第12章_共射极放大电路

1、第一节共发射极单管放大电路第十二章放大电路与集成运算放大器一、放大电路的概念及分类1放大电路的用途放大电路的用途放大电路是自动控制、信号检测、通信等电子设备中最基放大电路是自动控制、信号检测、通信等电子设备中最基本的组成部分。本的组成部分。如图所示扩音系统的四个主要组成部分。如图所示扩音系统的四个主要组成部分。一、放大电路的概念及分类（1）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。（2）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需要的值。要的值。（3）再生器（扬声器），将放大后的电信号转换成声音。

2、）再生器（扬声器），将放大后的电信号转换成声音。（4）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。一、放大电路的概念及分类输入端：加入需要放大的信号。输入端：加入需要放大的信号。2什么是放大电路什么是放大电路同时满足以下两个条件的电路：同时满足以下两个条件的电路：（1）输出信号的功率大于输入信号的功率。）输出信号的功率大于输入信号的功率。（2）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。用框图表示：用框图表示： 输出端：得到放大的输出信号。输出端：得到放大的输出信号。组成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的组

3、成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。一、放大电路的概念及分类（1）按放大器的频率高低分）按放大器的频率高低分 3放大器的分类放大器的分类 高高频频放放大大器器低低频频放放大大器器直直流流放放大大器器（2）按被放大信号的类型分）按被放大信号的类型分（3）按放大信号的强弱分）按放大信号的强弱分 功功率率放放大大器器电电压压放放大大器器电电流流放放大大器器 大大信信号号放放大大器器小小信信号号放放大大器器一、放大电路的概念及分类（5）按元器件的集成化程度分）按元器件的集成化程度分 （4）按晶体管连接方

4、式分）按晶体管连接方式分 共共集集电电极极放放大大器器共共基基极极放放大大器器共共发发射射极极放放大大器器 集集成成电电路路放放大大器器分分立立元元件件放放大大器器一、放大电路的概念及分类二、共发射极放大电路共发射极单管放大器又称单极低频小信号放大电路。共发射极单管放大器又称单极低频小信号放大电路。它是最基本的放大电路，也是复杂电子电路的基础。它是最基本的放大电路，也是复杂电子电路的基础。工作频率：工作频率：20 Hz 20 kHz 的低频范围内。的低频范围内。适用范围：用于放大较小的电流、电压。适用范围：用于放大较小的电流、电压。二、共发射极放大电路1电路结构电路结构如图所示为单管共发射极放

5、大电路如图所示为单管共发射极放大电路 分析各元器件的作用：分析各元器件的作用：二、共发射极放大电路 晶体管晶体管 V：工作在放大状态，起电流放大作用。：工作在放大状态，起电流放大作用。 基极电阻基极电阻 Rb：又称偏置电阻，与电源电压配合为晶体管：又称偏置电阻，与电源电压配合为晶体管提供一个合适的基极电流提供一个合适的基极电流 IB（又称偏流），保证晶体管工作在（又称偏流），保证晶体管工作在合适的状态。它的取值范围在几十千欧到几百千欧。合适的状态。它的取值范围在几十千欧到几百千欧。 集电极电阻集电极电阻 Rc：又称集电极负载电阻，作用是把晶体管：又称集电极负载电阻，作用是把晶体管的电流放大转换

6、为电压的放大。它的取值范围一般在几千到几的电流放大转换为电压的放大。它的取值范围一般在几千到几十千欧。十千欧。二、共发射极放大电路 耦合电容耦合电容 C1 和和 C2：又称隔直通交电容，起到隔直流通：又称隔直通交电容，起到隔直流通交流的作用。交流信号从交流的作用。交流信号从 C1 输入经过放大后从输入经过放大后从 C2 输出，同时输出，同时 C1 把晶体管的输入端与信号源之间，把晶体管的输入端与信号源之间，C2 把输出端和负载之间的把输出端和负载之间的直流通路隔断。一般选用电解电容，使用时注意区分其极性。直流通路隔断。一般选用电解电容，使用时注意区分其极性。 集电极电源集电极电源 E：作用一是

7、给晶体管一个合适的工作状态：作用一是给晶体管一个合适的工作状态（保证发射结正偏，集电结反偏），二是为放大电路提供能源。（保证发射结正偏，集电结反偏），二是为放大电路提供能源。二、共发射极放大电路1静态工作点的建立静态工作点的建立晶体管工作在放大状态条件：发射结加正偏电压，集电结晶体管工作在放大状态条件：发射结加正偏电压，集电结加反偏电压，并且各极都有合适的直流电流和直流电压。加反偏电压，并且各极都有合适的直流电流和直流电压。（1）静态静态: :当放大电路无交流信号输入时，此时的直流状当放大电路无交流信号输入时，此时的直流状态称为静态，如图（态称为静态，如图（b）所示。）所示。二、共发射极放大电

