基本放大电路教案

-------------第一节

第三章基本放大电路放大器概述基本放大电路也叫放大器，它是利用三极管的电流放大作用，将微弱的电信号（电压信号、电流信号）进行有限的放大，得到需要的电信号。一、放大器的基本概念

1特点1输出信号的功率比输入信号的功率要大

此时我们说电子信号得到了放大2输出信号的波形与输入信号的波形要相同2组成

即信号不产生失真有源器件：三极管无源器件：电阻

场效应管等电容电感变压器等3基本要求1足够的放大倍数2一定宽度的同频带

信号范围内的频率应得到同样的放大3非线性失真小4工作要稳定产生自激信号

由于非线性元件引起的波形畸变叫非线性失真各项参数不随工作时间、环境而改变，同时放大器本身不输入信号的电压、电流及功率不能超过放大器的最大允许值否则会损坏放大器放大器允许输出的输出信号的最大功率应小于由电源提供给放大器的功率。二、三极管的连接方式共发射极放大电路

共基极放大电路

共集电极放大电路

入

22-------------特点：各种基本放大电路的输入端和输出端共发射极放大电路：信号从基极输入，集电极输出；公共端为发射共基极放大电路：信号从发射极输入，集电极输出；公共端为基极集电极放大电路：信号从基极输入，发射极输出，公共端为集电极举例：VCCRcRc

R6R1C2C2Vc

0

VV

C1C1

RLRL信号输入R7

ReCeR2

ReCe0上图为共发射极放大电路，右图为电路图的另一种画法，其中的“⊥”为公共接地，是电路中的电流、电压的零参考点，称为接地端。各元件的作用：C1、C2C1为输入信号耦合电容，为输入信号提供交流通路；

C为输信-------------eevbBBeevbBB-------------号耦合电容，为输出信号提供交流通路。它们同时起隔断直流作用，避免影响三极管的静态工作点。R1、R2基极偏置电阻，电源电压经这两个电阻分压给基极提供偏置电压，使发射结处于正向导通状态。R1叫偏电阻，叫下偏电阻。它们一般为几千欧姆。Rc叫集电极供电电阻，它起两个作用，其一是将放大的电流信号转为电压信号，其二是电源Vc通过它给集电极供电，使集电结处于反向偏置状态。其阻值一般为几欧姆千欧姆。R为发射极负反馈电阻，其作用是稳定静态工作点。C为发射极交流旁路电容，其作用是提高交流信号的放大倍数。V是放大管，起电流放大作用，是放大器的核心元件。第二节一、基本放大电路的组成

三极管基本放大电路如图，是另外一种基本放大电路形式。

o

V

CC

v

o

Vv

i

V

v

i在上图中，V

BB

为基极偏置电源，为发射结提供正向偏压；V

CC

为集电极直流电源，为集电结提供反向偏压。这两个电压共同作用，使三极管工作在放大状态。在右图中，省去了基极电源，由集电极电源V电压。

CC

通过R分出一部分提供基极二、放大器电流电压符号使用规定大大表示直流分量。如：表示三极管的基极的直流电压；I表示基极的直流电流。-------------bbbBbBCECBEI=VbbbBbBCECBEI=V/RI=ICECCCCCCbC小小

-------------表示交流分量。如：i表示三极管的基极的交流电流；的基极的交流电压。

u示三极管大小有效值。小大

表示交流分量的有效值。如：V表加到三管基极的交流电压的表示直流分量和交流分量的叠加。如i表示三极管的基极的直流电流叠加有交流电流分量。即

i=i+I。三、放大器的静态工作点1放大器的静态：当放大器的输入端没有信号输入时所处的状态叫放大器的静态。当放大器无交流信号输入时，它的工作状态可以由三极管的基极与发射极的直流电压

