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C2

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。

图解法是根据晶体管的输入和输出特性曲线，以及电路参数，在特性曲线上确定静态工作点Q的位置，并根据输入信号的波形，画出晶体管各点的电流电压波形，以及输出信号的波形。因此图解法分析放大电路可以分为静态分析和动态分析两步来做。

用图解法对放大电路的静态分析可分为两步，先根据输入回路的I B与 U BE的关系式在输入特性曲线上确定输入回路的静态工作点Q，随后根据输出回路的I C与U CE关系式式确定输出回路的静态工作点，求出I CQ和U CEQ。其中需要分别在输入特性图和输出图上作出直流负载线。

(a) (b)

图解法求静态工作点

(a) 输入回路的图解法 (b) 输出回路的图解法

动态工作情况分析：首先根据u I在输入特性上求i B的波形，然后根据i B在输出特性上求i C 和u CE的波形。

要注意，放大电路中电压电流包含两个分量，一个是无输入信号时由静态工作情况决定的直流分量I BQ、I CQ、U CEQ；另一个是由输入电压引起的交流分量i b、i c和u ce。

共射基本放大电路

一个晶体三极管可以看作为一个双口有源网络，由于晶体三极管只有三个极端，因此其中必须有一个极端作输入和输出的公共端。如果以其中发射极e作为输入和输出的公共端，基极b 作为输入，集电极c 作为输出，则该放大电路称为共射放大电路。相应地以基极b作为输入和输出公共端，发射极e作为输入，集电极c 作为输出的称为共基放大电路。以集电极c 作为输入和输出公共端，基极b作为输入，发射极e作为输出的称为共集放大电路。这称为晶体三极管放大电路的三种基本放大组态。

放大电路三种基本组态

（a）共射放大电路 (b)共基放大电路 (c)共集放大电路

微变等效电路分析法

在放大电路输入信号电压很小时，就可以把晶体管小范围内特性曲线近似用直线来代替，从而把晶体管这个非线形元件用一个等效的线形电路来近似代替，然后利用分析线性电路的一些方法来分析晶体管的放大电路，这就是微变等效电路法的指导思想。

因此微变电路法只适用于小信号时电路分析，另外微变等效电路法只能用来求交流特性，即动态分析，不能求静态工作点，即微变的概念。

（1）晶体管的h参数及等效电路

晶体管h参数等效电路

（2）用h参数等效电路分析共射放大电路

对放大电路进行静态分析，主要是确定其静态工作点Q，即求出I BQ，I CQ，U CEQ。对放大电路进行动态分析，主要是计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

用h参数微变等效电路分析共射放大电路

（a）共射放大电路 (b) h参数微变等效电路

静态工作点的计算

I CQ=ßI BQ

U CEQ=V CC－I CQ R C

交流性能参数的计算

电压放大倍数

输入电阻

输出电阻 R o=R c

其他基本放大电路的分析

(1)射极偏置电路

射极偏置电路能稳定静静态工作点，当温度变化或其他原因使晶体管参数变化时，其工作点能稳定在合适的位置。这个电路是交流放大电路中最常用的一个基本电路。

能稳定工作点的射极偏置电路

(a) 射极偏置电路 (b) 微变等效电路

静态工作点计算

交流性能计算

从上式可知，接R e以后，虽然工作点稳定提高了，但放大倍数A u下降了，而且R e越大则A u越小，如果在R e上并联一个大电容C e，它对交流近似可看作短，使晶体管的发射极交流接地，这时与基本共射电路相同，使放大倍数不致下降，而工作仍能得到稳定。

R i=R b1//R b2//R iˊ其中

R o=R c

（2）共集电极电路

共集放大电路信号从基极输入，从发射极输出，集电极作为输入输出的公共端。该电路又称为射极输出器，或称射极跟随器，也是最常用的一种基本电路。共集电极电路的特点是：输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数小于1接近于1，主要用作输入极、输出极和极间缓冲极。

用微变等效电路分析共集放大电路

（a）共集放大电路 (b) h参数微变等效电路

静态工作点计算