第6章基本放大电路

6.1.基本放大电路的组成6.2放大电路的静态分析6.3放大电路的动态分析6.4分压偏置放大电路6.5射极输出器第6章

基本放大电路2/3/20231第6章基本放大器

重点一、记住基本放大器：

a电路结构b元件的作用。二、分析简单的放大电路：

a静态计算、b动态计算。2/3/20232共发射极放大电路的组成6.1基本放大电路的组成2/3/20233共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE6.1.1共发射极放大电路的组成电路组成：●晶体管T●基极电源EB与基极电阻RB●集电极电源EC●集电极电阻RC●耦合电容C1、C2

2/3/20234（1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。（2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。2/3/20235单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE6.1.2放大电路的简化2/3/20236共发射极放大电路的实用电路2/3/20237uiuo

共射极放大电路1.晶体管T的作用RB+UCCRCC1C2

放大元件满足

iC=iB，T应工作在放大区，即保证发射结正偏，集电结反偏。ibicie一、放大电路各元件作用2/3/202382.集电极电源UCC作用共射极放大电路RB+UCCRCC1C2集电极电源作用，是为电路提供能量。并保证集电结反偏。2/3/202393.集电极负载电阻RC作用共射极放大电路RB+UCCRCC1C2

集电极电阻的作用是将变化的电流转变为变化的电压。2/3/2023104.基极电阻RB的作用+UCCRCC1C2TRB共射极放大电路

基极电阻能提供适当的静态工作点。并保证发射结正偏。2/3/2023115.耦合电容C1和C2作用(1)隔直作用隔离输入、输出与电路的直流通道。(2)交流耦合作用能使交流信号顺利通过。

共射极放大电路RB+UCCRCC1C22/3/202312放大电路的三个动态性能指标:(1)放大电路的输入电阻ri(2)放大电路的输出电阻r0(3)电压放大倍数Au二、放大电路的动态性能指标2/3/2023131、放大电路的输入电阻

放大电路对信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri

，即输入电阻对交流而言是动态电阻。2/3/2023142、放大电路的输出电阻

对于负载而言，放大电路相当于信号源(可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻r0

，它也是动态电阻。

2/3/2023153.电压放大倍数2/3/202316三、

放大电路的工作特点UBEIBICUCE1、无输入信号(ui

=0)时:

uo

=0uBE

=UBEuCE

=UCE+ECRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO2/3/202317ICUCEOIBUBEO结论：

无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。QIBUBEQUCEIC2/3/202318UBEIB无输入信号(ui

=0)时:？有输入信号(ui

≠0)时

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uBE

=UBE+uiiB

=IB+ibiC

=IC+icuCE

=UCE+uoIC+ECRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO2、有输入信号(ui

≠0)时:交直流信号共存2/3/202319结论：

加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析2/3/202320结论：

若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。

输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO2/3/2023213.实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。(2)正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。2/3/2023224.直流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。直流通路：无交流信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。交流通路：有交流信号时交流分量（变化量）的通路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。2/3/202323§6.2放大电路的静态分析静态：放大电路无信号输入（ui

=0）时的工作状态。静态分析：确定放大电路的静态值。

——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。

分析放大电路可分为静态分析和动态分析。2/3/202324分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：

(1)

使放大电路的放大信号不失真；

(2)

使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE

。静态分析：确定放大电路的静态值。静态工作情况分析2/3/2023256.2.1用放大电路的直流通路确定静态值（估算法）

静态分析1.画放大电路的直流通路方法直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB

、IC

、UCE)对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2/3/202326

IB=UCC-UBERB①基极电流②集电极电流IC=IB

③集-射极电压UCE=UCC-RCIC2.静态值计算当UBE<<UCC时RB+UCCRCICUCEIBT④发射极电流2/3/202327[解]根据直流通道可得出IC=

IB=37.5

×0.04=1.5mAUCE=UCC–ICRC=12-1.5

×10-3

×4×103=6VRB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5,试求放大电路的静态值。例题15.1=12300×103IB=UCCRB=40μA2/3/202328例2：用估算法计算静态工作点。已知：EC=12V，RC=3.3k，RB=280k，=50。解：注意：电路中IB

和IC

的数量级不同+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIB2/3/202329例3：用估算法计算图示电路的静态工作点。由例1、例3可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+ECRBRCT++–UBEUCE–ICIB2/3/202330IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ

如图所示，(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点Q。输入输出特性曲线静态工作点Q在输入输出特性曲线上的位置2/3/202331UCE=UCC–ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2.直流负载线RB+UCCRCUCEIBUBE+-+-BCEICT直流负载线斜率由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点2/3/202332QUCC（1）作直流负载线[解]IC=

