第三章基本放大电路

第三章基本放大电路第1页，共51页，2023年，2月20日，星期三

一个放大器必须含有一个或多个有源器件，如三极管、场效晶体管等，同时还包含电阻、电容、电感、变压器等无源元件。放大器框图如图所示。3.1放大器概述第2页，共51页，2023年，2月20日，星期三（2）要具有一定宽度的通频带。（3）非线性失真要小。

非线性失真：在放大信号的过程中，放大了的信号与原信号相比，波形将产生畸变，这种现象称为非线失真。3.1放大器概述

（1）要有足够的放大倍数。放大倍数是衡量放大器放大能力的参数，放大倍数有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数。3.1.1对放大器的基本要求

各参数不随时间变化，无输入时无输出。（4）工作要稳定。第3页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1.2放大器的输入3.1放大器概述对输入信号的要求：由信号源提供给放大器的电流、电压及功率都不允许超过放大器的最大允许值。

放大器输入端与前级输出端相连接示意图如图所示。第4页，共51页，2023年，2月20日，星期三

对输出信号的要求：由一个放大器输出给下一级电路的电流、电压和功率都不能超过放大器最大允许值。3.1.3放大器的输出3.1放大器概述

放大器输出端与下级输入端相连接示意图如图所示。第5页，共51页，2023年，2月20日，星期三

三极管基本放大电路如图所示。

3.2.1基本放大电路的组成3.2三极管基本放大电路第6页，共51页，2023年，2月20日，星期三电路中各器件的作用如下。（4）VCC：集电极直流电源，为集电结提供反向偏压。（1）V：放大管，起电流放大作用。（3）Rb：基极偏置电阻。一般是几十千欧至几百千欧。（2）VBB：基极偏置电源，为发射结提供正向偏压。（5）Rc：集电极电阻。一般是几百欧至几千欧。3.2三极管基本放大电路第7页，共51页，2023年，2月20日，星期三（8）Vs：信号源电压；Rs

：信号源内阻。电路中各器件的作用如下。（6）C1、C2：输入和输出耦合电容。（7）RL：负载电阻。3.2三极管基本放大电路第8页，共51页，2023年，2月20日，星期三（4）用大写字母带小写下标表示交流分量的有效值。电路中的电压、电流都是由直流成分和交流成分叠加而成。对直流分量和交流分量，作如下规定：

3.2.2放大器中电流及电压符号使用规定（1）用大写字母带大写下标表示直流分量。（2）用小写字母带小写下标表示交流分量。（3）用小写字母带大写下标表示直流分量与交流分量的叠加。3.2三极管基本放大电路第9页，共51页，2023年，2月20日，星期三

单电源供电的放大电路如图所示。1．静态工作点3.2.3放大器的静态工作点3.2三极管基本放大电路第10页，共51页，2023年，2月20日，星期三静态：放大器无信号输入时的直流工作状态叫静态。静态工作点：在静态下电流电压共同确定的点叫静态工作点，用Q

表示。一般描述静态工作点的量用VBEQ、IBQ、VCEQ和ICQ表示。

一个放大器的静态工作点的设置是否合适，是放大器能否正常工作的重要条件。

VBEQ：硅管一般为0.7V，锗管为0.3V。3.2三极管基本放大电路第11页，共51页，2023年，2月20日，星期三若Rb阻值适当，使IBQ有合适的数值，则基极的总电流IBQ+ib始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流ib的波形失真。

2．静态工作点对放大器工作状态的影响3.2三极管基本放大电路第12页，共51页，2023年，2月20日，星期三

1．放大电路

输出：从集电极和发射极之间输出

电路中，vBE、iB、ic、vCE随vi变化，变化作用如下：vi→vBE→iB→iC→vCE→vo3.2.4放大原理

输入：从基极和发射极之间输入。放大电路如图所示。3.2三极管基本放大电路第13页，共51页，2023年，2月20日，星期三

vi的变化将产生变化的基极电流，使基极总电流发生变化，集电极电流在集电极电阻上产生压降，使放大器的集电极电压将随之变化。通过C2耦合，隔断直流，因此输出信号电压vo也随之变化。只要电路参数能使三极管工作在放大区，则vo的变化幅度将比vi的变化幅度大很多倍。

2．放大原理3.2三极管基本放大电路第14页，共51页，2023年，2月20日，星期三2.波形

输出电压与输入电压相位相反，又称这种共发射极的单管放大电路为反相放大器。3.2三极管基本放大电路第15页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.5直流通路与交流通路放大信号中，即有直流成分又有交流成分。1．直流通路的画法

