电工电子技术 课件 第7章 三极管放大电路

7.1基本共射放大电路7.6多级放大电路7.4分压式偏置共射放大电路7.3偏置共射放大电路第7章三极管放大电路及分析教学内容7.2放大电路的分析方法7.5其他放大电路及分析教学要求

理解共发射极单管放大电路的基本结构和工作原理，掌握静态工作点的估算，掌握微变等效电路的分析方法，了解放大电路输入电阻和输出电阻的概念；理解射极输出器的基本特点和用途；了解放大电路的频率特性；了解多级放大的概念。重点

共射极单管放大电路的基本结构和工作原理，静态工作点的估算，微变等效电路的分析法。输入电阻、输出电阻的概念，射极输出器的基本特点，多级放大电路的概念。差模信号和共模信号的概念，基本的互补对称功率放大电路的工作原理。反馈的概念，负反馈对放大电路性能的影响。难点

半导体三极管电流分配和放大作用，工作原理和主要特性曲线。放大电路的频率特性。8.1基本放大电路三极管T：放大元件（控制元件），即能量较小的输入信号通过三极管的控制作用，去控制电源EC所供给的能量，以便在输出端获得一个能量较大的信号。集电极电源EC：为输出信号提供能量，并保证集电结反向偏置。集电极电阻RC：将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。共发射极基本交流放大电路ECRSesRBEBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-++基极电源EB和基极电阻RB：使发射结处于正向偏置，并提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点。耦合电容C1、C2：是极性电容器，起隔直流通交流作用。8.1.1

基本放大电路的组成及各元件的作用+-+-+-+-放大电路示意图

放大电路的输入端可用一个等效电阻ri

表示，称为放大电路的输入电阻，是信号源的负载，即

放大电路的输出端可用一电压源(，ro)表示，它是负载电阻RL的电源，其内阻ro称为放大电路的输出电阻。放大电路的电压放大倍数静态：放大电路无输入信号(ui=0)时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。静态分析：确定放大电路的静态值(直流值)，即

IB、IC、UBE、UCE，设置合适的静态工作点，使放大电路的输出信号不失真。放大电路中电压和电流的符号直流分量：IB、IC、IE、UCE、UBE交流分量：ib、ic、ie、uce、ube总量：iB、iC、iE、uCE、uBE7.2.2放大电路的静态分析1.用估算法确定静态值直流通路+UCCRBRCTUBEUCEICIBIE+-+-共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-++

由IB确定的某条输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点直流负载线斜率直流负载线20A36IC/mA123UCE/V912O1.5IB=040A60A80AQQ2Q12.用图解法确定静态值⑴绘出三极管的输出特性曲线组。

⑶作出直流负载线：UCE

=UCC–ICRC。⑵

由直流通路求出偏置电流IB，确定某条输出特性曲线。⑷负载线与确定的那条输出特性曲线的交点即为静态工作点Q，进而确定UCE、IC。动态：放大电路有输入信号(ui

0)时的工作状态。分析方法：微变等效电路法、图解法。动态分析：在静态值确定的基础上分析各极电压和电流的交流分量，计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。1.

微变等效电路法微变等效电路：把非线性元件三极管所组成的放大电路等效为一个线性电路，即把三极管线性化，等效为一个线性元件。7.2.3

放大电路的动态分析线性化的条件：三极管在小信号（微变量）情况下工作，则在静态工作点附近的小范围内可用直线段近似地代替三极管的特性曲线。

UBEQIBUBEOIBUCE

IB⑴三极管的微变等效电路①输入特性曲线三极管的输入电阻②输出特性曲线rce的阻值很高，一般忽略不计。三极管的输出电阻：三极管的电流放大系数：

ic=ib：三极管的输出电路可用受控电流源代替，表示其电流间的控制作用。△IC△UCEICUCEOQICUCE△IC△IBIB低频小功率三极管的输入电阻估算式：三极管的输入电路可用rbe等效代替。三极管icibubeuce+-+-EBC三极管微变等效电路icibibubeuce+-+-EBCrbe⑵放大电路的微变等效电路①电容对交流视作短路。②一般直流电源的内阻很小，可忽略不计，对交流也视作短路。③三极管用其微变等效电路代替。icibuiuo+-+-ibEBCrbeRLRCRBRSes+-ii+-+-EBCrbeRLRCRBRS+-共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-++共射级放大电路微变等效电路正弦信号输入下的微变等效电路⑶电压放大倍数的计算②负载电阻R'L愈小，则放大倍数愈低；①负号表示输出电压与输入电压的相位相反。③Au与β和rbe均有关。微变等效电路+-+-EBCrbeRLRCRBRS+-设输入为正弦信号⑷放大电路输入电阻的计算

