电工学 15章_基本放大电路知识点总结
15 基本放大电路 同济大学
t O
O
uCE/V uCE/V
uo
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UCE
t
6.3.2 非线性失真
iC/mA
动画
若Q设置过低， iB/A
Q
O O
晶体管进入 iB/A 截止区工作， 造成截止失真。 适当增加基 极电流可消除 失真。 Q t
O O
uCE/V uCE/V UCE uo
6.1 基本放大电路的组成
6.1.2 基本放大电路各元件作用
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
晶体管T--放大元 件, iC= iB。要保 + 证集电结反偏,发 EC 射结正偏,使晶体 – 管工作在放大区 。 基极电源EB与基极 电阻RB--使发射结 处于正偏，并提供 大小适当的基极电 流。
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信 号 源
共发射极基本电路
负载
6.1 基本放大电路的组成
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
+ – EC RB RC
+UCC
RS es – +
C1 + +
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第15章 基本放大电路
本章要求：
1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点。 2. 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性。
电工电子技术-放大电路基础知识
10.1.1 共射极基本放大电路的组成
如右图所示为典型的共射 极放大电路。电路中各元件的 作用如下。
三 极 管 VT ： 它 是 放 大 电 路的核心，是能量转换控制器 件，起电流放大作用，即
ΔiC＝βΔiB 集电极电源电压UCC：除为输出信号提供能量外，它还保 证集电结处于反向偏置，以使三极管起到放大作用。UCC一般 为几伏到几十伏。
基极偏置电阻RB：它和电源UCC一起给基极提供一个合适 的基极电流IB，并保证发射结处于正向偏置，使三极管工作在 放大区。
集电极负载电阻RC：它一方面提供直流通路，使UCC对三 极管的集电极反向偏置；另一方面将集电极电流的变化变换为 电压的变化，以实现电压放大。
耦合电容C1和C2：它们的作用是“隔直流、通交流”，即 把信号源与放大电路之间、放大电路与负载之间的直流隔开， 而保证交流信号畅通无阻。耦合电容一般采用电解电容。使用 时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致。
uCE等表示。
负载电阻RL：是放大电路的负载。
10.1.2 放大电路中电压、电流符号的规定
（1）直流分量用IB、IC、UBE、UCE等表示； （2）交流分量的瞬时值用ib、ic、ube、uce等表示； （3）交流分量的有效值用Ib、Ic、Ube、Uce等表示； （4）总量（即直流分量和交流分量的叠加）用iB、iC、uBE、
第15章 基本放大电路
一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
晶体管的 r U CE 输出电阻 ce I C
u ce ic I
B
IB
rce愈大，恒流特性愈 好。因rce阻值很高， 一般忽略不计。
(3)晶体管的微变等效电路：
ic
ic
C + uce
B ib + ube rbe
C +
ib B
+ ube -
RC
+UCC
共发射极基本电路
单电源供电
二、放大电路的静态和动态
静态：当ui=0时的工作状态，也称直流工作状态。 动态：有输入信号的工作状态，也称交流工作状态 。 符号的区分： 静态值： IB、IC、IE、UCE、UBE 交流瞬时值：ib、ic、ie、uce、ube 交流有效值：Ib、Ic、Ie、Uce、Ube 总瞬时值： iB、iC、iE、iCE、iBE 总平均值： IB(AV)、IC(AV)、IE(AV)、UCE(AV)、 UBE(AV)
第15章 基本放大电路
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15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8 15.9 共发射极放大电路的组成 放大电路的静态分析 放大电路的动态分析 静态工作点的稳定 放大电路中的频率特性 射极输出器 差动放大电路 互补对称功率放大电路 场效应管及其放大电路
负载电阻愈小，放大倍数愈小。
例2
I i
+ RS
U i
B
Ib
rbe E RE
I c C
βI b
