第15章 基本放大电路(秦曾煌版 电工学)
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动态：放大电路有信号输入(ui 0)时的工作状态。 动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、 输出电阻ro等。
电子技术系
分析对象：各极电压和电流的交流分量。 分析方法：微变等效电路法，图解法。 所用电路：放大电路的交流通路。
目的： 找出Au、ri、ro 与电路参数的关系，为设计打基础。
15.3 放大电路的动态分析
UBE
晶体管的输入回路可用rbe等效代替, 即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。
对于小功率晶体管，可近似
rbe 200( ) ( 1 β ) 26( mV ) I E ( mA )
15.3 放大电路的动态分析
（1）输入回路
B ib +
电子技术系
对于交流电路，晶体管的B、E可以用rbe等效代替。 C
UCE = UCC– ICRC
电子技术系
I C f (U CE ) I 常数 B
U CC RC
ICQ IC
直流负载线方程
由IB确定的那条输出特性 曲线与直流负载线的交点 就是Q点。
Q
U CC U BE IB RB
UCEQ
UCC
UCE
1 tan RC
直流负载线斜率
15.3 放大电路的动态分析
注意：电路中 IB 和 IC 的数量级不同。
+ + TUCE UBE – –
15.2 放大电路的静态分析
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
解：由KVL可得出
电子技术系
U CC I B RB U BE I E RE I B RB U BE (1 β ) I B RE U CC U BE IB RB (1 β ) RE
0 t O
uBE
UBE t O
iB IB t O
iC
uCE
uO
IC t O
？
O
t
UCE t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论2：
有输入信号时，各电极电流和电压的大小均发生了变化， 都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。
集电极电流
直流分量
交流分量
iC
iC
+
O
iC ic t
+UCC
短路
RB
RS es + –
C1 + + ui –
C2 + iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
RC
短路
RS + ui es – –
+ RB RC RL
+ uO –
交流通路
交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 等动态参数。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
IC
O
t
O
静态分析
t
动态分析
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论3：
若参数选取得当,输出电压可比输入电压大 ,即电路具有 电压放大作用。
ui
O
uO
t
O
t
输出电压与输入电压在相位上相差180°, 即共发射极电 路具有反相作用。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
实现放大的条件：
电子技术系
例1：用估算法计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC= 4k，RB = 300k， = 37.5
+UCC RB IB RC IC
RB
300
I C I B 37.5 0.04mA 1.5 mA
U CE U CC I C RC (12 1.5 4)V 6V
+ + TUCE UBE – – IE
直流通路
直流通路用来计算静态工作点 Q ( IB、IC、UCE )。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
对交流信号(有输入信号 ui 时的交流分量)， XC 0, C 可看作短路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定，直流 电源对交流可看作短路。 对地短路
U CC U BE IB RB
当UBE<< UCC时
U CC IB RB
2. 由直流通路估算UCE、IC
电流放大：
由KVL
I C I B I CEO βI B
UCC = IC RC+ UCE，所以，UCE = UCC – IC RC。
15.2 放大电路的静态分析
解： I U CC 12 mA 0.04 mA B
IC IB
+UCC RB IB RC IC
+ + TUCE UBE – –
IE
U CE U CC I C RC I E RE U CC I C ( RC RE )
由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的 公式也不同。
15.2 放大电路的静态分析
15.2.2 用图解法确定静态值
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.1 电路组成及各元件作用
C2 + iB iC + + + T uCE – RL uo RB uBE – – iE E
B
RC
C1 + + RS + ui es – –
EC
+UCC RB + ui – C1 + + iB iC + + + T uCE uBE – RL u o – – iE RC C2
直流分量IB
iB
交流分量ib
t
iB
总量瞬时值iB
t
0
t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.2 电路的电压放大作用
RB C1 + C2 + + iB iC + T uCE + uBE – uo – iE –
iB
RC
+UCC
无输入信号(ui = 0)时
+ ui –
uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE
电子技术系
放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。
用小能量的信号通过晶体管的电流控制作用，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、通频带等其他技术指标。 本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。
iC uCE
uBE
O
UBE t
IB O t O
IC t O
UCE t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论1：
无输入信号时，晶体管各电极上都是恒定的电压和电流: IB、UBE和 IC、UCE 。
iB
iC
Q Q
IB
O
IC
uBE
UBE
UCE
uCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线 上的一个点，称为静态工作点。
–
UO
–
RL
–
AU = UO / Ui
