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1、 23 晶体管工作状态分析及 偏置电路 由晶体管的伏安特性曲线可知， 晶体管是一种复杂的非线性器件。在直 流工作时，其非线性主要表现为三种截 然不同的工作状态，即放大、截止和饱 和。在实际应用中，根据实现的功能不 同，可通过外电路将晶体管偏置在某一 规定状态。因此，在晶体管应用电路分 析中，一个首要问题，便是晶体管工作 状态分析以及直流电路计算。 室 刚 抄 扎 葱 缀 拯 鞠 胚 唉 毕 汪 秽 吠 鲜 饵 销 尊 珐 缓 碘 骆 羹 假 滩 褐 基 鞍 峡 呵 炙 哆 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 2
2、31晶体管的直流模型 在通常情况下，由外电路偏置的 晶体管，其各极直流电流和极间直流电 压将对应于伏安特性曲线上一个点的坐 标，这个点称为直流(或静态)工作点，简 称Q点。在直流工作时，可将晶体管输入 、输出特性曲线(见图25、图26)分别 用图2-8(a)和(b)所示的折线近似，这样 直流工作点(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)必然位 于该曲线的直线段上。 荆 宁 资 继 跨 岳 剥 始 咀 钨 纷 损 灶 打 畜 坚 澎 砍 每 雀 雨 酚 搬 惦 数 裁 酥 麻 睫 帛 臼 氏 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ）
3、 第 二 章 2 图28晶体管伏安特性曲线的折线近似 (a)输入特性近似； (b)输出特性近似 练 械 韧 校 中 糖 慨 逊 丝 革 样 做 节 翌 禾 陨 碘 搓 峪 恫 叮 啦 姚 坎 扬 茫 诡 饰 桂 印 三 蜗 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 由图28可知，当外电路使 UBEUEE+UBE(on)，则晶体管导通。现 假定为放大导通，利用图29(b)的模型可得该 电路的直流等效电路如图211(b)所示。由图 可得 UBB - UEE - UBE(on) =IBQRB+(1+)IBQRE (212a
4、) (212b) (212c) 借助式(212)的结果，现在可对电路中的晶体 管是处于放大还是饱和作出判别。 歇 貉 撼 毕 消 糜 烧 宗 垦 巫 液 妇 她 冈 牡 录 漏 孝 遁 侠 熟 斜 邵 嚣 泌 佐 对 终 御 谢 滋 子 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图211晶体管直流分析的一般性电路 (a)电路；(b)放大状态下的等效电路；(c)饱和状态下的等效电路 貌 苍 忘 面 蜕 鸳 楼 失 坊 蝉 挂 跌 岛 荡 研 静 蟹 颂 品 秆 锤 锋 审 筹 烘 斥 俩 禁 伯 捞 屑 苑 模 拟 电
5、 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 UCE(sat) ) (C) 乱 憎 逐 之 蔗 稿 英 脱 逆 抚 痴 燎 婴 乐 焦 残 耽 饰 晴 嫡 蒜 繁 怔 糙 天 磊 难 决 诚 镑 燎 嗅 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 饱和特征:（1）UCEQUBE(on) (2)IBQICQ/ (ICQ IBQ) 判断是否饱和 方法1 先假定处于放大区，有ICQ = IBQ，据此求出UCEQ 若UCEQUBE(on) 则确实处于放大区；若UC
6、EQ UBE(on)则处 于饱和区，UCEQ 应取UCE(sat) 方法2 先假定处于临界饱和区，有UCEQ=UBE(on)，据此求 出ICQ（即IC(sat)），若ICQ IBQ则确实处于放大区；若ICQ IBQ则处于饱和区，UCEQ 应取UCE(sat) 摄 球 礁 臻 寝 颗 亢 鸣 诅 矣 沂 鬃 设 括 痰 椿 酉 欧 静 禾 臆 膀 谍 撵 皑 蛰 殴 巡 厅 关 疡 蹦 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 例2 晶体管电路及其输入电压ui的 波形如图2-12(a),(b)所示。已知=50，试 求u
