放大电路的基本原理和分析方法
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第2章 放大电路的基本原理和分析方法
本章教学内容
2.1 放大的概念 2.2 放大电路的主要技术指标 2.3 单管共发射极放大电路 2.4 放大电路的基本分析方法 2.5 静态工作点的稳定问题 2.6 三极管放大电路的三种基本组态 2.7 场效应管放大电路 2.8 多级放大电路
2.1 放大的概念
VCC
【例】
图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知
Rb=280k，Rc=3k ，集电极直流电源VCC=12V，试用图解
法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IB
Q
VC
CUB Rb
EQ
IB
(120.7)mA40μA
280
输出回路方程
– IC Rc
UCE = VCC
iC /mA 直流负载线
4
3
2
Q
1
0
2 46
直流通路与交流通路
➢直流通路
在直流电源作用下直流电流流经的通路。
电容开路， 电感短路；
信号源短路；
➢交流通路
在输入交流信号 的作用下，交流信号 流经的通路。
ic 大电容短路；
直流电源短路；
静态工作点的近似估算
晶体管的静态等效电路（放大状态）
B
C
E
放大电路静态等效电路
+ VCC_
Rb IB UBE
IC Rc
+
·IBUCE
_
+ _VCC
+ VCC_
Rb IB
+ U_BE
IC Rc + _UCE
+ _Βιβλιοθήκη BaiduCC
近似条件：UBE 0.7V(硅管)，或 0.3V(锗管)
近似估算
IBQ
VCC UBE Rb
ICQ IBQ
+ VCC_
Rb IB UBE
IC Rc
+
·IBUCE
_
+ _VCC
UCEQVCCRcICQ
80 µA 60 µA 40 µA
UCE =12– 3IC
IBQ 40μA
20 µA
M iB = 0 µA
8
10 12
uCE /V
由 Q 点确定静态工作点为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
➢电压放大倍数的分析
uC E=-iCR C//R L
Ai
Io Ii
A ui
Uo Ii
A iu
Io Ui
➢输入电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ri
Ui Ii
输入电阻越大越好
衡量放大电路从信号源获取电流大小的参数。
➢输出电阻
将输出等效
Ro
Uo Io
Ui0 RL
Ro
Uo' Uo Uo
RL
(Uo' Uo
1)RL
成有内阻的电压 源，内阻就是输 出电阻。
输出电阻越小， 空载时输出 带负载能力愈强。 电压有效值
有直流分量
-C1+
+
问题：
+ 将两个电源 u i 合二为一
uo
RL
两种电源 –
–
信号源与放大电路不“共
地” 图 2 .2 .4 阻 容 耦 合 共 射 放 大 电 路
有交流损失
2.4 放大电路的基本分析方法
静态工作点Q分析
IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ
动态参数分析
Au、Ri、Ro
估算法 图解法 微变等效电路法 图解法
量，并与Rc一起保证集 电结反偏。
晶体管：起放大作用
的核心元件
Rc：将变化的电流ΔiC转
变为变化的电压
ΔuCE(uo) 。
放大电路的工作原理
RC
➢当
ui=0
+ u–i
Rb
iC + uCE
iB –
+ uO
VCC
VBB
–
UBE
IB
UBEQ
VBB UBE
IRBQb
IC IB
UCE=VCCRCIC
ICQ
UCEQ
UBEQ - -
U CE V Q C C ICR Q C
图解法
➢静态工作点的分析
画出直流通路 +
UCC_
RB IB
+ U_BE
IC
RC
+
+
_UCE
_UCC
把输入输出回路分开处理
列输入回路方程：
UBE =UCC－IBRB
列输出回路方程： UCE=UCC－ICRC
由于输入特性不易R准B 确IB测得，IC一+ 般用RC 估算法求IBQ和UBEQ 。
思考：
检验晶体管是否处于放大状态 如果BJT处于饱和区， 如何调节使电路处于放
U CEQUCES?(0.3V ) 大状态？
根据KVL： IBQRb+UBEQ=VCC IBQVCCRU b BEQ ICQ IBQ
再次根据KVL： ICQRc+UCEQ=VCC
+VCC
Rb
Rc ICQ
IBQ
+
+ VTUCEQ
iB
反相放大
iC
uCE
UBEQ
ib
IBQ
ic
ICQ
uce
UCEQ
放大电路的组成原则