放大电路对信号源（或对前级放大电路）来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。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。它是对交流信号而言的一个动态电阻。

放大电路的输入电阻要大！！

如果放大电路的输入电阻较小，则：①将从信号源取用较大的电流，增加信号源的负担；②减小实际输入电压，从而减小输出电压；③降低前级放大电路的电压放大倍数。ri微变等效电路+-+-EBCrbeRLRCRBRS+-通常ro⑸放大电路输出电阻的计算

放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻ro，它也是一个动态电阻。

通常用加压求流的方法求ro，即放大电路的输出电阻要小！！

若放大电路的输出电阻较大，则当负载变化时，输出电压的变化也较大，说明放大电路带负载能力较差。

+-+-

放大电路对负载来说是一信号源，可用戴维宁等效电路(等效电动势和内阻ro)表示，其内阻即为放大电路的输出电阻ro，等效电动势即为放大电路的开路输出电压(未接负载电阻)。输出端接负载电阻时直流负载线其斜率交流负载线其斜率

交流负载线比直流负载线要陡些。20A36iC/mA123uCE/V912OIB=040A60A80AQ2.交流负载线uBE/VO0.40.820iB/μA4060Q2uBE/VOttO20iB/μA4060QQ1tO1iC/mA231.536uCE/V920AiC/mA123OIB=040A60A80A1.5uCE/VOtIBUBE(uo)(ui)IBQ1QQ2ICUCE(ic)(ib)uBE=ube+UBEuCE=uce+UCEiB=ib+IBiC=ic+IC电压放大倍数等于输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。交流信号传输情况：ui(ube)

→ib→ic→uo(uce)输出信号uo与输入信号ui相位相反。3.

图解法uBE/VO0.40.820iB/μA4060Q2uBE/VOttO20iB/μA4060QQ1tO1iC/mA231.536uCE/V920AiC/mA123OIB=040A60A80A1.5uCE/VOtIBUBE(uo)(ui)IBQ1QQ2ICUCE(ic)(ib)非线性失真

由于Q设置不合适或信号太大，使放大电路的工作范围超出了三极管特性曲线上的线性范围，造成非线性失真。

若Q设置太低，则造成截止失真。

若Q设置太高，则造成饱和失真。7.3偏置共射放大电路放大电路组成的原则是必须有直流电源，而且电源的设置应保证三极管(或场效应管)工作在线性放大状态；元器件的安排要能保证信号有传输通路，即保证信号能够从放大电路的输入端输入，经过放大路放大后从输出端输出；元器件参数的选择要保证信号能不失真地放大，并满足放大电路的性能指标要求。7.3.1电路组成许多放大电路就是以它为基础，经过适当改造组合而成的。因此，掌握它的工作原理及分析方法是分析其他放大电路的基础。7.3.2偏置共射放大电路的分析1.偏置放大电路的静态工作点Ucc、RB一经选定，IB就是固定值。当温度变化时，Q也发生变化。共发射极基本交流放大电路+UCCRSesRBRCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBiE+-+-+-+-+-++直流通路+UCCRBRCTUBEUCEICIBIE+-+-固定偏置放大电路简单、容易调整，但不能稳定静态工作点Q。2.偏置共射放大电路的动态分析画出基本共射放大电路的微变等效电路图。从图中可以看出，输入电阻ri为RB与rBE的并联值，即输入电阻为当us被短路时，iB=0,iC=0,从输出端看进去，只有电阻Rc,所以输出电阻为因此，电压放大倍数为7.4分压式偏置放大电路

放大电路应有合适的静态工作点，以保证有较好的放大效果，并且不引起非线性失真。但由于某些原因，如温度的变化、三极管老化、电源电压波动等因素的影响，将使集电极电流的静态值发生变化，从而影响静态工作点的稳定性。严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。7.4.1

温度对静态工作点的影响1.温度升高使反向饱和电流ICBO

增大Icso

是集电区和基区的少子在集电结反向电压的作用上形成的电流，对温度十分敏感，温度每升高10℃时，ICBO约增大一倍。由于穿透电流ICEO=(1+β)ICBO,故ICEO

