电工学(少学时)第三版课后练习 第八章(末)

第八章 交流放大电路

8.1基本要求

（1）看懂基本交流放大电路（包括偏置形式，耦合形式，负反馈类型，是共射极还是共集电极），知道各元件的作用。

（2）掌握交流放大电路两个通路、两个分量的基本分析法，建立交直共存，各行其道的概念。

（3）了解静态工作点与失真的关系，正确设置静态工作点并使之稳定。

（4）能运用放大电路的微变等效分析法，求解放大电路的输入电阻，输出电阻，及电压放大倍数（含多级放大电路）。

（6）了解负反馈对放大电路的影响，判别负反馈的类别。 8.2基本内容

8.2.1放大电路的基本概念 1．两个分量

放大电路工作时必须施加直流电压，以保证相关元件上有一定的电压电流。这些电压电流称直流分量。当输入端加上交流信号，这些电压电流在原来的基础上随之变化，其瞬时值包含着直流分量和交流分量．．．．．．．．．，这表明放大电路工作时是交直共存．．．．的状态。 2．两种状态

放大电路输入端不加交流信号（u i =0），只有直流量存在的状态简称静态．．。加入交流信号（u i ≠0），电路处交直共存的状态，简称动态．．。静态和动态之间既有区别又有联系。 静态和动态主要区别在于：静态时三极管各极的电流和电压都是直流量；而在动态时，由于输入端加上了正弦交流信号，使各极的电流和电压在原来的基础上再叠加一个交流信号，形成交直共存的状态。但是要说明一点，放大电路的各项动态性能指标所讨论的对象都是变化量，例如电压放大倍数u A 是输出电压与输入电压的变化量之比，而绝不是瞬时值之比，更不是直流量之比。

静态与动态之间的联系在于：由于三极管是非线性元件，各项动态参数（如r be 等）都将随着静态工作点的不同而有所变化，因此，放大电路的各项动态性能指标，如电压放大倍数u A ，输入电阻i r 等都与静态工作点有关。为了计算u A ，i r 等，首先要计算放大电路的静态工作点。也正因为如此，分析放大电路时，通常总是先静态后动态。 3.两个通路

直流信号经过的路径叫直流通路．．．．，放大电路中的电容C 全部开路时的电路就是直流通路，借助直流通路可以求静态工作点（静态值）。

交流信号经过的路径叫交流通路．．．．，放大电路的电容C 全部短接、直流电源也短接时的电路为交流通路；借助交流通路（实际上是微变等效电路）可以计算放大电路的电压放大倍

数u A 及输入电阻i

r 输出电阻o r 。 4.两种失真

静态工作点Q 与失真密切相关，工作点Q 设置偏高，信号运行进入饱和区，将引起饱和．．失真．．；工作点Q 设置偏低，信号运行进入截止区，将产生截止失真．．．．

。Q 点一般设置在负载线的中央位置。通过改变偏置电阻，可以改变I B ，从而改变I C 及U CE ，即所谓Q 点调整。设置

恰当的Q 点，也会随环境温度而变化，稳定Q 点非常重要，一般多采用直流负反馈来抑制I C 的变化，从而稳定工作点Q 。 8.2.2放大电路的分析

放大电路的特点是交直共存，各有其路，“直”为基础，“交”为重点，放大电路的分析方法有两种，其一是计算法．．．，用于定量分析放大电路，含由直流通路计算静态值（I B 、I C 、U CE ）与由交流通路计算动态指标（u A ，i r ，o r ）。其二是图解法．．．，用于定性分析放大电路，含直流分量的图解与交流分量的图解，图解是在三极管输入特性曲线和输出特性曲线上进行的。

8.2.2.1计算法分析

为了计算放大电路，首先要弄明白关于直流通路、交流通路的若干问题。 （1）关于直流通路

① 由已知放大电路画出直流通路（全部c 开路）。 ② 在直流通路上标注U BE ，I B ，I C 及U CE 四个量。

③ 根据不同的电路结构，选用不同的求解路径，借助KCL ，KVL 及欧姆定律，列写

方程，求出各量。

④ 借助直流通路讨论问题（如工作点稳定，失真判别等）。 （2）关于交流通路

① 由已知放大电路画出交流通路（全部C 短接，U CC 也短接）。然后加以整理，变成标

准形式。

② 把交流通路中的三极管用微变等效模型代替，就是微变等效电路。

③ 借助微变等效电路，求动态指标u A ，i r ，及o r

④ 借助微变等效电路，讨论问题（如参数改变对动态指标的影响） （一）单级放大电路的分析

1．固定偏置电路（共发射极放大电路）如图8-1-1(a)所示：

-

o

u R 300k

图8-1-1（a ） 图8-1-1（b ）

（1）直流通路

① 画出直流通路（C 1，C 2开路），如图8-1-1(b)所示： ② 在图8-1-1（b ）上标出BE U ，B I ，C I ，CE U 。 ③ 借助直流通路，求I B 、I C 、U CE 。 CC BE B B U U R I =+因

