讲义2章 放大电路基础

第2章 放大电路基础

放大的目的：是将微弱的变化信号放大成较大的信号。

放大的实质：用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。 对放大电路的基本要求 ：① 要有足够的放大倍数（电压、电流、功率）；② 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。

2.1 基本共射极放大电路

（工程上不管多么复杂的放大器，都是在这三种基本组态电路基础上演变而来的。因此，掌握三种基本组态放大器的性能特点是了解各种放大器性能的基础）

2.1.1 共射极放大电路的静态估算法 1、放大电路的组成

（以NPN 型三极管组成的共射放大电路为例，电路如图2-1所示） （1）共射极放大电路：由于发射极为输入、输出回路的公共支路，因之而 称为共发射极组态的放大电路 （2）电路组成：

① 电容1C 、2C ：分别为输入、输出隔直电容，也称耦合电容。有两 个作用，一是隔断放大电路与信号源、负载的直流通路，保证三者互 不影响；二是起交流耦合的作用，对交流信号的通过影响较小。 （电容1C 、2C ：隔直通交，1050F F μμ ）

② CC V 单电源供电，CC V 通过B R 的分压使发射结正偏，CC V 通过C R 分压使集电结反偏，保证三极管工作在放大状态。

③ 基极电阻B R ：B R 参数合理，通过对CC V 的分压，使发射结正偏，并提供适当的基极电流B I ，使放大电路获得合适的静态工作点。

④ 集电极电阻C R ：将集电极电流的变化转换为电压的变化，实现放大电路的电压放大作用。 2、静态分析

对放大电路的分析主要包括两个方面：静态分析和动态分析。

（静态分析确定静态各站点（直流分析），动态分析研究放大电路的性能指标（交流分析）。） （1）静态分析

① 静态：当0i u =时（当输入端没有加交流信号时），放大器处于直流工作状态，称为静态。

② 静态分析（直流分析）：确定放大电路的静态值。即确定静态工作点Q ：BQ I 、CQ I 、BEQ U 、CEQ U 。 （静态工作点可由估算法求得，也可由图解法确定，我们主要介绍估算法。） （2）利用估算法确定静态工作点

① 画出直流通路：将信号源i u 短路、电容开路（电容有隔直的作用）。（如图2-2（a ）所示） ② 确定Q 点值

（利用直流通路可近似估算Q 点值）

1）由输入回路可得：CC BE

CC B B BE B B

V U V I R U I R -=+⇒=

当晶体管工作在放大状态时，其发射结正向导通压降BE U 变化不大，对硅管通常取0.7V ，锗管取0.2V 。 当CC BE V U 时，则有：CC

B B

V I R ≈

2）忽略集电结反向饱和电流CBO I ，则有：C B I I β= 3）由输出回路可得：CE CC C C U V I R =-

（求出静态工作点后，可由在输入、输出特性曲线图上 标注工作点，如图2-2（b ）所示） （3）字母的书写规定

① 小写的字母，小写的下角标，表示交流量（瞬时值），如b c be ce o i i u u u 、、、、 ② 大写的字母，大写的下角标，表示直流量，如B C BE CE I I U U 、、、 ③ 大写的字母，小写的下角标，表示交流量的有效值，如i o U U 、

④ 小写的字母，大写的下角标，表示交流分量和直流分量叠加的总量，如=+B B b i I i ，=+C C c i I i ，CE CE ce u U u =+，

BE BE be u U u =+。

（书上18页，例题2-1）

一般的，共射电路工作点值在各区时有如下具体标志（参考）：

2.1.2 共射极放大电路的图解分析方法

放大电路的图解分析法，就是在三极管输入、输出特性曲线上，用作图的方法来分析放大电路的静态和动态工作情况。 1、静态分析

静态分析（直流分析）：确定放大电路的静态值。即确定静态工作点Q ：BQ I 、CQ I 、BEQ U 、CEQ U 。 用图解法确定放大电路静态值的步骤： （1）用估算法求出基极电流BQ I ，CC BE

BQ B

V U I R -=

；

（2）列出“直流负载线” 方程，在输出特性曲线上，过两个特殊点作直流负载线；

① “直流负载线” 方程：CE CC C C U V I R =-（对直流通路的输出回路列方程，输出回路如图2-3所示）： ② 两个特殊点： 1）0CE U =时，=

CC C C V I R ，则对应的特殊点（0，CC C

V

R ）； 2）=0C I 时，CE CC U V =，则对应的特殊点为（CC V ，0）。 ③ 连接（0，

CC

C

V R ）和（CC V ，0）两点的直线，就是直流负载线 直流负载线的斜率为：1

C

R -

，斜率随C R 的取值改变。 （3）BQ I 所对应的一条输出特性曲线与直流负载线的交点Q 为静 态工作点，通过Q 点可以确定静态值CQ I 、CEQ U 。 2、动态分析

放大电路动态分析的图解法，是利用晶体管的特性曲线,在静态分析的基础上， 用作图的方法来分析各个电压和电流交流分量之间的传输情况和相互关系。 放大电路的交流通路如图2-5所示。此时，电容1C 、2C 和直流电源CC V 视为短路。 （1）动态分析 ① 输入回路

1）当0i u ≠时，+BE BEQ i u U u =，则BE u 在BEQ U 两侧左右移动，移动的幅值与i u 的幅值相同。

2）BE u 的变化引起B i 随之变化，此时=+B BQ b i I i ，B i 上移最大值为1B i ，下移最小值为2B i （如图2-6（a ）所示） ② 输出回路

在输出特性曲线上，过静态工作点作交流负载线，其斜率为1

//C L

R R -。

1）交流负载线方程

+(//)()(//)(//)(//)CE CEQ ce

ce c C L CE CEQ C CQ C L CEQ CQ C L C C L c C CQ

u U u u i R R u U i I R R U I R R i R R i i I =⎫⎪

=-⇒=--=+-⎬⎪=-⎭

令(//)CEQ CQ C L CC

U I R R V '+=，则有：(//)CE CC C C L u V i R R '=-——交流负载线性方程 2）交流负载线经过两个特殊点

a ）当C CQ i I =时，CE CEQ u U =，则交流负载线经过Q 点；

b ）当0C i =时， (//)CE CC

CEQ CQ C L u V U I R R '==+，则交流负载线经过（CC V '，0）点。 3）在输出特性曲线上找到由输入回路图解分析所得到的1B i 和2B i 所对应的输出曲线，交流负载线与其相交的点可求得1C i 、2C i 和1CE u 、2CE u 。

（2）电压放大倍数u A ：反映放大电路对电信号放大的能力，=

o

u i

u A u 。 （在不失真的情况下，u A 为正弦量的最大值或者有效值之比，而不是瞬时值之比。） 输入电压正半波幅值：2i BE BEQ U u u ∆=-，对应输出电压为负半波幅值：2o CE CEQ U u u ∆=-， 则有：22BE BEQ

i u o CE CEQ

u u U A U u u ∆=

=

∆-- 3、波形失真

波形失真：输出信号的波形与输入信号的波形不再相似。（放大电路应该避免） （如果Q 点设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。）

（放大电路的静态工作点不合适，是引起动态工作点进入非线性区使放大信号失真的重要因素之一。） （1）截止失真：若Q 点设置过低，晶体管进入截止区工作，造成截止失真。 （它是由于静态工作点接近截止区，交流量在截止区不能放大而造成的。）