共射极基本放大电路[优质内容]

分压式偏置电路如图a)所示，与固定偏置式电 路不同的是：基极直流偏置电位UBQ是由基极偏置电 阻Rb1和Rb2对VCC分压来取得的，故称这种电路为分 压式偏置电路；电路中增加了发射极电阻Re，用来
稳定电路的静态工作点。
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共射放大电路
(2) 静态工作点的估算
直流通路如图(b)所示。
基本放大电路
1 共射放大电路 2 共集电极电路与共基极电路 3 场效应管基本放大电路 4 多级放大电路 5 放大电路的频率特性 6 小信号调谐放大器
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共射放大电路
三极管对信号实现放大作用时在电路中可有 三种不同的连接方式（或称三种组态），即共 （发）射极、共集电极和共基极接法，这三种接 法分别以发射极、集电极、基极作为输入回路和 输出回路的交流公共端，而构成不同组态的放大 电路，如图1所示。
如果输入信号不变，仍为ui=20sinωt(mV)，则ib也不变，经过三 极管的电流放大，ic和负载开路时相同。
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图10 图解法分析放大电路(有载)
(a) 基本共射电路
(b) 交流通路
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共射放大电路
这时电流的关系仍然满足iC=ICQ+ ic。其 中直流ICQ只流经Rc支路，而交流分量ic流经 Rc和RL的并联支路。这时的管压降满足下式
uCE VCC RciC
利用上式在三极管输出特性曲线上作一直线，如图8所示，它与横
轴和纵轴分别相交于M (12V，0mA)和N (0V，3mA)两点，其斜率为-
1/Rc，是由集电极电阻Rc决定的。由于所讨论的是静态工作情况，电
路中的电压、电流都是直流量，所以直线MN称为直流负载线。
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7(c)的三极管输入特性曲线可解出UBEQ和IBQ。UBEQ为发
射结正向电压，三极管导通时，uBE=UBEQ变化很小，硅
管UBEQ=0.6～0.8V，取0.7V；锗管UBEQ=0.1～0.3V，取
0.3V。
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2) 集电极回路
对于集电极回路，三极管的管压降UCEQ与集电极电流ICQ的关系符合 三极管自身的输出特性，即IBQ=40µA的那条曲线，如8所示。电源VCC和 Rc的关系是线性关系，即满足
的功耗。
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共射放大电路
3) 温度对静态工作点的影响 在实际工作中，由于半导体材料的热敏 性，三极管的参数几乎都与温度有关，从
而导致放大电路的静态工作点Q不稳定，影
响放大电路的正常工作。
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5. 静态工作点稳定电路
1) 分压式偏置电路
图8 直流负载线
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2. 动态图解法
1) 输入回路的动态图解分析
以基本共射放大电路为例，其输入特性如9所示。
当输入端加入信号ui=20sinωt(mV）时，由于有隔直电容C1的存在， 加在三极管发射结上的电压就是静态值UBEQ与ui的叠加值，即
uBE U BEQ ui
T ICQ IEQ UEQ UBEQ IBQ ICQ
2) 带有发射极电阻Re 的固定偏置电路
(1) 电路组成
电路如图2-16所示。
(2) 静态工作点的估算
根据电路有
I BQ
VCC U BEQ Rb (1 )Re
I CQ I BQ
UCEQ VCC ICQ (Rc Re )
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2) 输入电阻ri
它等于放大电路输出端接实际负载电阻RL后，
输入电压ui与输入电流ii之比，即 ri ui / ii
对于信号源来说，ri就是它的等效负载
ui
us
ri rs ri
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图14 放大电路输入等效电路
uCE VCC I CQ Rc ic (Rc // RL ) VCC I CQ Rc ic RL'
经C2的隔直作用，输出交流电压uo为
uo ic RL'
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4．图解法分析静态工作点的位置对放 大质量的影响
1) 非线性失真
因为三极管是非线性器件，当静态工作
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图2 共（发）射极放大电路
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共射放大电路
1) 保证三极管工作在放大区 2) 保证信号有效的传输 2. 放大电路中电压、电流的方向及符号规定 1) 电压、电流正方向的规定 为了便于分析，规定：电压的正方向都以输入、 输出回路的公共端为负，其他各点均为正；电流方 向以三极管各电极电流的实际方向为正方向。
U CEQ VCC I CQ Rc
当三极管处于临界饱和状态时，仍然满足
IC=βIB，此时的基极电流称为基极临界饱和电流，
用IBS表示，则
I BS
I CS
VCC
Rc
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共射放大电路
4. 动态分析
所谓动态，是指放大电路输入信号ui不为零
时的工作状态。当放大电路中加入正弦交流信号
图2-3所对应的直流通路如图5(a)所示。
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上一页路静态工作点的估算
由图5(a)所示的直流通路，直流电源+VCC经 基极偏置电阻Rb为三极管发射结提供正向偏置电
压，
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图 5 基本共射放大电路的静态情况
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共射放大电路
3) 输出电阻ro
ro
uo io
等效输出电阻用戴维南定理分析：将输
入信号源us短路（电流源开路），但要保 留其信号源内阻rs，用电阻串并联方法加
点Q定得偏低，也就是IBQ和ICQ偏小时，会 导致不能正常放大输入信号ui。
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图11 静态工作点对波形失真的影响
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共射放大电路
如图11(a)所示，输入信号ui负半周会
使工作点进入三极管输出特性曲线的截止 区，从而不能被正常放大，此种失真称为 截止失真。由于输入信号和输出信号是反
ro。
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图 13 放大电路四端网络表示
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共射放大电路
1) 放大倍数
