《电工电子技术基础》基本放大电路

1、7.2 共集电极放大电路共集电极放大电路(射极跟随器射极跟随器)7.3 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈7.1 分压式偏置共发射极电压放大器分压式偏置共发射极电压放大器1. 1. 掌握基本放大电路的组成及工作原理，了解放大电掌握基本放大电路的组成及工作原理，了解放大电路的一些基本概念；路的一些基本概念；2. 2. 掌握基本放大电路的图解分析法和微变等效电路分掌握基本放大电路的图解分析法和微变等效电路分析法；析法；3. 3. 熟练掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析熟练掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析和动态分析及其特点。和动态分析及其特点。基极电源基极电源ECC2+RCRB+C1

2、3DG6ICIBIEEB RL输入回路输入回路输出回路输出回路集电极电阻，约为几至几十欧集电极电阻，约为几至几十欧NPN型管型管耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容基极电阻，约几基极电阻，约几十至几百千欧十至几百千欧集电极集电极电源，电源，约为几约为几至几十至几十伏伏负载电阻负载电阻 电路中发射极是输入、输出回路的公共支电路中发射极是输入、输出回路的公共支路，而且放大的是电压信号，因此称之为共发路，而且放大的是电压信号，因此称之为共发射极射极 电压放大器。电压放大器。晶体管晶体管T：放大器的核：放大器的核心部件，在电路中起心部件，在电路中起电流放大作用；电流放大作用；电源电源EC：为放大电路：为放

3、大电路提供能量和保证晶体提供能量和保证晶体管工作在放大状态；管工作在放大状态；电源电源EB和电阻和电阻RB：使：使管子发射结处于正向管子发射结处于正向偏置，并提供适当的偏置，并提供适当的基极电流基极电流IB；耦合电容耦合电容C1和和C2：一般：一般为几微法至几十微法，为几微法至几十微法，利用其通交隔直作用，利用其通交隔直作用，既隔离了放大器与信号既隔离了放大器与信号源、负载之间的直流干源、负载之间的直流干扰，又保证了交流信号扰，又保证了交流信号的畅通；的畅通；电阻电阻RC：将集电极的电：将集电极的电流变化变换成集电极的流变化变换成集电极的电压变化，以实现电压电压变化，以实现电压放大作用。放大作

4、用。+UCCC2+RCRB+C1RL实用中，一般都采用单电源供电，而且把实用中，一般都采用单电源供电，而且把发射极的公共端作为发射极的公共端作为“地地”点，并按习惯点，并按习惯画法把集电极电源以电位形式标在图中。画法把集电极电源以电位形式标在图中。 晶体管放大电路实际上是晶体管放大电路实际上是一个一个的电路。当的电路。当交流信号交流信号ui=0时，电路所处的时，电路所处的工作状态称为工作状态称为“静态静态”， 静态静态时等效电路称为它的时等效电路称为它的。+UCCRCRBUCEICIEIBUBE 直流通道中耦合电容相当于开路，电路中的各电压、电流直流通道中耦合电容相当于开路，电路中的各电压、电

5、流都是直流量。电路中仅有直流量时的工作状态称为都是直流量。电路中仅有直流量时的工作状态称为“静态静态”。 静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要主要指指IBQ、ICQ和和UCEQ）。）。静态分析主要是确定放大电路中的静态静态分析主要是确定放大电路中的静态值值IBQ、ICQ和和UCEQ。BBEQCCBQRUUIBQCQIICCQCCCEQRIUU+UCCRCRBUCEICIEIBUBE静态工作点静态工作点Q已知图中已知图中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50，求放大电路的静态，求放大电路的静态工作点工作点Q。V42. 4386.