+ RC RL U o
U I r I R i b b e e E
基本放大电路的
发射结正偏 集电结反偏
PNP VB<VE VC<VB
EB VC﹤VB﹤VE
2. 各电极电流关系及电流放大作用 IB(mA) 0.04 0 0.02 IC(mA) IE(mA) 结论: <0.001 0.70 <0.001 0.72 1.50 1.54
0.06 2.30 2.36
0.08 3.10 3.18
IC 直流电流放大系数 I B ΔI C 交流电流放大系数 ΔI B
4 3 2
Q2 Q1
100A 80A 60A 40A 20A IB=0
1
0
I 1.5 37.5 I 0.04
C B
3
6
9 12 UCE(V)
由 Q1 和Q2点，得
ΔI C 2.3 1.5 40 ΔI B 0.06 0.04
0.10 3.95 4.05
1）三电极电流关系 IE = IB + IC 2） IC IB ， IC IE C 3） IC IB IB
IC
晶体管的电流放大作用：基极电 流的微小变化能够引起集电极电流 较大变化的特性。 实质:用一个微小电流的变化去 控制一个较大电流的变化。
N
P N RC
4
饱3 和 区
I C f (U CE ) I
100A 80A 60A 40A
输出特性曲线通常分三个工作区：
B 常数
(1) 放大区
特点： IC= IB ，也称为线性区 条件：发射结正偏、集电结反偏 （2）截止区 IB < 0 以下区域为截止区，有 IC 0 。 条件：发射结反偏，集电结反偏 （3）饱和区 当UCE UBE时，晶体管处于饱和状态。 当UCE=UBE时，晶体管处于临界饱和。 偏置，集电结也处于正偏。 深度饱和时， 硅管UCES 0.3V， 锗管UCES 0.1V。
放大电路基本知识
IE
UE IB
UBE
由输入特性曲线
详细
本质：加了 形成了负反馈 本质：加了Re形成了负反馈
Re 的作用
T(℃)↑→IC↑→UE ↑→UBE↓（UB基本不变）→ IB ↓→ IC↓ ℃ （ 基本不变） 反馈的一些概念： 反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措 施称为反馈。 施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈， 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称 为正反馈。 为正反馈。 IC通过 e转换为 E影响 BE 通过R 转换为∆U 影响U 温度升高I 增大， 温度升高 C增大，反馈的结果使之减小 Re起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定 起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强， 点越稳定 Re有上限值吗？ 有上限值吗？
-
ui = ib rbe
′ uo = − βib RL
.
′ uo RL ′ RL = RC // RL Au = = −β ui rbe
负载电阻越大， 负载电阻越大，放大倍数越大
<引申级联：100×100 ＝ 10000？> 引申级联： × 引申级联 ？
继续
.
3 、求 R i
由定义： 由定义：
Ri =
ii
+
(放大能力) 放大能力)
io
+
RS uS 信号源
+
+
+
ui +
放大电路
uo +
RL
负载
（1）电压放大倍数 ）电压放大倍数:
（2）电流放大倍数 ）电流放大倍数: （3）互阻增益 ）互阻增益: （4）互导增益 ）互导增益:
15-1基本放大电路静动态分析
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC 由KVL可得：
RB
RC IB IC
+
U C C IB R BU B EIE R E
IB R B U B E (1 β)IB R E
U+BE–TU–CE
IE
IB
UCCUBE RB(1β)RE
即：ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
ro US' ~
基本放大电路的组成
共发射极基本放大电路组成
RC +C2
RS +
es –
C1 +
+
ui + ––
iB iC + + TuCE
输出特性在线性工作区是
IC
一组近似等距的平行直线。
Q
晶体管的电 流放大系数
β
IC IB
U CE
ic ib
U
晶体管的输出回路(C、E之
C
E
O
间)可用一受控电流源 ic= ib 输出特性 UCE 等效代替，即由来确定ic和
ib之间的关系。
一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。
晶体管的 输出电阻
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。
