第3章 放大电路基础(1-2-3)
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3.2 共射极放大电路
基极电阻RB1和RB2：它们的作用是为基极提供合适的静态基 极电流，以使放大电路获得合适的静态工作点。另一方面，通 过和的分压，使晶体管基极电位固定不变，达到稳定静态工作 点的目的。、的阻值一般为几十千欧到几百千欧。 发射极偏置电阻RE：又称为电流负反馈电阻。它主要起稳定 静态工作点的作用。 耦合电容C1和C2：它们起到隔直流的作用，用来隔断放大电路 与信号源之间（C1）、放大电路与负载之间（C2）的直流通路 ，使三者之间无直流联系，互不影响。另一方面又起到交流耦 合作用，保证交流信号顺利通过放大电路，沟通信号源、放大 电路和负载三者之间的交流通路。 射极旁路电容CE：为消除对交流信号的影响，通常加旁路电 容。要求它的容抗很小，对交流信号相当于短路。 图3-3所示电路叫做分压式射极偏置电路或稳定静态工作点的 共射极典型放大电路。 燕山大学电气工程学院
图3-2
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
放大电路的性能指标用以定量地描述电路的有关技术 性能。
电压放大倍数是输出电压的变化量和输入电压的变化量之比， 用正弦量的相量表示为 U
A u U i
o
1．放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大电信号能力的重要指标。
电流放大倍数是输出电流的变化量和输入电流的变化量之比，用 输出电流和输入电流的正弦相量表示为 I o A i I i 2．输入电阻 图3-2b 中的ri即为放大电路的输入电阻，亦即从放大电 U i r 路输入端看进去的等效电阻，其定义为外加正弦电压与相应 i I i 的输入电流之比 燕山大学电气工程学院
近似估算中，常认为UBEQ为已知量，对于硅管，取 U BEQ 0.7V ，
锗管取为 U BEQ 0.3V 。 当放大电路输入端加输入电压ui [如 ui 2U i sin(2 f t ) ]时，电路中 的电压、电流随之变动的状态，简称“动态”。由于耦合电容、旁 路电容C1、C2、CE取值较大，其容抗很小，可视为短路。输入信号 没有衰减地加到晶体管的发射结上，因此发射结实际电压为静态值 叠加上交流电压ui （ uBE U BEQ ui ）引起基极电流相应变化， iC I CQ ic 。 iB I BQ ib ，又使集电极电流随之变化，
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
3.1.3 放大电路的性能指标 图3-2a所示为扩音机电路示意图，其中话筒作为放大电路的信号 ) 源，将声音信号转换为幅值较小的电信号，可用电压源（RS，U S 表示；通过放大电路放大为能够驱动扬声器（负载）发声的较大幅 值的电信号，对于输入信号源来说，放大电路相当于它的负载，可 用等效电阻ri表示；对于负载来说，放大电路相当于其信号源，用 串联表示；扬声器将电信号还原为声音信号， 电阻 ro和恒压源 U o 用等效电阻RL表示，放大电路的等效示意图如图3-2b所示。
极间电压波形也示于图3-3中。
显然，放大电路中的电压、电流是其静态直流量与动态交流量 （变化量）叠加的结果。在具体分析问题时，常常把“静态”和“ 动态”分开来研究。“静态”提供了正常放大的必备条件，“动态 ”用来分析信号的传输情况。
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3.2 共射极放大电路 3.2.3 放大电路的静态分析 • 1．静态工作点的确定及其重要作用
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3.2 共射极放大电路
RL ），当 i C 增大时， E 集电极电压 uCE UCEQ uce VCC iC RC ICQ R（设 u CE 减小，即 u CE 的变化与 i C 相反，所以经过耦合电容 C 2 传送到
输出端的输出电压 uo 与 u i 相位相反。只要电路参数选取适当， uo的幅值将比 u i 幅值大得多，达到放大目的。对应的各极电流、
ro ( Uo 1) RL
ro表示放大电路带负载的能力。当外接负载电阻 RL后，负载两端 实际得到的电压为： RL
U o ro RL U o
