2VRBRE+UCCVRBREICIB+UCE-+UBE-（a）射极输出器（b）直流通路RsRBus+-+ui-RL+uo-VREibicierbe+oU-cIbI+iU-bIRERLRBRs+sU-1IeIiI（c）交流通路（d）微变等效电路图2.5射极输出器（1）静态分析：EBBECCB)1(RRUUIBCIIECCCCERIUU（2）动态分析：LbeLu)1()1(RrRA第2章单级交流放大电路25式中LEL//RRR。])1(//[LbeBiRrRrSRrrbeo式中BSS//RRR。5．共源极分压式偏置放大电路共源极分压式偏置放大电路及其直流通路、交流通路和微变等效电路如图2.6所示。+SD+RGRG1RG2RSRDRL+UDDC1C2CS+ui-+uo-GV+RGRG1RG2RSRD+UDDV（a）放大电路（b）直流通路RG1RG2RL+ui-+uo-RDRGRGRG1RG2RDRL+iU-+gsU-+oU-gsmUg（c）交流通路（d）微变等效电路图2.6共源极分压式偏置放大电路（1）静态分析：DDG2G1G2GURRRUSGSSDRURUI)(SDDDDDSRRIUU（2）动态分析：LmuRgA式中LDL//RRR。G2G1Gi//RRRr电子技术学习指导与习题解答26DoRr5．几点说明（1）电压放大倍数与RC、RL、β及IE等因数有关。RC或RL增大，电压放大倍数也增大。β的增大对提高电压放大倍数效果不明显，反而是IE稍微增大一些，就能使电压放大倍数在一定范围内有明显的提高，但IE的增大是有限制的。此外，电压放大倍数式子中的负号表示电路的输出电压uo与输入电压ui反相，正号表示输出电压uo与输入电压ui同相。（2）输入电阻ri是从放大电路输入端求得的等效交流电阻，其中不包括信号源内阻Rs。输出电阻ro是从放大电路输出端求得的等效交流电阻，其中不包括放大电路的负载电阻RL。（3）射极输出器的主要特点是电压放大倍数接近于1，输入电阻高，输出电阻低。由于输入电阻高，常被用作多级放大电路的输入级，以减少信号源的负担；由于输出电阻低，常被用作多级放大电路的输出级，以提高带负载能力；由于它的阻抗变换作用，可作为两个共发射极放大电路之间的中间缓冲级，以改善工作性能。2.2.4影响放大质量的几个因素（1）静态工作点设置不合理。影响静态工作点的电路参数是RB、RC及UCC。如RB过小，则IB过大，使静态工作点过高，会产生饱和失真；RB过大，则IB过小，使静态工作点过低，会产生截止失真。这些都是晶体管的非线性特性引起的，统称非线性失真。一般是改变RB的阻值来调节静态工作点。（2）静态工作点不稳定。静态工作点不稳定主要是由于受温度变化的影响。温度变化要影响晶体管的参数ICBO、β和UBE。这些参数随温度升高的变化，都使集电极电流的静态值IC增大。稳定静态工作点的方法之一是采用分压式偏置放大电路。2.3习题解答2.1根据组成放大电路时必须遵循的几个原则，分析如图2.7所示各电路能否正常放大交流信号？为什么？若不能，应如何改正？分析判断电路能否正常放大交流信号，只要判断是否满足组成放大电路时必须遵循的几个原则。对于定性分析，只要判断晶体管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，以及有无完善的直流通路和交流通路即可。解如图2.7所示各电路均不能正常放大交流信号。原因和改进措施如下：图2.7（a）中没有完善的交流通路。这是因为0BR，BBBEUU恒定，所以输入端对交流信号短路，输入信号不能送入。应在电源UBB支路中串联电阻RB。图2.7（b）中没有完善的直流通路。这是因为电容C1的隔直作用，晶体管无法第2章单级交流放大电路27获得偏流，0BI。应将C1改接在交流信号源与RB之间。RC+-UBB+UCCC1C2V(a)(b)(c)RC+UCCC1C2VRBRCRB+UCCC1C2VRCRB+UCCC1C2V(d)(e)(f)RC-UCCC1C2VRBRCC1C2VRB+UCC++++++++++++图2.7习题2.1的图图2.7（c）中发射结零偏，0BEU，晶体管无法获得偏流，0BI。应将RB接电源UCC与晶体管基极之间。图2.7（d）中电容C1接在电源UCC与晶体管基极之间带来两个问题：一是由于C1的隔直作用，晶体管无法获得偏流，0BI；二是由于C1对交流信号短路，输入信号不能送入。应将C1改接成电阻。图2.7（e）中电源UCC和电容C1、C2的极性连接错误。应将它们的极性对调。图2.7（f）中电容C2连接错误。应将C2由与负载并联改成与负载串联。2.2在如图2.8（a）所示的放大电路中，已知12CCUV，240BRkΩ，3CRkΩ，三极管的40。（1）试用直流通路估算静态值IB、IC、UCE。（2）三极管的输出特性曲线如图2.8（b）所示，用图解法确定电路的静态值。（3）在静态时C1和C2上的电压各为多少？并标出极性。分析放大电路的静态分析有估算法和图解法两种。估算法可以推出普遍适用于同类电路的公式，缺点是不够直观。图解法可以直观形象地看出静态工作点的位置以及电路参数对静态工作的影响，缺点是作图过程比较麻烦，并且不具备普遍适用的优点。解（1）用估算法求静态值，得：0.0524012BCCBBECCBRURUUI（mA）205.040BCII（mA）63212CCCCCERIUU（V）电子技术学习指导与习题解答28(a)(b)025μA50μA75μA100μA+ui-369124321RCC1C2VRB+UC