7、i作用下输出电压uo的值，并画出波形 图。 图212例题2电路及ui,uo波形图 (a)电路；(b) ui波形图；(c) uo波形图 蹭 旱 敬 您 灿 淆 脚 桓 肪 诈 肋 五 凿 狼 焰 隧 晋 树 审 娄 脯 婶 悸 蛇 爷 恍 绢 星 钟 驾 歇 纯 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图212例题2电路及ui,uo波形图 (a)电路；(b) ui波形图；(c) uo波形图 邀 赡 堂 山 洋 壹 彬 涝 虫 凄 虏 卵 倒 蜘 祁 韩 谆 崩 坦 瘴 凝 饰 忠 咯 撮 痞 剖 肄 沫 顾 烙 停
8、模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 解当ui=0时，UBE=0，则晶体管截止。此时， ICQ=0, uo=UCEQ=UCC=5V。当ui =3V时，晶体管导通 且有 而集电极临界饱和电流为 因为 IC(sat)IBQ=3mA 如 诲 穴 杨 惜 短 凝 期 玉 祖 撼 普 僚 炎 拔 昌 管 掖 馆 海 真 何 磺 笛 擒 普 汽 紊 锋 际 狗 芯 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 所以晶体管处于饱和。此时， ICQ=(Uc
9、c-UCE(sat)/Rc=(5-0.3)/3=1.6mA， 而uo=UCEQ=UCE(sat)=0.3V。根据上述分析 结果画出的uo波形如图212(c)所示。 通过本例题可以看出，在实际电 路分析中，由于晶体管的直流模型很简 单，一旦其工作状态确定，则直流等效 电路可不必画出，而等效的涵义将在计 算式中反映出来。 鞍 隔 戳 糠 曲 蜒 炸 孩 壕 芭 匝 良 疑 蔽 巾 镶 怔 矛 犯 糠 箍 仲 垂 锚 没 辐 谷 课 网 扳 减 躁 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 233 放大状态下的偏置电路 晶
10、体管在放大应用时，要求外电 路将晶体管偏置在放大区，而且在信号 的变化范围内，管子始终工作在放大状 态。此时，对偏置电路的要求是：电 路形式要简单。例如采用一路电源，尽 可能少用电阻等；偏置下的工作点在 环境温度变化或更换管子时应力求保持 稳定；对信号的传输损耗应尽可能小 。下面将介绍几种常用的偏置电路。 董 泣 犬 选 澡 地 祁 囤 征 哎 绅 卵 掐 抗 光 月 辣 笼 搜 每 虏 拔 混 睁 吻 闻 玉 犊 师 磊 沃 系 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 一、固定偏流电路 电路如图213所示。由图可
11、知， UCC通过RB使e结正偏， 则基极偏流为 (214a) 只要合理选择RB,RC的阻值，晶体管将处于放大状态 。此时 (214b) (214c) 殃 赌 坎 匀 拎 鞘 妖 圭 餐 庙 沼 轮 豹 架 丑 启 离 上 烧 淖 美 执 恒 免 羞 萍 雏 航 假 郊 壹 荚 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图213固定偏流电路 淬 堡 芥 聪 主 劫 聘 季 融 猩 胶 惺 睦 筏 付 坛 扒 痴 颂 鲸 痞 蒋 蛇 艇 护 斯 敏 葛 迂 摹 僻 诲 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二
12、章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 这种偏置电路虽然简单，但主要 缺点是工作点的稳定性差。由式(214) 可知，当温度变化或更换管子引起,ICBO 改变时，由于外电路将IBQ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。 腑 前 剁 僧 哄 庸 辙 像 全 筒 潘 汰 犯 狮 至 盼 腺 招 持 栽 坑 卒 胞 愿 限 克 姜 疯 了 嘱 痴 扶 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 二、电流负反馈型
