第三章(二)三种基本组态放大电路
三极管三种放大三种基本组态(共基、共射、共集)
单管放大电路是组成各种复杂放大电路的基本单元。
本章首先以单管共发射极放大电路为例，阐明放大电路的组成以及实现放大作用的基本原理。
然后介绍电子电路最常用的两种分析方法――图解法和微变等效电路法，并利用上述方法分析单管共发射极放大电路的静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻。
由于温度变化将对半导体器件的参数产生影响，进而引起放大电路静态工作点的变动，为此，介绍了一种常用的分压式静态工作点稳定电路。
除了单管共发射极放大电路以外，也介绍了放大电路的另外两种组态――共集电术组态和共基极组态放大电路，并对三种不同组态的特点进行了列表比较。
在双极型三极管放大电路的基础上，介绍了场效应管放大电路的特点和分析方法。
在本章的最后，介绍了组成多级放大电路最常用的三种耦合方式，分析了多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。
学习要求：①对于放大电路的两种基本分析方法，要求熟练掌握用简化的h参数等效电路分析放大电路的Au、Ri和Ro的方法，掌握rbe的近似估算公式。
正确理解如何利用图解分析放大电路的静态和动态工作情况。
②掌握放大电路的三种基本组态（共射、共集和共基组态）的工作原理和特点。
③正确理解温度变化对三极管参数的影响，掌握分压式工作点稳定电路的工作原理和计算方法。
④掌握由场效应管组成和共源和共漏放大电路和工作原理以及微变等效电路法分析Au、Ri和Ro的方法。
了解场效应管与双极型三极管相比有所特点。
⑤掌握直接耦合多级放大电路的工作原理，电压放大倍数的计算方法。
正确理解零点漂移现象。
一般了解其他两种耦合方式（阻容耦合、变压器耦合）的特点。
2.1 放大的概念放大电路的应用十分广泛，无论日常使用的收音机、扩音器，或者精密的量测仪器和复杂的自动控制系统等，其中通常都有各种各样的放大电路。
在这些电子设备中，放大电路的作用是将微弱的信号放大，以便于人们量测和利用。
例如，从收音机天线接收到的信号，或者人传感器得到的信号，有时只有微伏升毫伏数量级，必须经过放大才能驱动喇叭发出声音，或者驱动批示设备和执行机构，便于进行观察、记录和控制。
第三章 基本放大电路
输出
话筒
放
大
器
喇叭
应用举例
直 流 电 源
基本放大电路
输入 放大器 输出
1、定义：放大电路的目的是将微弱的变化信 号不失真的放大成较大的信号。。
2、组成：三极管、场效应管、电阻、电容、电感、 变压器等。 3、特点：
①输出信号的功率大于输入信号的功率；
②输出信号的波形与输入信号的波形相同。
基本放大电路
RC
ui
T
C2
RL
基本放大电路
3.2.2 放大器中电流电压符号使用规定含义 “小大” uBE—小写字母，大写下标，表示交、直混合量。 “大大” UBE — 大写字母，大写下标，表示直 流量。 “小小” ube—小写字母，小写下标，表示交流分量。
“大小” Ube—大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。 uA
电路改进：采用单电源供电 +VCC RC C1 T
可以省去
C2
RB VBB
基本放大电路
+VCC RB C1 T RC C2
单电源供电电路
基本放大电路
（1）电路的简化
C1
ui （2）电路的简化画法
VCC
RB
C1
只用一个电源，减 少电源数。
T
C2
RL
RB
RC
VCC
uo
uo
不画电源符号， 只写出电源正 极对地的电位。
T
I CQ
U CEQ
(b) 首先画出放大电路的交流通路
基本放大电路
VCC
交流通路
三极管放大电路原理和组态
三极管的根本工作管理构造与操作原理三极管的根本构造是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn两种组合。
三个接出来的端点依序称为射极〔emitter, E〕、基极〔base, B〕和集极〔collector, C〕，名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体，和二极管的符号一致。
在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中性的p型区和n型区隔开。
图1 pnp(a)与npn(b)三极管的构造示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里我们先讨论最常用的所谓〞正向活性区〞(forward active)，在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压，而BC极间的pn接面那么在反向偏压，通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的耗散区由于在正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，射极的电洞会注入到基极，基极的电子也会注入到射极；而BC接面的耗尽区那么会变宽，载体看到的位障变大，故本身是不导通的。