6、 110 mA86. 10372. 050 2 .372507 . 010CEBUIAIC；Q=IB=37.2A，IC=1.86mA，UCE=4.42V。)mA(mV26)1 (300EbeIr 由于放大器一般都由于放大器一般都工作在小信号状态，即工作在小信号状态，即工作点在特性曲线上的工作点在特性曲线上的移动范围很小。因此晶移动范围很小。因此晶体管虽然工作在非线性体管虽然工作在非线性状态下，但采用它的等状态下，但采用它的等效效线性模型线性模型所分析得出的结果，所分析得出的结果，与其真实状况相比仅有与其真实状况相比仅有微小误差，可运用线性微小误差，可运用线性电路模型分析问题则带电路模型分析问题

7、则带给我们极大的方便。给我们极大的方便。RL uSRSuiRCRBu0uceiciiieib仅有交流信号作用仅有交流信号作用下，电容相当于短下，电容相当于短路，路，UCC=0相当于相当于“地地”电位，因此电位，因此电路为左图所示。电路为左图所示。放大电路的放大电路的动态动态分析（交流通道）分析（交流通道） uSRSuiRCRBu0iciiibibrbe上述微变等效电路中：上述微变等效电路中： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，这个线性电路就是放大器的这个线性电路就是放大器的微变等效电路微变等效电路，对该线性电路进行分，对

8、该线性电路进行分析的方法称为微变等效电路分析法。析的方法称为微变等效电路分析法。等效的条件等效的条件是晶体管在小信是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。UBEIB0IBUBEQ 右图所示为晶体管的输入特性曲线。在右图所示为晶体管的输入特性曲线。在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。点附近的微小范围内可以认为是线性的。当当uBE有一微小变化有一微小变化UBE时，基极电流变化时，基极电流变化IB，两者的比值称为三极管的动态输入电两

9、者的比值称为三极管的动态输入电阻，即阻，即rbe。微变等效电路的基本思路微变等效电路的基本思路0UCEICIBICQ 输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流仅与基极电流的微小变化的微小变化IB有关，而与电压有关，而与电压uCE无关，故集无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电控制的电流源，即：流源，即：bcii电压放大倍数：电压放大倍数：rbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU 对上述微变等效电路进行分析：对上述微变等效电路进行分析：b

10、eLbbebLbbecLu0rRIrIRIrIRUUAi式中式中RL=RC/RLbeCurRA共发射共发射极放大极放大电路的电路的微变等微变等效电路效电路。输入电阻输入电阻Ri：当当RL=（开路）时：开路）时：beB/ rRIURiii输出电阻输出电阻R0：CoRIUR共射极电压放大器由于共射极电压放大器由于rbe较小较小而使输入电阻而使输入电阻Ri不大；而输出不大；而输出电阻电阻R0=RC，显然不够小。，显然不够小。 输入电阻输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小。为了减轻信号源的负担，总大小。为了减轻信号源的负担，总希望希望Ri越大越好

11、越大越好。另外，。另外，较大的输入电阻较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻也可以降低信号源内阻RS的影响，使放的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在共发射极放大电路中，由大电路获得较高的输入电压。在共发射极放大电路中，由于于RB比比rbe大得较多，大得较多，Ri近似等于近似等于r rbebe，一般在在几百欧至几一般在在几百欧至几千欧，因此是比较低的，即千欧，因此是比较低的，即共射放大器输入电阻不理想共射放大器输入电阻不理想。 对负载而言，总希望放大电路的对负载而言，总希望放大电路的输出电阻越小越好输出电阻越小越好。因为放大器的。因为放大器的输出电阻输出电阻Ro越小，负载电阻越小，负载电阻

12、RL的变化对输出电压的影响就越小，使得放的变化对输出电压的影响就越小，使得放大器带负载能力越强。共发射极放大电路中的输出电阻大器带负载能力越强。共发射极放大电路中的输出电阻Ro在几千欧至几在几千欧至几十千欧，一般认为是较大的，也十千欧，一般认为是较大的，也不理想不理想。 共发射极电压放大器的电压放大共发射极电压放大器的电压放大倍数与晶体管的电流放大倍数倍数与晶体管的电流放大倍数、动、动态转入电阻态转入电阻r rbebe及集电极电阻及集电极电阻RC、负载、负载电阻电阻RL均有关。由计算式可看出，当均有关。由计算式可看出，当rbe 和和RL一定时，一定时，Au与与成正比。成正比。共发射极电压放大器

