模块二 基本放大电路

知识点一

基本共射极放大电路知识点二

基本放大电路的分析方法知识点三

工作点稳定电路知识点四

共集和共基放大电路模块二基本放大电路知识点五

场效应管放大电路知识点一

基本共射极放大电路（一）

三极管在放大电路中的3种连接方式三极管在组成放大电路时有3种连接方式，即放大电路的3种组态：共射极、共集电极和共基极组态放大电路。图2.1三极管的3种连接方式（二）

基本放大电路的组成和工作原理1．共射极放大电路（1）三极管（2）隔直耦合电容C1和C2（3）基极回路电源UBB和基极偏置电阻Rb（4）集电极电源UCC（5）集电极负载电阻RC图2.2基本共射极原理性电路图2.3单电源共射极电路

电流的方向：对NPN型三极管而言，基极电流iB、集电极电流iC流入电极为正，发射极电流iE流出电极为正，这和NPN型三极管的实际电流方向相一致。2．电压、电流等符号的规定直流分量：用大写字母和大写下标表示，如IB表示三极管基极的直流电流。交流分量：用小写字母和小写下标表示，如ib表示三极管基极的交流电流。瞬时值：用小写字母和大写下标表示，它为直流分量和交流分量之和，如iB表示三极管基极的瞬时电流值，iB=IB+ib。交流有效值：用大写字母和小写下标表示，如Ib表示三极管基极正弦交流电流有效值。交流峰值：用交流有效值符号再增加小写m下标表示，如Ibm表示三极管基极正弦交流电流的峰值。3．放大电路实现信号放大的实质图2.4放大电路实现信号放大的工作过程

放大器放大的实质是实现小能量对大能量的控制和转换作用。需要特别注意的是，信号的放大仅对交流量而言。4．基本放大电路的组成原则①外加电源的极性必须保证三极管的发射结正偏，集电结反偏。②输入电压ui要能引起三极管的基极电流iB作相应的变化。③三极管集电极电流iC的变化要尽可能地转为电压的变化输出。④放大电路工作时，直流电源UCC要为三极管提供合适的静态工作电流IBQ、ICQ和电压UCEQ，即电路要有一个合适的静态工作点Q。例题2-1：如图2.5所示的放大电路，电路能否实现对正弦交流信号的正常放大？图2.5例题2-1电路（三）

放大电路的主要性能指标1．放大倍数Au、Ai（1）电压放大倍数Au

在单级放大电路中，Au约为几十；在多级放大电路中其值可以很大（10～106）。用分贝（dB）来表示电压放大倍数，这时称为增益。电压增益=20lg|Au|（dB）例题2-2：①如果一个放大电路的电压放大倍数为100倍，用分贝作单位，其电压增益为多少分贝？②若一个放大电路的电压增益为60dB（分贝），此放大电路的电压放大倍数为多少？解：①放大电路的电压增益为40dB（分贝）。②放大电路的电压放大倍数为1000倍。（2）电流放大倍数Ai2.输入电阻Ri图2.6放大电路的输入电阻

输入电阻Ri的大小，直接影响到实际加到放大器上的输入电压值：

对于一定的信号源电路，输入电阻Ri越大，放大电路从信号源得到的输入电压ui就越大，放大电路向信号源索取电流的能力也就越小。图2.7放大电路的输出电阻

3．输出电阻RoRo的计算有两种方法。（1）方法一，其中，为负载开路时的输出电压。此方法一般用于实验中定量测量Ro。（2）方法二

当放大电路作为一个电压放大器来使用时，其输出电阻Ro的大小决定了放大电路的带负载能力。

Ro越小，放大电路的带负载能力越强，即放大电路的输出电压uo受负载的影响越小。图2.8输出电阻的求解电路知识点二

基本放大电路的分析方法（一）

放大电路的图解分析法图解分析方法是指根据输入信号，在三极管的特性曲线上直接作图求解的方法。1．静态工作情况分析（1）静态、动态和静态工作点①静态：也叫直流工作状态。②动态：也叫交流工作状态。③静态工作点Q：一般将静态工作点的值表示为IBQ、ICQ、UBEQ

、UCEQ。（2）直流通路图2.9静态工作点Q

画直流通路有以下两个要点。①电容视为开路②电感视为短路图2.10共射极放大电路图2.11共射极电路的直流通路

估算电路的静态工作点Q时必须依据直流通路。（3）Q点的估算①公式估算法确定Q点。以图2.11电路为例：（2-1）（2-2）（2-3）

对NPN硅管UBEQ≈0.7V，锗管UBEQ≈0.2V。例题2-3：如图2.11所示电路，已知UCC=10V，Rb=320k，

=80，Rc=2k，估算Q点的值。解：因为UCC

>>

UBE，所以：②图解法定Q点。设三极管的输出特性已知，以图2.11电路为例，从图中输出回路可得：图2.12图解法确定Q点例题2-4：如图2.13所示的共射极放大电路，已知β=50，UBE=0.7V，UCC=12V，试用公式估算法确定静态工作点Q。图2.13例题2-4共射极放大电路图解：电路的直流通路如图2.14所示。可列方程如下：

