第四章基本放大电路

RS
流都可用相 +
量表示。
E S
+
U i RB
rbe
β Ib
E
uo = uce
Ic C RL
+
RC RL U o
由上图可列出
Ui rbeIb
U o R L I c R L I b
式中
RL RC//RL
故放大电路的电压放大倍数
Au
U Uoi
RL rbe
当放大电路输出端开路(未接 RL )时
Au
ro RC RC一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。
2.图解法 首先在输入特性上作图，由输入信号 ui 确定基极电流的变 化量 ib ，再在输出特性上作图，得到交流分量 ic 和 uce 即(uo)。
由图解分析可得出: (1)交流信号的传输情况：
u i( 即 u b ) e ib ic u o ( 即 u c) e
A uR rb L e3.5 70.8 26 78.5 6
R L R C//R L2k
(4) 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ri 放UI大 电路的输它入是电对阻交流ri ，信即号而言的一个动态电阻。
第 4 章 基本放大电路
4.1 共发射极放大电路的组成
电路中各元件的作用如下：
晶体管 T 晶体管是放大元件，利用它的电流放大作用， 在集电极电路获得放大了的电流 iC，该电流受输入信号的控制。
C1 + +
RB iB
+
+UCC
RC +C2 iC +
TuCE
+
集电极电源电压 UCC 电源电压 UCC 除为输 出信号提供能量外，
ICU RC CC411203 A3mA
可作出直流负载线
(2) 由
IBU R C BC 3011 0230A40 A
得出静态工作点 Q，静态值为
IB40A IC 1.5mA UC E6V
IC / mA
3
80 µA
60 µA
2
静态工作点
1.5
Q
40 µA
1
20 µA
M IB = 0 µA
O
2
4
6
8
10 12
RC rbe
比接 RL 时高，可见 RL 越小，电压放大倍数越低。
[例 3] 在共发射极基本交流放大电路中，已知 UCC =
12 V，RC = 4 k， RB = 300 k， 37.5 ，试求电压放大
倍数 Au。 [解] 在例 1 中已求出 IC1.m 5 A IE rb e20 ( )0 (3.5 7 1 )1 2 .5((6 m m)) V A 0.86 k 7
返回
4.2 共发射极放大电路的分析
4.2.1 静态分析
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。静态分析
是要确定放大电路的静态值(直流值) IB ， IC ， UBE 和 UCE。
1. 用放大电路的直流通路确定静态值
可用右图所示的直流通路来计
算静态值
IB
UC
CUBEUCC
RB
RB
硅管的 UBE 约为 0.6 V，比 UCC 小得多，可以忽略不计。
是一常数，由它确定 ic IC IC
Q
IB
受 ib 的控制关系。因此，
晶体管的输出电路可用一
受控电流源 ic = ib 等效
代替。
UCE
UCE
晶体管的输出特性曲线不完全与横轴平行，当 IB 为常数 时，UCE 与 IC 之比
IC
rce
UCE IC IB
uce ic
IB
称为晶体管的输出
IC
工作点的稳定。由于某种原因，例如温度的变化，将使集电
极电流的静态值 IC 发生变化，从而影响静态工作点的稳定。 上一节所讨论的基本放大电路偏置电流
IB
UC
CUBEUCC
RB
RB
当 RB 一经选 定后，IB 也就固定 不变，这种称为固
C1
+
+
+UCC
RB1 RC
C2
iB iC
+
+
+ TuCE
+
定偏置放大电路， RS
它还保证集电结处于
RS +
ui
es
uBE RL uo 反向偏置，以使晶体
管具有放大作用。
集电极负载电阻 RC 集电极负载电阻简称集电极电阻，它 主要是将电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。
偏置电阻 RB 它的作用是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，并使发射结处于正向偏置。
iB / A
所谓失真,是指输出信号的
波形不像输入信号的波形。
引起失真最常见的原因是 由于静态工作点不合适或
ib
5
者信号太大，使放大电路
的工作范围超出了晶体管 O
