T-03-O-O-基本放大电路-教材

1、1.4.3基本放大电路放大电路的实质上是一种能量转换器，它通过具有较小能量的输入信号控制有源元件（晶体管、场效应管等）从电源吸收电能，将直流电能转换成交流电能输出，并且输出信号的变化与输入信号的变化成正比关系。三极管放大电路有共射极、共基极和共集电极三种形式，现以共发射极基本放大电路为例，来介绍放大电路的组成与分析。一、共发射极放大电路的结构图1.4.3.1所示为最基本的共发射极单管放大电路，T是NPN型三极管，是整个电路的核心，起电流放大作用，是输入信号，是输出信号，RL是负载。Ucc是放大电路的直流电源，为发射结提供正向偏置电压，集电结提供反向偏置电压。RB是基极偏置电阻用来产生基极偏置电

2、流IBQ。RC是集电极负载电阻，主要作用是将集电极放大后的电流iC转换成电压输出到负载，从而实现电压放大。C1、C2是耦合电容，用来隔离直流，传递交流信号。图1.4.3.1 共发射极放大电路二、静态工作情况指输入的交流信号时的工作情况。在直流状态下把电容视为开路，把电感视为短路，电源内阻忽略不计，就得到放大电路的直流通路，如图1.4.3.2（a）所示。三极管的基极、集电极和发射极中只有直流电流IB、UBE、IC和UCE，分别对应输入和输出特性曲线上的一个点，称为“静态工作点”，并用Q点来表示，如图1.4.3.2（b）所示。习惯上分别用IBQ、UBEQ、ICQ和UCEQ表示。按照直流通路的结构，

3、可估算出电路的静态工作点：（a）电路 （b）静态工作点Q图1.4.3.2 共发射极放大电路的静态情况UBEQ为发射结正向电压，当三极管工作在放大状态时，一般硅管取值为0.7V，锗管取值为0.3V，当时，UBEQ可以忽略不计。根据三极管电流放大特性可得根据图1.4.3.2还可以得到例1.4.1在图1.4.3.2中，已知UCC=20V，RB=470K，RC=5.1K，=50，试求放大电路的静态工作点。解： 三、动态工作情况所谓动态,是指放大电路输入信号不为零时的工作状态。当放大电路加入交流信号ui时,电路中各电极的电压、电流都是在原静态值上叠加一个交流量而成的。确定放大电路的动态参数一般使用图解法

4、和微变等效电路法。图解法特点是比较直观，但精确度不高，分析较复杂。因此通常采用微变等效电路法进行动态分析。等效电路法是把交流通路中的三极管用微变等效电路代替，得到被分析电路的微变等效电路，再利用此电路进行计算分析，进而得到电路的性能指标。1三极管微变等效电路图1.4.3.3所示为三极管的微变等效电路。其中，三极管的b-e之间可等效为一个电阻rbe，即输入电阻。它的估算公式为图1.4.3.3 晶体管微变等效电路2放大电路的微变等效电路交流通路是动态时，放大电路交流电流通过的路径。在交流状态下电容视为短路，电感用相应的感抗代替，直流电源的内阻很小，也视作短路，就得到放大电路的交流通路。如图1.4.

5、3.4所示。在放大电路的交流通路中，将三极管用它的等效电路代替就得到放大电路的等效电路，如图1.4.3.5所示。 图1.4.3.4 交流通路 图1.4.3.5 微变等效电路3动态参数的估算（1）电压放大倍数Au其中，“-”号表示输出电压与输入电压反相，即共射极放大电路具有反相作用。带负载时，。不带负载时，可见，放大电路负载越大，放大倍数越小。（2）输入电阻（3）输出电阻是从放大电路的输出端看进去的交流等效电阻，它等于放大电路输出电压与输出电流的比值。例1.4.2在图1.4.3.1放大电路中，已知UCC=20V，RB=470K，RC=5.1K，=50，RL=4K，试计算放大电路的电压放大倍数Au

6、、输入电阻Ri和输出电阻Ro。解：四、静态工作点的选择与波形失真图1.4.3.1电路加入交流信号后，三级管各极电压、电流是交直流叠加值。因此，静态工作点的选择对放大电路有很大的影响，选择不当，容易引起失真。工作点设置太低时，在交流信号的负半周，晶体管因发射结反偏进入截止状态，没有放大作用，使输出波形出现失真，这种失真称为截止失真，如图1.4.3.6（a）所示。截止失真的特征是输出波形的正半周被削去一部分。防止截止失真的办法是将输入回路中的基极偏置电阻RB减小，即增大IBQ，使静态工作点上移。工作点设置太高时，在交流信号的正半周，随输入信号增大，集电极电流iC因受最大值ICM的限制而不能相应的增

