阻容耦合放大电路

阻容耦合基本共射极放大电路

稳定工作点的放大电路

第五章

耦合电容的作用可以概括为“隔离直流，传送交流”

Uo+

_

Rb

Vcc+

UCEQ

+

_

Rc

UBEQ e

cb

ICQ

IBQ

放大电路 直流通路 交流电路

第五节

Uo.

+

_

Rc RLUi

+

_

. Rb

Rs

Us

+

_

.

Us

+

_

Rs

+

_

Rb

Vcc+

RL

+

_

Rc

Ui.

.C1

C2

.+_

（一）静态工作点的计算

根据直流通路可以写出

b

BEQCC

BQ

R

UVI

BQCQ II

cCQCCCEQ RIVU

+

_

Rb

Vcc+

UCEQ

+

_

Rc

UBEQ e

cb

ICQ

IBQ

这种直流偏置电路，在 VCC 和 Rb 选定以后， IBQ 的值基本固定，因此称为固定直流偏置电路。

第五节

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

. Rb

Rs

Us

+

_

.

B

.

A

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

（二）性能指标的计算1. 电压放大倍数根据微变等效电路可得

bebi rIU

)//( Lcbo RRIU

be

L

beb

Lb

i

o

u

r

R

rI

RI

U

UA

式中 LcL //RRR EQ

bbbe

26)1(I

rr

负号表示输出信号电压 与输入信号电压 反相oU iU

第五节

2. 输入电阻和输出电阻（ 1 ）输入电阻 Ri

根据输入电阻的定义及微变等效电路可求出

beb

beb

be

i

b

i

i

bRb

i

i

i

rR

rR

rU

RU

U

II

U

I

UR

i

bebi //rRR

一般情况下都能满足 Rb>>rbe ，则

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

.

Ri

Rb

Rs

Us

+

_

.

B

.

A

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

第五节

（ 2 ）输出电阻 Ro令交流信号源 负载电阻开路则可从图示电路的输出回路直接观察得到

0s U )( L R

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRbRs

.

Ib

.Ic

.Io

.

Ro

第五节

3. 电流放大倍数

beb

i

bRbi

//rR

UIII

L

iu

L

o

o

R

UA

R

UI

L

i

u

i

beb

L

iu

i

o

i

//

R

RA

U

rR

R

UA

I

IA

式中

bebi //rRR

根据图示电路可列出

所以

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

.

Ri

Rb

Rs

Us

+

_

.

B

.

A

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

第五节

4.考虑信号源内阻时的电压放大倍数

在 Rb>>rbe 时有 be

L

bes

be

be

L

us

rR

R

rR

r

r

RA

s

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

.

Ri

Rb

Rs

Us

+

_

.

B

.

A

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

第五节

5. 最大输出电压幅值

根据直流通路 cCCECC RIUV 再根据微变等效电路得 Lcce RIU LcL // RRR

},min{ FRcemax UUU 而输出信号电压

故

ceo UU

},min{ LCQCESCEQomax RIUUU

UCEQM0uCE

Q

-1/RC

iC

ICQ

IBQ

R

UCES

UR UF

L

1R

F

其中

第五节

+

_

Rb

Vcc+

UCEQ

+

_

Rc

UBEQ e

cb

ICQ

IBQ

+

_

Rb

Vcc+

UCEQ

+

_

Rc

UBEQ e

cb

ICQ

IBQUo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

. Rb

Rs

Us

+

_

..

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

T 为 PNP 锗管。 β=60 ， UBE=-0.2V ， UCES=-0.5V 。其他参数如图示。求 Au ， Ri ， Ro 及在不失真的情况下，信号源 Us 的最大幅值是多少？

。

。

Us

+

_

Rs

+

_

Rb

Vcc+

RL Uo

+

_

Rc

Ui.

.

C1

C2

T

400kΩ

( -12V )3kΩ

1kΩ3kΩ

30μF

30μF

.

第五节

解 : 画出直流通路

+

_

Rb

Vcc+

UCEQ

+

_

Rc

UBEQ e

c

b

ICQ

IBQ

BEQbBQCC URIV )V(2.0BEQ U

)mA(8.1BQCQ II

)V(6.6)( cCQCCCEQ RIVU

)mA(03.0b

BEQCC

BQ

R

UVI

)mA(83.1BQCQEQ III

)kΩ(17.126

)1(EQ

bbbe

Irr

第五节

画出电路的微变等效电路

9.76be

L

i

o

u

r

R

U

UA

)kΩ(17.1// beb

i

i

i rRI

UR

)kΩ(3co RR

5.41bes

L

is

i

u

i

o

us

rR

R

RR

RA

U

UA

)mV(65us

omax

smax A

UU

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

βRL

Ui

+

_

.

