《电工电子技术》第8章 基本放大电路

RB （8-3） 由于三极管的电流放大作用，可以得到： I CQ I BQ （8-4） 将式（8-4）带入（式8-2）可得： U CEQ VCC I CQ RC VCC I BQ RC （8-5） 通过式（8-3）、式（8-4）和式（8-5）我们就可以计算出 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ的值，这样就求出了晶体管的静态工作点。
ui uBE iB iC uCE uo
信号在输入回路中传递
信号在输出回路传递
8.1.3 基本放大电路的动态分析
2．动态分析的常用指标 1）电压放大倍数Au 信号从输入到最终输出过程中，电压幅度的变化程度称为电压放大倍数，记作Au。 U Au o 2）输入电阻Ri Ui 输入电阻是指从放大电路的输入端看进去，整个电路的等效电阻，称为放大电路 的输入电阻，记作Ri。如图8-11所示，从图中可知： U Ri i Ii 一般情况下，输入电阻越大，对放大电路索取的电流越小，此时输入放大电路的 信号Ui越接近外界输入信号ui。就是说，输入电阻越大，放大电路越能真实反映输入 信号。 3）输出电阻Ro 输入电阻是指从放大电路的输出端看进去，整个电路的等效电阻，称为放大电路 的输出电阻，记作Ro。输出电阻Ro的计算方法：可以等效为输入信号对地短路（即 Us= 0），保留其内阻Rs，将输出负载开路（即RL=∞），此时在输出端外加一个信号 Uo，就会在电路中得到一个电流Io，二者之比就是输出电阻，即：
R 4）电流放大倍数Ai 电流放大倍数是指输出信号电流和输入信号电流之间的比值，用以衡量电流变化 I 程度。 Ai o Ii
L
Ro
Uo Io
U S 0
8.1.3 基本放大电路的动态分析
+VCC RC RB + + Ui _ C1 + VT C2 + Uo _
+ + Ui _ RB VT RC Uo _
图8-6
晶体三极管基本共射放大电路
8.1.1 基本单管放大电路的组成
+VCC RC RB + + Ui _ C1 + VT C2 + Uo _
+ Ui _ RB + C1 VT RC + C2 + Uo _ -VCC
图8-7
晶体三极管基本共射放大电路简化结构
图8-8
PNP三极管基本共射放大电路
为了简化电路，我们可以利用一个电压源达到两个结同时偏置 的目的。于是就有了图8-7所示的简化结构。 如果用PNP组成基本放大电路，根据放大的条件我们可以知道， 对图8-7中的电路，其它条件不变，只需将电源反接即可，如图8-8 所示。
第8章 基本放大电路
8.1 基本放大电路的组成与分析 8.2 静态工作点的稳定 8.3 射级输出器
8.4 多级放大电路 8.5 放大电路的负反馈
8.6 差动放大电路 8.7 功率放大电路 8.8 场效应管放大电路 返回本书主目录
8.1 基本放大电路的组成与分析
8.1.1 基本单管放大电路的组成 8.1.2 基本放大电路的静态分析 8.1.3 基本放大电路的动态分析 返回本章主目录
1．放大电路信号的传递过程
8.1.3 基本放大电路的动态分析
要了解动态过程，首先要了解信号是怎么在电路中传递的。 从电路中我们可以看出，ui从输入端进入电路后加在UBEQ上使其发 生变化，形成一个变化的发射结电压uBE，这个变化的电压进入基极 -发射极回路，使输入回路的电流IBQ发生变化，形成一个交流量iB， 由于三极管的电流放大作用，这个变化量iB被放大成变化的集电极 电流量iC，这个电流iC通过RC使UCEQ发生变化，形成变化量uCE，最 终变成输出uo的变化量。从上面我们可以看出，信号在电路中大致 的传递过程为：
8.1.1 基本单管放大电路的组成
图8-6是一个NPN型三极管 组成的双电源供电的单管共射 放大电路，VT是一个NPN型三极 管，VCC是集电极直流电源，VBB 是基极直流电源，RB是基极偏 置电阻，RC是集电极负载电阻， C1、C2是耦合电容。
RC + + + RS Ui ~ US C1 RB + _ VBB C2 VT Uo _ RL + + _ VCC
rbe rbb 1
'
26mV 26mV 300 (1 30) 950 I EQ 1.24mA
RL ' RL // RC 3k // 3k 1.5k
I b RL ' RL ' 30 1.5k Au 47.37 I b rbe rbe 950 Ui 220k 950 Ri RB // rbe 950 Ii 220k 950
8.1.2 基本放大电路的静态分析
利用KVL可以得到基极-发射极回路方程： （8-1） VCC I BQ RB U BEQ 同理，利用KVL也可以得到集电极-发射极回路方程： （8-2） VCC I CQ RC U CEQ 一般情况下，三极管发射结管的压降UBEQ是定值，硅管 UBEQ=0.7V，锗管UBEQ=0.2V。于是由式（8-1）可以得到：