RCVBE和基极直流电流IB、集电极与发射极的

C4直流电压V和集电极直流电流I四个参数来确定。这四个直流参数在三极管的输入

v

o

V

CC特性曲线和输出特性曲线上确定了一个点，这个点就叫三极管的静态工作点。即静态工作点由上面的四个参数来确定。在三极管的放大状态中，根据输入特性曲线，发射结电压几乎不变，所以只需要确定其他三个参数。在右图中，V=0.7V（硅管BCCbCBV=V-IR学生练习：、在上图中，=12V,三极管，R=220K,R=2K求静态工作点。2右图为另一种具有稳定工作点的共射放大电路，求静态工作点。--------------------------3kΩRC47kRb1C2C1V

RL

V

=12Vv

i

10k

v

o

CCRb2500ΩRe

Ce2放大器能否正常工作的重要条件：

设置合适的静态工作点放大器在工作时，其基极和集电极的电流、电压值是直流和交流的瞬时值叠加而成，而放大器的核心元件三极管处于放大状态的条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置，所以加在三极管的基极发射结的瞬时电压应大于死区电压，而且要使集电结处于反向偏置。如图，当三极管的基极没有加静态偏置时的信号处理情况。此时，输入的交流信号因为负半周使三极管进入截止状态，从而集电极输出的放大的交流信号也只有正半周输出，从而造成严重的失真。所以要设置合适的静态工作点，使输入的交流信号处于负半周时三极管也能工作在放大状态从而-------------12CCE12CCECCCC-------------避免输出波形的失真。四、放大原理三极管对信号是怎样进行放大的？这个过程可以用下图进行说明：图中的

C、C为输入信号耦合电容和输出信号耦合电容，对交流信号而言相当于短路，所交流信号电压从基极和发射极间输入，而处理后的交流信号从集电极和发射极间输出。变化的交流信号电流叠加在基极的静态直流电流上，形成变化的既有交流又有直流分量的基极电流

iB(iBb+IB),变化的基极电流又使集电极电流发生更大的变化（也既有直流又有交流分量），从而在上的压降也在发生相同的变化；而集电极电压v=V-iR,这样往相反方向发生更大变化的交流信号电压从集电极输出。由上图可以看出，输出电压的相位与输入电压的相位刚好相反（输入电压上升到正的最大时，输出电压下降到负的最大），故这种共发射极的单管放大电路称为反相器。五、直流通路与交流通路因为放大器放大信号时，既有直流成分又有交流成分，为了分析的方便，常将直流静态量和交流动态量分开来研究，如：分析静态工作点时，只考虑直流量；而计算放大倍数时又只考虑交流量。所以要会画放大器的直流通路和交流通路。1直流通路的画法--------------------------直流通路：是放大器输入回路和输出回路直流电流的流经路径。因电容的隔直流的特性，将电容视为开路，其它不变。常用于静态工作点的分析，如下图。2交流通路交流通路：是放大器交流信号的流经途径，

它是放大器的交流等效电路。画法：将容量较大的电容视为短路，将直流电源（内阻小，可忽略不计）视为短路，其余元件照画。如下图。六、基本放大电路的分析方法(一)放大器常用指标1大倍数(1)-------------

电压放大倍数A放大器的输出电压有效值V

V与输入电压有效值V的Oi-------------值称为电压放大倍数。A=V

VV

Oi(2)电流放大倍数Ai

放大器输出电流有效值

I与输入电流有效值I的oi比值称为电流放大倍数。Ai=

IoIi(3)功率放大倍数A放大器输出功率P与入功率P的值为功率放大ooi倍数A=p2放大器的增益

PoPi放大倍数用对数表示叫做增益

G电子技术对增益作如下规定：(1)功率增益

将输出功率与输入功率之比取对数它的单位为贝尔B，因贝尔单位较大，常用十分之一贝尔——分贝量。即1贝尔分贝

(dB)来度(2)电压增益(3)电流增益3输入电阻和输出电阻放大器的输入电阻

r

i

：

放大器输入端加上交流信号电压

v，i回路产生输入电流i。这如在一个电阻上加上交流电压将产生交流电流一i样。这个电阻叫做放大器的输入电阻，用表示。在数值上等于输入电压与i--------------------------输入电流之比。r=v/iii