(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。
(3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。
(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。
基本放大电路
第二章 基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.1.1 放大的概念以扩音机为例说明一下问题： 如图2.1.1所示：一、 放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
二、 电子电路放大的基本特征是功率放大。
三、 放大电路组成的必要条件是存在能够控制能量的元件，即有源元件。
四、 放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。
五、 放大电路的测试信号为正弦波，因为任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号的叠加。
2.1.2 放大电路的性能指标一、 放大电路示意图：（图2.1.2）任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络，解释放大电路作为负载相当于一个电阻，作为前级相当于电源。
二、 放大倍数i u uu U U A A 0== i i ii I I A A 0== i ui I U A 0= iiu U I A 0= 注： （1）在实测时，只有在不失真的情况下才有意义。
（2）当输入信号为缓慢变化量或直流变化量时，输入、输出量都用△表示，如：I u ∆、I i ∆。
三、 输入电阻 iii I U R =四、 输出电阻 （图2.1.3） L R U U R ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=10'00，0U 与0U '分别代表空载和带负载时的输出电压的有效值。
解释输入、输出电阻在多级放大电路中的作用。
五、 通频带（图2.1.4）1． 通频带产生原因：放大电路中存在电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件。
2． 通频带的定义：L H bw f f f -= 上限截止频率、下限截止频率。
3． 通频带的意义：用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
4． 通频带的宽窄根据实际情况而定。
六、 非线性失真系数1． 产生原因：放大器件具有非线性特性，线性放大范围有一定的限度，当输入信号幅度超过一定值后，输出电压将会产生非线性失真。
2． 定义：输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比，+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=213212A A A A D七、 最大不失真输出电压1． 定义：当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。
基本放大电路 电路知识讲解
0.7V，对硅管 0.3V，对锗管
Rb IBQ B +UCC RC
对输入回路,由KVL得: UCC I BQ Rb U BEQ
I BQ U CC U BEQ Rb
ICQ C
T E UCEQ
根据三极管的电流放大作用,有: ICQ I BQ
对输出回路,由KVL得: UCC IC RC UCEQ
U CEQ U CC I CQ RC
UBEQ
2. 用图解分析法确定静态工作点 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极 管的输入输出特性曲线。
IB + VBE 共射极放大电路
IC + VCE -
直流通路
首先，画出直流通路
对输入回路,由KVL得: 则:
IB U 1 U BE CC Rb Rb
VCE VCC Rc I C 12V - 2k 9.6mA 7.2V
VCE不可能为负值，
I CM VCC VCES 12V 6mA Rc 2k
其最小值也只能为0.3V，即IC的最大电流为：
此时，Q（120uA，6mA，0.3V）， 由于 I B I CM
+
+ -+
uo -
UCC
ui -
E
输出回路
基本放大电路的组成（4）
放大电路中电压、电流符号说明 由于放大电路中同时存在直流与交流量，因此在对其 进行分析时，为了表达明确，特对电压、电流符号作如下 规定（以三极管基极电流为例）： IB：符号与下标均大写，表示直流分量。 ib：符号与下标均小写，表示交流分量的瞬时值。 Ib：符号大写、下标小写，表示交流分量的有效值。