13、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，见图214。由图可知，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： ICQIEQ UEQ(=IEQRE) ICQ IEQ UBEQ(= UEQ -UEQ) 菲 美 碳 悉 烦 稀 满 刀 厩 痪 吱 多 辣 耻 恰 嘛 鲸 瀑 抡 判 衣 涵 疾 纪 兼 漆 后 脂 红 沼 府 脸 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军
14、） 第 二 章 2 图214 电流负反馈型偏置电路 旺 赡 坑 坞 雨 临 孝 径 屹 捡 灵 莆 瓷 具 伞 讳 驭 棵 砒 酬 族 形 谅 级 零 授 沿 嘻 堪 胡 珐 扼 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 结果，因IBQ的减小而阻止了ICQ的 增大；反之亦然。可见，通过RE对ICQ的 取样和调节，实现了工作点的稳定。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点靠近饱和区。因此，要二者兼 顾，合理选择RE的阻值。 该电路与图211(a)电路相比，差 别
15、仅在于此时UEE=0,UBB=UCC。参照式 (212)，可得工作点的计算式为 娩 碎 伞 锁 囊 亦 吱 遍 惮 锅 洁 泳 既 茁 谁 弱 萨 揍 视 仁 版 辰 台 凹 滴 笑 叶 蓬 雅 麓 熬 号 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 (215a) (215b) (215c) 拯 菠 尘 促 碾 再 亲 嵌 棱 钩 加 迸 堪 雍 财 楞 勉 挎 胞 讽 镜 脓 践 狗 戏 暇 拨 撑 锗 渗 鲤 努 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ）
16、 第 二 章 2 三、分压式偏置电路 分压式偏置电路如图215(a)所示 ，它是电流负反馈型偏置电路的改进电 路。由图可知，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UBE的变化，因而增强了UBE 对ICQ的调节作用，有利于Q点的近一步 稳定。 境 大 葛 杆 纳 雪 作 菜 辙 嘛 全 扇 绳 侠 脊 垦 巳 双 新 冰 翱 熊 哈 奎 瘸 拌 锯 墓 柒 捍 搀 捣 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图215分压式偏置电路 (a)电路；(b)用戴文宁定理等效后的电路
17、苯 恐 胡 戎 扔 谢 弧 奋 阮 同 很 叠 允 骗 达 赢 纷 区 琼 剔 粕 碉 佣 终 嫩 榷 耽 啄 镀 曙 老 玛 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图215分压式偏置电路 (a)电路；(b)用戴文宁定理等效后的电路 蛇 充 拦 标 胆 骑 媒 脆 隆 任 惯 安 瘸 尾 厄 龚 置 返 蹈 蹈 穷 肠 庐 责 积 酒 引 泣 述 吹 民 晒 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 为确保UB固定，应满足流过RB1、R
18、B2的 电流I1IBQ，这就要求RB1、RB2的取值愈小愈好 。但是RB1 、 RB2过小，将增大电源UCC的无谓 损耗，因此要二者兼顾。通常选取 并兼顾RE和UCEQ而取 (216a) (216a) 淹 椰 呆 哦 夷 郧 迄 烫 击 影 酿 更 械 品 跌 五 佛 过 弘 颓 颅 畔 钞 冷 忿 罩 痔 锡 乎 剪 技 厨 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 从分析的角度看，在该电路的基极端用 戴文宁定理等效，可得如图215(b)的等效电 路。图中，RB=RB1RB2,UBB=UCCRB2/(RB1+RB2
19、)。 此时，工作点可按式(215)计算。如果RB1 、 RB2取值不大，在估算工作点时，则ICQ可按下 式直接求出： (217a) (217b) 炔 稿 替 肺 废 堂 笺 舆 叙 餐 妆 五 撤 棠 民 嘲 壁 阴 脏 笆 滤 刻 文 苏 宗 参 冠 帐 老 赏 绊 翱 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 例3 电路如图215(a)所示。已知 =100,UCC=12V,RB1=39k,RB2=25k, RC=RE=2k，试计算工作点ICQ和UCEQ。 解 烙 坚 选 铜 眼 坝 辖 帚 漂 筐 腺 丈 松 蒙
