第二章 三极管基本放大器

第二章三极管基本放大器基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。

1.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。共发射极组态交流基本放大电路的组成

图2.1共发射极组态交流基本放大电路Rb—固定偏置电阻器RC—集电极负载电阻器RL—负载C1、C2—耦合电容器静态和动态的关系放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。动态——时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。静态——时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。直流通道和交流通道

(a)直流通道图2.2共射极放大电路的直流通道和交流通道(b)交流通道静态工作状态的估算法IBQ、ICQ和VCEQ这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位VBQ、VEQ和VCQ即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态进行计算静态工作状态的图解分析法图2.3共射极放大电路静态工作状态的图解分析放大电路的静态工作状态的图解分析如图2.3所示。交流负载线1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为-1/R'L。2.R‘L=RL∥Rc，是交流负载电阻。3.交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。4.交流负载线与直流负载线相交于Q点。

图2.4动态工作状态的图解分析交流分析的图解法图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。0(a)输入回路(b)输出回路uCEiCQICQUCCuBEiB0uBEtiBt0iCt0t①②③④Q'Q'QQ"Q"IBQUBEQuCEUCEQ直流负载线交流负载线00饱和失真输出回路ouCEiCQICQiCtotQ'Q"uCEUCEQo输入回路IuBEiBouBEtiBto①②Q'QQ"IBQUBEQo截止失真输出回路输入回路IuBEiB0uBEtiBt0②QIBQUBEQ0(b)截止失真0uCEiCICQiCt0tQ'QUCEQ0uCEQ'放大电路的最大不失真输出幅度1、工作点Q要设置在交流负载线的中间部位2、注意区分“最大交流电压增益”与“最大不失真输出幅度”。存在电压增益的最大值是因为β分布的不均匀性。非线性失真由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。

非线性失真系数：在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用THD表示，即:三极管的中频微变等效模型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，然后用线性电路的分析方法来分析。等效的条件是晶体管在中频小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。三极管的中频微变等效模型（续1）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ΔIC仅与基极电流的微小变化ΔIB有关，而与电压VCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：共发射极基本放大电路的中频微变等效电路rbe+ov&－cI&bI&CBEbI&bRcRLRb+iv&

－①电压放大倍数式中RL’=RC//RL②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（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，一般希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于Rb比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。cI&bI&Rirbe+oV&－CBE+iV&－bI&bRcRLRb+－iI&③输出电阻对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。rbe+V&－cI&bI&CBEbI&bRcRbI&Ro的计算方法是：信号源iV&短路，断开负载RL，在输出端加电压V&，求出由产生的电流I&，则输出电阻Ro为：V&例2.1：图示电路，已知V12CC=U，300B=RkΩ，3C=RkΩ，3L=RkΩ，3s=RkΩ，50=b，试求：（1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数uA&；（2）输入电阻Ri和输出电阻Ro；（3）输出端开路时的源电压放大倍数susUUA&&&o=。（1）RL接入时的电压放大倍数uA&为：78963.0333350beL-=+´´-=¢-=rRAub&RL断开时的电压放大倍数uA&为：156963.0350beC-=´-=-=rRAub&（2）输入电阻Ri为：96.0963.0//300//beB»==rRRikΩ输出电阻Ro为：3Co==RRkΩ（3）39)156(131oo-=-´+=+=´==uisiisisusARRRUUUUUUA&&&&&&&&有射极电阻器的共发射极放大电路Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCRCC1C2VRB++RE（1）计算静态工作点有射极电阻器的共发射极放大电路（续）Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCRCC1C2VRB++RE（2）交流计算rbecI&bI&CBEbI&bRcRLRBRERsUsUiUoUi静态工作点稳定的共发射极放大器条件：I2>>IB，则与温度基本无关。调节过程：I2I1IBRb1---上偏置电阻器Rb2---下偏置电阻器（1）静态计算Rb1、Rb2选用相同温度系数的电阻器（同一批号），以减小温度变化对三极管基极电位的影响。Re应选温度系数尽量低的电阻器（2）交流计算1、为什么要设置稳定的Q点？（1）Q点设置不合适的话，将使输出波形失真（2）放大倍数与Q点有关2、环境温度对工作点稳定的影响当温度升高时，三极管的反向饱和电流ICBOUBE、ßIC从而影响Au静态工作点稳定的共发射极放大器

存在的意义共集电极放大电路Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++（1）静态计算信号从基极输入，从发射极输出。Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++

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共集电极放大器的微变等效电路

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（2）动态分析表明:同相、无电压放大。表明:输入阻抗较高。Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2TRBRE++

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共集电极放大器的微变等效电路

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表明:输出阻抗较小。U输出电阻的计算要点：（1）断开RL，令Ui=0。（2）在输出端加电压U，使该电压在rbe上形成大小为Ib的电流。射极输出器的特点：①电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。②输入电阻较高。③输出电阻较低。射极输出器的用途：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。例2.2：如果用例2.1的共发射极放大器去推动一个阻抗为16欧姆的扬声器，其交流电压增益是多少？如果改为下图所示的连接方式，其交流电压增益有何改善？3k300k3kRL+uo－+UCCC2C3RBRE++Rsus