模拟电路—三极管放大电路(附例题)

VCC Rb
IBQ UBEQ
Rb称为偏置电阻，IBQ称 为偏置电流。
（3）估算UCEQ、ICQ
+VCC
Rb
RC
ICQ UCEQ
ICQ= IBQ
U CEQ VCC I CQ RC
放大电路的静态分析
2. 图解法(P74,P86)
iB
VCC/Rb IBQ
工作原理
- 1/Rb
Q
三极管的输入和输出特性曲线
IC IB RB VCC VCE 0.5mA RC IC
VCC
RB
IB
RC
IC

0.01mA
VCC VBE 930 K IB
图解法：
3.1 放大电路的工作原理及分析方法 1 放大的概念
所谓“放大”，是指将一个微弱的交流小信号（叠加 在直流工作点上），通过一个装置（核心为三极管/场效应 管），得到一个波形相似（不失真）、但幅值却大很多的 交流大信号的输出。这个装置通常就是晶体管/场效应管放 大电路。 因此，放大作用的实质是晶体管的电流、电压或功率 的控制作用。 电压放大电路可以用有输入口和输出口的双端口网络 表示，如图：
3.2
BJT偏置电路
设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。
对偏置电路的要求
提供合适的Q点，保证器件工作在放大模式。
例如：偏置电路须保证三极管E结正偏、C结反偏。 Байду номын сангаас 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的Q点。
例如：温度升高，三极管参数、ICBO、VBE(on)
而这些参数的变化将直接引起Q点发生变化。
放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管 工作在线性区以保证信号不失真。
A 合适的静态工作点Q
图解分析
Ibm
Icm
不饱和 Ucm2
不截止 Ucm1 Uom
B. Q点过高，信号进入饱和区
iC
ib
放大电路产生 饱和失真
输入波 形
uCE
输出波形
uo
C. Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真
ui
uo
分析三极管电路的基本思想和方法
基本思想
非线性电路经适当近似后可按线性电路对待， 利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。
直流通路(ui = 0)分析静态。
交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。
VCC
ui
uo
VCC
VCC
ui
uo
ICQ
IBQ
UCEQ
直流通路：只考虑直流信号 的分电路。(求静态工作点 Q:IBQ,ICQ,UCEQ)
点才是静态工作点Q。
放大电路的静态分析
2. 图解法 关键：直流负载线的确定方法： 1.由直流负载列出方程 UCE=UCC－ICRc
工作原理
2.在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可
画出直流负载线。
VCC
、
VCC /Rc
3.在输入回路列方程式UBE =UCC－IBRb 4.在输入特性曲线上，作出输入负载线，两 线的交点即是Q。 5.得到静态工作点Q点的参数IBQ、ICQ和UCEQ。
(1)计算静态工作点Q，并分析Q点设置的是否合适？ (2)当 VCC 和BJT不变时，要使 VCE 5V，可以改变哪些参数? VCC RB RC IC
IB
解：（1）
IB VCC VBE (ON ) RB 10 0.7 0.018mA I C 510
I B 0.9mA
C1
+ + +
iC + iB + Rb + uBE uCE T
+ Rc
C2
+
uO VCC
ui
-
-
-
VBB
-
-
-
3.4
多极放大电路（自学）
练习. 固定基流偏置电路如图所示。已知： BJT的
VBE 0.7V , 50, RB 510 K , RC 10 K ,VCC 10V
+
C2
Rc
+
+
iB Rb + T uBE uCE
-
-
+
+
uO VCC
+ -
ui
+ VBB
-
-
-
-
-
-
图1原理电路
图2. 双电源供电电路
静态分析方法
1. 计算法 借助于放大电路的直流通路来求 直流通路是能通过直流的通道。 将电路中的耦合电容和旁路电 ｕi 容开路，即可得到。
ｕo
工作原理 放大电路的静态分析