13、的共发射极电压放大器的电压放大倍数与哪些参电压放大倍数与哪些参数有关？与晶体管的数有关？与晶体管的值成正比吗？值成正比吗？ 有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。 uSRS放大电路输入加放大电路输入加ui后，晶体管的后，晶体管的UBE就变成就变成了了ui+UBE；同时；同时iB=ib+IB；iC=ic+IC，晶体管，晶体管输出电压输出电压uCE=UCC-ICRC;经电容经电容C2滤波后得滤波后得到放大器输出电压：到放大器输出电压：u0=UCC-iCR

14、C由于由于iCRC是随是随ui的的增加而增加，因增加而增加，因此此u0随随ui增加而减增加而减小，即输出、输小，即输出、输入电压是入电压是，因此共发射，因此共发射放大电路也称为放大电路也称为反相器反相器。+UCCuiC2+RCRBRB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBIB图解步骤：图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据）根据ui在输入特性上求在输入特性上求uBE和和iB。（3）作交流负载线。）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求）由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE。 0 (a) 输入回路 (b) 输出回路 uCE

15、 iC Q ICQ UCC uBE iB 0 uBE t iB t 0 iC t 0 t Q Q Q Q Q IBQ UBEQ uCE UCEQ 直流负载线 交流负载线 0 0 1. 由于由于C2的隔直作用，的隔直作用，uCE中的直流分量中的直流分量UCE被隔开，放大器的被隔开，放大器的输出电压输出电压uo等于等于uCE中的交流分量中的交流分量uce，且与输入电压且与输入电压ui反相。反相。2. 放大器的电压放大倍数可由放大器的电压放大倍数可由uo与与ui的幅值之比或有效值之比的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载也越小，

16、交流负载线就越陡，使线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数减小，电压放大倍数Au下降。下降。3. 静态工作点静态工作点Q设置得不合适时，将对放大电路的性能造成影设置得不合适时，将对放大电路的性能造成影响。若响。若Q点偏高，当点偏高，当ib按正弦规律变化时，按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造进入饱和区，造成成ic和和uce的波形与的波形与ib（或或ui）的波形不一致，的波形不一致，输出电压输出电压uo的负半的负半周出现平顶畸变，周出现平顶畸变，称为称为饱和失真饱和失真；若；若Q点偏低，则点偏低，则Q进入截止进入截止区，区，输出电压输出电压uo的正半周出现平顶畸变，的正半周出现平顶畸变，称为称为截止

17、失真截止失真。饱和。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。失真和截止失真统称为非线性失真。u0上削波出现截止失真上削波出现截止失真u0下削波出现饱和失真下削波出现饱和失真温度升高温度升高UBE减小减小ICBO增大增大增大增大IC增大增大对于固定偏置式共发射极放大电路而言，静对于固定偏置式共发射极放大电路而言，静态工作点由态工作点由UBE、 和和ICEO、ICB0决定，这几个参决定，这几个参数均随温度的变化而发生变化。数均随温度的变化而发生变化。Q变变UBE ICEO变变T变变IC变变ICEO增大增大与温度基本无关与温度基本无关I1I2IBCCB2B1B2BURRRU 温温度度 TICIEUE(=

18、IE RE)UBE(=UBIE RE) ICIB 则则+UCCCERE uSRSuiC2+RCRB1RB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBI2I1动态分析：动态分析：分压式偏置共发射极电压放大器的分析分压式偏置共发射极电压放大器的分析静态分析：静态分析：)(CQBQEBEQBEQCCB2B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRUCbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/讨论题讨论题静态情况下，放大静态情况下，放大电路中电路中C1、C2有无有无端电压？极性如端电压？极性如 何？何？ 若静态工作点若静态工作点Q较高时，输较高时，输出易进入饱和区，输出波形将出出易进入

