第二章基本放大电路共射、共集、共基

（3）静态-----没有交流信号输入，即vi=0时，电路中只有直流电源 在工作的状态。 （4）静态工作点---静态时晶体管各电极直流电流和极间直流电压 称为静态工作点，简称Q点。 Q点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ
（5）动态---输入交流信号vi≠0时，电路中各处电压、电流处于交变 状态，电路处于动态工作状态，简称动态。
IBQ、 VBEQ 、 ICQ、VCEQ
1、图解法----利用晶体管（非线性元件）的输入、输出特性曲 线和外接线性电路特性曲线，通过作图寻找它们的交点（静态工作 点、Q点），来确定相应的电压和电流，从而分析放大器工作状态 的方法。 图解法分析前提----必须知道放大器件的特性曲线。 +V 2、等效电路法----利用晶体 管直流工作状态下的等效模型， 对线性化后的器件用电路分析方 法来确定电压、电流。
•2.1 共射极放大电路 •2.2 放大电路分析 •2.3 共集电极电压放大电路 •2.4 共基极电压放大电路
•2.5 多级放大电路
•2.6 差分放大电路
★ •2.7 放大器的频响特性 ★ •2.8 场效应管基本放大电路
第二章 基本放大电路 一、放大的概念
信号源
ii + vi _
放大电路
io + vo _
负载
信号功率小
直流电源
信号功率增大
①放大电路作用：通过晶体管和场效应管组成的放大电路，在 保证输出和输入信号波形基本相同的前提下，将微弱的电信号 增强到需要的强度输出。 ②放大电路的本质：用较小能量控制较大能量。（用一个能量 较小的输入信号对直流电源的能量进行控制和转换，使之转换 成较大的交流电能输出，以便驱动负载。） ③放大电路的基本特征：功率放大。 ④转换、控制能量的元件（有源元件）---晶体管和场效应管。 ④放大前提：信号不失真。
iC iB vBE vi vs iB Q Q ICQ IBQ iC
+VCC
vCE vo
IBQ
vBE VBEQ
vCE
VCEQ
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。


Vo
2、输入电阻ri ---输入电压有效值Vi和输入电流Ii有效值之比。
Vi ri Ii

ri
Vi

Ii
ro


Vs
Vi
ri
Vo ’


Vo
从输出端看进 去等效成有内 阻的电压源， 内阻即输出电 阻。
3、输出电阻ro ---从放大电路输出端看见去的等效电阻。
RL ' Vo Vo ro RL
1 XC = 2πfC
VT
vi vs vo
VT
vo vi
vs
四、设置静态工作点的必要性 为什么放大的对象是动态信号， 却要晶体管在信号为零时有合适 的直流电流和极间电压？ +VCC vCE VT vi vs 若去掉基极电源，输入回 路没有VCC，静态时此处相当于 短路，晶体管处于截止状态。 vo ICQ=0 IBQ=0 A VCEQ=VCC B
VCC _
+
B
VBE
E
IC R C C + ·B I _VCE
+ V _ CC
IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ +
（4）近似估算 VBE 0.7V(硅管)
RB IB
B
IBQ =(VCC－ VBEQ)/RB
ICQ =βIBQ
VCC _
VBE
E
IC R C C + ·B I _VCE
+ V _ CC
IB IBQ ib
iB
IBQ ωt
ωt
ωt
三极管基极的电流波形 (a)直流分量； (b)交流分量；
iB I BQ ib
(c)总变化量
B、动态分析的等效电路法 1、晶体管的微变等效电路
（1）考察输入回路
对小输入信号，输入特性在小范围内近似线性。
c ic
iB
b
iB
Δ vBE rbe Δ iB
电路改成电位画法
VT vo vs vi VBB
VCC
+VCC
VT vi vo
vs
2.2.2、放大电路的直流通路和交流通路
一、电路特点
1、直流量、交流量共存于放大电路，前者是直流电源作用的结果， 后者是输入的交流信号作用的结果； 2、由于电感、电容元件的存在，直流量和交流量流经的通路不同。 名称 直流分量 交流分量 瞬时值 有效值 ib Ib ic Ic ie Ie vce Vce vbe Vbe 直流+ 交流