如果放大电路的输出电阻较大(相当于信号源的内阻较大)，当 负载变化时，输出电压的变化也较大，也就是放大电路带负载的能 力较差，通常希望放大电路的 ro越小越好。 ro越小，说明放大电路 带负载能力越强，即在负载变化时，输出电压保持基本不变。
集电极电源
集电极电阻
I2
输入电压
耦合电容
输出电压
基极电阻
信号源
发射极电阻
负载电阻 射极旁路电阻燕山大学电气工程学院
3.2 共射极放大电路
• 上图是共发射极接法的交流放大电路。输入端接交流信号 源(通常可用一个恒压源 u S与电阻 RS 串联的电压源等效表 示)，输入电压为 u i ；输出端接负载电阻 RL ，输出电压 为 uo。电路中各个元件分别起如下作用：
晶体管V：晶体管是放大电路中的电流放大元件，利用它的基 极电流对集电极电流的控制作用，在集电极获得受输入信号 控制、被放大了的电流。 集电极电源Vcc :电源除为输出信号提供能量外，它还保证集 电结处于反向偏置、发射结处于正向偏置，以使晶体管起到 电流放大作用。一般为几伏到几十伏 集电极直流负载电阻Rc：集电极直流负载电阻简称集电极电阻 ，它主要是将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现 电压放大。的阻值一般为几千欧到几十千欧。
可见放大电路的输入电阻 ri是衡量放大电路性能的指标之一。 3．输出电阻 即为放大 图3-2b中的ro即为放大电路的输出电阻，信号源电压 U o 电路的开路电压。放大电路的输出电阻 ro定义为
U ro o I o
RL U S 0
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
3.1.2 放大电路的组态 晶体管有3个电极，是3端子元件，如果以其中一个端子作为公 共端子，另两个端子分别作为输入端子和输出端子，构成两个回路 ：输入回路和输出回路，则可以组成3种组态的联接方式。
图3-1 晶体管的3种联接方式
所谓放大电路的组态，即为晶体管的不同联接方式所组成的放大 电路，分别为共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电 路。
3.2 共射极放大电路
3.2.1电路的组成及各元件的作用
• 共射极放大电路是以晶体管的发射极作为输入回路和输出回 路的公共端构成的单级放大电路。
RC RB UBB +
-
+
-
UCC
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3.2 共射极放大电路
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3.2 共射极放大电路
基极电阻 耦合电容
UB=RB2/(RB1+RB2)UCC
iB I BQ ib
u BE U BEQ ube U BEQ ui
ui 2U sin t
uo uce ic RC
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iE I EQ ie
3.2 共射极放大电路
当放大电路没有输入电压，即时，电路中的电压、电流都是
不变的直流量，称电路为静止状态，简称“静态”。用晶体管的 IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ表示，叫做放大电路的“静态工作点”。在
（1）静态工作点的计算
• 实际上，静态分析的目的就是要求出晶体 管的静态工作点(I BQ , I CQ ,UCEQ)值，从而判 断晶体管是否工作在放大区。 • 常用的方法是直流通路法和图解法 • 1）直流通路法 C 2 相当于开路， • 对直流量来说，耦合电容 C1 、 且令ui 0 ，则对应图2-1的直流通路如图2-2 所示。
3.1 放大电路的组态及其性能指标
ri的大小表示放大电路对信号源索取电流的大小。ri越大，放 大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui 越接近信号源电压US；亦即，信号源内阻上压降越小，信号电 压损失越小。图3-2中放大电路的实际输入电压为
U i ri U S RS ri
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第3章 放大电路基础
