基本放大电路

放大电路1．放大的概念和电路的性能指标2．共射基本放大电路的工作原理3．放大电路的分析1）静态分析2）动态分析4．共集电极放大电路5．共基极放大电路6．三种基本放大电路的比较5．场效应管单管放大电路6．多级放大电路1、放大电路的概念和电路的性能指标 放大：放大电路实际上是一种控制器，控制着电源向负载输送能量的大小。

放大电路一般由电压放大和功率放大两部分组成。

先由电压放大电路将微弱信号加以放大去推动功率放大电路，再由功率放大电路输出足够大的功率去推动执行元件。

电压放大电路通常工作在小信号情况下，而功率放大电路通常工作在大信号情况下。

在工业电子技术中，常用的交流放大电路是低频放大电路，其工作频率通常在20Hz ——20000Hz 。

放大电路的性能指标： a ）放大倍数电压放大倍数V A V A =i oV V 电流放大倍数I A I A =ioI I R A 和G A 输入电阻I R =i iI V 输出电阻ooI V R O2、共射极基本放大电路的工作原理 （1）电路的组成：2-1共射极基本放大电路（2）各元件作用晶体管T：图中的T是放大电路的放大元件。

利用它的电流放大作用，在集电极电路获得放大的电流，这电流受输入信号的控制。

从能量观点来看，输入信号的能量是较小的，而输出信号的能量是较大的，但不是说放大电路把输入的能量放大了。

能量是守恒的，不能放大，输出的较大能量来自直流电源E C。

即能量较小的输入信号通过晶体管的控制作用，去控制电源E C所供给的能量，以便在输出端获得一个能量较大的信号。

这种小能量对大能量的控制作用，就是放大作用的实质，所以晶体管也可以说是一个控制元件。

集电极电源UC C：它除了为输出信号提供能量外，还保证集电结处于反向偏置，以使晶体管起到放大作用。

UC C一般为几伏到几十伏。

集电极负载电阻R C：它的主要作用是将已经放大的集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。

R C阻值一般为几千欧到几十千欧。

基极电源E B和基极电阻R B：它的作用是使发射结处于正向偏置，串联R B是为了控制基极电流I B的大小，使放大电路获得较合适的工作点。

R B阻值一般为几十千欧。

耦合电容C1和C2：它们分别接在放大电路的输入端和输出端。

利用电容器对直流的阻抗很大，对交流的阻抗很小这一特性，一方面隔断放大电路的输入端与信号源、输出端与负载之间的直流通路，保证放大电路的静态工作点不因输出、输入的连接而发生变化；另一方面又要保证交流信号畅通无阻地经过放大电路，沟通信号源、放大电路和负载三者之间的交流通路。

通常要求C1，C2上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视作短路。

所以电容值要求取值较大，对交流信号频率其容抗近似为零。

一般取值5-50μF，用的是极性电容器，因此联接时一定要注意其极性。

RL是外接负载电阻。

故在C1与C2之间为直流与交流信号叠加，而在C1与C2外侧只有交流信号。

3、放大电路的分析（1）静态分析无输入信号（u i=0）时的电路状态称为静态。

此时只有直流电源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。

（a ） （b ） （c ） 3-1共发射极放大电路的直流通路和静态工作点（a ）直流通路；(b) 输出回路；（c ）图解分析。

估算法:由图3-1(a)的输入回路(U CC →R B →B 极→E 极→地)可知BE B B CC U R I U += 则BBECC B R U U I -=(3.1a) 式中BE U ，对于硅管约为0.7V ，锗管约0.3V （绝对值）。

由于CC U 和B R 选定后，B I （偏流）即为固定值，所以图3-1所示电路又称为固定偏流式共射放大电路。

一般CC U >>BE U ，故式(3.1a)可近似为(3.1b) 在忽略CEO I 的情况下，根据三极管的电流分配关系可得B C I I β≈ (3.2)由图3-1(a)的输出回路(CC U →R C →C 极→E 极→地)可知C C CC CE R I U U -= (3.3)至此，根据式（3.1）～ (3. 3)就可以估算出放大电路的静态工作点。