i输入电阻也可理解为从输入端看进去的等效电阻，如图312左边所示。这个电阻值越大，则放大器要求信号源提供的信号电流越小，信号源的负担就越小。在应用中总希望放大器输入电阻大一些。放大器的输出电阻是从放大器的输出端(不包外接负载电阻看进去o：的交流等效电阻，如图右边所示。输出电阻越小，放大器带负载能力越强，并且负载变化时，对放大器影响也小。所以输出电阻越小越好。4通频带放大器在放大不同频率的信号时，其放大倍数是不一样的。通常放大器的放大能力只适应于一个特定频率范围的信号。在一定频率范围内，放大器的放大倍数高且稳定，这个频率范围为中频区。离开中频区，随着频率的升高或下降都将使放大倍数急剧下降。下限截止频率f：信号频率下降到中频时的0.707倍所对应的频率叫下限截L止频率。上限频率：将信号频率上升使放大倍数下降到中频时的H的频率叫上限频率.通频带f与f之间的频率范围称为通频带。LH

0.707倍所对应--------------------------(二)放大器的估算法在分析小信号放大器的工作状况时，常用近似估算法。1静态工作点的估算例1图所示的放大电路中，V三极管=50，其余元件数见图，试估算静态工作点。例2

图为另一种具有稳定工作点的共射放大电路，求静态工作点。3kΩRC47kΩRb1C2C1V

RL

V

=12Vv

i

10kΩ

vo

CCRb2500ΩRe

Ce2输入电阻和输出电阻的估算-------------beEQ''RRL=-βbeEQ''RRL=-βboi-------------(1)三极管输人电阻r的估算公式beImA上式中，I为静态发射极电流，因

Ω)(I≈I，所以可用I

代替。一般，

的值EQ在几百欧至几千欧之间。

EQCQCQ

be三极管的输出电阻：一般为几百千欧以上，通常认为∞。(2)放大器的输人电阻和输出电阻r的估算io放大器的输入电阻为和的并联值，即bebr=r∥Ribeb一般》上式可近似认为bbe，r=ri

be放大器的输出电阻：因三极管输出端动态电阻很大，所以输出电阻近似等于集电极电阻。r≈RoC3放大器放大倍数的估算如图，因为与并联．则有bbe因》r，所以bbe在输出端有：

ribbe因为i所以v=icboc

R

=ib

R由于与v相位相反，因此oi

LLv=-ioc

''L根据电压放大倍数A=v，可算出：v

v

v-------------CBCECBCECCCCEQ-------------例在图所示的电路中。设三极管β=50，余参数见图。试求：(1)静态工作点；(2)r(3)A；(4)r；r。bevio解：（）静态工作点V=0.7VIBE

=B

VCC

=

12V

=44.4uAR

b

I==5044.4uA=22mAV=V-IR=12V-2.2mA4V(2)求

ber=300+(1+β)be

26mV

=300+1+50）

26mV

=903ImA（3求

v(4)-------------

求输入电阻．ββ-------------(5)求输出电阻。r≈R=3kΩoC第三节有稳定工作点的放大电路--分压式偏置电路一(一)

分压式偏置电路的结构及工作原理电路结构图为分压式偏置电路。为上偏流电b1阻，R为下偏流电阻(它们的取值均为几b2十千欧姆，电源电压V经R、R分压后ccb1b2得到基极电压

V，提供基极偏流I，BQe是发射极电阻，是的旁路电容，C的eee作用是提供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器的交流信号放大能力不致因而降低。C的取值一般为50～100uFee由图可见，I=I+I，而》I,所以≈I，基极静态电压：12BQ2BQ12RV