15.2 放大电路的静态分析
电子技术系
静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。 静态分析：确定放大电路的静态值。 (静态工作点Q：IB、IC、UCE)。
分析对象：各极电压、电流的直流分量。 分析方法：估算法、图解法。 所用电路：放大电路的直流通路。
15.3 放大电路的动态分析
1.晶体管的微变等效电路
电子技术系
由晶体管的输入特性和输出特性曲线得到。 （1）输入回路 当信号很小时，在静态工作点附近
IB
I B
Q
UBE
的输入特性在小范围内可近似线性化。 晶体管的输入电阻： ube U BE rbe U CE U ib I B
CE
O
输入特性曲线
授课人: 周恋玲
教学内容
• • • • • • • 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7
电子技术系
共发射极放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路的频率特性 射极输出器 差分放大电路
放大电路的基本概念
放大的概念： 放大的实质:
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
RB C1 +
C2 + + i B iC + T uCE + uBE E – uo – iE – RC +UCC
有输入信号(ui ≠ 0)时
+
ui
–
uO 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uO uCE = UCC－ iC RC
ui
电容对交、直流的作用不同。在放大电路中，如果电 容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对 交流短路，而对直流可以看成开路。这样，交、直流所走 的通路是不同的。 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来 计算静态工作点。
交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用 来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电 阻等动态参数。
优点：能直观地分析和了解静态值 的变化对放大电路的影响。 步骤：1. 用估算法确定IB 。 2. 由输出特性确定IC 和UCC。
RC IB
电子技术系
+UCC RB IC
+ + TUCE UBE – –
UCE = UCC– ICRC
直流负载线方程
I C f (U CE ) I 常数 B
15.2 放大电路的静态分析
设置 Q 点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是动态的基 础。
15.2 放大电路的静态分析
15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值
1. 由直流通路估算IB +UCC
电子技术系
UCC = IB RB+ UBE
RB IB
RC
IC
+ + TUCE UBE – –
放大的两个要求：信号增强、波形不失真
Ii
RS ＋ Vi
放大电路
IO
VS －
信号源
＋
－
＋ VO －
RL
负载
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
放大电路的主要性能指标
1.输入电阻
Rs Ii
+
ri = Ui /Ii
+
Es
–
Ui
–
ri
放 大 电 路
ri即信号源的负载，其大小决定放大电路从信号源吸 取信号幅值的大小。
集电极负载电阻，将
集电极电流变换为输 出电压。
输入耦合电容，隔 离直流、让输入交
流信号顺利通过。
RS es + –
+ ui –
输出耦合电容，隔 离直流、让放大交 流信号顺利通过。
信号源
共发射极放大电路 晶体管，放大电流。以能量 较小信号控制获得较大的能 量输出信号。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
2.输出电阻
Rs Es
+
+
ro
ri +
Eo
–
Io
+
Ui
–
UO
–
RL
–
ro的大小决定放大电路带负载的能力 带负载能力：放大电路输出量随负载变化的程度。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
3.电压放大倍数AU
Rs Es
+
+
ro
ri +
Eo
–
Io
+
Ui
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
例：画出下图所示放大电路的直流通路。 对直流信号，电容 C 可看作开路(即将电容断开)。
+UCC
断开
RB C1 + + ui –
RS
es
+ –
断开 C2 + iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
RC
+UCC RB IB RC IC
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结 反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容耦合只输出交流信号。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.3 直流通路和交流通路
15.3.1 微变等效电路
电子技术系
微变等效电路： 把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。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。 线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态 工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。 微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放 大倍数 Au、输入电阻 ri、输出电阻 ro等。
ib
B
ube
E
+
ube rbe
E
15.3 放大电路的动态分析
（2）输出回路
iC
Q
电子技术系
输出特性曲线在线性工作区是一 组近似等距的平行直线。 晶体管的电流放大系数：
I C β I B
U CE
ic ib
U CE
uCE
输出特性曲线
晶体管的输出回路可用一受控电 ic 和 ib 之间的关系。
RS
共发射极放大电路
es
+ –
实际应用中，共发射极放大电路通常采用单电源供电。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
基极偏置电阻，提供
合适的静态工作点。 UCC提供能量，并保
+UCC RB C1 + + iB iC + + + T uCE uBE – RL u o – – iE RC C2
证集电结反向偏置
信号源的两种形式
电压源 电流源
＋
VS －
RS
IS
VS IS RS
RS
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
符号规定：
IB ib