）

（故A R U R U U I B CC B BE CC B μ4010300

123=?=≈-=

））（（E C B C I I mA I I ≈=?==24050β V R I U U C C CC CE 63212=?-=-=

(2)交流通路

① 画出交流通路，如图8-1-1(c)所示：

o

I I U I βo

U i

I

图8-1-1（c ） 图8-1-1（d ） ② 三极管用模型代之，即微变等效电路，如图8-1-1（d ）所示。

注：由三极管输入特性曲线和输出特性曲线可以看出，三极管是非线性元件。当信号变

化范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性的。输入端用电阻 r be 等效；输出端用恒流源（线性受控源）与r ce 并联等效，如图8-1-1（e ）所示。

I I U U +I βU U b

I C

I

图8-1-1（e ）

·r be ：三极管动态输入电阻，一般在1K Ω左右，估算公式为：

)(86.02

26

5120026)1(200Ω=+=++=k I r E be β

·r ce ：三极管动态输出电阻，一般在几百K Ω以上，计算时通常可以忽略。 ③借助微变等效电路，求u A ，i r ，及o r

* 放大电路的输入电阻： ==i

i i I U

r R B ∥r be =300∥0.86≈0.86K Ω

* 放大电路的输出电阻（R L 开路，从输出端看进去）：r o =R c ∥r ce ≈R C =3K Ω * 放大电路的电压放大倍数：(//)

o C C L u i b be

U I R R A U I r -=

=

()5021160.86

b L

L b be be I R R I r r ββ''---?=

==≈-

注：上式中的符号“-”说明o U 与i

U 相位相反。 ④i U 加在基极与发射极之间，o U 出于集电极与发射极之间，发射极是公共的，称共发射．．．极．

电路。

2．分压偏置电路（静态工作点稳定的电路）

+U o

U

R 0.1k S

U CC

1

I

图8-1-2（a ） 图8-1-2（b ）

（1）直流通路（U BE =0.7V ）

① 画出直流通路（C 1，C 2，C E 开路），如图8-1-2(b)所示。 ② 在图8-1-2（b ）上标注U BE ，I B ，I C ，U CE 。 ③ 采用估算法（设1B I I >>）求解如下：

CC BO RB2B2B1B2U 12

U U R 10=4(v)R R 20+10

=≈

=?+

BO BE E E E U U I R 0.7I 2=+=+? E E B 40.7

I 1.65(mA), I (1)I 2

β-=

==+ 3B 1.65

I 1016.3(uA)101

-=

?=。()ββ≈

1.63C B I I mA β==

CE C C E E U 12I R I R 121.6331.652 3.81(V)=--=-?-?=

注：分压式偏置电路求解路径是：BO E B C CE U I I I U →→→→ ④借助直流通路分析工作点为什么稳定

当T （环境温度）

C ↑??↓瞬

（2）交流通路

① 注：画交流通路（全部C 都短接，U CC 也短接）与代入三极管模型可以同时进行，直接画出微变等效电路，如图8-1-2（C ）所示。

+-

U I βo

U I +

-

I I R S U

图8-1-2（c ）

+-

U b o

I r βo

U I +

-

R S U i

r

图8-1-2（d ） 图8-1-2（e ） ② 借助微变等效电路，求i r ，o r ，u A ：

E 2626200(1)

2001011792()1.792(k )I 1.65

be r β=++=+?=Ω=Ω ? 放大电路的输入电阻：i B1B2be r R //R //20//10//1.792 1.47(k )r ==≈Ω 注：A ： 求i r 不考虑信号源内阻s R 。

B ： ↑→↓→↑→i

i i U I r 真正送到放大器去的信号大。见图8-1-2（d ）。 ? 放大电路的输出电阻：C o R r =∥)(3Ω=≈K R r C ce 。 注：A ： 求o r ，不应考虑L R 。

B ： o o r r ↓→上消耗愈少→输出o

U 就高，见图8-1-2(e)。 ? 放大电路的电压放大倍数：

'C B L I (//)(I )R 1002

1121.792o L C u i b be

U R R A U I r β---?=

====-。 注：若求'u A o S

U U =

，首先要知道：i U S

i S i U r R r =

?+ ， 由上式可知： S ()

U i S i i

U R r r +=

， 则：1.47

()1121051.470.1o o i u

S i

S i U U r A R r U U '===-≈-++。

③ 对频率较高的交流而言，C E 可认为是短接的，故称C E 为旁路电容，显然该电路依然是

共发射极电路。

3. 射极输出器（射极跟随器）如图8-1-3（a ）所示。