BQ

≈

V

CC

R

b2b1

Rb由上式可见，在分压式偏置电路中R、R的分压决定。b1b2(二)工作原理

V的大与三极管的参数无关，只由BQ

V和CC温度变化时，三极管的I、、等参数将发生变化，导致工作点偏移。CBOBEQ-------------CCbCCb-------------实验证明，温度升高时，三极管穿透电流I=(1+

)I

将大幅度增加，使

IβCEOCBO增大。分压式偏置电路能使I的增大受到抑制，自动稳定工作点。CQ

CQ在上图中，有

V=V-V而且BEQBQEQI=I+I≈IEQCQBQCQ当温度升高时，将增大，则I流经R产生的电压V随之增加，因V是一个CQEQeEQBQ稳定值，因而V=V-V

将减小。根据三极管输入特性，基极电流

I

减小，BEQBQ

EQ

BQCQ亦必然减小，使工作点恢复到原有状态。上述稳定工作点的过程可表示为：二

静态工作点的计算例在图所示的两个放大电路中，已知三极管β=50=0．电路其它BEQ参数如图所示。试求：两个电路的静态工作点；若两个三极管的=100,则各自的工作点怎样变化

?解：（）先求两个电路的静态工作点（先直流通路，）（）为固定偏置电路VI=BQ

V

BEQ

=

12V

=0.02mAR

ΩI

=I×0.02mA=1mACQBQ-------------VCEQCQBQVCEQCQBQ-------------V

CEQ

=V

CC

CQC=12V-1mA×5KΩ=7V（）为分压式偏置电路V≈VBQCC

Rb1

=12V×

120K

=2.1VV

EQ

=V–VBQ

BEQ

2.1V-0.7V=1.4VEQI=I==CQEQ

=0.52mAR

e

VCEQ=VCC(R+)=12V-0.52mA（2若两个三极管=100(a)中，因I仍为O.02mA，所以I=βI×0.02mA=2mABQCQBQV=V

CC

CQRC=12V-2mA×5KΩ=2V可见，大，导致I增大，使VCQ

CEQ

降低。(b)中，由于该电路为分压式偏置电路。工作点稳定，I

V、

EQ

I基本不变，则VCQ半。总结：

CEQ

CQ也不变，只是=因而，增一倍，使减小一BQBQ计算静态工作点时，固定偏置电路是先算

I．再算I，最后算BQCQ

CEQ

，分压式偏置电路则是先算

I，再算，最后算。三例2

电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算在图中，已知三极管β，=07V，其余路参数图示。试计BEQ算：(1)

静态工作点；电压放大倍数A，输入电阻和输出电阻rvi

o-------------b1EQCLb1EQCLCL-------------解：（）计算静态工作点（直流通路略）V

VRBQCC

Rb1

b2

=12V×

10K20K

=4VV

EQ

=–VBQV

BEQ

4V-0.7V=3.3VI

EQ=I===1.65mACQEQR

e

V

CEQ

=V

CC

CQ(R+R)=12V-1.65mA×(2K+2K)=5.4V（2计算电压放大倍数A，输入电阻r和输出电阻rvi先画出电路的交流通路，如右图。

or

be

=300+）=1.1KΩIR

'L=R∥R=RRCL

24==1.33KΩR24R501.33K=-=-60.5'rber=R∥R∥=20∥∥1.1K=0.94Ωib1b2ber=R=2KoC总结：在具有稳定工作点的放大电路中，根据公式

RA=-'Lrbe

R的接入，e会使变大，这样，就降低了放大倍数；但是，由于交流旁路电容be入，又使放大倍数增大。

C的接e--------------------------第四节

多级放大器--

两个两个以上单管放大电路组成的放大器叫多级放大器。一

多级放大器的耦合方式放大电路的“级”：在多级放大器中，每个单管放大电路称为“级”。耦合（级间耦合）：各级之间的信号传递称为级间耦合，简称耦合。多级放大器的耦合方式一般有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合(一)阻容耦合利用电阻和电容把前级和后级连接起来的耦合方式叫做阻容耦合。