19、饱和区，输出波形将出现下削波；现下削波；Q点设置较低时，输点设置较低时，输出又易进截止区，输出波形则出出又易进截止区，输出波形则出现上削顶。显然无论是上削顶还现上削顶。显然无论是上削顶还是下削顶，都造成了输出波形的是下削顶，都造成了输出波形的失真，为消除这些失真，应将失真，为消除这些失真，应将Q点下移或上移点下移或上移。上、下削波同时上、下削波同时出现时，说明静态工作点设置的出现时，说明静态工作点设置的比较合理，只是输入信号太强不比较合理，只是输入信号太强不能完全通过，应减小输入信号。能完全通过，应减小输入信号。发生饱和失真和截止失真发生饱和失真和截止失真的原因是什么？其输出波的原因是什么？其

20、输出波形有何特点？如何消除上形有何特点？如何消除上述失真？两种失真同时出述失真？两种失真同时出现，是否现，是否Q点不合适？点不合适？ 放大电路总是希望放大电路总是希望输入电阻高些，输入电阻高些，Ri越大越大，流入放大器的信号电流衰减越小，电路，流入放大器的信号电流衰减越小，电路输入特性越好；放大电路总是希望输出电输入特性越好；放大电路总是希望输出电阻低些，阻低些，R0越低，负载对放大倍数的影响越低，负载对放大倍数的影响越小，放大器的带负载能力越强越小，放大器的带负载能力越强。为什么放大器的输入电为什么放大器的输入电阻尽量大些？输出电阻阻尽量大些？输出电阻尽量小些呢？尽量小些呢？ 共发射极放大电

21、路的输共发射极放大电路的输入输出电压的相位如何？入输出电压的相位如何？+UCCUC2=UCE+RCRB+UC1=UBEUCEUBEui=0u0=0V75. 3)23(65. 112)(A33mA5065. 1mA65. 127 . 04V412102010ECCQCCCEQCQBQEBEQBEQCCB2B1B2BRRIUUIIRUUIIURRRUCQRsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+图示电路，已知图示电路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输

22、出电阻。作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。（1）用估算法计算静态工作点）用估算法计算静态工作点（2）求电压放大倍数）求电压放大倍数681 . 1333350k1 . 1110065. 126)501 (30026)1 (300beLEQberRAIru（3）求输入电阻和输出电阻）求输入电阻和输出电阻k3k994. 01 . 1/10/20/obeB2B1iCRRrRRR 具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应和输出电阻又比较适中，在对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊

23、要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器是没有特殊要求的场合，一般均可采用。共发射极电压放大器是目前应用最广泛的基本放大电路。目前应用最广泛的基本放大电路。ECQCCEEQCCCEQBQCQEBBEQCCBQEBQBEQBBQEEQBEQBBQCC)1 ()1 (RIURIUUIIRRUUIRIURIRIURIURsus+uiRL+uo+UCCC1C2VRBRE+UCCVRB1REICQIBQ+UCEQ+ UBEQ （1）静态分析）静态分析rbe+oUcIbICBE+iUbIRERLRBRs +sU 射极输出器的微变等效电路1IeIiILbeLoLbbebobebLbLo)1 ()1 ()

24、1 ()1 (RrRUUARIrIUrIURIRIUiuie求电压放大倍数求电压放大倍数求输入电阻求输入电阻)1 (/)1 (LbeBLbeBb1RrRIURRrURUIIIiiiiii求输出电阻求输出电阻1/beEoEbebebbssseRrRIURRURrURrUIIII电压放大倍数小于电压放大倍数小于1，但约等于，但约等于1，即电压跟随。，即电压跟随。输入电阻较高。输入电阻较高。输出电阻较低。输出电阻较低。 射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大