t
O O
特性曲线上的线性范围。
这种通常称为非线性失真。
① 工作点偏低引起截止失真 t
Q1
uBE/V
uBE/V (ui )
(a) 工作点偏低引起 ib 失真
如果放大电路的输入电阻较小：第一，将从信号源取用较大 的电流，从而增加信号源的负担；第二，经过内阻 Rs 和 ri 的 分压，使实际加到放大电路的输入电压 Ui 减小，从而减小输 出电压；第三，后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电 路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路电压放大倍数。 因此，通常希望放大电路的输入电阻能高一些。
t
UCE
交流负载线
80
Q1
60
Q
IB = 40 A
Q2
20
Q2
0M
6
9
12 uCE/V
6
9
uCE/V 空载输出电压
uo = uce
(2)电压和电流都含有直流分量和交流分量，即
uBEUBEube
iB IBib
uCEUCE uce
iCICic
(3)输入信号电压 ui 和输出电压 uo 相位相反。
此外，还要求放大电 路输出信号尽可能不失真， iB / A
iB / A
60
(ib)
40
在输入特性上作图
iB / A
60
Q1
40
Q
20
20
IB
O
tO
Q2
0.6
uBE/V
0.58 0.62
O
UBE
t
uBE/V (ui )
iC / mA
2.25
(ic)
1.5
iC / mA
N
3
2.25
Q1
1. 5
0.75
0.75
IC
O
O
t
3
3
O
接负载后，Uom 减小, Au下降。
Q
IB
IC
电阻，在小信号的条件下，
UCE
rce 也是一常数 ， 在等效
电路中与 ib 并联，由于
UCE
rce 的阻值很高，可以将 UCE 其看成开路。
由以上分析可得出晶体管的微变等效电路
ib B
+ ube
ic C
+
T uce
E
B +
ube rbe
(2) 放大电路的微变等效电路
ib
ib
E
ic C +
它不能稳定静态工 作点。为此，常采
+ es
ui
RB2
uBE
RE
RL
+
CE
百度文库
uo
用分压式偏置放大
电路。
分压式偏置放大电路
由直流通路可列出
+UCC
I1I2IB
若使
I2 IB
则 基极电位
I1
I2
UCC RB1RB2
RB1 RB2
VBRBI22 RBR 1BR 2B 2UCC
I1 RC IC
IB
+
+ TUCE
(b)工作点偏低引起 ic、uce (uo)失真
iC / mA
3
2.25 iC / mA
2.25
1.5
1. 5
80 60
40
0.75
0.75
(iC)
0.25
0.25
O
tO
uo 波形 O
t
3
6
截止失真
20
Q IB = 5 µA
0
9
12 uCE/V
uo = uce
uCE/V 正半周 变平
iC / mA
UBE
UCE /V
求得静态值为 : IB = 40 A ，IC = 1.5 mA , UCE = 6V
4.2.2 动态分析
放大电路有输入信号时的工作状态称为动态，动态分析
是在静态值确定后，分析信号的传输情况，确定放大电路的
电压放大倍数 Au ，输入电阻 ri 和输入电阻 ro
1. 微变等效电路法 晶体管在小信号(微变量)情况下工作时，可以在静态工 作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线， 三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件 晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。
U C U E C R C C I C ( 1 4 2 1 3 1 . 5 0 1 3 ) V 0 6 V
2. 用图解法确定静态值
根据
U CE U CC R CIC
可得出：
IC 0时 UC EUC C
UCE0时
IC
U CC RC
在晶体管的输出特性曲线组上作出一直线，它称为直
流负载线，与晶体管的某条(由 IB 确定)输出特性曲线的交 点 Q 称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电
(1) 晶体管的微变等效电路
在晶体管的输入特性曲线上，将工
IB
UCE
作点 Q 附近的工作段近似地看成直线，
当 UCE 为常数时，UBE 与 IB 之比