静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路 参数。
动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载 上能够获得放大了的动态信号。
对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽 可能少、负载上无直流分量。
VCC
Rb Rc +C2-
静态工作点Q
➢当 ui≠0
+ u–i VBB
RC
Rb
iC + uCE
iB –
+ uO
VCC
–
ui
uBE=UBEQ+ube
iB=IBQ+IiCbQ IiBCQ=ICQ+ic
uo=uce
uCE=UCEQ+uce ic= ib
UCEQ=VCCRCICQ
uce=RL||RCic
➢放大电路的工作波形
uBE
带RL时的输出电
压有效值
➢通频带
下限频率
fbwfHfL
上限频率
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
➢非线性失真系数
所有的谐波总量与基波成分之比:
D U22 U32 U1
➢最大输出幅度
无明显失真的最大输出电压(或电流)，一般指有效
值，以Uom (或Iom )表示。
UOPP 2 2Uom
➢最大输出功率与效率
微弱
电
信
号
电足 信够 号强
强得多
✓放大的基本要求：不失真——放大的前提 ✓放大的本质：能量的控制 ✓放大的对象: 变化量 ✓放大的核心元件：三极管和场效应管
2.2 放大电路的主要技术指标
输入电流
输出电流
内阻
信号源
输入电压 输出电压
➢ 放大倍数
放大电路输出信号与输入信号的比值。
Auu
Au
Uo Ui
Aii
+
+
+
UC_C
U_BE
UCE _
_UCC
输入回路分析
输出回路分析
UBE =UCC－IBRB
UCE=UCC－ICRC
静态IB工作点
输入特性曲—UCC IC 输入线回路 RC
静态输工出斜作特率点性曲R1线c
IBQ
直流负载线 输出回路
ICQ
IBQ
直流负载线
O
UBEQ UCC UBE
O
UCEQ UCC UCE
最大输出功率Pom：在输出信号不失真的情况下，
负载上能够获得的最大功率
效率：最大输出功率Pom与电源消耗的功率PV 之比
Pom PV
2.3 单管共发射极放大电路
共发射极放大电路的组成
输入正弦 波信号
Rb
+
u– i
VBB
Rc
+
uo
–
Rb、VBB ：使发射结正偏，
并提供合适的静态基极电
流IB。 VCC VCC：为输出信号提供能
本章教学内容
2.1 放大的概念 2.2 放大电路的主要技术指标 2.3 单管共发射极放大电路 2.4 放大电路的基本分析方法 2.5 静态工作点的稳定问题 2.6 三极管放大电路的三种基本组态 2.7 场效应管放大电路 2.8 多级放大电路
2.1 放大的概念
VCC
【例】
图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知
Rb=280k，Rc=3k ，集电极直流电源VCC=12V，试用图解
法确定静态工作点。
解：首先估算 IBQ
IB
Q
VC
CUB Rb
EQ
IB
(120.7)mA40μA
280
输出回路方程
– IC Rc
UCE = VCC
iC /mA 直流负载线
4
3
2
Q
1
0
2 46
直流通路与交流通路
➢直流通路
在直流电源作用下直流电流流经的通路。
电容开路， 电感短路；
信号源短路；
➢交流通路
在输入交流信号 的作用下，交流信号 流经的通路。
ic 大电容短路；
直流电源短路；
静态工作点的近似估算
晶体管的静态等效电路（放大状态）
B
C
E
放大电路静态等效电路
+ VCC_
Rb IB UBE
IC Rc
+
·IBUCE
_
+ _VCC
+ VCC_
Rb IB
+ U_BE
IC Rc + _UCE
+ _Βιβλιοθήκη BaiduCC
近似条件：UBE 0.7V(硅管)，或 0.3V(锗管)
近似估算
IBQ
VCC UBE Rb
ICQ IBQ
+ VCC_
Rb IB UBE
IC Rc
+
·IBUCE
_
+ _VCC
UCEQVCCRcICQ
80 µA 60 µA 40 µA
UCE =12– 3IC
IBQ 40μA
20 µA
M iB = 0 µA
8
10 12
uCE /V
由 Q 点确定静态工作点为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
➢电压放大倍数的分析
uC E=-iCR C//R L
Ai
Io Ii
A ui
Uo Ii
A iu
Io Ui
➢输入电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ri