（1）定义：放大器的直流电流流通的回路，包括输入直流通路和输出直流通路。3.2三极管基本放大电路

电路           直流通路

（2）画法：将电容视为开路，其他不变。如图所示。第16页，共51页，2023年，2月20日，星期三

（2）画法：将容量较大的电容视为短路；将直流电源视为短路，其他元件照画。上述所示电路的交流通路如图所示。

（1）定义：放大器的交流信号电流的流通回路。包括输入交流通路和输出交流通路。2．交流通路的画法3.2三极管基本放大电路第17页，共51页，2023年，2月20日，星期三1．放大器常用指标

②电流放大倍数Ai：

①电压放大倍数Av：

③功率放大倍数Ap：3.2.6基本放大电路的分析方法（1）放大倍数

3.2三极管基本放大电路第18页，共51页，2023年，2月20日，星期三

①电压增益Gv：

（2）放大器的增益

②电流增益Gi：③功率增益Gp：增益G：用分贝数表示放大倍数。单位为分贝(dB)。3.2三极管基本放大电路第19页，共51页，2023年，2月20日，星期三也可视为从输入端看进去的等效电阻。如图所示ri

。ri越大，放大器要求信号源提供的电流越小，信号源的负担越小。在电压放大器中希望放大器输入电阻大一些。

输入电阻ri：输入交流电压vi与输入回路产生的输入电流ii之比。（3）输入电阻和输出电阻3.2三极管基本放大电路第20页，共51页，2023年，2月20日，星期三

ro表示放大器带负载的能力。输出信号时，自身损耗越小，带负载的能力就越强，所以输出电阻越小越好。

输出电阻ro：从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。如上图所示ro

。3.2三极管基本放大电路第21页，共51页，2023年，2月20日，星期三

中频区：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。如图所示。

上限频率fH：信号频率上升到使放大倍数为中频时的0.707所对应的频率。

通频带：fL与fH之间的频率范围称为通频带。记作BW，即：BW=fH-

fL。

下限截止频率fL：信号频率下降到使放大倍数为中频时的0.707所对应的频率。3.2三极管基本放大电路

放大器在放大不同频率的信号时，其放大倍数是不一样的，放大电路在不同频率下的放大倍数如图所示。（4）通频带第22页，共51页，2023年，2月20日，星期三

2．放大器的估算法

（1）静态工作点的估算解:

[例3-1]

图示的放大器的直流通路中，Vcc=12V，三极管

=50，其余元件参数见图，估算静态工作点。A=50×60A

=3mA=12V-3mA×2k=6V3.2三极管基本放大电路第23页，共51页，2023年，2月20日，星期三（2）输入电阻和输出电阻的估算零。

三极管基极和发射极之间存在一个等效电阻，称为三极管的输入电阻，用表示。在低频小信号时，用下式估算。①三极管输入电阻rbe的估算公式②放大器的输入电阻ri和输出电阻ro的估算

一般Rb>>rbe，所以

ro的估算是从放大器输出端(不包括外接负载电阻)看进去的交流等效电阻。3.2三极管基本放大电路第24页，共51页，2023年，2月20日，星期三

负号表示输出电压vo的相位与输入电压vi相位相反。放大器输出端外接负载电阻RL时，等效负载电阻（3）放大器放大倍数的估算3.2三极管基本放大电路第25页，共51页，2023年，2月20日，星期三

［例3-2］图示的电路中，设三极管=50，其余参数见图。试求：（1）静态工作点；（2）rbe；（3）Av；（4）ri；（5）ro。

解:（1）求静态工作点=50×44.4A=2.2mA=12V-2.2mA×3k=5.4V3.2三极管基本放大电路第26页，共51页，2023年，2月20日，星期三

（2）rbe

（3）求电压放大倍数

AV3.2三极管基本放大电路第27页，共51页，2023年，2月20日，星期三

（4）求输入电阻

（5）求输出电阻

rO=RC=3k3.2三极管基本放大电路第28页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.3.1分压式偏置电路的结构及工作原理1．电路结构3.3具有稳定工作点的放大电路

Ce：发射极旁路电容

Re：发射极电阻

由此，VBQ的大小与三极管的参数无关。

基极电压VBQ由Rb1和Rb2分压后得到，即

Rb2：下偏流电阻

Rb1：上偏流电阻

第29页，共51页，2023年，2月20日，星期三2．工作原理

其中Ce的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因而降低。温度变化时，三极管的参数将发生变化，导致工作点偏移。分压式偏置电路稳定工作点的过程可表示为：3.3具有稳定工作点的放大电路第30页，共51页，2023年，2月20日，星期三分压式偏置电路：ICQ先计算，再算IBQ最后算VCEQ。

