模拟电路—三极管放大电路(附例题)

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。
VCC
uo ui
. 放大电路的交流通路
工作原理
VCC
ｉc
ｉi
ｉb
uo
ui
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。
Uom
饱和失真 波形的失真 截止失真
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。
双向失真 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：
工作点位置合适 1.工作点Q要信设号置过在大输出特性曲线放大区的中间部位； 2.要而有引合起适的的非交流线负性载失线真。。
(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 0.7 510
0.018mA
IC I B 0.9mA
VCE VCC IC RC 1V
由于 VCE 1V 偏小，Q点靠近饱和区，因此Q点设置的不合适。
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
放大电路产生 饱和失真
ib 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
输入波形 ib uCE
输出波形
• D 双向失真
Ibm
Icm
不饱和 Ucm2
不截止 Ucm1
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
起放大作用 ui
uo
基本组成如下： 使将三变极化管的工集作电在极线电性流区 三 极 管T给转输换出为信电号压提输供出能量
负载电阻RL 偏置电路VCC 、 RC 、 Rb 耦合电容C1 、C2
UBE
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 点才是静态工作点Q。
• 放大电路的静态分析
工作原理
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
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
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。
▪ 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。 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。
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.
静态分析方法 计算法 图解分析法
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。
ＶＣＣ ｕo
工作原理 • 放大电路的静态分析
UBE
可确定IBQ、UBEQ
工作原理
• 放大电路的静态分析
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
UCE=VCC-ICRc → 直流负载线
IB
IC
UCE
求两点 IC=0 UCE=VCC UCE=0 IC=VCC/Rc
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：
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。
Rs
A
us
信号源 ui 放大电 uo
路
负载
RL
直流电源
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。
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。
Rs
A
us
信号源 ui
放大电
uo
路
负载
RL
直流电源
2 放大器的组成原则：
Rs
A
us
信号源 ui 放大电
uo
路
负载
RL
直流电源
▪ 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。
1. 估算法（重点） （1） 首先画出直流通路
EC
IBQ UBEQ
ICQ UCEQ
（2）求静态值IBQ、ICQ和UCEQ 求解顺序是先求IBQ→ICQ→UCEQ Si管：UBEQ=0.7V Ge管:UBEQ=0.3V
(1)直流通路
Rb
RC
+VCC
用估算法分析放大器的静态工作点 （ IBQ、ICQ、UCEQ）
2. 图解法(P74,P86) 三极管的输入和输出特性曲线 放大电路的输入和输出直流负载线
iB
VCC/Rb
工作原理
- 1/Rb
IBQ
Q
确定静态工作点 UBEQ VCCuBE
（1）由输入特性曲线和输入直流负载线求IBQ、UBEQ
VCC UBE=VCC-IBRb → 直流负载线
IB
IC UCE
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
uo
1. 通过输出特性曲线 ui
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。
• 图解分析方法
பைடு நூலகம்
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)
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；
起隔直作用 对交流起耦合的作用
3 放大电路的分析方法
估算法
放大 电路 分析
静态分析
动态分析 计算机仿真
图解法 微变（小信 号）等效电 路法
图解法
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
解：
（2)若RB保持不变，仅改变RC，则IB和IC保持不变。
VCE VCC IC RC 5V
RC
VCC VCE IC
5.56K
若RC保持不变，仅改变RB，则
IC
VCC VCE RC
0.5mA
VCC RB RC IC
IB
IC
0.01mA
IB
RB
VCC VBE IB
930K
iC
iB
R b
+
u i -+
VBB -
+T uBE
-
+ uCE= uO
-
图1原理电路
+
Rc
+
VCC
uO
-
-
iC
+
C1
iB
+
+
R +T
uCE
ui
b
+ uBE
-
- VBB - -
+
C2 +
Rc
uO +
VCC
-
-
图2. 双电源供电电路
由于该放大电路使用了两组电源，所以称为双电源供 电电路。C1 、C2称为耦合电容或隔直电容 。
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
Rs
A
us
信号源 ui 放大电 uo
路
负载
RL
直流电源
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）
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。
Rb C1
+VCC
RC
C2
T RL
为什么要 设置静态 工作点Q？
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
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。
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。
大电路的工作状态，也称交流
VCC
工作状态。
放大器工作时，信号（电流、
电压）均叠加在静态工作点上 ui
uo
，只反映信号电流、电压间关
系的电路称为交流通路。
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。
基本放大电路：共射，共基，共集。
iC
+
C1
iB
+
+
R +T
uCE
ui
b
+
uBE
-
+
C2 +
Rc
uO +
VCC
-
-
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 510K, RC 10K,VCC 10V
(1)计算静态工作点Q，并分析Q点设置的是否合适？
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。
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
• 交流负载线：放大器工作时
ic
动态工作点的运动轨迹。
ii
ib
交流负载线确定方法：
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
R b
+
u i -+
VBB -
+T uBE
-
+ uCE= uO
-
+
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。
该电路又称为阻容耦合放大电路.
iC
+
C1
iB
+
+
R +T
uCE
ui
b
+ uBE
-
- VBB - -
+
C2 +
Rc
uO +
VCC
-
-
图2. 双电源供电电路
实用放大电路——单电源供电电路
iC
+
C1
iB
+
+
R +T
uCE
ui
b
+ uBE
-
- VBB - -
（a）双电源供电电路
+
C2 +
Rc
uO +
VCC
（2）估算IBQ（ UBEQ 0.7V)
Rb
RC
+VCC IBQ VCC UBEQ VCC Rb0.7
Rb
IBQ UBEQ
VCC Rb
Rb称为偏置电阻，IBQ称 为偏置电流。
（3）估算UCEQ、ICQ
+VCC
Rb
RC ICQ
ICQ= IBQ
UCEQ UCEQ VCC ICQ RC
• 放大电路的静态分析
VCC
ui
uo
VCC
VCC
ICQ IBQ
UCEQ
ui
uo
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)
·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）。
-
-
C1
+ +
ui
-
Rc
+
C2 +
（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。
iC
+
R b
+
u i -+
VBB -
iB +T uBE
-
+ uCE= uO
-
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。