Ri

RbRs

Us

+

_

..

Ib

.Ic

.Ii

.Io

.

bRI

V7.2},min{ LCQSCEQCEomax RIUUU

第五节

Ro

（一）温度对静态工作点的影响

第五节

1. β 变化对 Q 点的影响温度升高时， β随之增大。

体现在输出特性曲线的间隔距离增大

设 IBQ=40μA ，静态工作点 Q将移动到 Q1 点， ICQ 增大， UCEQ 减小，工作点向饱和区移动。反之，温度下降， β减小， Q点将向截止区移动。

β变化对 Q 点的影响

0

iC(mA)

uCE

(V)

020

2040

40

iB=60μA

iB=60μA

VCC

c

CC

R

V

QQ1ICQ

ICQ1

β变大

ICBO 是少子形成的电流，随 T↑ 而增加。

CEOBC Iii CBOCEO )1( II ICEO也随 T↑ 而增加

输出特性曲线向上平移输出特性曲线向上平移

第三节

温度升高，工作点从 Q点移到 Q2 点， ICQ 增大， UCEQ

减小，工作点向饱和区移动。硅管的 ICBO 很小，这种影响可忽略。而锗管的 ICBO 大，是造成它的静态工作点随温度变化的主要原因。

0

iC(mA)

uCE(V)00

2020

4040

iB=60μA

iB=60μA

VCC

c

CC

R

V

QQ2ICQ

ICQ2

ICBO 变化对 Q点的影响

2. ICBO 变化对 Q点的影响

温度每升高 1℃， UBE 约减小 1.8mV~2.5mV 。

第三节

温度升高，晶体管的 UBE 减小，体现在输入特性曲线向左移动。

温度升高，图中工作点

从 Q点移到 Q3 点， IBQ 增

大， ICQ 也将增大。 -0 0.6 0.7

iB(μA)

uBE

(V)

25℃

75℃

UBE 变化对 Q点的影响

QQ3

IBQ

I'BQ

3. UBE 变化对 Q点的影响

温度升高之后晶体管参数 β， ICBO， UBE的变化都使 ICQ增大，静态工作点向饱和区移动。如果温度降低，则将使 ICQ减小，静态工作点向截止区移动。另外，更换晶体管，相当于改变了特性曲线也会使静态工作点发生变化。

怎样稳定静态工作点

将放大器置于恒温装置中

在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点

在偏置电路中采取温度补偿措施

第五节

（二）分压式电流负反馈偏置电路1. 工作原理这种电路在设计时，应适当选择电阻 Rb1 和 Rb2 的适当阻值范围，使之满足下面两个条件。 BQRb II BEQBQ UU

CC

b2b1

b2

BQ VRR

RU

可以近似看

作恒定不变

)()( eEQEQCQ RIIIT

BEQBQCQ UII

晶体管基极直流电位

UBQ 不变

Rb2

+Vcc

Re

Rb1

be

c

UBEQ

UBQ

ICQ

IEQ

IBQ

IRb

UCEQ

+

_+

_

第五节

e

BEQBQ

EQ

R

UUI

e

BQ

R

U

所以

也可以近似看作恒定不变

工作点稳定过程：

2. 射极偏置电路的分析计算如果电路参数满足稳定条件时可以近似估算。

CC

b2b1

b2

BQ VRR

RU

e

BQ

e

BEQBQ

EQ

R

U

R

UUI

1

EQ

BQ

II BQCQ II

)( ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVU

Rb2

+Vcc

Re

Rb1

be

c

UBEQ

UBQ

ICQ

IEQ

IBQ

IRb

UCEQ

+

_+

_

在不满足稳定条件或者要求较精确计算时，可以用戴维南定理化简。+

Rc

Vcc

Re

Rb

UB

IBQ

IEQ

be

cICQ

UCEQ

+

_

第五节

（三）稳定工作点的共射极放大电路

1. 电压放大倍数

LbLcbo )//( RIRRIU LcL //RRR

Re

_

+Ibβrbe

Ri

Rb1

+

_

RL

Ii

.Ib

.IC

.

Rb2

IRb1

. IRb2

.

Ui

. Ie

.Rc

UO

.

Ro

+

_

Rb1

Vcc+

RL

+

_

Rc

Ui.

.C1

C2

Rb2Re

+

_

Uo

Ce

无 Ce 时的微变等效电路

第五节

根据下图可以推导出

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

β RL

+

_

Ri

Rb2Ui

.Rb1

Ii

.Ib

.IC

.