三种。典型电路如下图。它是一个两级阻容耦合放大电路。输入信号通过第一级电路放大后，在集电极电阻R两端的输出电压再经过耦合电容c1

C把信号电压送出2加在第二级的输入电阻两端。的隔前后级的静态工作点互不2--------------------------干扰，彼此独立，因而给分析和调整电路带来很多方便。(二)变压器耦合利用变压器把前级和后级连接起来的耦合方式叫变压器耦合。典型电路如下图。变压器能利用电磁感应，把交流信号从变压器的原边感应到副边，将信号从前级传到后级特点：、变压器有隔直作用，使前后级静态工作点互不影响。2(三)

、可实现电路间的阻抗变换进行阻抗匹配，以获得最大的输出功。直接耦合前级的输出端和后级的输入端直接相连的方式叫做直接耦合。

典型电路如下图。--------------------------特点：交流信号畅通无阻，但静态工作点相互影响。广泛应用于直流放大器和集成电路中。二

多级放大器的分析多级放大器的分析包括：电压放大倍数、输入电阻和输出电阻、通频带及非线性失真等内容。(一)电压放大倍数多级放大器对被放大的信号而言，属直联关系。前一级的输出信号就是后一级的输入信号。设各级放大器的放大倍数依次为A、A、⋯、A则多级放大器总电V1V2Vn压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积。Av=AA⋯AV1V2Vn若用分贝表示法，则总增益为各级增益的代数和。G(dB)=G(dB)+(dB)⋯+G(dB)VV1V2Vn(二)输入电阻和输出电阻它的输入电阻就是第一级的输入电阻阻。

,它的输出电阻就是最后一级的输出电(三)频率特性与通频带多级放大器总的通频带比任何一级放大器都窄。多级放大器提高电压放大倍数是以牺牲通频带为代价的，因此，为了满足多级放大器对通频带的要求，必需把每个单级放大器的通频带选得更宽些。(四)非线性失真、三极管的输入输出特性曲线均不是直线，这就导致了输入输出特性非线性．输入信号经放大器放大后，输出波形将产生非线性失真。在多放大器中，由于各级均存在着失真，则输出端波形失真更大，要减小输出波形的失真，应尽力克服各单级放大器的失真。-------------''''-------------第五节

放大器的三种基本组态前面讲的是共发射极放大电路，由于在三极管电路中输入和输出回路公共端的选择不同，所以放大器还存在另外两种电路形式共基极放大电路和共集电极放大电路。一、共集电极放大电路：典型电路如下图，右图为它的交流通路。由于被放大的信号从发射极输出，所以又叫射极输出器，简称射随器。电路特点：基极只有一个偏置电阻；集电极没有接电阻；信号从发射极输出。放大器分析：1输入电压和输出电压从图可以看出，输出电压的极性和输出相位相同，即输出电压总是跟随输入电压而变化，所以叫射极跟随器，简称射随器。同时vbe+v即：

v≈v所以输出电压略小于输入电压。电压放大倍数略小于

1且近似于1。电流而言，仍为基极电流的(1+β)倍，具有较强的电流放大能力。e2输入电阻ii=[ii×rbeβi×R]/ii=rbeβRr=v+(1+)iL+(1+)L由上式可见，射极跟随器的输入电阻比较大。所以放大器要求信号源提-------------bebe-------------供的信号电流较小，信号源的负担较小3输出电阻根据电路计算，射极输出器的输出电阻比较小，一般只有几欧到几十欧。所以放大器带负载能力较强，并且负载变化时，对放大器影响也小。由于射极输出器的上述三个特点，它广泛应用在