7、大，iB失去对iC的控制，晶体管进入饱和区，使输出波形产生失真，这种失真称为饱和失真，如图1.4.3.6（b）所示。饱和失真的特征是输出波形的负半周被削去一部分。只要增大输入回路中的基极偏置电阻RB，以降低IBQ、ICQ，从而使静态工作点下降，便可解决饱和失真。（a）截止失真 （b）饱和失真图1.4.3.6 静态工作点设置不当引起的失真可见，为了保证放大电路不出现非线性失真，静态工作点Q的设置要合适，一般Q点选在交流负载线中部。在保证输出信号不失真的前提下，适当降低电路的静态工作点，有利于减小放大电路的损耗。五、其他组态放大电路1.共集电极放大电路共集电极放大电路如图1.4.3.7所示。由交流

8、通路可知，基极和集电极是输入端，发射极和集电极是输出端，集电极是输入、输出回路的公共端，故称为共集电极放大电路。因为输出信号是从发射极输出，所以又称为射极输出器。（a）电路图 （b）直流通道图1.4.3.7 共集电极放大电路（1）静态分析 由图1.4.3.7（b）所示直流通路可以直接求出静态参数 （2）动态分析 由图1.4.3.8所示交流通道和微变等效电路可以求出动态参数（a）交流通道 （b）微变等效电路图1.4.3.8 共集电极放大电路的交流通道和微变等效电路电压放大倍数 式中。可见，共集放大电路的的输出电压与它的输入电压同相位，而且电路的电压放大倍数接近于1，所以射极输出器又称射极跟随器。

9、射极输出器虽没有电压放大能力，但仍然有电流放大作用输入电阻高 一般RB的阻值和值都较大，所以射极输出器的输入电阻Ri比较大，可达几千欧到几百千欧。 输出电阻低 可见，射极输出器输出电阻较小，一般为几欧到几十欧姆，表明电路具有很强的带负载能力。2.共基极放大电路共基极放大电路的电路如图1.4.3.9所示。由交流通路可知，发射极和基极是输入端，集电极和基极是输出端，基极是输入、输出回路的公共端，故称为共基极放大电路。（a）电路图 （b）直流通路图1.4.3.9 共基极放大电路（1）静态分析由图1.4.3. 9（b）可知，共基极放大电路的直流通路与分压式偏置放大电路的共发射极的直流通路完全一样，故可

10、用相同的方法估算静态工作点。（2）动态分析 由图1.4.3.10（b）微变等效电路可知（a）交流通道 （b）微变等效电路图1.4.3.10 共基极放大电路交流通道和微变等效电路电压电压放大倍数Au 可见，共基极放大器的电压放大倍数与共射极放大器的电压放大倍数完全相同，但输出电压和输入电压的相位同相，即共基极放大器是一个同相放大器，而共发射极放大器是一个反相放大器。输入电阻 输出电阻 由此可见，共基极放大电路的输入电阻比较小，输出电阻与共射放大电路相同，也比较大。六、三极管放大电路的安装与调试图1.4.3.71元器件的检测和安装（1）按照图备齐元器件，并用万用表检测晶体管、电解电容的极性和好坏。

11、（2）将元器件在电路板上进行布局，其高低、极性应符合图纸规定，布局应合理，元器件之间的连线要走直线，连线之间不能跨接。（3）准备好电烙铁、镊子、斜口钳等工具及焊料完成电路的焊接，要求焊点表面光滑、清洁，无虚焊、漏焊，假焊。焊接完毕后，检查电路中安装有无错误。2静态工作点的测量电路经检查无误后接通+12V电源，调节RP，使IC=2mA。测量方法：调节RP并用万用表测量发射极极电位UE，使UE=IERe=2V，可得ICIE=2mA。用万用表分别测量UBQ、UEQ和UCQ。3测量电压放大倍数调节函数信号发生器输出频率为f=1KHz，有效值为10mV的正弦信号ui，将其接入放大电路的输入端。用双踪示波

12、器同时观察输入端ui和输出端uO的波形，在不失真的情况下，用交流毫伏表测量负载RL分别为2.4K和无穷大时（负载断路）的输入电压Ui和输出电压UO，并用示波器同时观察uO和ui的相位关系，得出电压放大倍数。4最佳静态工作点的调整接入负载RL，改变信号发生器输入电压，用示波器观察输出电压，若出现失真，则调整RP，直到输出波形无失真且幅值最大，这时的放大电路的静态工作点为最佳工作点。此时去除输入信号可测量各静态工作点电压。（5）观察静态工作点位置与波形失真的关系调节好最佳静态工作点，接入输入信号，此时输出为不失真信号。调节电阻RP，分别可观察饱和失真和截止失真。七、阻容耦合放大电路电路如图1.4.3.8所示，放大电路由两级放大器组成。V1是第一级放大管，