Ro

这种带旁路电容的射极偏置共射极放大电路，既能稳定静态工作点，又有较大的放大倍数，在阻容耦合的放大电路中应用十分广泛。

有 Ce 时的微变等效电路

第五节

2. 输入电阻和输出电阻对于有旁路电容 Ce 的情况，从图中的微变等效电路

可得 beb2b1i //// rRRR beb2b1// rRR 在 时 berRi

用直接观察的方法可知输出电阻

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

β RL

+

_

Ri

Rb2Ui

.Rb1

Ii

.Ib

.IC

.

Ro

第五节

当无旁路电容 Ce 时，从图中的微变等效电路可得

ecbebb2Rb2b1Rb1i RIrIRIRIU

ebeb21b

bRb2Rb1i

i

i

)1(111

1

RrRRIII

U

I

UR

i

所

以

Re

_

+Ibβrbe

Ri

Rb1

+

_

RL

Ii

.Ib

.IC

.

Rb2

IRb1

. IRb2

.

Ui

. Ie

.Rc

UO

.

Ro

第五节

计算输出电阻

负载 RL 开路，信号源 短接，输出端外接信号源

晶体管输出电阻 rce≈∞

co RR

oU sU

U´ORe

_

+I'bβrbe

Rb1

I'b.

I'C.

Rb2Rc .

Ro

Rs

rce

R´o

I'o.

R'b

第五节

3. 最大输出电压幅值 Uomax

UF

图解法分 析 U

omax

ICQ

UCEQ

0 uCE

Q

-1/Rc+Re

iC

IBQ

R

UR

L

1R

VCC

Uo.

+

_

rbe Ib

Rc

β RL

+

_

Ri

Rb2Ui

.Rb1

Ii

.Ib

.IC

.

Ro

Rb2

+Vcc

Re

Rb1

be

c

UBEQ

UBQ

ICQ

IEQ

IBQ

IRb

UCEQ

+

_+

_

直流负载线根据直流通路列出方程得到

)( EcCCCCE RRIVU

交流负载线根据微变等效电路列出方程得到

Lcce RIU

在不发生失真的情况下

最大输出电压幅值

第五节

晶体管 T 的 UBE=0.7V ， β=50 。求（ 1 ）静态工作点（ 2 ）电压放大倍数 Au （ 3 ）最大输出电压幅值 （ 4 ）不接电容 Ce 时的 Au

（ 5 ）若选用 β=50 的晶体管，重新估算（ 1 ）、（ 2 ）

+

_

Rb1

Vcc+

RL

Uo

+

_

Rc

Ui

..

C1

C2

ReRb2 Ce

( +12V )

2KΩ20KΩ 30μF

10KΩ2KΩ 100μF

4KΩ

30μF

第五节

..

)V(4b2b1

CCb2

BQ

RR

VRU

)mA(65.1e

BEBQ

EQ

R

UUI

)A(3.321

EQ

BQ μI

I

)V(5.5)( ecCQCCCEQ RRIVU

)mA(62.1BQCQ II

Rb1

Vcc+

Rc

ReRb2

( +12V )

2KΩ20KΩ

10KΩ2KΩ

（ 1 ）画出直流通路第五节

（ 2）画出放大电路的微变等效电路

)kΩ(1.126

)1(EQ

bbbe

Irr

6.601.1

)4//2(50

be

L

u

r

RA

Uo.

+

_

rbe

Rc

β

RL

+

_

Rb2Ui

. Rb1

Ib.

IC

.

第五节

Ib

)V(5.415.5

CESCEQR

UUU

)V(16.2)4//2(62.1

LCQF

RIU

)V(16.2},min{ FRmaxo, RUU

65.0

R)1( ebe

L

u

r

RA

（ 4）当不接 Ce 时

（ 3 ）求最大输出电压幅值

接 Ce 时

6.60u A

所以不接 Ce 时的 小得多

uA

第五节

Re

_

+Ibβrbe

Rb1

+

_

RL

Ib

.IC

.

Rb2Ui

. Ie

.Rc

UO

.

(5) 若换一个 β=100 的晶体管 )V(4

b2b1

CCb2

BQ

RR

VRU )mA(65.1

e

BEBQ

EQ

R

UUI

)mA(0163.01

EQ

BQ

II )mA(63.1BQCQ II

)V(46.5)( ecCQCCCEQ RRIVU

)kΩ(89.1

26)1(300

EQ

be

I

r 4.70be

L

u

r

RA

第五节

+

_

Rb1

Vcc+

RL

Uo

+

_

Rc

Ui

..

C1

C2

ReRb2 Ce

( +12V )

2KΩ20KΩ 30μF

10KΩ2KΩ 100μF

4KΩ

30μFUo.

+

_

rbe

Rc

β

RL

+

_

Rb2Ui

. Rb1

Ib.

