第 5章 放大电路基础

i
（5.23）
b
根据三极管输入回路结构分析,rbe的数值可以用下 列公式计算:
26(mV) rbe rbb (1 ) (mV) I EQ
（5.24）
2)三极管集(电)-(发)射极间的等效 当三极管工作于放大区时,ic 的大小只受ib 控 制,而与uCE 无关,即实现了三极管的受控恒流特 性,ic=βib 。所以,当输入回路的ib 给定时,三极管输 出回路的集电极与发射极之间,可用一个大小为βib 的理想受控电流源来等效,如图5.14(c)所示。
（3）集电极电阻Rc: 其作用是将集电极电流的变化
转换成电压的变 （4）耦合电容C1、 C2: 其作用是隔直流、 通交流。 （5）符号“⊥”为接地符号, 是电路中的零参考电位。
3． 放大电路中电压、 电流的方向及符号规定 1） 电压、 电流正方向的规定 2）电压、电流符号的规定
IB Ib m O ib
(b)
图 5.4 基本共射放大电路的交、直流通路 (a)直流通路;(b)交流通路
二. 放大电路的工作状态分析 1．静态（ui=0）工作情况 所谓静态,是指输入信号为零时放大电路的工作状 态。 静态分析的目的是通过直流通路分析放大电路中
三极管的工作状态。
＋UCC Rc Rb IBQ ＋ UBEQ － ＋ UCEQ － ICQ
B
c
BQ
b
i i I i u U i R U
c B CQ CE CC C C
CEQ
ic RC U CEQ uce
（8.3） （8.4） （8.5）
u u
o
ce
ic Rc
三. 放大电路的失真现象分析
所谓失真,是指输出信号的波形与输入信号的波形
不成比例的现象。
流所流过的路径。画交流通路时,放大电路中的耦合电容
短路;由于直流电源UCC 的内阻很小,对交流变化量几乎 不
起作用,故可看作短路。图5.2所对应的交流通路如图 5.4(b)所示。
ic c
＋UCC Rb Rc
＋ ib ＋ Rb ube － ＋ uce － ie e
＋
b
V
Rc
RL
uo
ui －
－
(a)
共集电极接法和共基极接法。这三种接法分别以发射
极、集电极、基极作为输入回路和输出回路的公共端, 而构成不同的放大电路,如图5.1(以NPN管为例)所示。

c ＋ b ＋ ui － (a) e － uo ＋ ui － (b) b
e ＋
＋
e
c ＋ uo b (c) －
uo
ui －
c －
图5.1 放大电路中三极管的三种连接方法 (a)共(发)射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路
流分量之和,即交流叠加在直流上,用小写字母和大写下标
表示。如iB 表示基极电流总的瞬时值,其数值为iB=IB+ib 。 (4)交流有效值。用大写字母和小写下标表示。如Ib表 示基极的正弦交流电流的有效值。
4．直流通路和交流通路
1）直流通路 所谓直流通路,是指当输入信号ui=0时,在直流电源 UCC的作用下,直流电流所流过的路径。在画直流通路时, 电路中的电容开路,电感短路。图2.2所对应的直流通路如 图2.4（a）所示。 2）交流通路 所谓交流通路,是指在信号源ui的作用下,只有交流电
1．演示电路 演示电路如图5.7所示。 2．演示过程 (1）通过信号发生器产生一频率为1000Hz的正弦
波信号ui,输入放大电路,调整ui的幅值和电位器RP,通过
示波器在输出端可观察到最大不失真输出信号的波形, 如图5.8（a）所示。
(2）调节RP,使Rb 减小,通过示波器在输出端可观 察到2.8（b）所示的底部失真信号。 (3）调节RP,使Rb 增大,通过示波器在输出端可观 察到2.8（c）所示的顶部失真信号。 3．现象分析
ic ib ＋ ube － c e ＋ uce －
b
(a)
ib ＋ ube － rbe e ib ＋ ube － rbe e ic ＋ e ic ＋
b
c
ib
uce －
(b)
(c)
b
c
ib
uce －
图5.14三极管的微变等效电路
(d )
rbe
uBE iB
uCE 常数
ube
2．放大电路的组成及各元件的作用 电路的组成如图5.2所示。
Rb : 基极偏置电 阻,为三极管基 极提供合适的正 向偏流 C1、C2 : 耦合电容(电解电容), ①有效地构成交流信号的通路;②避免 信号源与放大器之间直流电位的互相 影响 C1 ＋ ui － Rc : 集电极电阻,将集电极电 流转换成集电极电压，并影响 放大器的电压放大倍数 UCC : 直流电源, ①向RL提供能量, ②给V提供适当的 偏置
b
I U
CQ
I BQ
U CC I CQ RC
U CES
C
CEQ
U CC I CS
R
CS
U CC
R
C
I BS
I


