基本放大电路-电路知识讲解

一、共射基本放大电路结构§2.2基本共射放大电路二、静态工作点分析Q点的近似计算Q点的图解分析Q点分析举例三、共射放大电路的工作原理静态工作动态工作放大电路中的失真现象四、动态参数分析微变等效电路动态参数及其计算五、三极管放大电路分析举例例1例2Au、Ausriro附：共射放大电路习题1六、静态工作点的稳定影响Q点稳定的因素分压偏置式放大电路放大是指将信号由小变大，放大的实质是实现能量的控制。即通过三极管的控制作用，将直流电源提供的能量转化为交流输出功率。放大的概念扩音机工作原理示意图~Rsus放大电路VCC信号源负载直流电源基本放大电路的组成（1）基本放大电路的组成原则：1、要有工作在放大状态的放大元件。2、输入、输出信号要有耦合通路。基本放大电路的组成（2）共射极交流基本放大电路的结构BCETRbUBBRCUCC

放大元件为三极管

加直流偏置，使三极管工作在放大状态，即：

UBE>0，UCB>0

交流输入信号ui经耦合电容C1引入放大电路。C1ui+-

经耦合电容C2可获得放大后的交流输出信号uo。C2uo+-耦合电容作用：隔直流、通交流大小：几到几十微法，采用电解电容。++--基本放大电路的组成（3）基本共射放大电路的简化结构BCETRbUBBRCC1ui+-C2uo+-++--UCC+UCCRbUCC

实际放大电路中，两个电源往往合并为一个电源，并采用电位表示电源的简化结构。输入回路输出回路基本放大电路的组成（4）放大电路中电压、电流符号说明

由于放大电路中同时存在直流与交流量，因此在对其进行分析时，为了表达明确，特对电压、电流符号作如下规定（以三极管基极电流为例）：IB：符号与下标均大写，表示直流分量。Ib：符号大写、下标小写，表示交流分量的有效值。iB：符号小写、下标大写，表示直流与交流的总量瞬时值，即：iB

=IB+ibib：符号与下标均小写，表示交流分量的瞬时值。放大电路的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直流通路和交流通路放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，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。交流通路：只考虑交流信号的分电路。直流通路：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。例：对直流信号（只有+EC）开路开路RB+ECRCC1C2T直流通路RB+ECRC对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路uiuoBCETRCui+C2+-Rbibic--+usRsRL

用近似估算法求静态工作点

用图解分析法确定静态工作点静态工作点的分析与计算直流通路BCETRCC1ui+-C2uo+-++--+UCCRbui=0电容开路BCETRC+UCCRbIBQUBEQICQUCEQ

采用该方法，必须已知三极管的

值。1.用近似估算法求静态工作点BCETRC+UCCRbIBQUBEQICQUCEQ根据三极管的伏安特性，有：根据三极管的电流放大作用,有:对输入回路,由KVL得:对输出回路,由KVL得:UBEQ=0.7V，对硅管0.3V，对锗管采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。

共射极放大电路2.用图解分析法确定静态工作点

首先，画出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-BCETRC+UCCRbIBUBEICUCE对输入回路,由KVL得:则:对输出回路,由KVL得:则:0uCEiCiBuBE0IBQUBEQQQIBQUCEQICQ直流负载线UCC

共射极放大电路放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？解：（1）（2）当Rb=100k时，静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0.3V，即IC的最大电流为：所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0.3V），例1300kΩ2kΩ+15V+20V+30V100kΩ2kΩ+15V-15V300kΩ2kΩ200kΩ2kΩ+30V2kΩ+5V-2.5V5kΩ10kΩ例2：分析图示各放大电路的静态工作点。(a)(b)(c)(d)(e)解：(a)图的静态工作点如图所示BCETRC+UCCRbIBQUBEQICQUCEQ300kΩ2kΩ+15V取:UBEQ=0.7V则:解：(b)图的静态工作点与(a)图相似取:UBEQ=0.7V则:+20V+30V100kΩ2kΩ错误！！ＵＣＥＱ不可能是负值！表明此时三极管已进入饱和区，ＵＣＥＱ≈０.3V则:解：(c)图中由于输入回路中的负电源，使三极管处于截止状态。则:+15V-15V300kΩ2kΩ解：(d)图中静态工作点如图所示由KVL定理，对于输入回路有:200kΩ2kΩ+30V2kΩIBQUBEQUCEQICQ取:UBEQ=0.7V又由KVL定理，对于输出回路有:解：(e)由KVL定理，对于输入回路有:IBQUBEQUCEQICQ取:UBEQ=0.7V又由KVL定理，对于输出回路有:+5V-2.5V5kΩ10kΩ各工作点如图所示单管共射放大电路的工作原理（1）BCETRCC1ui+-C2uo+-++--+UCCRb当ui=0时，电路中的电压、电流都是不变的直流，这时放大电路处于直流工作状态，简称静态。IBQICQUBEQUCEQ