8、路d的工作原理：(2)静态工作点静态工作点 : :放大电路交流信号输入为放大电路交流信号输入为0时时，这时晶体管这时晶体管的直流电压：的直流电压：UBE 、UCE 和对应的直流电流和对应的直流电流 IB、IC 统称为静态工统称为静态工作点作点 Q，通常写成，通常写成 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。（3）直流通路：直流通路：所示是放大电路的直流通路，由于耦合电所示是放大电路的直流通路，由于耦合电容的作用，直流只在直流通路内流动，所以将耦合电容容的作用，直流只在直流通路内流动，所以将耦合电容 C1、C2 看作断路的部分去掉，剩下的即为直流通路。看作断路的部分去掉，剩下的即为直流通路。二、共发

9、射极放大电路（4）静态工作点的计算bEbBEQEBQRURUUIUBEQ取值，硅管为取值，硅管为 0.7 V，锗管为，锗管为 0.3 V。因为因为UBEQ UE ，所以，所以EBEQEUUU 由晶体管的放大原理有：由晶体管的放大原理有：CQcECEIRUU再根据直流通路可得再根据直流通路可得BQCQII 二、共发射极放大电路 例例1 在下图中，设在下图中，设 UE = 12 V，Rb = 200 k ，Rc = 2.4 k ， = 50，试计算静态工作点。，试计算静态工作点。解：根据静态工作点计算公式解：根据静态工作点计算公式A60A1020012b3bEbBEQERURUUImA3A6050

10、BQCQ II 二、共发射极放大电路33CEQEcCQ(122.4 103 10 ) V4.8 VUUR I 例例2 在上题中，若设在上题中，若设 UE = 12 V，Rc = 2 k ， = 50，要求要求 ICQ = 4 mA；问偏流电阻；问偏流电阻 Rb 取值多大？取值多大？解：解：则则k1501080126BQEb IUR二、共发射极放大电路3CQBQ4 10A80A50II （2）静态工作点设置的意义和调整方法）静态工作点设置的意义和调整方法 意义：静态工作点合适与否关系到信号被放大后是否会意义：静态工作点合适与否关系到信号被放大后是否会出现波形失真。出现波形失真。Q 点设置过低，点

11、设置过低，IBQ 太小，晶体管进入截止区，太小，晶体管进入截止区，造成截止失真。造成截止失真。Q 点设置过高，点设置过高， IBQ 太大，晶体管进入饱和区，太大，晶体管进入饱和区，造成饱和失真。造成饱和失真。 调整方法：将放大器的输入端断路，使电路无信号输入，调整方法：将放大器的输入端断路，使电路无信号输入，保持电源电压保持电源电压 UE 不变，调整偏置电阻不变，调整偏置电阻 Rb 的阻值，用万用表测的阻值，用万用表测量集电极电流量集电极电流 IC，使其达到技术要求。，使其达到技术要求。二、共发射极放大电路三、动态工作情况：放大电路如图所示。放大电路如图所示。输入交流信号输入交流信号 ui 经

12、过耦合经过耦合电容电容 C1 加到三极管基极加到三极管基极 b 和发和发射极射极 e 之间与静态基极直流电之间与静态基极直流电压压 UBEQ 叠加得：叠加得：iBEQBEuUu 式中式中 UBEQ 为直流分量，为直流分量，ui 为交流分量。为交流分量。三、放大电路的工作原理ceCEQCEuUu 加上交流信号后，电路中所有的量都是交流和直流叠加：cCQBBQbBQBC)(iIiIiIii bBQBiIi 三、放大电路的工作原理iBEQBEuUu 四、静点工作点的选择与波形失真当放大电路静态工作点设置不得当时，会造成放大电路的波当放大电路静态工作点设置不得当时，会造成放大电路的波形失真，本节通过实

13、验来观察波形失真的现象。形失真，本节通过实验来观察波形失真的现象。（一）操作（一）操作1框图：框图：单管共发射极放大电路：电路如下图所示。单管共发射极放大电路：电路如下图所示。输出端：接入一台双踪示波器。输出端：接入一台双踪示波器。信号源：低频信号发生器，产生信号源：低频信号发生器，产生 1 20 kHz 的正弦波信号的正弦波信号加到放大器的输入端。加到放大器的输入端。2连接：连接：将输入、输出端将输入、输出端信号分量接示波器的信号分量接示波器的 YA、YB 端，经过调端，经过调整后，便可看到示波整后，便可看到示波器显示的输入信号和器显示的输入信号和输出信号波形，如图输出信号波形，如图所示波形

14、。所示波形。（1）由于静态工作点已经调整适当，此时观察到的波形图）由于静态工作点已经调整适当，此时观察到的波形图并无失真。并无失真。3现象：现象：（2）通过两个信号输入调节旋钮）通过两个信号输入调节旋钮 YA 和和 YB 上标示的电压刻上标示的电压刻度（度（V / 格）以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出格）以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出电压的幅值，并可以算出放大器的电压放大倍数。电压的幅值，并可以算出放大器的电压放大倍数。（3）两波形的相位相差为）两波形的相位相差为 180 ，这是单管发射极放大电，这是单管发射极放大电路的倒相作用。路的倒相作用。（二）分析（二）分析1截