放大倍数是指输出信号与输入信号之比, 有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大 倍数等表示方法，其中电压放大倍数最常用。
Au uo / ui Ai io / ii Ap Po / Pi
利用uBE值在三极管输入特性曲线上可对应作出iB值，iB是静态电流
IBQ与交流电流ib的叠加值，即
iB I BQ ib
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图9图解法分析动态
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共射放大电路
2) 输出回路的动态图解分析
随着iB的变动iC也相应的变动，放大电路的工作点以Q点为中点， 在直流负载线上变动。当输入信号ui为正半周，iB由40μA向60μA 变动时，放大电路的工作点先由Q移动到Q1，再回到Q。当输入信号 ui负半周，iB由40μA向20μA变动时，放大电路的工作点先由Q移动 到Q2，再回到Q。即放大电路的工作点随着iB的变动将沿着直流负载 线在Q1与Q2之间移动，因此，直线段Q1 Q2是工作点移动的轨迹，通
相的，由图也可观察到，输出信号uo的正
半周产生失真，截止失真也称顶部失真。
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共射放大电路
2) 选择静态工作点的原则 (1) 若使放大电路的输出电压不失真，并且尽
可能地大，静态工作点Q应设在交流负载线的中点
附近。
(2) 如果输入信号幅值很小，在保证波形不失
真的前提下，静态工作点应选低些，可减少电路
基极电流也在原来IBQ的基础上叠加了因ui变化产生
的变化量ib。
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共射放大电路
当放大电路中在交流输入信号ui的作用下，只有交
流电流所流过的路径，称为交流通路。画交流通路时，
放大电路中的耦合电容短路；由于直流电源VCC的内阻
很小（理想电压源内阻近似为零），对交流变化量几 乎不起作用，所以直流电源对交流视为短路。图3所 示基本共射放大电路的交流通路如图6所示。
当三极管工作在放大区时，IBQ很小。当满
足I1>>IBQ时，I1≈I2，则有：
U BQ
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
UB
U BEQ Re
I CQ I EQ
I BQ
I CQ
UCEQ VCC ICQ (Rc Re )
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共射放大电路
(3) Q点的稳定过程
当满足I1>>IBQ时，UBQ固定，假如温度上升，
的静态工作点的四个量，在基极回路中有IBQ和UBEQ，在集电极
回路中有ICQ和UCEQ，下面分别进行讨论。
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图7 图解法分析静态
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共射放大电路
1) 基极回路
如图7(b)示的直流通路，由电源VCC 、电阻Rb和发 射结构成基极回路，VCC和Rb是线性电路部分，而发射 结的伏安特性是非线性部分，如图7(c)所示。由图
常称为动态工作范围。
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3. 交流负载线
放大电路在工作时，输出端总要接上一定的负载，如图(a)所示电 路，这时放大电路的工作情况是否会因为RL的接入而受到影响呢？ 在静态时，由于隔直电容C2的作用，RL对直流通路无影响，故电路 的直流负载线同前面的空载情况一样。对交流来说，电容C2可看作短路， 直流电源VCC内阻近似为零，也可看作短路，这时输出回路的交流等效电 路如图(b)所示。
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图12 带有发射极电阻Re 的固定偏置式直流电路
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共射放大电路
三、 微变等效电路法
1. 放大电路的动态性能指标
放大电路放大的对象是变化量，研究放大电
路除了要保证放大电路具有合适的静态工作点外，
更重要的是研究其放大性能。衡量放大电路性能
的主要指标有放大倍数、输入电阻ri和输出电阻
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图 3 共（发）射极放大电路的简化 画法
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图 4 三极管集电极的电流波形
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共射放大电路
3. 静态分析 1） 直流通路及静态工作点
所谓直流通路，是指当输入信号ui=0时，电路在 直流电源VCC的作用下，直流电流所流过的路径。在
画直流通路时，将电路中的电容开路，电感短路。
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图 1 放大电路中三极管的三种连接 方式
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共射放大电路
一、 共射放大电路的组成及放大作用
1. 电路基本组成及各元件作用 共发射极基本放大电路的组成如图2所示，本 电路采用的是NPN管。为保证放大电路能够不失 真地放大交流信号，放大电路的组成应遵循以下 原则：
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图 6 共射放大电路的交流通路
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共射放大电路
这时，基极的总电流则为直流和交流的叠加，
即
iB I BQ ib
经三极管放大后得集电极电流
iC iB I BQ ib I CQ ic
集电极-发射极之间的电压
uCE VCC iC Rc VCC (I CQ ic )Rc
U CEQ ic Rc U CEQ uce
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二、 放大电路图解分析法
由于三极管属于非线性器件，故用图解法进行分析比较直 观。
1. 静态图解法
以图7(a)所示共射放大电路为例，分析静态时，电容C1和
C2视为开路，这时电路可画成图7(b)所示的直流通路。三极管
ui时，电路中各极的电压、电流都是在直流量的
基础上发生变化，即瞬时电压和瞬时电流都是由 直流量和交流量叠加而成的。
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共射放大电路
在图3中，输入信号ui通过耦合电容C1传送到三
极管的基极与发射极之间，使得基极与发射极之间
的电压为
uBE U BEQ ui
输入信号ui变化时，会引起uBE随之变化，相应的
共射放大电路
经集电极电阻Rc为三极管集电结提供反向偏置电
压。由直流通路得基极静态电流IBQ：
VCC U BEQ
I BQ
Rb
根据三极管的电流放大特性，得集电极静态电流ICQ：
I CQ I BQ
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再根据集电极回路可求出集电极-发射极之间
的电压UCEQ ：