1. 估算法（重点）
EC
（1） 首先画出直流通路 （2）求静态值IBQ、ICQ和UCEQ 求解顺序是先求IBQ→ICQ→UCEQ
ｉc
uo
ui
交流通路：只考虑交流信号的分电路。
画交流通路时应将恒压源短路（无交流电压），恒流源开路 （无交流电流）；耦合、傍路电容短路（无交流电压）。
(一) 放大电路的静态分析
工作原理
静态 ｕi=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。
静态分析
确定放大电路的静态值IBQ、ICQ、UCEQ,即静 态工作点Q。静态工作点的位置直接影响放 大电路的质量. 计算法 图解分析法 ＶＣＣ
Au
ui
uo
基本放大电路:一般是指由一个三极管或场效应管（第 四章介绍）组成的放大电路，可以将基本放大电路看成一 个双端口网络。
us Rs 信号源 ui A
放大电 路 直流电源
uo
负载
RL
1． 放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大 微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大， 输出信号的能量得到了加强。 2． 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经 过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。 3. 晶体管为耗能元件。
iC + iB Rb + ui VBB + T uBE uCE = u O
+ Rc +
-
-
VCC
uO
+ -
为解决上述问题，可将阻容耦合交直流叠加（或分离）电路 引入到放大电路中来，如图2所示。
iC + iB Rb + ui VBB + T uBE uCE = u O
+ Rc
+
iC + C1
VCC uO
2
放大器的组成原则： 直流偏置电路（即直流通路）要保证器件工作 在放大模式。 交流通路要保证信号能正常传输，即有输入信 号ui时，应有uo输出。
us Rs 信号源 ui A
放大电 路 直流电源
uo
负载
RL
2
放大器的组成原则：
us Rs 信号源 ui A
VCE VCC I C RC 1 V
由于 VCE 1V 偏小，Q点靠近饱和区，因此Q点设置的不合适。
解： （2)若RB保持不变，仅改变RC，则IB和IC保持不变。 V VCE VCE VCC I C RC 5V RC CC 5.56 K IC 若RC保持不变，仅改变RB，则
2. 图解法 （1）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、UBEQ
（2）由输出特性曲线和输出直流负载线求ICQ、UCEQ
VCC IC UCE UBE
UCE=VCC-ICRc → 直流负载线
求两点 IC=0 UCE=VCC UCE=0 IC=VCC/Rc
IB
作出直流负载线，直流负载线和输出 特性曲线的有多个交点。 只有与iB=IBQ对应的那条曲线的交
图解分析方法
图解分析
确定放大器的最大工作范围-最大不失真电压
Ucm=min(Ucm1,Ucm2) 通过图解分析，可得如下结论： 1.可确定输出信号的动态范围； 2.可以计算出放大电路的电压放大倍数；
3.可以确定最大不失真输出幅度。
+VCC Rb C1 RC T RL C2
为什么要 设置静态 工作点Q？
当Q点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和或 截止失真。
实用放大电路——双电源供电电路
如图所示的原理电路在实际应用时存在什么问题？
iC + iB Rb + ui VBB + T uBE uCE = u O
+ Rc
+
-
-
VCC
uO
+ -
实用放大电路——双电源供电电路
如图所示的原理电路在实际应用时存在以下几个问题： （1）交流信号源与直流电源共用一个回路，相互影响。 （2）信号源经Rb才加到发射极两端，使发射极两端的信号 大大减小，导致放大电路的放大性能的下降。 （3）输出电压 uO中含有直流成分。
起放大作用 ui
uo
使三极管工作在线性区 基本组成如下： 将变化的集电极电流 转换为电压输出 三 极 管T 给输出信号提供能量 负载电阻RL 偏置电路VCC 、 RC 、 Rb 起隔直作用 耦合电容C1 、C2 对交流起耦合的作用