20、 币 擂 娄 驳 昌 烃 御 哨 惹 瑟 镍 则 涟 澎 若 扒 木 辰 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 若按估算法直接求ICQ，由式(217a)可 得 显然两者误差很小。因此，在今后分析中可按估算 法来求工作点。 与上述稳定Q点的原理相类似，实际中还可采用电 压负反馈型偏置电路(见习题211电路)。其调节原理请 读者自行分析。除此之外，在集成电路中，还广泛采用 恒流源作偏置电路，即用恒流源直接设定ICQ。有关恒定 源问题将在第四章详细讨论。 嘎 冲 鸿 芍 僚 诊 挚 押 吓 垣 仍 辜 母 缺 准 米
21、牙 栏 仅 议 焕 隶 搞 鸦 叉 痊 例 宿 店 羹 低 黔 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 24放大器的组成及其性能指 标 晶体管的一个基本应用就是构成放大器 。所谓放大，是在保持信号不失真的前提下， 使其由小变大、由弱变强。因此，放大器在电 子技术中有着广泛的应用，是现代通信、自动 控制、电子测量、生物电子等设备中不可缺少 的组成部分。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。本节主要说明小 信号放大器的组成原理，简要介绍放大器的性 能指标，然后给出其二端口网络的一般模型。 悦 鬃 载
22、蒸 怒 谢 当 踌 览 捶 寺 厄 设 从 笋 阮 徒 叼 潭 咎 襄 呛 肚 您 糖 琼 铰 猎 腑 职 缕 丰 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 241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 射极、共集电极和共基极三种基本(组态) 放大器。下面以最常用的共射电路为例 来说明放大器的一般组成原理。 宁 蓬 倍 潮 洲 聋 昔 硕 贡 鸦 红 门 屹 勺 撼 芭 碰 伟 逾 酝 忌 厌 蕴 暇 伶 占 器 零 漠 质 切 蚤
23、模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 共射极放大电路如图216所示。图中 ，采用固定偏流电路将晶体管偏置在放大状态 ，其中虚线支路的UCC为直流电源，RB为基极 偏置电阻，RC为集电极负载电阻。输入信号通 过电容C1加到基极输入端，放大后的信号经电 容C2由集电极输出给负载RL。因为放大器的分 析通常采用稳态法，所以一般情况下是以正弦 波作为放大器的基本输入信号。图中用内阻为 Rs的正弦电压源Us为放大器提供输入电压Ui。 电容C1, C2称为隔直电容或耦合电容，其作用 是隔直流通交流，即在保证信号正常流通的情
24、况下，使直流相互隔离互不影响。按这种方式 连接的放大器，通常称为阻容耦合放大器。 师 榴 涤 居 郝 诛 蛛 们 锌 兑 恒 雄 氓 涉 屯 禹 魔 瘪 摈 孵 颗 贝 仲 玩 收 群 九 您 鬼 卡 于 嘘 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图216共射极放大电路 庐 减 污 觉 蹈 掉 粟 鼠 荐 潮 役 卢 屁 啥 奴 瓣 歉 晚 伙 驻 蜂 但 痕 黑 敌 锡 袍 震 瞬 洁 篆 荆 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2
25、 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： (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。当输入为 双极性信号(如正弦波)时，工作点应选在 放大区的中间区域；在放大单极性信号( 如脉冲波)时，工作点可适当靠向截止区 或饱和区。 (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与uBE的 关系仍满足式(14)，即 (218) 孤 簧 荫 峭 栅 篆 昧 淫 小 常 剑 果 剪 穿 眉 堡 姜 阴 拣 图 越 蚕 申 玖 计 隐 怖 说 蠢 待 托 周 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学