3.3.2静态工作点的计算3.3具有稳定工作点的放大电路第31页，共51页，2023年，2月20日，星期三

[例3-3]在图所示的两个放大电路中，已知三极管

=50，VBEQ=0.7V，电路其他参数所图所示。

（1）试求两个电路的静态工作点；

（2）若两个三极管的=100，则各自的工作点怎样变化？3.3具有稳定工作点的放大电路第32页，共51页，2023年，2月20日，星期三

图（a）为固定偏置电路

解

（1）先计算两个电路的静态工作点

3.3具有稳定工作点的放大电路第33页，共51页，2023年，2月20日，星期三图（b）为分压式偏置电路

3.3具有稳定工作点的放大电路第34页，共51页，2023年，2月20日，星期三（2）两个三极管

=100时

可见，

增大，导致ICQ增大，使VCEQ降低

在图（b）中，

增大一倍，VCEQ不变，IBQ减少一半。3.3具有稳定工作点的放大电路第35页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.3.3电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算

[例3-4]在图中，已知三极管

=50，VBEQ=0.7V，电路其他参数所图所示。试计算：（1）静态工作点；（2）电压放大倍数AV、输入电阻ri和输出电压ri。3.3具有稳定工作点的放大电路第36页，共51页，2023年，2月20日，星期三

解

（1）计算静态工作点3.3具有稳定工作点的放大电路第37页，共51页，2023年，2月20日，星期三

（2）计算AV、

ri、

ri

=2k3.3具有稳定工作点的放大电路第38页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.4.1图解分析法简介

直流负载线：根据，VCE=VCC-ICRC在和的直角坐标图上画出相应的点，连接这些点得到一条直线，由于它代表放大器输出部分直流通路的方程式，所以将这条线称为直流负载线。*3.4共射电路图解法

画法：取VCE=0时，称为短路电流点。IC=0时，VCE=VCC=12V，称为开路电压点。连接该两点成一条直线，这就是直流负载线。将直流负载线画在晶体管的输出特性曲线坐标内，求出IBQ，就能决定静态工作点。1．用图解法（直流负载线）分析静态工作点

图解分析法：运用晶体管特性曲线，通过作图的方法来分析放大电路的方法称为图解分析法。第39页，共51页，2023年，2月20日，星期三

[例3-5]某一放大器电路如图（a）所示。三极管的输出特性曲线由（b）给出。试在输出特性曲线上作出直流负载线，并确定静态工作点。若图（a）中Rc改为2.5k其他参数保持不变，直流负载线和静态工作点的情况又如何改变？

*3.4共射电路图解法第40页，共51页，2023年，2月20日，星期三

解画出放大电路的直流通路如图（c）所示。作出静态工作点Q，改变RC后，静态工作点为。

令IC=0，得VCE=20V，即为N点。

令VCE=0，得即为M点；

确定静态工作点Q

连接M、N两点，此直流即为直流负载线。*3.4共射电路图解法第41页，共51页，2023年，2月20日，星期三

在图（b）中找出对应的曲线，此曲线与直流负载线MN的交点即为放大电路的静态工作点Q。在Q处分别作垂线交于横坐标、作水平线交于纵坐标可得，。

当VCE=0时，IC=8mA；IC=0时，VCE=20V。作出直流负载中M1N1所示。由于，此时静态工作点为Q´。

若，VCC=20

V，则可得*3.4共射电路图解法第42页，共51页，2023年，2月20日，星期三2．用图解法分析输出端带负载时的放大倍数（1）交流负载线画交流负载线的步聚如下：

②

在轴上确定辅助点D的位置，并连接D、N两点，得到辅助线DN。

③

过静态工作点Q作辅助线DN的平行线M´N´

即得交流负载线。

①在输出特性曲线上作出直流负载线MN，并确定静态工作点Q的位置。*3.4共射电路图解法第43页，共51页，2023年，2月20日，星期三（2）输出端带负载时放大倍数的图解分析

如图所示。根据iB的变化范围iB3~iB1，从图中可得出工作点的变化范围Q1、Q2和输出电压的动态范围，VCE1~VCE2所以输出电压的幅值VOm=VCE2-VCEQ；若输入信号的幅值为，则放大器的电压放大倍数*3.4共射电路图解法第44页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.4.2静态工作点对输出波形失真的影响*3.4共射电路图解法

如图所示。如果静态工作点选择不当将会造成失真，静态工作点与波形失真关系图如图所示。第45页，共51页，2023年，2月20日，星期三（1）饱和失真

如果静态工作点Q在交流负载线上位置过高如图中QA点，则在输入信号幅值较大时，管子将进入饱和区，输出电压波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。（2）截止失真

如果静态工作点Q在交流负载线上位置过低如图中QB点，则在输入信号幅值较大时，管子将进入截止区，输出电压波形正半周被部分削除，产生“截止失真”。（3