5)功率放大电路的组成特点，与电压放大电路的区别；乙类和 甲乙类功率放大电路的分析、参数计算及参数的意义。 6)差分放大电路的组成特点，为什么可以抑制零点漂移；电 路的静态、动态分析；差分放大电路的输入输出方式。 作为了解的内容，介绍放大电路的频率特性及其意义。 重点掌握放大电路静态工作点的意义及计算方法；晶体管的小 信号模型及放大电路的微变等效电路分析法；掌握电路的动态参数 计算方法及其意义。 • 晶体管放大电路应要达到的要求 • （1）把微弱的信号放大，包括电压、电流、功率等。 • （2）输出信号的波形要和输入信号的波形相同，即 不失真。
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3.2 共射极放大电路
• 表3-1放大电路中常用的各种符号及其意义
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uCE UCEQ uce
U CEQ U CC RC I CQ RE I EQ
iC I CQ ic
U CCຫໍສະໝຸດ Baidu ( RC RE ) I CQ
uce ic RC
电子技术（非电类）
第3章 放大电路基础
第3章 放大电路基础
本章提要
在电子仪器、仪表及设备中，经常要把微弱的电信号放大后去 推动执行元件。而晶体管的主要用途之一是利用其电流放大作用组 成各种放大电路。由于放大电路是电子设备中最普遍的一种基本单 元电路，其应用十分广泛，对其研究是分析其它复杂电子电路的基 础。本章主要讨论以下几个问题： 1)放大电路的基本概念；放大电路的组态及其性能指标。 2)共射极放大电路的组成、各元件的作用；电路的静态工作点及 其物理意义；晶体管的小信号模型及放大电路的微变等效电路分析 法；放大电路的动态参数及其对电路工作性能的影响。 3)共集电极放大电路的组成、静态分析、动态分析；共集电极放 大电路的特点及应用领域。 4)多级放大电路的级间耦合方式；直接耦合方式存在的问题及解 决的办法；阻容耦合多级放大电路的静态、动态分析。
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
3.1.1 放大电路的基本概念 在电子技术中，“放大”的本质首先是能量的控制和转换。即用 能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载得到能 量比较大的信号。因此，放大的基本特征是功率放大，即负载上总 是获得比输入信号大得多的电压（电压放大）或电流（电流放大） ，有时兼而有之。能够控制能量的元件称为有源元件，因而在放大 电路中必须存在有源元件，如晶体管等。 另外，放大作用是针对变化量而言的。所谓放大，是指当输入 信号有一个比较小的变化量时，在输出端的负载上得到一个比较大 的变化量。而放大电路的放大倍数也是输出信号和输入信号的变化 量之比。由此可见，放大的对象是变化量。 放大的前提是不失真，只有在不失真的前提下，放大才有意义 。晶体管是放大电路的核心元件，只有它工作在合适的区域（如放 大区），才能使得输出量和输入量始终保持线性关系，电路才不会 失真，即输出信号与输入信号相似。
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
4．最大不失真输出电压 最大不失真输出电压是指在输出波形不失真的情况下，放大电路 可提供给负载的最大输出电压。用有效值Uom表示。 [思考题] 1.什么是放大电路的组态？ 2.为什么当输入信号源为电压源时，希望输入电阻大，输出电阻小？
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3.2 共射极放大电路
• 3.2.2 电路的静态与动态 • 当放大电路输入端没有输入电压信号，即ui=0时，电路中电 压、电流都是不变的直流量，称放大电路为“静态”。此时 的电压、电流值称为静态工作点（IBQ，ICQ，IEQ，UBEQ， UCEQ）。 • 直流通路：直流电源单独作用时的电路。 • 当放大电路输入端加输入电压信号，即ui≠0时，电路中电压 、电流随之变化，称放大电路为“动态”。 • 交流通路：输入交流电压、电流单独作用时的电路。 • 放大电路中的电压、电流是其静态直流量与动态交流量叠加 的结果。
0 )、内阻（Rs ）保留和输出端开路 即在信号源短路( U s （ RL ）的条件下，输出电压的变化量与输出电流的变化量的比 值（用有效值相量表示）。若图3-2b中RL已知，测得空载时输出 电压的有效值为U o ，带负载后输出电压的有效值为Uo，则输出 电阻可用下式求得 Uo