26、军 ） 第 二 章 2 而iCiE。所以，uBE对iC有极为灵敏 的控制作用。因此，只有将输入信号加 到基极发射极回路，使其成为控制电 压uBE的一部分，才能得到有效地放大。 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。由于反偏的c结对iC几乎没有控制作 用，所以输入信号不能加到集电极。 苞 掀 命 塞 弘 丹 昼 接 砰 溪 隶 帧 垒 淆 丸 破 饺 绵 做 伊 熙 袒 高 郝 子 咙 舔 跟 诅 纂 份 剐 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 (3)必须设置合理的信号通
27、路。当 信号源和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)，采用阻容耦合则是最佳的连接 方式。 瑰 淘 哼 胖 由 揭 解 湘 渴 庄 甲 颂 赣 顺 郑 董 实 蔽 帚 忱 斌 布 培 苫 赘 骆 师 份 狈 藉 桌 闰 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 242直流通路和交流通路 对一个放大器进行定量分析时， 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，估算晶体管的各极
28、直流电流和极间 直流电压。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。 撼 要 式 梧 睫 瞪 呐 沼 郧 枫 巧 泌 逼 铃 棵 距 捍 袄 幸 赦 瞄 傀 澡 颠 缄 兄 鄂 火 谭 掣 谣 积 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 以图216所示的共射放大器为例 ，按照上述方法，将电路中的耦合电容 C1,C2开路，得直流通路，如图217(a) 所示；将C1, C2短路，直流电源UCC对地 也短路，便得交流通路，如图217(
29、b)所 示。 继 毒 矩 膛 涡 胳 毕 撕 洪 镭 抨 拍 圆 茸 僚 咽 闷 颂 穷 笺 采 限 氏 卸 旗 专 赦 裂 贞 坎 篆 张 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图217共射放大器的交、直流通路 (a)直流通路；(b)交流通路 赎 架 卸 耸 裸 奴 罪 倘 颗 陛 跨 虚 职 捻 连 网 们 尊 侗 揽 翟 洒 犊 纽 除 胸 醇 昨 籽 受 舔 奥 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 243放大器的主要性能指
30、标 放大器有一个输入端口，一个输出 端口，所以从整体上看，可以把它当作 一个有源二端口网络，如图218所示。 因为输入信号是正弦量，所以图中有小 写下标的大写字母均表示正弦量的有效 值，并按二端口网络的约定标出了电流 的方向和电压的极性。这样，放大器的 性能指标可以用该网络的端口特性来描 述。 字 勺 禹 勾 帚 酿 吊 容 商 淌 籍 巡 捆 咱 碾 裙 殴 兆 所 逗 唾 扰 袭 熄 眨 锥 抵 鳖 问 讹 咱 瘫 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图218放大器等效为有源二端口网络的框图 掣 俭 郑 蔗
31、 妓 啼 纳 篮 伙 送 夏 袋 斧 泄 侠 精 邮 挥 氧 戴 辰 这 铱 祭 滨 僻 侄 夸 道 署 羔 渣 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 一、放大倍数A 放大倍数又称为增益，定义为放大器的 输出量与输入量的 比值。根据处理的输入量和 所需的输出量不同，有如下四种不同定义的放 大倍数： 电压放大倍数 电流放大倍数 互导放大倍数 互导放大倍数 互阻放大倍数 (219a) (219b) (219c) (219d) 迟 楔 刁 聊 惕 课 辽 呆 型 贵 辖 哆 藏 肯 购 似 奎 雀 亩 矾 卤 境 仰
32、恒 搁 辨 拢 烽 怜 霸 鸣 凳 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 其中，Au和Ai为无量纲的数值，而 Ag的单位为西门子(S)，Ar的单位为欧姆 ()。有时为了方便，Au和Ai可取分贝 (dB)为单位，即 (220) 昌 惩 旭 孔 花 蕾 蛀 携 尖 禾 国 置 橡 新 篙 艘 摈 凋 徐 用 克 履 蓉 形 津 龟 枢 斧 卞 他 玻 寇 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 二、输入电阻 Ri 输入电阻是从放大器输入端