电路的输入级、多级放大器的输出级或用于两级共射放大电路之间的隔离级。4静态工作点的计算：V=IR+V+IRCCBQbBEQEQe=I

R+Vβ)IRBQbBEQBQe整理后得V

VI

=BQ

R

CCBEQ(1β)R发射极有：I=(1+β)IEQ

BQV

=V-ICEQCC

REQe例：射极跟随器电路如下图，已知三极管

β=50=0.7V，估其静态作点。BEQCCR

Ω

Vv

R

eo

LΩ解：画出直流通路（略）对于输入回路，有：V=IR+V+IRCCBQbBEQEQe-------------bebe-------------=I

R+V+(1+)IBQbBEQ

RBQ

e整理后得V

V

BQ

R

CCBEQ(1β)R

=

k

发射极有：I=(1+β)I=1+50）×EQBQV=V-ICEQCCEQe

6R=12-561×10×10K=6.4V二、共基极放大电路电路如图，右边为其直流通路和交流通路。电容器的作用是：对于交流通路，它是共基极放大电路。它一个宽b带放大器。-------------CC-------------第六节

调

谐

放

大

器前面分析的阻容耦合放大器能对一定范围内的频率信号进行逐级放大，技术上把这种放大器称为宽频带放大器。在无线电广播的接收装置如电视机和收音机中，需要从含有多种频率的信号中，选出某一个频率的信号并加以放大，而将其他频率的信号衰减，这就需要放大器具有选频功能。我们把具有选频放大性能的放大器称为选频放大器本节介绍的调谐放大器是利用回路的谐振特性来实现选频放大的。在电路结构上，它用并联回路取代了阻容耦合放大器的集电极电阻一、预备知识1电容器：其特点是：有充放电的特性。eq\o\ac(○,1)○2隔通交，阻低频，通高频○

3对电有阻碍作用，频率越高，阻碍越小。我们把电容器对电流的阻碍作用叫做容抗。X=

π2电感器：○能阻碍电流的变化。--------------------------○2通流，阻交流，通低频，阻高频。○

3对电有阻碍作用，频率越高，阻碍越大。我们把电感器对电流的阻碍作用叫感抗。X2fL我们把电阻器对电流的阻碍作用叫做电阻，们就把它叫阻抗。。

那么元器件对电流的阻碍作用我3振荡电路振荡：在没有交流成分的参与下，将直流电变为交流电的过程。VCL如图，由于电容器和电感的电能和磁能的不断转化，便形成了振荡，得到频率为f

1

的交流信号。这个频率是由电路的

C和L共同决定的，所以叫2这个电路的固有频率。当电路同时加有交流信号而且频率和这个固有频率相等时这个LC电所处的状态叫做谐振。4串联谐振和并联谐振电路串联谐振电路：如图，为串联谐振电路电路的固有频率：f

πLC特点：○1当振时，合阻力最小，允通过的电流最大，此时电路呈阻性。○2当不处于谐振时，合阻力大，允许通过的电流--------------------------小。所以，只有外加信号频率与固有频率相等时，并联谐振电路：如图为并联谐振电路

电路中的电流最大，而合阻力最小。特点：1当谐振时，合阻力最大，允许通过的电流最小，此时电路呈阻性。○2当处于谐振时，合阻力小，允许通过的电流大。所以，只有外加信号频率与固有频率相等时，

电路中的电流最小，而合阻力最大。二、并联回路的选频特性A、回路的阻抗频率特性图为并联回路的阻抗随频率变化的曲线，从图可以看出：○1当加信号频率等于此时电路呈纯电阻。

时，回路阻抗最大，○当外加信号频率于fo时，回路阻抗迅速减小，此时电路中的电容起主要作用，电路呈容性。○当外加信号频率于fo时，回路阻抗迅速减小，此时电路中的电感起主要作用，电路呈感性。B、回路的相位频率特性由于电容器的充放电特性及电感器能阻碍电路中电流变化的特性，回路的电压和电流的相位不一定相同，即：电压和电流到达最大值的时刻不相同。图为电压和电流的相位差与频率的变化关系曲线。-------------oooo-------------特点：1当外加信号频率等于fo

时，此时电路呈纯电阻，相位差为零。○2当外加信号频率大于f容性，相位差为负值。○3当外加信号频率小于f感性，相位差