25、器的第一级或最末级，也可用于中常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。送尽可能大的功率。图中虚线框内为稳压电路。图中虚线框内为稳压电路。220V220V交流电压经变压器变换成所需要的交流电压，交流电压经变压器变换成所需要的交流

26、电压，然后经桥式整流和电容滤波后，输出电压然后经桥式整流和电容滤波后，输出电压U Ui i加到稳压电路的输入端。晶体管加到稳压电路的输入端。晶体管接成射极输出电路，负载接成射极输出电路，负载RL接到晶体管的发射极。稳压管接到晶体管的发射极。稳压管DZ和电阻和电阻R1组成基组成基极稳压电路，使晶体管的基极电位稳定为极稳压电路，使晶体管的基极电位稳定为UZ。 电路的稳压原理是：假如由于某种原因使输出电压电路的稳压原理是：假如由于某种原因使输出电压U0降低，因降低，因VBUZ不变，不变，故故UBE增加，使增加，使IB和和IC均增加，均增加，UCE减小。从而使输出电压减小。从而使输出电压U0UiUCE

27、回升，回升，维持基本不变。整个过程可用流程图表示为：维持基本不变。整个过程可用流程图表示为：U0(VBVZ)UBEIBICUCE(U0UiUCE)U0如果如果U0，调整过程与上述相反，同样可起到稳压作用。，调整过程与上述相反，同样可起到稳压作用。IEICIBR1UZIZUiRLU0DZUBE220V串联型晶体管稳压电源 反馈就是指放大电路输出信号的一部分或全部，通过反馈反馈就是指放大电路输出信号的一部分或全部，通过反馈网络（或的）回送到输入端的过程。网络（或的）回送到输入端的过程。 能使净输入信号增强的反馈称为正反馈；能使净输入信号增强的反馈称为正反馈； 使净输入信号削弱的反馈称为负反馈。使净

28、输入信号削弱的反馈称为负反馈。 放大电路中普遍采用的形式是放大电路中普遍采用的形式是。 按照反馈网络与基本放大电路在输出、输入端的连接方式按照反馈网络与基本放大电路在输出、输入端的连接方式不同，负反馈电路具有不同，负反馈电路具有4 4种典型反馈形式：种典型反馈形式：电压串联负反馈；电压串联负反馈；电压并联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。电流并联负反馈。 判断是电压反馈还是电流反馈时，常用判断是电压反馈还是电流反馈时，常用“输出短路法输出短路法”，即，即假设负载短路（假设负载短路（RL=0），使输出电压），使输出电压uo=0，看反馈信号是否还，看反馈信号是

29、否还存在。若存在，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压负存在。若存在，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压负反馈；若反馈信号不存在了，则说明反馈信号不是与输出电压反馈；若反馈信号不存在了，则说明反馈信号不是与输出电压成比例，而是和输出电流成比例，是电流负反馈。成比例，而是和输出电流成比例，是电流负反馈。 判断是串联负反馈还是并联负反馈主要是根据反馈信号、原判断是串联负反馈还是并联负反馈主要是根据反馈信号、原输入信号和净输入信号在电路输入端的连接方式和特点，判断方输入信号和净输入信号在电路输入端的连接方式和特点，判断方法有两种：法有两种： 1.1.若反馈信号和输入信号是在输入端以电流方式求和的，则若反馈信号和输入信号是在输入端以电流方式求和的，则为并联负反馈；若反馈信号和输入信号是在输入端以电压方式求和为并联负反馈；若反馈信号和输入信号是在输入端以电压方式求和的，即为串联负反馈。的，即为串联负反馈。 2.2.将输入信号交流短路后，若反馈信号消失了，则为并联反将输入信号交流短路后，若反馈信号消失了，则为并联反馈；否则为串联反馈。馈；否则为串联反馈。 电路中引入负反馈后，一般造成电压