Ui Ii
输入电阻越大越好
衡量放大电路从信号源获取电流大小的参数。
➢输出电阻
将输出等效
Ro
Uo Io
Ui0 RL
Ro
Uo' Uo Uo
RL
(Uo' Uo
1)RL
成有内阻的电压 源，内阻就是输 出电阻。
输出电阻越小， 空载时输出 带负载能力愈强。 电压有效值
有直流分量
-C1+
+
问题：
+ 将两个电源 u i 合二为一
uo
RL
两种电源 –
–
信号源与放大电路不“共
地” 图 2 .2 .4 阻 容 耦 合 共 射 放 大 电 路
有交流损失
2.4 放大电路的基本分析方法
静态工作点Q分析
IBQ、ICQ、UCEQ、UBEQ
动态参数分析
Au、Ri、Ro
估算法 图解法 微变等效电路法 图解法
量，并与Rc一起保证集 电结反偏。
晶体管：起放大作用
的核心元件
Rc：将变化的电流ΔiC转
变为变化的电压
ΔuCE(uo) 。
放大电路的工作原理
RC
➢当
ui=0
+ u–i
Rb
iC + uCE
iB –
+ uO
VCC
VBB
–
UBE
IB
UBEQ
VBB UBE
IRBQb
IC IB
UCE=VCCRCIC
ICQ
UCEQ
UBEQ - -
U CE V Q C C ICR Q C
图解法
➢静态工作点的分析
画出直流通路 +
UCC_
RB IB
+ U_BE
IC
RC
+
+
_UCE
_UCC
把输入输出回路分开处理
列输入回路方程：
UBE =UCC－IBRB
列输出回路方程： UCE=UCC－ICRC
由于输入特性不易R准B 确IB测得，IC一+ 般用RC 估算法求IBQ和UBEQ 。
思考：
检验晶体管是否处于放大状态 如果BJT处于饱和区， 如何调节使电路处于放
U CEQUCES?(0.3V ) 大状态？
根据KVL： IBQRb+UBEQ=VCC IBQVCCRU b BEQ ICQ IBQ
再次根据KVL： ICQRc+UCEQ=VCC
+VCC
Rb
Rc ICQ
IBQ
+
+ VTUCEQ
iB
反相放大
iC
uCE
UBEQ
ib
IBQ
ic
ICQ
uce
UCEQ
放大电路的组成原则
静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路 参数。
动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载 上能够获得放大了的动态信号。
对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽 可能少、负载上无直流分量。
VCC
Rb Rc +C2-
静态工作点Q
➢当 ui≠0
+ u–i VBB
RC
Rb
iC + uCE
iB –
+ uO
VCC
–
ui
uBE=UBEQ+ube
iB=IBQ+IiCbQ IiBCQ=ICQ+ic
uo=uce
uCE=UCEQ+uce ic= ib
UCEQ=VCCRCICQ
uce=RL||RCic
➢放大电路的工作波形
uBE
带RL时的输出电
压有效值
➢通频带
下限频率
fbwfHfL
上限频率
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
➢非线性失真系数
所有的谐波总量与基波成分之比:
D U22 U32 U1
➢最大输出幅度
无明显失真的最大输出电压(或电流)，一般指有效
值，以Uom (或Iom )表示。
UOPP 2 2Uom
➢最大输出功率与效率
微弱
电
信
号
电足 信够 号强
强得多
✓放大的基本要求：不失真——放大的前提 ✓放大的本质：能量的控制 ✓放大的对象: 变化量 ✓放大的核心元件：三极管和场效应管
2.2 放大电路的主要技术指标
输入电流
输出电流
内阻
信号源
输入电压 输出电压
➢ 放大倍数
放大电路输出信号与输入信号的比值。
Auu
Au
Uo Ui
Aii
+
+
+
UC_C
U_BE
UCE _
_UCC
输入回路分析
输出回路分析
UBE =UCC－IBRB
UCE=UCC－ICRC
静态IB工作点
输入特性曲—UCC IC 输入线回路 RC
静态输工出斜作特率点性曲R1线c
IBQ
直流负载线 输出回路
ICQ
IBQ
直流负载线
O
UBEQ UCC UBE
O
UCEQ UCC UCE
最大输出功率Pom：在输出信号不失真的情况下，
负载上能够获得的最大功率
效率：最大输出功率Pom与电源消耗的功率PV 之比
Pom PV
2.3 单管共发射极放大电路
共发射极放大电路的组成
输入正弦 波信号
Rb
+
u– i
VBB
Rc
+
uo
–
Rb、VBB ：使发射结正偏，
并提供合适的静态基极电
流IB。 VCC VCC：为输出信号提供能