晶体管放大电路基础

晶体管放大电路基础放大电路概述及性能指标单管共射放大电路的组成放大电路的分析方法放大电路是应用最广泛的一类电子线路。它的主要功能是将输入电信号进行不失真的放大输出。在广播、通信、自动控制、电子测量等各种电子设备中，放大电路是必不可少的组成部分。1、概述1.1基本概念简单的例子：扬声器是怎样工作的？

话筒放大电路微弱的声波放大的声波弱电信号强电信号放大电路的作用：输入微弱电信号（变化的），输出幅度被放大的电信号（且波形不失真）。本质：输入信号的能量得到加强！1.2放大电路的主要性能指标1122+us–放大电路RS+ui–+uo–RLioii电压增益

Au(dB)=20lg|Au|①放大倍数电压放大倍数

Au=uo/ui电流放大倍数

Ai=io/ii功率放大倍数

Ap=po/pi电流增益Ai(dB)=20lg|Ai|功率增益

Ap(dB)=10lg|Ap|②输入电阻１1+us–RS+ui–iiRiRi越大，ui与us越接近例us=20mV，Rs=600，比较不同Ri时的ii

、ui。Riuiii600018mV3A60010mV16.7A601.82mV30A③输出电阻放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻RO计算：i2211usRS+uot–放大电路us=0Ro测量：uot—开路时的输出电压；uo—负载上施加的电压。2211+us–RS+ui–+uo–RLRo+uot–RiRo越小，uot与uo越接近④通频带

放大电路对不同频率输入信号的放大能力不同，反映在：通频带宽度或带宽（Bandwidth，BW)fAu(f)OAumfLfH下限频率

上限频率

中频段低频段高频段BW0.7BW0.7=fH–

fL⑤噪声和噪声系数

放大电路在放大有用信号的同时，还会放大一些无用的信号，即噪声。通常噪声可分为两类：一类是通过适当的屏蔽、滤波或电路的合理设计可以消除或控制的，如外界磁场的感应，整流滤波不良，接地不合理等引起的噪声。另一类是由于元件中带电质点杂乱的波动所造成的，不能完全控制或消除。这些噪声有可能会淹没掉有用信号，对信号的放大是十分有害的。引入信噪比(signaltonoiseratio，SNR)和噪声系数（noisefigure，NF）来表征放大电路的噪声性能。

⑦最大输出幅度在输出波形没有明显失真情况下，放大电路能够提供给负载的最大输出电压(或电流)。可用峰-峰值表示，或有效值表示(Uom、Iom)。⑥非线性失真系数D所有谐波总量与基波成分之比效率

=最大输出功率Pom电源总功率PDC⑧最大输出功率和效率2.1晶体管工作原理：IBBECNNPVBRBVccIEICIC

发射结正偏，集电结反偏的晶体管实质上是一个电流控制器。2、晶体管放大电路的组成晶体管的输出特性曲线2.2晶体管放大电路的组成基本条件：

①晶体管要工作在放大区；

②输入信号加在晶体管发射结两端；

③具有交流信号输入和输出能力。RBVccVBRCC1C2Tuiuo核心元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。典型的单管共发射极

放大电路：电源的作用：RBVccVBRCC1C2Tuiuo集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。RBVccVBRCC1C2Tuiuo电流→电压设置静态工作点电阻的作用：RBVccVBRCC1C2Tuiuo隔直流，通交流。电容的作用：电路的简化：可以省去RB+VccVBRCC1C2T单电源供电+VccRCC1C2T零电位点RB工作原理简述：+VccRCC1C2TRB3、晶体管放大电路分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法3.1静态分析

放大电路没有输入信号时的工作状态称为：直流工作状态或静止状态，简称静态。静态分析的目的就是确定放大电路的静态（直流）值——IB、IC和UCE。开路开路RBVccRCC1C2T直流通路RBVccRC直流通路的确定：3.1.1估算法计算静态工作点RL直流通路RB+VccRC静态点参数的计算公式如下：IBQICQUCEQRBVccRCT例：电源Vcc=12V，集电极电阻RC=3k，基极电阻RB=280k，=50。求静态工作点。解：请注意电路中IB和IC的数量级！RL图解法计算静态工作点在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方法求解放大电路的工作情况。图解分析步骤1.先用估算的方法计算输入回路IBQ。2.用图解法确定输出回路静态值方法：根据UCE=VCC

-

ICRc式确定两个特殊点输出回路输出特性直流负载线Q由静态工作点Q确定的ICQ、UCEQ

为静态值。UCE=VCC–ICRC

例：图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知Rb=280k，Rc=3k

，集电极直流电源VCC=12V，试用图解法确定静态工作点。解：首先估算IBQ做直流负载线，确定Q

点根据UCEQ=VCC–ICQ

RcIC=0，UCE=12V；UCE=0，IC=4mA。RBVccRCTRL0iB

=0µA20µA40µA60µA80µA134224681012MQ静态工作点IBQ=40µA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

点确定静态值为：iC

/mA3.2动态分析

当有交流信号输入时放大器的工作状态称为动态。动态分析是在静态值确定以后分析信号的传输情况，主要考虑静态工作点附近变化的电流和电压。短路短路置零RBVccRCC1C2T图解法分析动态特性直流通路的确定：RLRBRCRLuiuo交流通路icuo=-iC×(RC//RL)交流负载线交流负载线斜率为：OIBiC

/mAuCE

/VQ静态工作点uo=-ic×(RC//RL)=uce注意：交流负载线是动态工作点移动的轨迹。UCEQ=VCC–ICQ

Rc即：ic=uce/(-RC//RL)输入回路工作情况分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/µAuBE/ViBUiEF交流负载线直流负载线4.57.5uCE912t0iCQiC

/mA0IB=40µA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC输出回路工作情况分析MN电压放大倍数

例

用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输出特性曲线如右图，RL=3k，uI=(0.72–0.68)V=0.04V

。uCE=(4.5–7.5)V=-3V解：求确定交流负载线则输出特性曲线上有单管共射放大电路当输入正弦波uI

时，放大电路中相应的uBE、iB、iC、uCE、uO波形。单管共射放大电路各点的电压电流波形：单管共射放大电路输出信号与输入信号反相。微变等效电路法晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。微变等效条件研究的对象仅仅是变化量信号的变化范围很小3.2.2.1晶体管微变等效电路iBuBE

晶体管的输入特性曲线rbe：晶体管的输入电阻。

在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管的输入电路可用rbe等效代替。（1）输入端Q点附近的工作段近似地看成直线可认为uBE与iB成正比QOiB

uBE

rbe的近似估算公式：rbb：基区体电阻。reb：基射之间结电阻。低频、小功率管rbb

约为300。c

beiBiCiE（2）输出端假设在

Q

点附近特性曲线基本上是水平的(iC

与uCE无关)，数量关系上，iC

是iB的

倍；iBiB从三极管输出端看，可以用iB恒流源代替三极管；该恒流源为受控源；为iB对iC

的控制。uCE

QiC

O（3）微变等效电路

cbe+uBE+uCEiCiBebcrbe

iB+uBE+uCEiCiBrce3.2.2.2微变等效电路求解Au、Ri、ROC1RcRb+VCCC2RL+++T+Ri=rbe//Rb，Ro=Rcrbe

ebcRcRLRb++ui=i