即所求Q点值为：IBQ=30A，ICQ=1.5mA，UCEQ=9V。图2.14例题2-4电路的直流通路2．动态工作情况分析（1）交流通路画交流通路时有以下两个要点。①耦合电容视为短路。②直流电压源（内阻很小，忽略不计）视为短路。计算动态参数Au、Ri、Ro时必须依据交流通路。（2）交流负载线

定义过Q点，斜率为的负载线称为交流负载线。图2.15共射极电路的交流通路

图2.16交流负载线

交流负载线由交流通路获得，且过Q点，因此交流负载线是动态工作点移动的轨迹。（3）放大电路的动态工作范围图2.17动态工作情况①输入电压ui经C1耦合叠加在UBEQ上，uBE的瞬时值为。②iB瞬时值为。③iC瞬时值为。④uCE瞬时值为。

从图中可以看到，uo与ui相位相反，相位差为180°（），即共射极放大电路输出电压与输入电压反相位，这种现象称为反相或倒相。图中uCES～为放大电路的动态输出范围。注意三极管各电极的电压和电流瞬时值是在静态值的基础上叠加了交流分量，但瞬时值的极性和方向始终固定不变。（4）非线性失真

非线性失真分为截止失真和饱和失真两种。①截止失真②饱和失真图2.18截止失真

消除截止失真的办法：增大IBQ值，抬高Q点。对图2.10所示电路，应减小偏置电阻Rb的值。图2.19饱和失真

消除饱和失真的办法：减小IBQ值，增大UCEQ，降低Q点。对图2.10电路，应增大偏置电阻Rb的值。（二）

放大电路的微变等效电路分析法1．三极管的微变等效电路分析（1）三极管的微变等效电路当输入为微变信号时，三极管的基极和发射极之间可用一个交流电阻rbe来等效。三极管的集电极和发射极之间可用一个受控电流源βib来等效。结论：当输入为微变信号时，对于交流微变信号，三极管可用如图2.22（b）所示的微变等效电路来代替。图2.20三极管的交流输入电阻rbe图2.21三极管的电流放大系数β图2.22三极管的微变等效电路模型（2）交流输入电阻rbe的关系式（2-5）式（2-5）中200为三极管的基区体电阻。

（3）有关微变等效电路的几点说明①对于微变输入信号，三极管的基极和发射极之间可用交流电阻rbe来代替；集电极和发射极之间可以用受控电流源βib来代替。②此等效电路成立的前提条件是小信号（微变信号）。③等效电路中的受控电流源不能独立存在，其方向不能随意假定。④微变等效电路中的电压、电流量都是交流信号，电路中无直流量，因此不能用等效电路来求解静态工作点Q的值。2．用微变等效电路分析法分析共射极放大电路（1）用微变等效电路分析法分析放大电路的求解步骤①用公式估算法估算Q点值，并计算Q点处的参数rbe值。②由放大电路的交流通路，画放大电路的微变等效电路：用三极管的微变等效电路直接取代交流通路中的三极管。即不管什么组态电路，三极管的b、e间用交流电阻rbe代替，c、e间用受控电流源βib代替即可。③根据等效电路直接列方程求解Au、Ri、Ro。注意NPN和PNP型三极管的微变等效电路一样。（2）用微变等效电路分析法分析共射极放大电路①放大电路的微变等效电路。②求解电压放大倍数Au。（2-6）

其中。负号表示输出电压uo与输入电压ui反相位。③求解电路的输入电阻Ri。由定义：，从图2.23可得：（2-7）

一般基极偏置电阻Rb＞＞

rbe，Ri≈rbe。输入电阻Ri中不应包含信号源内阻RS。④求解电路的输出电阻Ro。根据输出电阻Ro的定义：（2-8）图2.23图2.10所示共射极放大电路的微变等效电路图2.24求解输出电阻的等效电路

输出电阻Ro越小，放大电路的带负载能力越强。输出电阻Ro中不应包含负载电阻RL。⑤求解输出电压uo对信号源电压uS的放大倍数AuS。由图2.23可知：（2-9）

，其中Rb＞＞

rbe。 （2-10）

可见，由于信号源内阻的存在，AuS＜Au，电路的输入电阻越大，输入电压ui越接近uS。例题2-5：如果已知图2.10中Rb=320k，

=80，Rc=2k，RL=2k，ICQ=2.5mA，试计算放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro。解：由式（2-5）求解三极管的输入电阻rbe：

由图2.23计算电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro：（三）

两种分析方法特点的比较

实际应用中，常把两种分析方法结合起来使用。例题2-6：如图2.25所示，已知β=50，试估算电路的静态工作点Q，并求解Au、Ri、Ro。解：估算静点Q：由图2.26所示直流通路可得参数rbe为图2.25例题2-6图图2.26例题2-6直流通路