图2(b)画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情况下，电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差异呢？其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例，射极的电洞注入基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极方向扩散，同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时，会被此区内的电场加速扫入集电极，电洞在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点，形成集电极电流IC。
IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec，与由基极注入射极的电子流InB? E〔这部分是三极管作用不需要的部分〕。
3放大电路基本知识
V1
V2
ui2
VEE IEE = (VEE – UBEQ) / REE
REE
ICQ1 = ICQ2
ICQ1
RC uo
RC
UCQ1 UCQ2
+VCC
ICQ2
(VEE – UBEQ) / 2REE UCQ1 = VCC – ICQ1RC
f
效率
=
最大输出功率Pom 直流提供功率PDC
三种基本组态放大电路
共发射极放大电路
一、 电路组成
RB1 RC
C1 +
R+ S us
+ ui RB2 RE
+VCC
C2
+
+
RL uo
+
CE
VCC(直流电源)：
• 使发射结正偏，集电结反偏 • 向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容)： • 隔直流、通交流 RB1 、RB2(基极偏置电阻)： • 提供合适的基极电流
差分放大电路的工作原理
一、电路组成及静态分析
特点：
RC
RC
uo
VCC
a. 两个输入端， 两个输出端；
ui1
V1
V2
ui2
b. 元件参数对称；
REE
VEE c. 双电源供电； d. ui1 = ui2 时，uo = 0
能有效地克服零点漂移
RC
RC
uo
VCC VEE = UBEQ + IEEREE
ui1
Ri 6 000
ii 3 A
ui 18 mV
600 16.7 A 10 mV
60
30 A 1.82 mV
三极管的三种基本放大电路
二、性能指标分析
IBQ = (VCC – UBEQ) / [RB + (1 + β ) RE] ICQ = β I BQ UCEQ = VCC – ICQRE
−
−
−
rbe β ib RB + RE RL uo
−
R'L = RE // RL
第3章 放大电路基础
一、电路组成与静态工作点
IBQ C1 + RB +VCC C2 RL
Ri
R’i
例3.2.1 β =100, RS= 1kΩ, RB1= 62kΩ, RB2= 20kΩ, RC= 3kΩ Ω Ω Ω Ω RE = 1.5kΩ, RL= 5.6kΩ, VCC = 15V。求：“Q ”, Au, Ri, Ro Ω Ω 。 [解] 1）求“Q” 解 ） +VCC 20 × 15 RB1 RC C2 U BQ = ≈ 3.7 ( V ) C1 + 20 + 62 + + RL 3 .7 − 0 .7 uo I RS = 2 (mA ) + CQ = I EQ = + RB2 RE us 1 .5 CE − − I BQ ≈ 2 / 100 = 0.02 (mA) = 20 µA U = 15 − 2( 3 + 1.5) = 6 ( V ) 2）求 Au、Ri、Ro 、 Aus CEQ ）
–
RE = RL = Rs = 1 kΩ, VCC = 12V。求：“Q ”、Au、Ri、 Ω 。 、 Ro [解] 1）求“Q” +VCC 解 ） IBQ RB C1 IBQ = (VCC – UBE) / [RB + (1+ β ) RE]
β =120, RB = 300 kΩ, r’bb= 200 Ω, UBEQ = 0.7V Ω
放大电路大综合——史上最全的放大电路介绍
三极管三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。