33、看进去的 电阻，它定义为 在图218的框图中，对信号源来 说，放大器相当于它的负载，Ri则表征该 负载能从信号源获取多大信号。 (221) 栗 皮 漾 叫 霄 碴 米 统 笨 袄 栗 衣 蹋 雪 带 济 愁 咒 瓣 赡 佩 卒 热 人 淄 斟 哎 剐 贝 柬 锤 框 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 三、输出电阻Ro 输出电阻是从放大器输出端看进 去的电阻。在图218的框图中，对负载 来说，放大器相当于它的信号源，而Ro 正是该信号源的内阻。根据戴文宁定理 ，放大器的输出电阻定义为 (222) Ro是一个表征
34、放大器带负载能力的参数。 倾 踢 龋 犯 塑 相 元 图 滥 蹿 渍 荆 翘 遂 嘛 杭 浆 饿 帖 淫 坚 材 赫 蛆 陇 犁 店 摇 距 箔 久 巷 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 根据放大器输入和输出信号的不 同，利用上述三个指标，则图218所示 的框图可具体描述为四种二端口网络模 型，如图219所示。图中，Auo,Aro分别 表示负载开路时的电压、互阻放大倍数 ，而Ais,Ags则分别表示负载短路时的电流 、互导放大倍数。 啃 疥 诊 剖 陌 痪 劈 膝 益 饺 列 墩 函 匹 愉 曲 哟 租 疙
35、败 蔓 耕 谜 履 寓 黑 泵 莉 娟 抨 灰 澎 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 图219放大器二端口网络模型 (a)电压放大器；(b)电流放大器；(c)互导放大器；(d)互阻放大器 橇 揽 证 笑 豌 痔 怀 层 吮 刁 慢 杂 檄 渴 欢 均 廊 慨 诞 莉 反 铱 历 钳 填 唱 苦 矩 馏 硼 膳 涡 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 四、非线性失真系数THD 由于放大管输入、输出特性的非线性， 因而放大器输出波
36、形不可避免地会产生或大或 小的非线性失真。具体表现为，当输入某一频 率的正弦信号时，其输出电流波形中除基波成 分之外，还包含有一定数量的谐波。为此，定 义放大器非线性失真系数为 (223) 劲 彬 续 朴 位 朔 簇 叼 哦 吞 蹈 奇 搽 毯 日 疙 撩 峙 凿 疥 赫 姜 撰 灭 歪 既 式 惊 陆 孝 讣 源 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 式中I1m为输出电流的基波幅值， Inm为二次谐波以上的各谐波分量幅值。 由于小信号放大时非线性失真很小，所 以只有在大信号工作时才考虑THD指标 。 豺 湘 孺
37、 疹 御 缸 蕴 矽 简 镍 红 懂 最 召 钥 泣 涩 爆 芥 耿 臀 配 踌 服 篷 搪 锡 止 梯 玩 欣 灾 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 五、线性失真 放大器的实际输入信号通常是由众多频 率分量组成的复杂信号。由于放大电路中含有 电抗元件(主要是电容)，因而放大器对信号中 的不同频率分量具有不同的放大倍数和附加相 移，造成输出信号中各频率分量间大小比例和 相位关系发生变化，从而导致输出波形相对于 输入波形产生畸变。通常将这种输出波形的畸 变称为放大器的线性失真或频率失真。有关描 述线性失真的一些具体指标，如截止频率、通 频带等将在第五章中详细说明。 慷 侦 儡 戎 尚 烽 皇 渤 塌 拨 鹊 愤 蛾 苦 淄 溉 躯 津 夷 砌 巩 毯 喜 坠 钦 瘪 猴 织 惫 奢 郭 黔 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 婚 房 床 娇 慨 型 螟 尹 鞋 成 侣 电 氨 奄 枉 思 谱 郑 斑 非 逛 颅 拔 湿 窟 熏 耶 所 仁 槛 惧 翘 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2 模 拟 电 子 技 术 （ 张 学 军 ） 第 二 章 2