3.2 共射极放大电路
基极电阻RB1和RB2：它们的作用是为基极提供合适的静态基 极电流，以使放大电路获得合适的静态工作点。另一方面，通 过和的分压，使晶体管基极电位固定不变，达到稳定静态工作 点的目的。、的阻值一般为几十千欧到几百千欧。 发射极偏置电阻RE：又称为电流负反馈电阻。它主要起稳定 静态工作点的作用。 耦合电容C1和C2：它们起到隔直流的作用，用来隔断放大电路 与信号源之间（C1）、放大电路与负载之间（C2）的直流通路 ，使三者之间无直流联系，互不影响。另一方面又起到交流耦 合作用，保证交流信号顺利通过放大电路，沟通信号源、放大 电路和负载三者之间的交流通路。 射极旁路电容CE：为消除对交流信号的影响，通常加旁路电 容。要求它的容抗很小，对交流信号相当于短路。 图3-3所示电路叫做分压式射极偏置电路或稳定静态工作点的 共射极典型放大电路。 燕山大学电气工程学院
图3-2
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
放大电路的性能指标用以定量地描述电路的有关技术 性能。
电压放大倍数是输出电压的变化量和输入电压的变化量之比， 用正弦量的相量表示为 U
A u U i
o
1．放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大电信号能力的重要指标。
电流放大倍数是输出电流的变化量和输入电流的变化量之比，用 输出电流和输入电流的正弦相量表示为 I o A i I i 2．输入电阻 图3-2b 中的ri即为放大电路的输入电阻，亦即从放大电 U i r 路输入端看进去的等效电阻，其定义为外加正弦电压与相应 i I i 的输入电流之比 燕山大学电气工程学院
近似估算中，常认为UBEQ为已知量，对于硅管，取 U BEQ 0.7V ，
锗管取为 U BEQ 0.3V 。 当放大电路输入端加输入电压ui [如 ui 2U i sin(2 f t ) ]时，电路中 的电压、电流随之变动的状态，简称“动态”。由于耦合电容、旁 路电容C1、C2、CE取值较大，其容抗很小，可视为短路。输入信号 没有衰减地加到晶体管的发射结上，因此发射结实际电压为静态值 叠加上交流电压ui （ uBE U BEQ ui ）引起基极电流相应变化， iC I CQ ic 。 iB I BQ ib ，又使集电极电流随之变化，
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
3.1.3 放大电路的性能指标 图3-2a所示为扩音机电路示意图，其中话筒作为放大电路的信号 ) 源，将声音信号转换为幅值较小的电信号，可用电压源（RS，U S 表示；通过放大电路放大为能够驱动扬声器（负载）发声的较大幅 值的电信号，对于输入信号源来说，放大电路相当于它的负载，可 用等效电阻ri表示；对于负载来说，放大电路相当于其信号源，用 串联表示；扬声器将电信号还原为声音信号， 电阻 ro和恒压源 U o 用等效电阻RL表示，放大电路的等效示意图如图3-2b所示。
极间电压波形也示于图3-3中。
显然，放大电路中的电压、电流是其静态直流量与动态交流量 （变化量）叠加的结果。在具体分析问题时，常常把“静态”和“ 动态”分开来研究。“静态”提供了正常放大的必备条件，“动态 ”用来分析信号的传输情况。
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3.2 共射极放大电路 3.2.3 放大电路的静态分析 • 1．静态工作点的确定及其重要作用
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3.2 共射极放大电路
RL ），当 i C 增大时， E 集电极电压 uCE UCEQ uce VCC iC RC ICQ R（设 u CE 减小，即 u CE 的变化与 i C 相反，所以经过耦合电容 C 2 传送到
输出端的输出电压 uo 与 u i 相位相反。只要电路参数选取适当， uo的幅值将比 u i 幅值大得多，达到放大目的。对应的各极电流、
ro ( Uo 1) RL
ro表示放大电路带负载的能力。当外接负载电阻 RL后，负载两端 实际得到的电压为： RL
U o ro RL U o