上升更显著。ICEO

的增加，表现为共射输出特性曲线均向上平移。2.温度升高使电流放大系数β增大温度升高会使β增大。实验表明，温度每升高1℃,β约增大0.5%～2.0%。β的增大反映在输出特性曲线上，各条曲线的间隔相应变化。3.温度升高使发射结电压UBE减小当温度升高时，发射结导通电压将减小。温度每升高1℃，UBE约减小2.5mV。对于共射基本电路，其基极电流IB=(UCC-UBE)/RB

。将增大。当温度升高时，三极管的集电极电流Ic将迅速增大，工作点向上移动。当环境温度发生变化时，共射基本电路工作点将发生变化，严重时会使电路不能正常工作。7.4.2

分压式偏置共射极放大电路组成为了稳定静态工作点，常采用分压式偏置电路。图中，RB1为上偏置电阻，RB2为下偏置电阻，RE

为发射极电阻，CE为射极旁路电容，它的作用是使电路的交流信号放大能力不因RE存在而降低。⑴电路特点7.4分压式偏置放大电路+UCCRB1RCTUBEUCEICIB+-+-RB2REI1IEI2B直流通路若

，则IC不受温度影响，基本固定。VB不受温度影响，基本固定。+UCCRSesRB1RCC1C2TRLuiuouBEuCEiCiBCE+-+-+-+-+-+++RB2RE分压式偏置放大电路

VB和IC与三极管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，从而静态工作点能得以基本稳定。⑵稳定过程T↑（温度）UBE↓IB↓IC↑VE↑IC↓

对直流而言，RE越大，稳定性能越好，但RE不能太大，否则将减小输出电压的幅值。

对交流而言，RE增大，其交流压降使ube减小，从而降低电压放大倍数Au。因此，可在RE两端并联一个电容值较大的旁路电容CE。⑶静态分析+UCCRB1RCTUBEUCEICIB+-+-RB2REI1IEI2B直流通路⑷动态分析微变等效电路+-+-EBCrbeRLRCRB2RS+-RB17.5.1共集电极放大电路

因为电源UCC对交流信号相当于短路，故集电极成为输入与输出电路的公共端，所以是共集电极电路。也称为射极输出器。

+UCCRSesRBC1C2TRLuiuouBEuCEiCiB+-+-+-+-+-++REiE射极输出器：输出端从发射极输出7.5其他放大电路及分析1.

静态分析+UCCRSesRBC1C2TRLuiuouBEuCEiCiB+-+-+-+-+-++REiE+UCCRBTUBEUCEICIB+-+-REIE直流通路2.

动态分析+-+-rbeRLRBRS+-REBCE微变等效电路⑴由于

，电压放大倍数接近且恒小于1。

虽无电压放大作用，但有一定的电流放大和功率放大作用。

由于

，因而输出端电位跟随输入端电位的变化而变化，具有跟随作用，故称射极跟随器。⑵输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。+-+-rbeRLRBRS+-REBCE

射极输出器的输入电阻很高，通常作为放大电路的输入级。+-rbeRBRSREE

射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强，可作为放大电路的输出级。射极输出器的应用①因为输入电阻高，它常被用作多级放大电路的输入级，以减轻信号源负担。②因为输出电阻低，它常被用作多级放大电路的输出级，以提高带负载能力。

③可将射极输出器接在两级共发射极放大电路之间，起阻抗变换作用。这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。

射极输出器的主要特点：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。7.5.2

共基极放大电路共基极放大电路的频带宽，可以将高频信号放大，其电路组成如图所示。图中RB1、RB2为发射结提供正向偏置，公共端三极管的基极通过一个电容器接地，不能直接接地，否则基极上得不到直流偏置电压。输入端发射极可以通过一个电阻或一个绕组与电源的负极连接，输入信号加在发射极与基极之间(输入信号也可以通过电感耦合接入放大电路)。集电极为输出端，输出信号从集电极和基极之间取出。1.共基极放大电路静态分析共基极放大电路的直流通路与分压式偏置共射放大电路的直流通路一样，所以与共射放大电路的静态工作点的计算相同。2.共基极放大电路动态分析说明共基极放大电路的输出电压与输入电压同相位，这是与共射放大电路的不同之处；它也具有电压放大作用，Au的数值与固定偏置共射放大电路相同。rO≈RC7.6多级放大电路