电路处于静态时，三极管各电极的电压、电流在特性曲线上

确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用

IB、IC、和UCE

（或IBQ、ICQ、和UCEQ

）表示。t0uit0iBIBQt0iCICQt0uCEUCEQ静态时，由于电容C2的隔直作用

uo=0t0u0共射放大电路的工作原理（2）当ui≠0时，称放大电路处于动态。BCETRCC1ui+-C2uo+-++--+UCCRbuC1uC2此时：uBE

=ube+UBEuBE=ui+UBEQ

根据三极管的特性，基极电流将随基极电压变化，有：iB=IBQ+ibiB则：iC=βiB=β(IBQ+ib)=ICQ+iciCuCE动态工作状态ui=0时，iB,iC,uCE都是在原来静态值的基础上叠加了一个交流量。即iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uce由图可知，uo比ui大得多，实现了放大，且uo

和ui相位相反。交流通路

在三极管特性曲线的线性区内，根据叠加原理，总电流或总电压是直流成分与交流成分的线性叠加。只考虑放大电路中交流分量单独作用时的电路为放大电路的交流通路。只有交流量的放大电路能正常工作吗？信号源UCC=0电容短路BCETRCC1ui+C2uo+-++--+UCCRbuC1uC2uBEiBiCuCE--+usRsRLuoBCETRCui+C2+-Rbibic--+usRsRL负载usRs

uoBETRCui++-Rbibic--+RL由交流通路得纯交流负载线：

共射极放大电路交流通路icvce+-uce=-ic

(Rc

//RL)因为交流负载线必过Q点，又

uce=

uCE-UCEQ

ic=

iC-ICQ

同时，令R

L=Rc//RL动态工作情况分析则交流负载线为uCE-UCEQ=-(iC

-

ICQ)R

L

即iC

=(-1/R

L)uCE

+(1/R

L)UCEQ+

ICQ过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/R

L

直线，该直线即为交流负载线。R'L=

RL∥Rc，是交流负载电阻。

交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。

输入交流信号时的图解分析共射极放大电路通过图解分析，可得如下结论：

1.ui

uBE

iB

iC

uCE

|-uo|

2.uo与ui相位相反；

3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；

4.可以确定最大不失真输出幅度。#

动态工作时，

iB、

iC的实际电流方向是否改变，uCE的实际电压极性是否改变？#

放大电路为什么要建立正确的静态？小结放大电路中电压与电流包含两个分量：一个是静态工作情况决定的直流成分IBQ、ICQ、和UCEQ

；另一个是由输入电压引入的交流成分ib,iC,uce。只有建立合适的静态工作点，才能保证三极管工作在特性曲线的线性区放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。Q点过高时放大电路工作过程图解0uCEiCIBQQUCEQICQUCC引起集电极电流失真输出放大信号失真结论：Q点过高使三极管进入饱和区，引起的失真称为饱和失真，也称为底部失真。iC0静态工作点对放大电路工作的影响要避免饱和失真，应将RBQ点过低时放大电路工作过程图解ICQ0uCEiCIBQQUCEQUCC引起集电极电流失真输出放大信号失真结论：Q点过低使三极管进入截止区，引起的失真称为截止失真，也称为顶部失真。Q点在什么位置，放大工作最好？0iC要避免截止失真，应将RB放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：

工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要有合适的交流负载线。

Uomax=min{UCEQ-UCES，ICQ(RC//RL)}最大输出电压的幅度：

当输入交流信号变化范围很小时，可认为三极管工作于线性区，此时三极管可用一个线性模型等效，称此线性模型为三极管的微变等效电路。1.输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。

uBE

iB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rberbe的量级从几百欧到几千欧。三极管的微变等效电路2.输出回路iCuCE所以：(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。近似平行(2)考虑uCE对iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义

iC

uCEubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。三极管的微变等效电路为rbe

ibib

rcerbe

ibibbce等效cbe共射放大电路的微变等效电路BCETRCC1ui+C2uo+-++--+UCCRbuC1uC2uBEiBiCuCE--+usRsRL=

交流通路

+三极管微变等效电路交流通路微变等效电路+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOui放大电路的微变等效电路用于计算放大电路的动态参数：AU、ri、rO.usRsuoBETRCui++-Rbibic--+RL单管放大电路的动态参数（1）放大电路的动态参数(1)电压放大倍数：输出电压与输入电压的比值信号源负载Au是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。（2）输入电阻Ri