如果放大电路的输出电阻较大(相当于信号源的内阻较大)，当 负载变化时，输出电压的变化也较大，也就是放大电路带负载的能 力较差，通常希望放大电路的 ro越小越好。 ro越小，说明放大电路 带负载能力越强，即在负载变化时，输出电压保持基本不变。
集电极电源
集电极电阻
I2
输入电压
耦合电容
输出电压
基极电阻
信号源
发射极电阻
负载电阻 射极旁路电阻燕山大学电气工程学院
3.2 共射极放大电路
• 上图是共发射极接法的交流放大电路。输入端接交流信号 源(通常可用一个恒压源 u S与电阻 RS 串联的电压源等效表 示)，输入电压为 u i ；输出端接负载电阻 RL ，输出电压 为 uo。电路中各个元件分别起如下作用：
晶体管V：晶体管是放大电路中的电流放大元件，利用它的基 极电流对集电极电流的控制作用，在集电极获得受输入信号 控制、被放大了的电流。 集电极电源Vcc :电源除为输出信号提供能量外，它还保证集 电结处于反向偏置、发射结处于正向偏置，以使晶体管起到 电流放大作用。一般为几伏到几十伏 集电极直流负载电阻Rc：集电极直流负载电阻简称集电极电阻 ，它主要是将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现 电压放大。的阻值一般为几千欧到几十千欧。
可见放大电路的输入电阻 ri是衡量放大电路性能的指标之一。 3．输出电阻 即为放大 图3-2b中的ro即为放大电路的输出电阻，信号源电压 U o 电路的开路电压。放大电路的输出电阻 ro定义为
U ro o I o
RL U S 0
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3.1 放大电路的组态及其性能指标
3.1.2 放大电路的组态 晶体管有3个电极，是3端子元件，如果以其中一个端子作为公 共端子，另两个端子分别作为输入端子和输出端子，构成两个回路 ：输入回路和输出回路，则可以组成3种组态的联接方式。
图3-1 晶体管的3种联接方式
所谓放大电路的组态，即为晶体管的不同联接方式所组成的放大 电路，分别为共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电 路。
3.2 共射极放大电路
3.2.1电路的组成及各元件的作用
• 共射极放大电路是以晶体管的发射极作为输入回路和输出回 路的公共端构成的单级放大电路。
RC RB UBB +
-
+
-
UCC
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3.2 共射极放大电路
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3.2 共射极放大电路
基极电阻 耦合电容
UB=RB2/(RB1+RB2)UCC
iB I BQ ib
u BE U BEQ ube U BEQ ui
ui 2U sin t
uo uce ic RC
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iE I EQ ie
3.2 共射极放大电路
当放大电路没有输入电压，即时，电路中的电压、电流都是
不变的直流量，称电路为静止状态，简称“静态”。用晶体管的 IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ表示，叫做放大电路的“静态工作点”。在
（1）静态工作点的计算
• 实际上，静态分析的目的就是要求出晶体 管的静态工作点(I BQ , I CQ ,UCEQ)值，从而判 断晶体管是否工作在放大区。 • 常用的方法是直流通路法和图解法 • 1）直流通路法 C 2 相当于开路， • 对直流量来说，耦合电容 C1 、 且令ui 0 ，则对应图2-1的直流通路如图2-2 所示。
3.1 放大电路的组态及其性能指标
ri的大小表示放大电路对信号源索取电流的大小。ri越大，放 大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui 越接近信号源电压US；亦即，信号源内阻上压降越小，信号电 压损失越小。图3-2中放大电路的实际输入电压为
U i ri U S RS ri