0时

UCE=UCC可在图上作直流负载线。ICUCEQ1Q2IB=20μAIB=0IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μA1.531206(V)(mA)UCE=0时根据UCE=UCC-RCIC已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5。（1）作直流负载线；（2）求静态值。例题15.22/3/202333（2）求静态值基极电流=40μA

IB=40μAIC=1.5mA

UCE=6V由图中Q点得:集电极电流发射极电流IC=βIB=37.5

×40×10-61=1.5mAIE=(1+β)IB=1.5mA2/3/202334§6.3

放大电路的动态分析动态：放大电路有信号输入（ui

0）时的工作状态。分析方法：

微变等效电路法，图解法。所用电路：

放大电路的交流通路。动态分析:

计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：

各极电压和电流的交流分量。目的：

找出Au、

ri、

ro与电路参数的关系。简单分析一下失真情况。动态分析的内容2/3/2023356.3.1放大电路的动态性能指标(1)放大电路的输入电阻ri(2)放大电路的输出电阻r0(3)电压放大倍数Au2/3/202336

微变等效电路：把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。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。线性化的条件：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。6.3.3微变等效电路法2/3/202337iBUBE

当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作线段可认为是直线。定义三极管的输入电阻rbe

，表示其输入特性。UBEIB1.晶体管的微变等效电路（1）三极管的输入电阻rbeQ2/3/202338ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。2.放大电路的微变等效电路2/3/202339

对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：

式中，

IE：发射极电流的静态值;β：晶体管的放大倍数；

rbe：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧(动态电阻)。2/3/202340RBRCuiuORLRSes++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略电源的内阻，直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路交流通路+ECRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE画放大电路的交流通路方法2/3/202341ubeibibicicubeibuce+-+-BCEucerbe

rce+-+-CB三极管的微变等效电路2/3/202342分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS放大电路的微变等效电路2/3/202343（1）当RL≠∞时分两种情况：负载电阻愈小，放大倍数愈小。3.电压放大倍数的计算2/3/202344（2）

当

RL=∞（输出端开路）时式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。负载电阻RL越小，放大倍数Au越低。2/3/202345[解]已求得IC=1.5mA≈IERL’=RC∥RL=2kΩ已知UCC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ,β=37.5，RL=4kΩ，试求电压放大倍数。例题2/3/2023464.放大电路输入电阻ri

的计算

放大电路对信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri

，即输入电阻对交流而言是动态电阻。2/3/202347放大电路的输入电阻ri

定义：+-信号源Au放大电路+-放大电路信号源+-+-2/3/202348输入电阻ri为了减轻信号源的负担，总希望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，较低，并不理想。2/3/202349电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，信号源的功耗越低，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。rbeRBRCRL2/3/2023505.放大电路输出电阻r0的计算

对于负载而言，放大电路相当于信号源(可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻r0

，它也是动态电阻。+_RLro+_RSRL+_放大电路+_2/3/202351求法：(1)将信号源短路（令Ui=0）和输出端开路，从输出端看进去的电阻。

(2)将信号源短路（令Ui=0）保留受控源，输出端加电压（U0）以产生电流

I0，则

输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，带负载能力越强，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。2/3/202352输出电阻（相当于信号源的内阻）

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。2/3/202353总结：共射极放大电路特点：

1.放大倍数高;2.输入电阻低;3.输出电阻高.2/3/202354[解：

放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电动势E0和内阻r0表示。等效电源的内阻即为输出电阻。输出端开路时输出端接上负载电阻时由上列两式可得出本例中2kΩ已知UOC=4V,RL=6kΩ,UOL=3V,求放大电路的输出电阻。放大电路同上图。例题2/3/2023552/3/2023562/3/2023572/3/202358RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB6.4.2分压式偏置电路(可自动稳定静态工作点)VB（1）可认为VB与晶体管的参数无关，不受温度变化的影响。2/3/202359条件：I2>>IB，则与温度基本无关。调节过程：静态工作点稳定的放大电路2/3/202360RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB也可认为IC不受温度变化的影响。

RE越大，稳定性越好。但太大将使输出电压降低。一般取几百欧~几kΩ。ICIETUBEIBICVEICVBVE（2）2/3/202361RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBTUBEIBICUEIC本电路稳定的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程+++2/3/202362

分压式偏置放大电路中,已知UCC=12V，RC=2kΩ，RE=2kΩ，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，β=37.5。试进行静态和动态分析。例题15.4.12/3/202363（1）静态分析2/3/202364（2）动态分析2/3/202365例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：