IC

.

Ib

（四）用补偿法稳定静态工作点

Rb2

+Vcc

Re

Rb1

UDIEQ

IBQ

I

T

Rc

+

_D

工作原理BQII

b2b1

DCC

RR

VVI

eEQBEQb2DBQ RIURIUU

eEQb2 RIRI

e

b2

b2b1

DCC

e

b2

EQ

R

R

RR

UV

R

RII

e

b2

b2b1

CC

EQ

R

R

RR

VI

由于 忽略 IBQ 的分流作用

得到

所以

通常满足 VCC>>UD ，所以

第五节

若在不同温度能保持 UD=UBEQ ，则有

阻容耦合放大电路的三种接法

Uo

Us

+

_

Rb1 VCC+

RL

+

_

Rc

.

.Cb

C2

ReRb2

C1

Ui

+

_

Rs.

共射极电路

共基极电路

共集电极电路

Uo

Us

+

_

Rb1 VCC+

RL

+

_

Rc

..

C1

C2

ReRb2

CeUi

+

_

Rs

.

Us

+

_

Rb1 VCC+

RLUo+

_

Rc

. .

C1C2

ReRb2

Cc

Ui

+

_

Rs

.

直流通路相同，静态工作点一致

第五节

Us

50+

_

Rb1 15V+

RL

Uo

+

_

Rc

..

C1

C2

ReRb2

CeUi

+

_

Rs

40k 3k

60k 2k

1k

Us

50 +

_

Rb1 15V+

RL

Uo

+

_

Rc

.

.Cb

C2

ReRb2

C1

Ui

+

_

Rs40k 3k

60k 2k

1k.

Us

50+

_

Rb1 15V+

RLUo+

_

Rc

. .

C1C2

ReRb2

Cc

Ui

+

_

Rs

40k 3k

60k 2k

1k

共射极电路

共基极电路

共集电极电路

图中是阻容耦合电路的三种接法，分别求出它们的静态工作点和 Au ， Ri ， Ro 以及最大输出电压 Uomax 。

.

第五节

V66040

4015BQ

U V7.0BEQ U

)mA(76.13

7.06EQ

I

)mA(74.1CQ I )A(4.17BQ I

)V(3.6)32(74.115CEQ U

)kΩ(79.176.1

26101300be r

直流通路相同，静态工作点一致第五节

Rb1 15V+Rc

ReRb240k 3k

60k 2k

.

+

_

rbe Rc

RL

Ui

+

_

.

Ri

Rb

Rs

Us

+

_

.

Ro

bI

bI

iR

Uo

37)//(

be

Lc

u

r

RRA

)kΩ(79.1bei rR

)kΩ(66.179.1//24i R

)kΩ(2co RR

)V(3.513.6CESCEQ UU

)V(16.1

667.074.1)//( LcCQ

RRI

)V(16.1maxo, U

)kΩ(2440//60// b2b1b RRR

共射极电路 第五节

Us

50+

_

Rb1 15V+

RL

Uo

+

_

Rc

..

C1

C2

ReRb2

CeUi

+

_

Rs

40k 3k

60k 2k

1k.

37)//(

be

Lc

u r

RRA

)Ω(7.171

be

i

r

R

)Ω(7.17// iei RRR

)kΩ(2co RR

)V(3.513.6CESCEQ UU

)V(16.1)//( LcCQ RRI

)V(16.1maxo, U

共基极电路

Us

50 +

_

Rb1 15V+

RL

Uo

+

_

Rc

.

.Cb

C2

ReRb2

C1

Ui

+

_

Rs40k 3k

60k 2k

1k.

第五节

RL Uo

+

_

+

_

+

_

RCrbe

RoRi

iU.

Rs

bI

.

Us

bI

iR

Re

997.0)1//3(10179.1

)1//3(101u

A

)kΩ(5.77

)//)(1( Lebei

RRrR

)kΩ(3.185.77//24i R

)Ω(18018.0//3

1

)//(//

sbbe

eo

RRr

RR

)V(3.175.074.1)//( LeCQ RRI

)V(3.1maxo, U

共集电极电路

Us

50+

_

Rb1 15V+

RLUo+

_

Rc

. .

C1C2

ReRb2

Cc

Ui

+

_

Rs

40k 3k

60k 2k

1k

第五节

Rs

Re

_

+

rbe

Ro

Rb+

_

RL

iR iR

sU oUiU

+

_

bIbI

)V(3.513.6CESCEQ UU

.

阻容耦合放大电路的特点

电路的静态工作点与信号源和负载无关，并且工作较稳定。

适用于分立元件电路，不能应用于集成电路。

第五节