三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。
当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。
集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。
利用其放大作用，三极管还可以作电子开关，配合其它元件还可以构成振荡器。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。
在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将电流放大转换成电压放大：当基极电压UB升高时，IB变大，IC也变大，IC 在集电极电阻RC的压降也越大，所以三极管集电极电压UC会降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB。
三极管的工作原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。
分成NPN和PNP两种。
我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。
一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。
如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。
这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。
(完整word版)放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等，这些器件也称为有源器件。
共射放大电路如图所示。
V cc是集电极回路的直流电源，也是给放大电路提供能量的，一般在几伏到几十伏范围，以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置，使晶体三极管工作在放大区。
R c是集电极电阻，一般在几 K 至几十K 范围，它的作用是把集电极电流i C的变化变成集电极电压u CE的变化。
V BB是基极回路的直流电源，使发射结处于正向偏置，同时通过基极电阻R b提供给基极一个合适的基极电流I BQ，使三极管工作在放大区中适当的区域，这个电流I BQ常称为基极偏置电流，它决定着三极管的工作点，基极偏置电流I BQ是由V BB和基极电阻R b共同作用决定的，基极电阻R b一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号u i , 通过电容C1加到三极管的基极，从而引起基极电流i B在原来直流I BQ的基础上作相应的变化，由于u i是正弦信号，使i B随u i也相应地按正弦规律变化，这时的i B实际上是直流分流I BQ和交流分量i b迭加后的量。
同时i B的变化使集电极电流 i C 随之变化，因此i C也是直流分量I C和交流分量i c的迭加，但i C要比i B大得多（即β倍）。
电流i C在电阻R C上产生一个压降，集电极电压u CE =V CC－i C R L，这个集电极电压u CE也是由直流分量I C和交流分量 i C两部分迭加的。
这里的 u CE和 i C相位相反，即当 i C增大时, u CE减少。
由于C 2的隔直作用，使只有 u CE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压u O。
如电路参数选择适当，u O要比 u I的幅值要大得多，同时 u I与 u O的相位正好相反。
电路中各点的电流、电压波形如图所示。
放大电路的图解法放大电路有三种主要分析方法：一是图解法，二是微变等效电路法，三是计算机辅助分析法。
放大电路的三种基本组态
一、复习引入复习基本共射极放大电路的结构及各元件的名称和作用。
二、新授（一）基本共射极放大电路分析（1）基本共射极放大电路的静态工作点无输入信号（u i=0）时电路的状态称为静态，只有直流电源U cc加在电路上，三极管各极电流和各极之间的电压都是直流量，分别用I B、I C、U BE、U CE表示，它们对应着三极管输入输出特性曲线上的一个固定点，习惯上称它们为静态工作点，简称Q点。
I B、I C、U BE、U CE通常表示为I BQ、I CQ、U BEQ 和U CEQ。
(a)共射放大电路 (b)直流通路图1 共射基本放大电路及其直流通路静态值既然是直流，故可用交流放大电路的直流通路来分析计算。