B
//rbe）
Ii RB //rbe rbe


VS
Vi

ri RB //rbe rbe
Vo
ri
ro
（3）输出电阻ro---对负载而言，从放大电路输出端往放大电路内 部看，除源后的等效内阻。


VS
Vi
ri ro

Vo
ro=Rc


VS
除源（电压源短路、电流源断路）
Vi
ri ro
三、绘制直流、交流通路原则： 1、绘制放大电路的直流通路原则： ①信号源视为短路，保留内阻； ②电容视为开路； ③电感线圈视为短路，忽略线圈内阻。 直流通路用于分析放大电路的静态工作点
+VCCBaidu Nhomakorabea
VT vi vs
vo
2、绘制放大电路的交流通路的原则： ①无内阻的直流电源（如VCC可看作电容）视为短路； ②容量大的耦合电容容抗可忽略，视为短路。 交流通路用于分析放大电路的动态参数 +VCC
VT vi 微变等效电路法 vs vo
分析放大电路遵循的原则：“先静态、后动态”
一、放大电路的静态分析
利用直流通路
静态分析等效电路法归纳 （1）直流通路 VT
+VCC
（2）放大状态晶体管等效电路
vi vs
vo
RB IB （3）放大电路静态等效电路
近似条件：VBE 0.7V(硅管)
或 0.3V(锗管)
带RL时的输出电 压有效值
Vo ro ( 1 )RL Vo
'
空载时输出 电压有效值
它反映放大电路带负载能力，输出电阻 越小，放大电路带负载能力越强。


Vs
Vi
Vo ’


Vo
4、频率响应：反映放大电路放大能力随信号频率变化的特性
放大电路只适用于放大某一特定频率范围（通频带）内的信号。
5、最大输出范围与非线性失真 非线性失真---输出信号与输入信号产生明显的差别，这种差 别体现为一种非线性。
方向：ib为b——e ic为c——e
ic ib vbe
b c e
ib
b
c
ic
ib
vbe rbe vce
e
vce
弄清楚等效的概念： 1、对谁等效。
2、怎么等效。
（3）动态分析微变等效电路法归纳步骤
+VCC vo
VT
vs
vi
vo
vs
vi
a)交流通路
b) 晶体管的微变等效电路 c) 放大电路的微变等效电路
VCEQ = VCC －ICQRC
VCEQ >0.3V
+VCC
（5）检验三极管是否处于放大状态
VT vi vs vo
二、放大电路的动态分析
利用交流通路
动态分析目的：确定放大电路的性能指标。包括放大倍数、输 入电阻、输出电阻、最大不失真输出等。
当输入信号vi≠0，电路中各处电压、电流在静态工作点基础上 叠加一个随vi变化的交流分量。
VT : 温度电压当量.常温(27º VT =26mV C),
（2）考察输出回路 iC
c
近似平行
iC
ic b ib
vce vbe e
vCE
vCE
输出端相当于一个受 ib控制的电流源
iC I CQ ic ( I BQ ib ) I BQ ib 所以： i c i b
CC
VT vi vs vo
第二、动态分析。 动态分析的目的----分析放大电路的性能指标（放大倍数、输入 电阻、输出电阻等）。
1、图解法----在已知放大器件特性曲线的前提下，通过作图分 析放大器基本性能的方法。 2、等效电路法---利用晶体管在交流工作情况下的等效模型， 对线性化后的器件模型用电路分析方法来确定放大器性能指标。 线性化近似的前提---输入变化幅度不大的小信号。 +VCC
ri Av s Av P Av Vs Vs Vi Rs ri
Vo
Vi Vo
ri Vi Vs Rs ri