15、止失真截止失真（1）现象）现象工作点设置太低，三极管进入截止工作点设置太低，三极管进入截止区区这就是截止失真，如图所示。这就是截止失真，如图所示。（2）原因）原因Rb 阻值过大后，阻值过大后，Q 点降低，点降低，UBEO、IBQ减小，在输入信号负减小，在输入信号负半周时，晶体管工作在截止区，使半周时，晶体管工作在截止区，使 IB = 0，IC 0，输出电压近，输出电压近似等于电源电压，保持不变，所以出现平顶。似等于电源电压，保持不变，所以出现平顶。Rb 越大，越大， IB = 0 的时间越长，平顶期越长。的时间越长，平顶期越长。2饱和失真饱和失真（1）现象）现象工作点设置太高，三极管进入饱和工

16、作点设置太高，三极管进入饱和区区这就是饱和失真，如图所示。这就是饱和失真，如图所示。（2）原因）原因Rb 过小后，过小后，Q 点升高，点升高，UBEQ 和和 IBQ 增大，输入信号的正半增大，输入信号的正半周期时，因为周期时，因为 iB 增大，使晶体管进入饱和区，当增大，使晶体管进入饱和区，当 iC = ICES 后，后， iC 不再增大，同时输出电压等于晶体管的饱和压降不再增大，同时输出电压等于晶体管的饱和压降 UCES，不再，不再下降，所以输出波形的下方出现平顶。下降，所以输出波形的下方出现平顶。结论结论（1）共发射极单管放大电路的输出波形的正半周（波形上）共发射极单管放大电路的输出波形的

17、正半周（波形上半周）出现平顶，是截止失真；若输出波形的负半周（即波形半周）出现平顶，是截止失真；若输出波形的负半周（即波形下半部）出现平顶，是饱和失真。下半部）出现平顶，是饱和失真。（2）出现失真的原因：）出现失真的原因：Q 点设置不当，应调整放大管基极偏置电阻，使静态工作点设置不当，应调整放大管基极偏置电阻，使静态工作点处于适当的位置。点处于适当的位置。3双向失真双向失真（1）现象）现象Rb适中，输出波形无失真，增大信号源适中，输出波形无失真，增大信号源的电压幅度，使放大器的输入信号增大，这的电压幅度，使放大器的输入信号增大，这时输出电压信号波形的上、下部分都出现平时输出电压信号波形的上、下

18、部分都出现平顶，同时产生了饱和失真和截止失真顶，同时产生了饱和失真和截止失真称称为双向失真，如图所示。为双向失真，如图所示。（2）原因）原因输入信号的电压幅度太大，在信号的正半周造成饱和失真，输入信号的电压幅度太大，在信号的正半周造成饱和失真，负半周造成截止失真。负半周造成截止失真。（3）解决办法：）解决办法： 降低输入信号的电压幅值。降低输入信号的电压幅值。 将放大电路的电源电压增大，再调节将放大电路的电源电压增大，再调节Rb建立适当的静态建立适当的静态工作点工作点 Q，便可消除双向失真。，便可消除双向失真。最佳工作点：v静态工作点设置合适，随输入信号变化，输出信号正负半周都能达到最大值而不

19、失真，这个点就是电路的最佳工作点。基本放大电路的直流通路与交流通路：五、放大电路交流参数放大电路的输入端需与信号源连接，输出端与负载连接。放大电路的输入端需与信号源连接，输出端与负载连接。因此，放大电路与信号源、负载之间是相互影响相互联系的。因此，放大电路与信号源、负载之间是相互影响相互联系的。1输入电阻输入电阻 Ri（1）等效电路）等效电路如图所示，将放大器看作信号源负载，它是与信号源输出如图所示，将放大器看作信号源负载，它是与信号源输出电阻串联的，因此，放大器输入电阻相当于信号源的负载电阻。电阻串联的，因此，放大器输入电阻相当于信号源的负载电阻。从放大电路输入端看进去的交流等效电阻从放大电

20、路输入端看进去的交流等效电阻 Ri。（2）定义）定义（3）讨论）讨论输入电阻越大越好，以减小对信号源的影响。输入电阻越大越好，以减小对信号源的影响。2输出电阻输出电阻（1）等效电路）等效电路如图所示，放大电路对于负载如图所示，放大电路对于负载RL来说相当于一个信号源。来说相当于一个信号源。（2）定义）定义断开负载，从放大电路的输出端看进去，放大电路就相当断开负载，从放大电路的输出端看进去，放大电路就相当于一个内阻为于一个内阻为 Ro 和电动势为和电动势为 Eo 的等效电源，这个内阻的等效电源，这个内阻 Ro 就就是放大电路的输出电阻。是放大电路的输出电阻。（3）讨论）讨论放大电路的输出电阻放大电路的输出电阻 Ro 越小，放大器带负载的能力越强。越小，放大器带负载的能力越强。即使是阻值较小的即使是阻值较小的RL，也能得到较大的输出电压，也能得到较大的输出电压Uo和较大的输和较大的输出电流出电流 Io。所以放大电路的输出电阻越小越好。所以放大电路的输出电阻越小越好。（4）计算）计算coRR 五、放大电路的放大倍数、