Ib
c Ic +
+
+
Ib
RC Uo
RL
图8-14
放大电路微变等效电路画法
（1）放大倍数Au 由图中可以知道，
8.1.3 基本放大电路的动态分析
U i I b rbe
U o I b RL '
式中RL‘表示等效负载电阻，于是可得：
I b RL ' RL ' Au I b rbe rbe Ui Ri RB // rbe Ii
8.1.1 基本单管放大电路的组成
2．基本放大电路的组成原则 1）必须要有直流电源，直流电源起到两个作用——提 供发射结和集电结的偏置电压，保证三极管处于放大区， 为信号放大提供额外的能量。
2）输入回路必须要能接收输入量的变化，通过这个变 化控制输出量的变化。
3）输出回路的负载要能反映出输出量的变化值。
I BQ
VCC U BEQ
8.1.2 基本放大电路的静态分析
我们用等效电路的 （0，VCC/RC） 4 方法得到了Q。除此之外， 3 我们也可以通过在输入、 ICQ 2 输出特性曲线上做图的方 1 法也可以得到静态工作点。 这种方法称为图解法。 0
IC / mA
I B = 80μA Q I B = 60μA I BQ = 40μA I B = 20μA I B = 0μ A
UCE /V
5 U CEQ10
15 (VCC,0)
图8-10 图解法求静态工作点
具体的方法是利用式（8-3）计算出IBQ ，然后在输入特性曲 线上画出IBQ 的直线，这样就和输入特性曲线交于一点，这一点就 是Q。对于输出特性曲线，主要是根据（式8-5），得到两个点 （VCC，0）、（0，VCC/RC）,在输出特性曲线上标记出两个点后， 将两点以一条直线相连，这条直线和IBQ 对应的输出特性曲线相交 得到的点就是Q点。
U S 0 RL
式中“-”代表输入、输出信号相位相反。 （2）输入电阻Ri （3）输出电阻Ro
Uo Ro Io
RC
8.1.3 基本放大电路的动态分析
【例8-2】 如图8-7所示NPN型锗管组成的单管共射放大电路中， 已知VCC=9V，RC=3kΩ，RB=220kΩ，RL=3kΩ，管子的β =30，求电 压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro。 解：由微变等效电路可知：
8.1.2 基本放大电路的静态分析
2．静态工作点的估算 要计算出Q点，我们必须要计算 出UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ的值。这时， +VCC 我们就要用到放大电路的直流通路。 RC RB 所谓的直流通路，就是在无输入时放 ICQ 大电路的等效通路。具体的画法是： VT 1）放大电路中的电容在直流状 IBQ 态下的等效阻抗很大，可以视为断路。 IEQ 2）放大电路中的电感在直流状 态下的等效阻抗近似为零，可以视为 图8-9 共射放大电路直流通路 短路。 据此我们可以将图8-7改画成如图 8-9所示的直流通路。由这个直流通 路我们就可以确定Q点了。
图8-7
晶体三极管基本共射放大电路简化结构
图8-12 基本共射放大电路交流通路
3．放大电路的交流通路 信号是从输入回路传递到输出回路的。要分析这个过程就必须要知道电路在 动态情况下的等效电路，这个电路我们称为交流通路。 画交流通路的具体方法是： 1）放大电路中的电感在交流状态下的等效阻抗很大，可以视为断路； 2）放大电路中的电容在交流状态下的等效阻抗近似为零，可以视为短路； 3）理想电压源在交流通路中，视为短路； 4）理想电流源在交流通路中，视为开路。 由此可以得到图8-7所示电路的交流通路，如图8-12所示。
8.1.2 基本放大电路的静态分析
基本放大电路工作状态有两种：在没有信号输入的时候，电路 中各点的电压和电流均为直流参量，此时电路工作状态称为直流工 作状态，简称静态；当放大电路具有外界信号输入的时候，电路中 各参量也随着这个变化量发生变化，这种变化的工作状态称为交流 工作状态，简称动态。分析放大电路，主要是从静态和动态入手， 分析电路两种工作状态下，各支路的电流、电压等关系，从而得到 放大电路的性能参数。 1．静态工作点的概念 所谓静态，就是指没有信号输入的时候（ui=0，也就是电路是 纯直流的状态），此时电路中的各处电压、电流均为直流。在静态 情况下，晶体三极管的各电极偏压UBE、UCE，以及各电极电流IB、IC 在输入特性和输出特性曲线上确定了一个唯一的点，这个点我们称 为静态工作点，用Q表示。而电路中对应于Q点的电压和电流值， 记作UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。今后，我们说确定一个静态工作点，实 际上可以理解为求这四个参量的值。