在如图1（b）所示共射基本电路的直流通路中，由+U cc —R b—b极—e极—地可得:一般U CC>U BEE，则I BQ=（U CC-U BEQ）/R b≈U CC/R b当U CC和R b选定后，偏流I B即为固定值，所以共射极基本电路又称为固定偏流电路。
如果三极管工作在放大区，且忽略I CEO，则I CQ≈βI BQ由+U cc—R c b极—c极—e极—地可得U CEQ=U CC=I CQ R C如果按上式算得值小于0.3V，说明三极管已处于或接近饱和状态，I CQ将不再与I BQ成β倍关系。
此时I CQ称为集电极饱和电流I CS，集电极与发射极间电压称为饱和电压U CES。
U CES值很小，硅管取0.3V。
可由下式求得I CS =(U CC-U CES)/R C一般情况下，U cc>U CESI CS≈U CC/R C（2）微变等效电路分析法共射基本放大电路的微变等效电路，如图2所示。
从图中可以看出，输入电阻R i为R b与r be的并联值，所图2 R i基本共射电路的微变等效电路R i=R b//r be≈r be当us被短路时，i b=0,i c=0，从输出端看进去，只有电阻Rc，所以输出电阻为R0=R C从图2中输入回路可以看出U i=i b r be令RL′=RC//RL，其输出电压为U O=-i c(R C//R L)=-i c R L′=-βi b R L′因此，电压放大倍数为A u=u o/u i=-iβR L/r be式中，负号表示U0志u r相位相反。
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I BQ
VCC UBEQ
RB (1 )RE
ICQ IBQ ; ICQ IEQ
UCEQ VCC (RC RE )ICQ
（三）性能指标分析 将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源VCC 短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号 电路模型代
入，便得到放大电路小信号电路模型如下图所示。
uo RS
uo gmugs
uo RS
uo gmuds
uo RS
uo gmuo
1 RS
1 1
1/ gm
RS
1 //
gm
课堂练习：
P123:自测题：3.1（3）；3.2（2,3,4）；3.3（1，2）
课外作业： P125.3.2,P126.3.5,P127.3.7,3.9
预习资料：P85～P96
§3.2 三种基本组态放大电路
教学要求： 掌握三极管三种组态放大电路的工作原理； 能对放大电路的主要性能指标进行分析； 了解场效应管放大电路的工作原理。
一、共发射极放大电路
（一）电路的组成
集电极负载电阻
分压偏置式放大电路 C源1隔与直放基传大极交器偏，耦置将合电信阻号
C2隔直传交，将放大 器与利负用载RC耦的合降压
IC
IC
UE IB
UBE
方法2.利用戴维宁定理求 IBQ
VCC
RB 2 RB1 RB 2
VCC
;
RB
RB1
/ / RB 2
RB1 RB 2 RB1 RB 2
;
VCC RB IBQ UBEQ RE IEQ
RB IBQ UBEQ RE (1 )IBQ ;
解：求静态工作点Q:
I BQ
VCC UBEQ
RB (1 )RE
12 0.7 mA 300 1211
27 A
ICQ IBQ 3.2mA
UCEQ VCC RE IEQ VCC RE ICQ
12 1 3.2 8.8V
2. 动态分析：求Au，Ri，Ro。
（一）求“Q”： 与分压偏置式共射放大电路相同。 （二）性能指标分析
电压放大倍数：Au
u0 ui
ib RL
rbeib
RL
rbe
;
输入电阻：Ri
ui ie
rbeib
(1 )ib
rbe ;
(1 )
Ri
RE
/
/
rbe
(1 )
;
输出电阻：RO RC
预习作业（准备下堂课回答的问题）
1、什么叫零点漂移、温度漂移？什么叫差分放大电路的失调？ 2、什么是差模信号？什么是共模信号？什么是共模抑制比？ 3、理想差分放大电路能抑制共模信号吗？ 4、差分放大电路的公共发射极电阻RE有何作用？ 5、何谓有源负载？有哪几种电流源电路？ 6、差分放大电路的差模传输特性表示什么意思？ 7、差分放大电路共有几种输入输出方式？各有什么特点？
uo
uo RE
ie
uo RE
uo
(1 )ib
uo RE
uo
(1 )uo
rbe RS / / RB
1 RE
1
(1 )
rbe RS / / RB
1 RE
1ຫໍສະໝຸດ rbe1 RS/ / RB
(1 )
RE
/
/
rbe
RS / / RB
（一）直流偏置电路
1.自给偏置电路
由于栅极不吸取电流，RG中无电流，栅极G与源极S之间的偏压 UGSQ=-IDQRS。这种偏置方式称为 自给偏置电路。 栅极电阻 RG的作用：为栅偏压提供通路，泻放栅极积累电荷。 源极电阻 RS的作用：为栅极提供负偏压。