大写字母、大写下 标，表示直流分量。 小写字母、小写下标， 表示交流分量。
iB
小写字母、大写下标， 表示总量。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
示例： iB
电子技术系
分析对象：各极电压和电流的交流分量。 分析方法：微变等效电路法，图解法。 所用电路：放大电路的交流通路。
目的： 找出Au、ri、ro 与电路参数的关系，为设计打基础。
15.3 放大电路的动态分析
UBE
晶体管的输入回路可用rbe等效代替, 即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。
对于小功率晶体管，可近似
rbe 200( ) ( 1 β ) 26( mV ) I E ( mA )
15.3 放大电路的动态分析
（1）输入回路
B ib +
电子技术系
对于交流电路，晶体管的B、E可以用rbe等效代替。 C
UCE = UCC– ICRC
电子技术系
I C f (U CE ) I 常数 B
U CC RC
ICQ IC
直流负载线方程
由IB确定的那条输出特性 曲线与直流负载线的交点 就是Q点。
Q
U CC U BE IB RB
UCEQ
UCC
UCE
1 tan RC
直流负载线斜率
15.3 放大电路的动态分析
注意：电路中 IB 和 IC 的数量级不同。
+ + TUCE UBE – –
15.2 放大电路的静态分析
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
解：由KVL可得出
电子技术系
U CC I B RB U BE I E RE I B RB U BE (1 β ) I B RE U CC U BE IB RB (1 β ) RE
0 t O
uBE
UBE t O
iB IB t O
iC
uCE
uO
IC t O
？
O
t
UCE t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论2：
有输入信号时，各电极电流和电压的大小均发生了变化， 都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。
集电极电流
直流分量
交流分量
iC
iC
+
O
iC ic t
+UCC
短路
RB
RS es + –
C1 + + ui –
C2 + iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
RC
短路
RS + ui es – –
+ RB RC RL
+ uO –
交流通路
交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻 等动态参数。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
IC
O
t
O
静态分析
t
动态分析
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论3：
若参数选取得当,输出电压可比输入电压大 ,即电路具有 电压放大作用。
ui
O
uO
t
O
t
输出电压与输入电压在相位上相差180°, 即共发射极电 路具有反相作用。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
实现放大的条件：
电子技术系
例1：用估算法计算静态工作点。 已知：UCC=12V，RC= 4k，RB = 300k， = 37.5
+UCC RB IB RC IC
RB
300
I C I B 37.5 0.04mA 1.5 mA
U CE U CC I C RC (12 1.5 4)V 6V
+ + TUCE UBE – – IE
直流通路
直流通路用来计算静态工作点 Q ( IB、IC、UCE )。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
对交流信号(有输入信号 ui 时的交流分量)， XC 0, C 可看作短路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定，直流 电源对交流可看作短路。 对地短路
U CC U BE IB RB
当UBE<< UCC时
U CC IB RB
2. 由直流通路估算UCE、IC
电流放大：
由KVL
I C I B I CEO βI B
UCC = IC RC+ UCE，所以，UCE = UCC – IC RC。
15.2 放大电路的静态分析
解： I U CC 12 mA 0.04 mA B
IC IB
+UCC RB IB RC IC
+ + TUCE UBE – –
IE
U CE U CC I C RC I E RE U CC I C ( RC RE )
由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的 公式也不同。
15.2 放大电路的静态分析
15.2.2 用图解法确定静态值
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.1 电路组成及各元件作用
C2 + iB iC + + + T uCE – RL uo RB uBE – – iE E
B
RC
C1 + + RS + ui es – –
EC
+UCC RB + ui – C1 + + iB iC + + + T uCE uBE – RL u o – – iE RC C2
直流分量IB
iB
交流分量ib
t
iB
总量瞬时值iB
t
0
t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.2 电路的电压放大作用
RB C1 + C2 + + iB iC + T uCE + uBE – uo – iE –
iB
RC
+UCC
无输入信号(ui = 0)时
+ ui –
uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE
电子技术系
放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。
用小能量的信号通过晶体管的电流控制作用，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、通频带等其他技术指标。 本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。
iC uCE
uBE
O
UBE t
IB O t O
IC t O
UCE t
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
结论1：
无输入信号时，晶体管各电极上都是恒定的电压和电流: IB、UBE和 IC、UCE 。
iB
iC
Q Q
IB
O
IC
uBE
UBE
UCE
uCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线 上的一个点，称为静态工作点。
–
UO
–
RL
–
AU = UO / Ui
15.2 放大电路的静态分析
电子技术系
静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。 静态分析：确定放大电路的静态值。 (静态工作点Q：IB、IC、UCE)。