多级放大电路的总电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积；多级放大电路的总输入电阻为第一级放大电路的输入电阻；多级放大电路的总输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻；前级放大电路的输出信号为后级放大电路的输入信号；后级放大电路的输入电阻为前级放大电路的负载。

耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合8.4负反馈放大器8.4.1

负反馈的基本概念反馈：将电子电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过反馈电路引回到输入端。基本放大电路A反馈网络F×xi：输入信号xd：净输入信号xf

：反馈信号xo：输出信号是比较环节的符号负反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号减小、因而输出信号也减小；正反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号增大、因而输出信号也增大。1.负反馈与正反馈的判别方法

瞬时极性法

设接“地”参考点的电位为零，电路中某点在某瞬时的电位高于零电位者，则该点电位的瞬时极性为正（用表示）；反之为负（用

表示）。

－

在分立元件的电子电路中，设基极瞬时极性为正，则发射极(接有发射极电阻而无旁路电容)与基极瞬时极性相同，而集电极与基极瞬时极性相反。

－+UCCuiuo+C1RLRB1C2RB2RCRE+-++-T-+ube+-ufuiuoRLRB1RB2RCRE+-+-Tieic

电流通过RE产生交、直流负反馈8.4.2

反馈类型和极性的判定

直流反馈：直流分量引起的反馈，其目的是稳定静态工作点。

交流反馈：交流分量引起的反馈，其目的是改善放大电路的性能。

对NPN型三极管而言：设基极交流电位的瞬时极性为正，若反馈降低了基极或提高了发射极的交流电位(即减小Ube)，则为负反馈；反之为正反馈。放大电路中，通常交、直流反馈同时存在。负反馈交流负反馈串联电压负反馈并联电压负反馈串联电流负反馈并联电流负反馈2.负反馈的类型直流负反馈净输入电压ud=ui–

uf

uf

削弱了净输入电压ud，故为负反馈。

反馈电压

取自输出电压

uo，并与uo成正比，故为电压反馈。

反馈信号uf与输入信号ui在输入端以电压的形式比较，两者串联，故为串联反馈。⑴串联电压负反馈

+-ud+-uf+-+++-R1RFR2uiuo-串联电压负反馈净输入电流id=ii–if

if削弱了净输入电流id，故为负反馈。

反馈电流

取自输出电压

uo，并与uo成正比，故为电压反馈。

反馈信号if与输入信号ii在输入端以电流的形式比较，if

和id“并联”由ii

供电，故为并联反馈。⑵并联电压负反馈

+-+++-R1RFR2uiuo-RLifiiid－并联电压负反馈

反馈信号uf与输入信号ui在输入端以电压的形式比较，两者串联，故为串联反馈。

反馈电压(uf=Rio)取自输出电流io，并与io成正比，故为电流反馈。净输入电压ud=ui–

uf

uf

削弱了净输入电压ud

，故为负反馈。⑶串联电流负反馈

+uf-+-+++-R

R2uiuo-RLio+-ud

串联电流负反馈

反馈电流

取自输出电流

io，并与io成正比，故为电流反馈。

反馈信号if与输入信号ii在输入端以电流的形式比较，if

和id“并联”由ii

供电，故为并联反馈。净输入电流id=i1–if

if

削弱了净输入电流

id

，故为负反馈。⑷并联电流负反馈

RFifiiid+-++R

R2ui-RLiouRiRR1－并联电流负反馈运算放大器电路反馈类型的判别方法⑴反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。

⑵输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；

加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈。

⑶对串联反馈而言，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈。

⑷对并联反馈而言，输入信号和反馈信号的方向相同时，是负反馈；反向相反时，是正反馈。例：在图示电路中哪些是交流负反馈？说明其类型？解：ui+C1RB1RB2RC1RE1+-T1+UCCuoCE2RLC2RC2RE2+-++RSeS+-T2RFRE1上有两种交流负反馈：①由本级交流分量ie1产生的串联电流负反馈；

②由后级集电极交流电压uo经RF和RE1分压而产生的串联电压负反馈。判断反馈类型的口诀针对共发射极电路集出为压，射出为流，基入为并，射入为串。8.4.3

负反馈对放大电路工作性能的影响基本放大电路A反馈网络F反馈放大电路的组成框图×开环放大倍数⒈降低放大倍数反馈系数净输入信号闭环放大倍数引入负反馈后使放大倍数下降由于负反馈时，xf与xd同相，故AF是正实数。根据，可知。