ri
VS
Vi
ro

Vo
考虑信号源内阻时，电压放大倍数下降。
例题1：共射放大电路如图所示。 设：VCC＝12V，Rb=300kΩ， Rc=3kΩ，RL=3kΩ， RS=200Ω， BJT的β=50。
（1）试求电路的静态工作点Q。 解：静态分析
+
Rb Cb1
Rc
VT T
+VCC +VCC Cb2
+
+
VBEQ 0.7V
I BQ
uii v +
RL
uo v
o
-
VCC VBE (12 0.7)V 37 .6 μA Rb 300 k
+
I CQ＝β I BQ 50 37 .6 μA 1.88mA
基极电流 集电极电流 发射极电流 管压降 发射结压降
IB IC IE VCE VBE
iB iC iE vCE vBE
c
二、几个概念
b
e （1）直流通路----在直流电源作用下直流电流流经的通路。（用于 确定静态工作点。） （2）交流通路----输入信号作用下交流信号流经的通路。（用于研 究动态参数和性能。）
vBE vBE
vi
ib
vce
vbe
e
发射结电阻rb’e’
rbe rbb ' rb 'e ' re '
基区体电阻。 小功率管几十到几百 欧姆。（常取300） 发射区体电阻。很 小只有几欧姆，忽 略不计。
rbb’ 和re’仅与杂质浓度及制造工艺有关
rbe bb '( 1 β) VT rbb ' β VT 理论计算： ＝r I EQ I CQ
Vi
I b rbe
β（RC //RL） RL ' － －β rbe rbe
负载电阻越小，放大倍数越小。


Vi

VS
Vo
（2）输入电阻ri-------从放大电路输入端往放大器内部看除源后 的等效电阻。（除源---电压源短路、电流源断路）

ri


Vi

Ii
VS
Vi
ri ro

Vo

I（R i

模型适用：只用于动态参数 Vs 分析，不用于静态参数求解； 只适用于低频小幅信号。
Vi

Vo
+VCC vo
VT
vs
vi
vo
vs
vi


Vs
Vi

Vo
2、放大电路的动态参数分析 （1）电压放大倍数-----输出电压与输出电流的相量之比。
Av


Vo


－β I（ RC //RL） b


三极管有三个电极，对小信号实现放大时在电路中可有三种连 接方式（或称三种组态）。
共(发)射极接法
共基极接法
共集电极接法
2.1
共发射极放大电路
2.2.1、电路组成及各元件作用
信号源内阻 vi
VT
vo
vs VBB 输入电压
VCC
信号源
输出电压
1、电路组成
VT vo
VCC
vs
vi
VBB
直接耦合放大电路

Vo
. . 第二种方法：实验法。 在输入端加固定电压Vi，先测量输出端负载开路时的电压Vo’，再 接入负载电阻RL（阻值已知），测输出端电压Vo。
RL VO VO' RL rO

rO (
VO '

1 )RL
rO


VO
RL

VS
Vi
ri
＋
－
VO


VO '
ro
Vo
当需要考虑信号源内阻Rs的对放大器电压放大倍数的影响： （4）电源电压放大倍数---输出电压与源电压相量之比。

Vo
②通过计算获得：
第一种方法：分析法。 将信号源短路，令vs=0，保留信号源内阻Rs。将负载开路RL=∞， 从输出端加交流电压VO，在输出端产生电流Io。 . V rO = . v =0,R =0 s L I
. . 由于Vs=0，Ib=0，Ic=βIb=0， . . 相当于电流源支路开路。
ro=Rc ro
ui -
Rb
Rc T VT
+VCC +VCC Cb2 RL
Cb1
VCEQ VCC I CQ Rc 12 V 1.88 mA 3k+ 6V
二、放大电路主要性能指标
1、放大倍数
信号源
电压放大倍数：输出电压比输入电压。 电流放大倍数：输出电流比输入电流。 io ii Av + + vo vi 负载 放大电路 _ _



Vo

Vi

信号功率小 直流电源
Ai
信号功率增大
Io

Ii
从输入端看进去的 等效电阻
ro


Vs
Vi
ri
Vo ’
VCC
VBEQ=0
2.1.3 放大电路的分析方法
图解分析
静态分析（确定放大器件工作状态） IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ 等效电路分析 计算机仿真 图解分析 动态分析（分析放大电路性能） Av、ri、ro
放 大 电 路 分 析
等效电路分析
第一、静态分析 静态分析的目的---确定晶体管静态工作点（Q点），判断晶体 管是否工作于放大状态。