分析对象：各极电压、电流的直流分量。 分析方法：估算法、图解法。 所用电路：放大电路的直流通路。
15.3 放大电路的动态分析
1.晶体管的微变等效电路
电子技术系
由晶体管的输入特性和输出特性曲线得到。 （1）输入回路 当信号很小时，在静态工作点附近
IB
I B
Q
UBE
的输入特性在小范围内可近似线性化。 晶体管的输入电阻： ube U BE rbe U CE U ib I B
CE
O
输入特性曲线
授课人: 周恋玲
教学内容
• • • • • • • 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7
电子技术系
共发射极放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路的频率特性 射极输出器 差分放大电路
放大电路的基本概念
放大的概念： 放大的实质:
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
RB C1 +
C2 + + i B iC + T uCE + uBE E – uo – iE – RC +UCC
有输入信号(ui ≠ 0)时
+
ui
–
uO 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uO uCE = UCC－ iC RC
ui
电容对交、直流的作用不同。在放大电路中，如果电 容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对 交流短路，而对直流可以看成开路。这样，交、直流所走 的通路是不同的。 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来 计算静态工作点。
交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，用 来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电 阻等动态参数。
优点：能直观地分析和了解静态值 的变化对放大电路的影响。 步骤：1. 用估算法确定IB 。 2. 由输出特性确定IC 和UCC。
RC IB
电子技术系
+UCC RB IC
+ + TUCE UBE – –
UCE = UCC– ICRC
直流负载线方程
I C f (U CE ) I 常数 B
15.2 放大电路的静态分析
设置 Q 点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是动态的基 础。
15.2 放大电路的静态分析
15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值
1. 由直流通路估算IB +UCC
电子技术系
UCC = IB RB+ UBE
RB IB
RC
IC
+ + TUCE UBE – –
放大的两个要求：信号增强、波形不失真
Ii
RS ＋ Vi
放大电路
IO
VS －
信号源
＋
－
＋ VO －
RL
负载
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
放大电路的主要性能指标
1.输入电阻
Rs Ii
+
ri = Ui /Ii
+
Es
–
Ui
–
ri
放 大 电 路
ri即信号源的负载，其大小决定放大电路从信号源吸 取信号幅值的大小。
集电极负载电阻，将
集电极电流变换为输 出电压。
输入耦合电容，隔 离直流、让输入交
流信号顺利通过。
RS es + –
+ ui –
输出耦合电容，隔 离直流、让放大交 流信号顺利通过。
信号源
共发射极放大电路 晶体管，放大电流。以能量 较小信号控制获得较大的能 量输出信号。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
2.输出电阻
Rs Es
+
+
ro
ri +
Eo
–
Io
+
Ui
–
UO
–
RL
–
ro的大小决定放大电路带负载的能力 带负载能力：放大电路输出量随负载变化的程度。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
3.电压放大倍数AU
Rs Es
+
+
ro
ri +
Eo
–
Io
+
Ui
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
例：画出下图所示放大电路的直流通路。 对直流信号，电容 C 可看作开路(即将电容断开)。
+UCC
断开
RB C1 + + ui –
RS
es
+ –
断开 C2 + iC + iB + + T uCE uBE – RL u o – – iE
RC
+UCC RB IB RC IC
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结 反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压，经电容耦合只输出交流信号。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
15.1.3 直流通路和交流通路
15.3.1 微变等效电路
电子技术系
微变等效电路： 把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。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。 线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态 工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。 微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放 大倍数 Au、输入电阻 ri、输出电阻 ro等。
ib
B
ube
E
+
ube rbe
E
15.3 放大电路的动态分析
（2）输出回路
iC
Q
电子技术系
输出特性曲线在线性工作区是一 组近似等距的平行直线。 晶体管的电流放大系数：
I C β I B
U CE
ic ib
U CE
uCE
输出特性曲线
晶体管的输出回路可用一受控电 ic 和 ib 之间的关系。
RS
共发射极放大电路
es
+ –
实际应用中，共发射极放大电路通常采用单电源供电。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
基极偏置电阻，提供
合适的静态工作点。 UCC提供能量，并保
+UCC RB C1 + + iB iC + + + T uCE uBE – RL u o – – iE RC C2
证集电结反向偏置
信号源的两种形式
电压源 电流源
＋
VS －
RS
IS
VS IS RS
RS
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
符号规定：
IB ib
大写字母、大写下 标，表示直流分量。 小写字母、小写下标， 表示交流分量。
iB
小写字母、大写下标， 表示总量。
15.1 共发射极放大电路的组成 电子技术系
示例： iB