漏极电阻 RD的作用：将iD 的转化为 uDS 的变化，
I1 IBQ
B
U BQ
RB 2 RB1 RB2
VCC ;
ICQ IBQ ;
ICQ IEQ
I U BQ U BEQ
UCEQ VCC (RC RE )ICQ
工作点Q不稳定的主要 原因：Vcc波动，管子 老化，温度变化 。
EQ
RE
I BQ
I EQ
1
稳定Q点的原理： T
(一)静态分析（直流分析）
I BQ
VCC U BEQ
RB (1 )RE
ICQ IBQ
UCEQ VCC (1 )RE IBQ
共集电极电路.AVI
（二）性能指标分析 1.电压放大倍数
Au
uo ui
(1 )ib RE / / RL rbeib (1 )ibRE / / RL
(1 )RE / / RL rbe (1 )RE / /R
1
2.输入电阻
Ri
ui ii
ui
ui ui
RB / /[rbe (1 )RL ]
RB rbe (1 )RL
RL = RE // RL
3.输出电阻
RO
uo io
us 0 RL
（三）特点 共基极放大电路具有输出电压与输入电压同相，电 压放大倍数高、输入电阻小、输出电阻大等特点。由 于共基极电 路有较好的高频特性，故广泛用于高频或宽带放大电路中。
四、场效应管放大电路
三种组态：共源、共栅、共漏
特点：输入电阻高，噪声低，热稳定性好，但电压放大倍数较
低，常作为多级放大电路的输入级。
预习作业问答： 1、放大电路的性能分析包含那几种分析？ 2、共射放大电路的特点有哪些？（电压放大倍数，输入输出电阻） 3、共集放大电路的特点有哪些？（电压放大倍数，输入输出电阻） 4、共基放大电路的特点有哪些？（电压放大倍数，输入输出电阻）
5、共源放大电路的特点有哪些？（电压放大倍数，输入输出电阻）
UGSQ = UGQ – USQ = – IDQRS
2.分压式自偏压电路
UGQ
RG 2 RG1 R2
VDD ;
US RS IDQ ;
调整电阻RG ,可使UGSQ 0,UGSQ 0,UGSQ 0。
例题4.已知 U = GS(off) 0.8 V，IDSS = 0.18 mA，求“Q”。
IDQ2= 0.45 mA ，
UGSQ = – 0.4 V
（二）性能指标分析 1.共源放大电路
有CS时：
Au
uo ui
gmugs (RD ugs
/ /RL )
gmRL
无CS时：
Au
uo ui
gmugs (RD / / RL ) ugs gmugs RS
gmRL 1 gmRS
解：UGQ
64 24 200 64
5.8V
UGSQ 5.8 (10 2)IDQ 5.8 12IDQ
I DQ
I
DSS
(1
U GSQ UGS (off
)
)2
0.1（8 1
5.8 12IDQ 0.8
)2
解方程得：IDQ1 = 0.69 mA，UGSQ = – 2.5V (负根， 舍去）
作用，可将三
极管集电极电
直流电源VCC通过RB1、 RB2、RC、RE使三极管 获得合适的偏置，为 三极管的放大作用提 供必V要CC(直的流条电件源)。
C1、C2(耦合电容)
RB1 、RB2(基极偏置 电阻)：
RC(集电极负载电阻)：
RE(发射极电阻)：
流的变化转换 成集电极电压 的变化，从而 实现信号的电 压放大。 使隔提将与发直发直供R射流射流合EI并C极、结、适联正通的旁通发起的偏交基的路交射稳作，流极U电C电流极定用集；电，容电流容，电Q。使点结C电，通阻E反，流Ｃ常偏放称；采Ｅ大隔为向用负载电和压各放元大件提供功率 稳电定解静电态工容作器点。“Q ”
(1 )
共集电极电路特点
1. Uo与Ui同相，具有电压跟随作用 2. 无电压放大作用 Au<1 3. 输入电阻高；输出电阻低
共集电极电路用途
1.高阻抗输入级 2. 低阻抗输出级 3.中间隔离级
例题2.电路如图所示，已知三极管的 =120，RB = 300 k，
rbb= 200 ，UBEQ = 0.7 V RE = RL = Rs = 1k，VCC = 12V。求 放大电路的“Q ”，Au，Ri，Ro。
rbe
200
26 0.027
1.18k
RL 1/ /1 0.5k
Au
(1 )RL rbe (1 )RL
0.98
Ri 300 / /(1.18 121 0.5) 51.2k
RO
RE
/
/
(rbe RS
1
)
18
三、共基极放大电路 共基极放大电路如下图所示。由图可见， 交流信号通过晶体三极管基极旁路电容C2接地，因此输入信号ui由 发射极引入、输出信号uo由集电极引出，它们都以基极为公共端， 故称共基极放大电路。从直流通路看，也构成分压式电流负反馈偏 置。共基极放大电路如下图所示。由图可见，交流信号通过晶体三 极管基极旁路电容C2接地，因此输入信 号ui由发射极引入、输出信 号uo由集电极引出，它们都以基极为公共端，故称共基极放大电路。 从直流通路来看，也构成分压式电流负反馈偏置。