图2.25的微变等效电路同图2.23一样，因此动态参数Au、Ri、Ro分别如下：知识点三

工作点稳定电路（一）

温度变化对Q点的影响（1）温度升高，三极管的反向电流增大（2）温度升高，三极管的电流放大系数

增大（3）温度升高，相同基极电流IB下，UBE减小总之，当环境温度变化时，以上各参量都会随着变化，都会导致Q点不稳定。（二）

工作点稳定电路的组成及稳定Q点的原理1．工作点稳定电路的组成2．稳定Q点的原理一般取I1＞＞

IBQ，有：

其工作过程可描述为温度T↑→IC↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓IC↓←图2.27分压式的工作点稳定电路

这里利用输出电流IC的变化，通过电阻Re上的压降UE送回到三极管的基极和发射极回路来控制电压UBE，从而又来牵制输出电流IC的措施称为反馈。（三）

工作点稳定电路的分析1．静态工作点Q的估算由直流通路可估算其静态工作点Q的值：（2-11）

图2.28稳定电路的直流通路2．微变等效电路图2.29稳定电路3．动态参数Au、Ri、Ro（2-12）例题2-7：在图2.27中，已知Rb1=20k，Rb2=10k，Re=1.5k，Rc=2k，RL=2k，UCC=12V，UBE=0.7V，β=50，试计算放大电路的Q值和电路的Au、Ri、Ro。解：根据图2.28直流通路，由式（2-11）可得：计算电阻rbe：

根据图2.29（b），由式（2-12）可得：例题2-8：如图2.30所示，已知β=60，UBE=0.7V，试求：（1）估算Q；（2）计算rbe；（3）用微变等效电路分析法求Au、Ri、Ro；（4）若Rb2逐渐增大到无穷，会出现怎样的情况？解：（1）由直流通路估算Q点：根据式（2-11）：（2）计算rbe：（3）求Au、Ri、Ro

如图2.31所示微变等效电路。由图可得：图2.30例题2-8图

图2.31图2.30的微变等效电路（4）若Rb2逐渐增大到无穷，可计算这时的Q点

电源电压只有UCC=16V，这时，显然不成立。因此ICQ不可能达到5.3mA，三极管饱和时的集电极电流，所以三极管不再工作在放大区域，而是工作在饱和区，输出电压会出现严重的饱和失真，放大电路无法正常工作。知识点四

共集和共基放大电路（一）

共集电极放大电路1．电路组成此电路也叫射极输出器。图2.32共集电极放大电路2．静态工作点Q的估算

由图2.33（a）所示直流通路可得：（2-13）图2.33共集电极放大电路直流通路和微变等效电路3．动态参数Au、Ri、Ro

由图2.33（b）所示微变等效电路可求：（1）电压放大倍数Au（2-14）

共集电极放大电路Au表达式（2-14）中无负号，表示uo与ui同相位，且Au小于1，即共集极放大电路没有电压放大作用，Au≈1。因此共集电极放大电路又称为射极跟随器。（2）输入电阻Ri根据定义可求得：（2-15）共集电极放大电路的输入电阻比共射极放大电路的大很多。（3）输出电阻Ro根据定义可求得：

（2-16）

共集电极放大电路的输出电阻很小，其带负载的能力比较强。共集电极放大电路的输入电阻很大，输出电阻很小。实际应用中，常常用作缓冲级，以减小放大电路前后级之间的相互影响。（二）

共基极放大电路1．电路组成图2.34共基极放大电路2．静态工作点Q的估算3．动态参数Au、Ri、Ro（1）电压放大倍数Auui=−ibrbe（2-17）

共基极放大电路uo与ui同相位，电压放大倍数与共射极放大电路的相同。图2.35微变等效电路（2）输入电阻Ri根据定义可求得：（2-18）由上式可知，共基极放大电路的输入电阻很小。（3）输出电阻Ro共基极放大电路的输出电阻为（2-19）

共基极放大电路具有电压放大作用，uo与ui同相位。放大管输入电流为ie，输出电流为ic，没有电流放大作用，ic≈ie，因此电路又称为电流跟随器。

其输入电阻很小，输出电阻很大。共基极放大电路的频率特性比较好，一般多用于高频放大电路。知识点五

场效应管放大电路（一）

场效应管放大电路的构成1．自偏压电路图2.36所示为N沟道结型场效应管自偏压电路。自偏压电路只适用于耗尽型场效应管所构成的放大电路，对增强型的管子不适用。图2.36自偏压电路2．分压式自偏压电路

图2.37所示为N沟道结型场效应管分压式自偏压电路。

图2.37分压式自偏压电路

分压式自偏压电路适用于耗尽型和增强型场效应管放大电路。（二）

场效应管放大电路的分析1．场效应管微变等效电路图2.38