：输入端口特性可以等效为一个电阻。Ri输入回路要使输入的有效信号ui大，则希望…？理想单管放大电路的动态参数（2）放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。即：ri越大，Ii就越小，ui就越接近uS(3)输出电阻roAu~US放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。~roUS'单管放大电路的动态参数（3）如何确定电路的输出电阻ro

？步骤：1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。2.加压求流法。方法一：计算。方法二：测量。Uo1.测量开路电压。~roUs'2.测量接入负载后的输出电压。~roUs'RLUo'步骤：3.计算。——负载开路时的电压放大倍数输出回路由输出回路得则电压增益为由此可见即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望…？（考虑改变放大电路的参数）理想情况共射基本放大电路动态参数的计算（1）动态参数的计算必须在放大电路的微变等效电路中进行。+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOuiii1.

输入电阻ri的计算根据ri的定义，有：在右图电路中，显然：因为一般有：Rb>>rbe，所以：共射放大电路的输入电阻较小，往往不能满足电路要求。共射基本放大电路动态参数的计算（2）2.

输出电阻rO的计算

根据定义，放大电路的输出电阻即相对于负载的戴维南等效电路的内阻，故可采用外加电压法求解。+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOui××端口开路+-uORbbeibrbeceβibicRSRciO独立源零处理外加电源根据定义，有：显然，右图电路中受控电流源电流为零，即ic=0，所以：共射放大电路的输出电阻较大共射基本放大电路动态参数的计算（3）3.

电压放大倍数Au、As的计算+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOui在图示电路中，有：根据定义，则有：共射放大电路的电压放大倍数可达几十到几百负号表明输入信号与输出信号相位相反显然，Au随负载大小而变化。负载开路时，达到最大值：共射基本放大电路动态参数的计算（4）定义对信号源电动势us的电压放大倍数为：+uS+-Rbbeibrbeceβibic-RSRcRLuOui

显然，在RS=0时，Aus=Au。即对于电压放大电路，信号源内阻越小越好。小结：动态分析步骤：（1）画出放大电路的交流通路方法：将电路中的直流电源置“0”,电容用短路线代替。（2）画出放大电路的微变等效电路图方法：将交流通路中的三极管用微变模型代替（3）借助微变等效电路图求解电路的动态参数基本放大电路分析举例（1）例：在图示放大电路中，电容C1、C2与C3在信号频率范围内容抗可忽略不计。试求：（1）画出直流通路，计算静态工作点Q；（2）画出交流通路与微变等效电路，计算动态参数。解：画直流通路uoBCETRCC1ui+-C2+-+UCCR1R2RLC3BCETRC+UCCR1R2什么是直流通路？基本放大电路分析举例（2）BCETRC+UCCR1R2IBQuBEQICQICCuCEQ计算静态工作点Q什么是静态工作点？根据KVL，有：根据KCL有：由三极管的特性有：-------（1）-------（2）-------（3）-------（4）若对硅管取UBEQ=0.7V，对锗管取UBEQ=0.3V，则可由上述方程组解得：基本放大电路分析举例（3）画交流通路什么是交流通路？uoBCETRCui+-+-R1R2RL将电容与直流电源短路后的电路就是交流通路uoBCETRCC1ui+-C2+-+UCCR1R2RLC3R1R2RCRLuiu0+-+-基本放大电路分析举例（4）画微变等效电路++-R1beibrbeceβibic-RLR2RCuOui什么是微变等效电路？根据动态参数的定义，有：R1R2RCRLuiu0+-+-基本放大电路分析举例（2）例：放大电路如图所示。设UCC=10V，β=40，二极管与三极管均为硅管。试求：（1）要使IBQ=2mA，问Rb=?（2）计算放大电路的动态参数。uiBCETRCC1+-C2uo+-++--+UCCRb影响静态工作点的主要因素为保证放大电路正常工作，必须有合适与稳定的静态工作点。温度变化会导致三极管参数发生变化温度每升高100C，ICBO增大一倍温度每升高10C，UBEQ减小2.5mV温度每升高10C，β增加0.5%-1%在共射基本放大电路中，因为：所以，当温度升高时有：0uCEiCIBQQUCEQICQUCC结论：共射基本放大电路在温度升高时，可能会出现饱和失真。分压偏置式放大电路