U R
SS C
3)电路的特点 固定偏置式电路结构简单,但静态工作点不稳定。
例如当IBQ固定时,温度升高,β值增大,ICQ增大,UCEQ减小,
使Q点变化。 2.分压式偏置电路
＋UCC
＋
Rc
C2 ＋
Rb iB IBQ C1 ＋ ui O － UBEQ O
＋
iC
iC ICQ c ＋ O uCE UCEQ O e － O
t
uo
iB uBE
t
b ＋
t
t
t
O
t
－ －
图5.6 放大电路的动态工作情况
u U u i I i
BE BEQ
1
（8.1） （8.2）
极管输入回路基极与发射极之间可用等效电阻rbe代替。
其等效电路如图5.14（b）所示。
＋UCC Rb1 Rc
Ce: 射极旁路电容， 使发射极交流接地
＋
＋
C1 Rb2
＋
C2 RL Re Ce ＋
＋
＋
ui －
UB －
uo
－
(a)
ib ＋
ic
ie Rb1 Rb2 Rc RL
ui －
(b)
图5.13实用的共射放大电路 （a）电路;（b）交流通路
放大电路
ro ＋ uo′ － ro
io RL
＋ uo
－
图5.12 放大电路的方框图
3. 输出电阻ro 如图5.12所示,从放大电路输出端看,放大电路对于 负载RL相当于一个信号源,该信号源的内阻就是放大电 路的输出电阻,用ro表示,它定义为
r u i
o
（5.22）
o
o
六. 共发射极放大电路性能指标的估算
2. 放大电路的微变等效电路 下面我们以图5.13（a）所示电路为例,总结画放大电 把图5.13(b)所示交流通路中的三极管,用微变等效电路 代换,则可得到 放大电路的微变等效电路,如图5.15所示。
路微变等效电路的方法和步骤。
(1）画出放大电路的交流通路如图5.13（b）所示。 (2）用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极 管,画出放大电路的微变等效电路,如图5.15(a)所示。
iB
IB
t
O
(b)
O (a)
t
t
(c)
图5.3三极管基极的电流波形 (a)直流分量;(b)交流分量;(c)总变化量
(1)直流分量。如图5.3(a)所示波形,用大写字母和大 写下标表示。如IB表示基极的直流电流。 (2)交流分量。如图5.3(b)所示波形,用小写字母和小 写下标表示。如ib表示基极的交流电流。 (3)总变化量。如图5.3(c)所示波形,是直流分量和交
＋UCC Rc Rb IBQ ＋ UBEQ － Re ＋ UCEQ － ICQ
图5.11 带有(发)射极电阻Re的固定偏置式直流电路
2) Q点的估算 由电路可得
U U R (1 ) R I I U U I (R R ) I BQ
CQ CEQ CC BEQ B e BQ CC CQ c e
1）底部失真
＋UCC RP Rc
＋
示波器
信号 发生器
＋ ui －
Rb
＋
C2
＋
C1 uo －
Y轴输入
图5.7 演示电路
(a)
(b)
(c)
(d )
图5.8 通过示波器所观察到的输出波形
四. 放大电路的偏置分析
放大电路只有设置了合适的静态工作点Q,才能不 失真地放大交流信号。因此,设置直流偏置电路,是实现 对交流信号放大的前提。放大电路中常见的直流偏置 电路有以下几种。 1．固定偏置式电路 1)电路组成
如图5.9所示,+UCC经电阻Rb为发射结提供正偏电
压,经电阻Rc为集电结提供反偏电压。
＋UCC Rc Rb IBQ ＋ UBEQ － ＋ UCEQ － IEQ ICQ
图5.9 固定偏置式直流电路
2)静态工作点的估算
I BQ
U
CC
U BEQ
R
（5.6） （5.7） （5.8） （5.9） （5.10）
b ＋ ui － ri Rb
ib
ic
c ＋
rbe
ib
Rc
RL
uo －
（5.16） （5.17）
（5.18）
该电路与不带 Re 的固定偏置式电路相比 , 静态 工作点较稳定。其稳定过程请读者自行分析。
五. 放大电路的动态性能指标