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5)功率放大电路的组成特点，与电压放大电路的区别；乙类和 甲乙类功率放大电路的分析、参数计算及参数的意义。 6)差分放大电路的组成特点，为什么可以抑制零点漂移；电 路的静态、动态分析；差分放大电路的输入输出方式。 作为了解的内容，介绍放大电路的频率特性及其意义。 重点掌握放大电路静态工作点的意义及计算方法；晶体管的小 信号模型及放大电路的微变等效电路分析法；掌握电路的动态参数 计算方法及其意义。 • 晶体管放大电路应要达到的要求 • （1）把微弱的信号放大，包括电压、电流、功率等。 • （2）输出信号的波形要和输入信号的波形相同，即 不失真。
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3.2 共射极放大电路
• 表3-1放大电路中常用的各种符号及其意义
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uCE UCEQ uce
U CEQ U CC RC I CQ RE I EQ
iC I CQ ic
U CCຫໍສະໝຸດ Baidu ( RC RE ) I CQ
uce ic RC
电子技术（非电类）
第3章 放大电路基础
第3章 放大电路基础
本章提要
在电子仪器、仪表及设备中，经常要把微弱的电信号放大后去 推动执行元件。而晶体管的主要用途之一是利用其电流放大作用组 成各种放大电路。由于放大电路是电子设备中最普遍的一种基本单 元电路，其应用十分广泛，对其研究是分析其它复杂电子电路的基 础。本章主要讨论以下几个问题： 1)放大电路的基本概念；放大电路的组态及其性能指标。 2)共射极放大电路的组成、各元件的作用；电路的静态工作点及 其物理意义；晶体管的小信号模型及放大电路的微变等效电路分析 法；放大电路的动态参数及其对电路工作性能的影响。 3)共集电极放大电路的组成、静态分析、动态分析；共集电极放 大电路的特点及应用领域。 4)多级放大电路的级间耦合方式；直接耦合方式存在的问题及解 决的办法；阻容耦合多级放大电路的静态、动态分析。
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3.1.1 放大电路的基本概念 在电子技术中，“放大”的本质首先是能量的控制和转换。即用 能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载得到能 量比较大的信号。因此，放大的基本特征是功率放大，即负载上总 是获得比输入信号大得多的电压（电压放大）或电流（电流放大） ，有时兼而有之。能够控制能量的元件称为有源元件，因而在放大 电路中必须存在有源元件，如晶体管等。 另外，放大作用是针对变化量而言的。所谓放大，是指当输入 信号有一个比较小的变化量时，在输出端的负载上得到一个比较大 的变化量。而放大电路的放大倍数也是输出信号和输入信号的变化 量之比。由此可见，放大的对象是变化量。 放大的前提是不失真，只有在不失真的前提下，放大才有意义 。晶体管是放大电路的核心元件，只有它工作在合适的区域（如放 大区），才能使得输出量和输入量始终保持线性关系，电路才不会 失真，即输出信号与输入信号相似。
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4．最大不失真输出电压 最大不失真输出电压是指在输出波形不失真的情况下，放大电路 可提供给负载的最大输出电压。用有效值Uom表示。 [思考题] 1.什么是放大电路的组态？ 2.为什么当输入信号源为电压源时，希望输入电阻大，输出电阻小？
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3.2 共射极放大电路
• 3.2.2 电路的静态与动态 • 当放大电路输入端没有输入电压信号，即ui=0时，电路中电 压、电流都是不变的直流量，称放大电路为“静态”。此时 的电压、电流值称为静态工作点（IBQ，ICQ，IEQ，UBEQ， UCEQ）。 • 直流通路：直流电源单独作用时的电路。 • 当放大电路输入端加输入电压信号，即ui≠0时，电路中电压 、电流随之变化，称放大电路为“动态”。 • 交流通路：输入交流电压、电流单独作用时的电路。 • 放大电路中的电压、电流是其静态直流量与动态交流量叠加 的结果。
0 )、内阻（Rs ）保留和输出端开路 即在信号源短路( U s （ RL ）的条件下，输出电压的变化量与输出电流的变化量的比 值（用有效值相量表示）。若图3-2b中RL已知，测得空载时输出 电压的有效值为U o ，带负载后输出电压的有效值为Uo，则输出 电阻可用下式求得 Uo