VoltageDividerBias（1）解决共射放大电路Q点不稳定的方法选择温度稳定性高的三极管元件采用新的电路结构----分压偏置式放大电路BCETRCC1ui+-C2uo+-++--+UCCRbBTRCC1ui+-C2uo+-++++UCCRb1Rb2RLReCe基极采用分压偏置引入负反馈分压偏置式放大电路的工作原理（1）在电路设计中使IR》IB，常取(5∽10)IB，则：即基极电位基本不随温度变化。（2）Re在电路中引起如下控制过程：温度IC(IE)VE(=IERe)UBE(=VB-VE)IBIC即IC的变化受到抑制，Q点稳定Re的大小对反馈有何影响？IRIBVBICIE旁路电容I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路+UCC方框中部分用戴维南定理等效为：RdUSB进而，可求出IC

、UCE

。算法一：分压偏置式放大电路的静态工作点计算分压偏置式放大电路的静态工作点计算uoBTRCC1ui+-C2+-++++UCCRb1Rb2RLReCeIBQVBICQIEQBTRC+UCCRb1Rb2Re直流通路UCEQ因为IR》IB，则：所以：算法二：例：已知

=50，UCC=12V，RB1=7.5k

，RB2=2.5k

，RC=2k

，RE=1k

，

求该电路的静态工作点。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo利用戴维南定理的计算结果：估算的结果：B分压偏置式放大电路（3）分压偏置式放大电路的动态参数计算uoBTRCC1ui+-C2+-++++UCCRb1Rb2RLReCe微变等效电路++-Rb2beibrbeceβibic-RLRcRb1uOui（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻ri（3）输出电阻ro结论：分压偏置放大电路的动态参数与共射放大电路一致。那么它的作用是什么?分压偏置式放大电路（4）（1）电压放大倍数Au（2）输入电阻ri（3）输出电阻ro电容Ce对分压偏置式放大电路动态参数的影响Au减小++-Rb2beibrbecβibic-RLRcRb1uOuiReri增大ro不变Ii若无电容Ce

，则用加压求流法求输出电阻。rbeRCRER'BRS可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题：如果电路如下图所示，如何分析？I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1RE2静态分析：直流通路RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1R'B？思考题1.试分析下列问题：共射极放大电路（1）增大Rc时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？（2）增大Rb时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？（3）减小VCC时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？（4）减小RL时，交流负载线将如何变化？Q点怎样变化？向左倾斜，Q点左移斜率不变，Q点下移向左平移，Q点向左下方移动向右倾斜，Q点不变共射极放大电路？思考题2.放大电路如图所示。当测得BJT的VCE

接近VCC的值时，问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？截止状态答：故障原因可能有：•Rb支路可能开路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。•C1可能短路，

VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-IC

Rc=VCC

。单管放大电路三种接法及性能比较共集电极放大电路共基极基本放大电路三种接法的性能比较共集电极放大电路（1）1.电路结构BCETReC1ui+-C2uo+-+++UCCRb输出信号由发射极引出----射极跟随器交流通路BCETReui+-uo+-RbusReui+-uo+-RbBCETRLRs输入回路输出回路共集电极放大电路（2）2.静态工作点计算BCETReC1ui+-C2uo+-+++UCCRb直流通路BCETReRb+UCCUBEQIBQICQUCEQ对输入回路，由KVL有：即：所以：对输出回路，由KVL有：所以：共集电极放大电路（3）usReui+-uo+-RbBCETRLRs3.动态参数计算微变等效电路ibicβibBCErbeuoiiusReui+-+-RbRLRsBCEie因为：所以：电压放大倍数Au：Au≈1，表明输入与输出信号大小相等、相位相同因为：所以：输入电阻ri：输入电阻较大，可达几十KΩ共集电极放大电路（4）因为：所以：输出电阻ro：外加电压法uoiiusReui+-+-RbRLRsBCEieuoioRe+-RbRsBCEierbeβibib输出电阻较小，可达几十Ω{end}射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作