IB
Q IB
rbe
UB IB
E UC
E
ube ib UC
E
称为晶体管的输入电阻，在小信号的
UBE
条件下，rbe是一常数，由它确定 ube
O
UBE
和 ib 之间的关系。因此，晶体管的输 入电路可用 rbe 等效代替。
压和电流的静态值。
基极电流 IB 的大小不同，静态工作点在负载线上的位 置也就不同，改变 IB 的大小，可以得到合适的静态工作点， IB 称为偏置电流，简称偏流。通常是改变 RB 的阻值来调整 IB 的大小。
图解过程:
IC / mA UCC N RC 3
2
直流负载线
Q1 Q
80 µA 60 µA 40 µA
1
Q2 20 µA
M IB = 0 µA
O
2
4
6
8
10 12UCC UCE /V
[例 2] 在共发射极基本交流放大电路中，已知 UCC = 12V，RC = 4 k， RB = 300 k，晶体管的输出特性曲线如 上图。(1)作出直流负载线，(2)求静态值。
[解] (1) 由 IC = 0 时， UCE = UCC = 12 V，和 UCE = 0 时，
ui
RL uo
es
交流通路
C
ii B ib T + ic
+
+
RS + ui RB
es
+ uce
ube E
RC RL uo
基本放大电路的
ii B ib
ic C
微变等效电路
+
RS
+ ui RB
rbe ib
+ RC RL uo
es
E
(3) 电压放大倍数的计算
Ii
当输入的是
ui = ube
B Ib
正弦信号时， 各电压和电
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，输出电压的变化较大，也就是放大电 路带负载的能力较差。因此，通常希望放大电路输出级的输 出电阻低一些。
放大电路的输出电阻可在信号源短路( Ui 0)，和输出
端开路的条件下求得。从基本放大电路的微变等效电路看，
当U i 0 ， I b 0 时 I c， I b 0 ，电流源相当于开路，故
耦合电容 C1 和 C2 它们一方面起到隔直作用，C1 用来隔 断放大电路与信号源之间的直流通路，而 C2 用来隔断放大电路 与负载之间的直流通路，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的作用，其电容值应足够大，以保证在 一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降小到可以忽略不计， 即对交流信号可视为短路。
rce uce
先画出下图所示放大电路的交流通路，对交流分量而言，
电容可视作短路；一般直流电源的内阻很小，可忽略不计， 对交流讲直流电源也可以认为是短路的。将交流通路中的三 极管用其微变等效电路来代替，即得到放大电路的微变等效 电路。
+UCC
C1 + +
RB iB
RC iC
T
+C2
基本放大电路 +
RS +
低频小功率晶体管输入电阻的常用下式估算
rbe20( 0)(1)2IE6((m m))V A
Rbe 是对交流而言的一个动态电阻。
晶体管输出特性曲线的线性工作区是一组近似等距离的
平行直线，当 UCE 为常数时，IC 与 IB 之比
IC ic
I i B UCE
b UCE
IC
即为晶体管的电流放大系
数，在小信号的条件下，
② 静态工作点偏高引起饱和失真 iC / mA
iC正半周被削3平
80 A
ib(不失真）
Q
IB = 60 A
2
40 A
1 20 A
O
tO
uo波形 O
t
IB = 0
uCE/V
uce负半周被削平
uCE/V
饱和失真
uo = uce
返回
4.3 静态工作点的稳定
放大电路不仅要有合适的静态工作点，而且要保持静态
以共发射极基本放大电路为例，其输入电阻为
ri RB//rberbe
共发射极基本放大电路的输入电阻基本上等于晶体管的输入电 阻，是不高的。
注意： ri 与 rbe 意义不同不能混淆。 (5) 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。
IC IB
U CE U CC R CIC
+UCC
RB
RC IC
IB
+
+
T UCE
UBE
返回
[例 1] 在共发射极基本交流放大电路中，已知 UCC = 12V，
RC = 4 k，RB = 300 k， 37.5，试求放大电路的静态值。
[解]
IBU R C BC 3011 0230A40 A
ICIB3.5 7 0 .0m 41 A .5mA