3 放大电路的分析方法
静态分析
估算法
图解法
放大 电路 分析 微变（小信 号）等效电 路法 图解法 计算机仿真
输入波形 uCE
ib
输出波形
D 双向失真
Ibm
Icm
不饱和 Ucm2
不截止 Ucm1 Uom
饱和失真
波形的失真
截止失真 双向失真
由于放大电路的工作点 达到了三极管的饱和区 而引起的非线性失真。
由于放大电路的工作点 达到了三极管的截止区 而引起的非线性失真。
放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：
第三章 晶体管放大电路基础(全书重点）
3.1 放大电路的工作原理及分析方法
us Rs 信号源 ui A
放大电 路 直流电源
uo
负载
RL
3.2
BJT偏置电路
（直流通路：提供合适的静态工作点Q 点，保证BJT发射结正 偏，集电结反偏，放大信号始终处在放大工作区，避免出现 截止及饱和失真。介绍固定基流电路， 基极分压射极偏置 电路）
放大电路的图解分析方法

通过作图的方法求AU、AI及放大电路的最大不失真电压
ic
ii ui ib uo 交流负载线：放大器工作 时动态工作点的运动轨迹。
交流负载线确定方法：
1. 通过输出特性曲线 上过Q点做一条斜率 为1/RL'直线。 比直流负载线要陡
2.交流负载电阻RL´= RL∥Rc 3.交流负载线是有交流输入信号时，放大器工作时动 点(vCE , iC)的运动轨迹。
放大电路的输入和输出直流负载线
确定静态工作点
u UBEQ VCC BE
（1）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、UBEQ
VCC IC UCE
UBE=VCC-IBRb → 直流负载线
作出直流负载线，直流负载线和输入 特性曲线的交点即是静态工作点Q，由 Q可确定IBQ、UBEQ
IB
UBE
工作原理 放大电路的静态分析
动态分析
静态—— ui 0 时，放大电路的工作状态，也称直流工作 状态。放大管的直流电流电压称为放大器的静态工作点Q。静态 工作点Q由直流通路求解。 动态—— ui 0 时，放 大电路的工作状态，也称交流 工作状态。 放大器工作时，信号（电流、 VCC
电压）均叠加在静态工作点上
，只反映信号电流、电压间关 系的电路称为交流通路。
放大电 路 直流电源
uo
负载
RL
元件参数的选择要保证信号能不失真地放大。 即电路需提供合适的Q点及足够的放大倍数。 判断一个电路是否具有放大作用，关键就是看它 的直流通路与交流通路是否合理。若有任何一部分 不合理，则该电路就不具有放大作用。
放大器的工作原理
（1）基本放大电路的组成 VCC
· 画直流通路时应将电容开路（电 容不通直流），电感短路（电感 上直流电压为零）。
交流通路：只考虑交流信号的分电路。（请同学画）
画交流通路时应将电压源短路（无交流电压），电流源开路 （无交流电流）；耦合、傍路电容短路（无交流电压）。
VCC
uo ui
工作原理
. 放大电路的交流通路
VCC
ｉi ｉb uo ui
工作点位置合适 1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； 信号过大 而引起的非线性失真。 2.要有合适的交流负载线。
3. 输入信号的幅度不能太大. 4. 放大倍数不能太大.
厄利电压
当这些曲线外插到零电流之数值时，他们 会相交于负电压轴上之一点。 基极宽度的减少导致少数载子浓度的梯度 增加，故而增大了流经基极的扩散电流。所 以当集一射极电压增加时，集极电流随之增 加。此即厄利效应的成因。
ICQ
IBQ
UCEQ UBEQ
Si管：UBEQ=0.7V
Ge管:UBEQ=0.3V
(1)直流通路 Rb
+VCC
RC
用估算法分析放大器的静态工作点 （ IBQ、ICQ、UCEQ）
（2）估算IBQ（ UBEQ 0.7V) +VCC Rb RC
VCC UBEQ IBQ Rb
VCC 0.7 Rb
第三章 晶体管放大电路基础(全书重点）
3.3 放大电路的技术指标及基本放大电路
本节讨论小信号放大器的基本指标:电压放大倍数（电压增益），源电压 放大倍数（源电压增益），交流输入电阻，交流输出电阻，功率增益等；
第五章将讨论大信号放大器的非线性失真，输出功率和效率等指标；
第六章将讨论放大器的上，下限频率，通频带，频率失真等频率指标； 基本放大电路：共射，共基，共集。