用近似估算法求静态工作点
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1.对放大电路的分析有估算法和图解法
估算法是： ⑴先画出直流通路（方法是将电容开路，信号
源短路，剩下的部分就是直流通路），
求静态工作点IB、IC、UCE 。
⑵画交流通路，微变等效电路求电压放大倍
数AU输入输出电阻RI和R0 。
图解法：是在输入回路求出IB后，在输入特性作直线，得
到工作点Q，读出相应的IB、UBE
而在输出回路列电压方程在输出曲线作直线，
得到工作点Q，读出相应的IC、U
CE
加入待放大信号ui从输入输出特性曲线可观察
输入输出波形，。若工作点Q点设得合适，（在
放大区）则波形就不会发生失真。
2、失真有三种情况:
⑴截止失真：原因是IB、IC太小，Q点过低，使输出波
形后半周（正半周）失真。消除办法是调小RB，
以增大IB、IC，使Q点上移。
⑵饱和失真：原因是IB、IC太大，Q点过高，使输出波
形前半周（负半周）失真。消除办法是调大RB，
以减小IB、IC，使Q点下移。
⑶信号源US过大而引起输出的正负波形都失真，消
除办法是调小信号源。
3、放大电路基本组态：
固定偏置电路、分压式偏置电路的输入输出公共端是发射
极，故称共发射极电路。
共射电路的输出电压U0与输入电压UI反相，所以又称反相器。
共集电路的输出电压U0与输入电压UI同相，所以又称同相器。
4、 差模输入电压Uid=Ui1-Ui2 指两个大小相等，相位相反的输
入电压。（是待放大的信号）
共模输入电压UiC= Ui1=Ui2指两个大小相等，相位相同的输入
电压。（是干扰信号）
差模输出电压U0d 是指在Uid作用下的输出电压。
共模输出电压U0C是指在 UiC作用下的输出电压。
差模电压放大倍数Aud= U0d / /Uid是指差模输出与输入电压的
比值。
共模放大倍数Auc =U0C /UiC是指共模输出与输入电压的比值。
（电路完全对称时Auc =0）
共模抑制比KCRM=Aud /Auc是指差模共模放大倍数的比值，电
路越对称KCRM越大，电路的抑制能力越强。
5、差分电路对差模输入信号有放大作用，对共模输入信号有抑
制作用，即差分电路的用途：用于直接耦合放大器中抑制零点漂
移。（即以达到UI =0，U0=0的目的）
6、电压放大器的主要指标是电压放大倍数AU和输入输出电阻
Ri ，R0 。
功率放大器的主要指标要求是（1）输出功率大，且不失真；
（2）效率要高，管耗要小，所以功率放大电路通常工作在甲
乙类（或乙类）工作状态，同时为减小失真，采用乙类互补
对称电路。为减小交越失真采用甲乙类互补对称电路。
7、多级放大电路的耦合方式有：
直接耦合：既可以放大交流信号，也可以放大直流信号或缓
慢变化的交流信号；耦合过程无损耗。常用于集
成电路。但各级工作点互相牵连，会产生零点漂
移。
阻容耦合：最大的优点是各级工作点互相独立，但只能放大
交流信号。耦合过程有损耗，不利于集成。
变压器耦合：与阻容耦合优缺点同，已少用。
二、电路分析。重点掌握以下几个电路：
1、 固定偏置电路；如图D-a（共射电路）
A）会画直流通路如图D-b，求工作点Q。（即求IB、IC、
UCE ）
即；IB=（UCC —UBE）/ R
B
IC =β IB.
UCE = UCC —ICRC
B）会画微变等效电路，如图D-c，求电压放大倍数和输
入输出电路：AU、R i、RO 。
即：AU = —β RL／/ rbe ，
R i = RB∥rbe ，
RO = RC
例如设：RB=470KΩ，RC=3KΩ, RL= 6KΩ，UCC=12V，β=80，
UBE=0.7V，试求工作点Q和AU、R i、RO
2、 分压式偏置电路；如图E-a（为共射电路）
A）会画直流通路如图E-b，求工作点Q。（即求IB、IC、
UCE ）
即：VB =RB2*UCC/（RB1+RB2）
IC≈IE=（VB—UBE）/R
E
UCE = UCC —IC（RC+RE）
B）会画微变等效电路，如图E-c，求电压放大倍数和输
入输出电路：AU、R i、R
O
即： AU = —β RL／/ rbe ，
R i = RB1∥RB2 ∥rbe ，
RO = RC
设：RB1=62KΩ，RB2=16 KΩ，RC=5KΩ, RE=2KΩ，RL=5 K
Ω，UCC=20V，β=80，UBE=0.7V，试求工作点（Q）IB、
、
IC、UCE和AU、R i、RO 。
3、 射极输出器，如图F-a（为共集电路，又称同相器、跟随
器）
重点掌握其特点：
① 电压放大倍数小于近似于1，且 UO 与Ui同相。
② 输入电阻很大。
③ 输出电阻很小，所以带负载能力强。
了解其电路结构，直流通路（图F-b）和微变等效电路（图
F-c）的画法，求电压放大倍数和输入输出电路：AU、R i、RO