图解法:用图解法确定放大电路的静态工作点的步骤如下：BCC B R U I ≈a)作直流负载线图3-1(b)所示电路是图3-1(a)直流通路的输出回路，它由两部分组成（以AB 两点为界）：左边是非线性部分——三极管；右边是线性部分——由电源CC U 和C R 组成的外部电路。

由于三极管和外部电路一起构成输出回路的整体，因此在这个电路中的C i 和CE U 既要满足三极管的输出特性，又要满足外部电路的伏安特性。

于是，由这两条特性曲线的交点便可确定出C I 和CE U 。

由图3-1(b)可知，外部电路的伏安特性为C C CC CE R U U i -= (3.4)令0i =C 时，CC CE U U =，在横轴上得M 点(CC U ，0)；令0=CE U 时，CCCC R U =i ，在纵轴上得N 点(0，CCCR U )。

连接MN ，便得到了外部电路的伏安特性曲线，如图3-1(c) 所示，由于该直线由直流通路定出，其斜率为CR 1tg -=∂,由集电极负载电阻C R 决定，故称之为输出回路的直流负载线。

b)求静态工作点B I 通常由式(3. 1b)估算出，直流负载线MN 与B B I =i 对应的那条输出特性曲线的交点Q ，即为静态工作点，如图3-1(c)所示。

(2)动态分析所谓动态，是指放大电路输入端接入输入信号i u 后的工作状态。

此时，放大电路在输入电压和直流电源CC U 共同作用下工作，电路中既有直流分量，又有交流分量。

三极管各极的电流和各极之间的电压都在静态值的基础上叠加了一个随输入信号i u 作相应变化的交流分量，它们对应着三极管输入输出特性曲线上一个变化的点，习惯上称之为动态工作点，简称为工作点。

由放大电路作交流通路的原则是：直流电源内阻很小，不存在交流压降，作短路处理；电容C1、C2足够大，对交流量可视为短路。

据此，可画出图3-1的交流通路如图3-2所示。

图3-2 共射放大电路交流通路现以图3-2为例进行分析，它的静态工作点Q 重新标在图3-3所示的输入输出特性曲线上，分析步骤如下。

设输入信号为)(t sin 02.0i V u ω=的正弦信号，且其内阻为零。

当它加到放大电路的输入端后，就在直流量BE U 上叠加了交流量i u (be u )，即V t V u U u be BE BE )sin 02.07.0(ω+=+=，如图3-3（a ）曲线①所示；同时引起基极电流变化范围为20μA 到60μA ，即在静态B I =40μA 基础上变化±20μA 。

根据BE u 的波形，在输入特性曲线上，可画出对应的B i 波形，如图3-3(a)曲线②所示，它是在直流量B I 上叠加了交流量b i ，即uA t A i I i b B B )sin 2040(ωμ+=+=(a)(b)图3-3 共发射极放大电路波形(a)BE u 、B i 的波形图；(b)CE u 、C i 的波形图。

动态性能分析其步骤为：首先画出放大电路的交流通路，然后用三极管的微变等效电路代替三极管，得到整个放大电路的微变等效电路；再借助电路分析方法求解电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

① 电压放大倍数u A beLbe b L b i o u r R r I R I U U A ''ββ-=-== ② 输入电阻i R B be iii R r I U R //==③ 输出电阻o R C o R IUR == 4、共集电极放大电路(a)(b)图4-1共集电极放大电路 (a) 电路图；(b)微变等效电路。

(1) 静态分析由图4-1可得方程E B BE B B CC R I U R I U )1(β+++=则 EB BECC )1(R R U U I B β++-=(4.1)B C I I β= (4.2)E C CC E E CC CE R I U R I U U -≈-= (4.3)(2)动态分析电压放大倍数u A ])1([)1(/L be /L R r I R I U U A b b IO u ββ+++==。

输入电阻i R ])1(//[//''L be B i B i R r R R R R β++==输出电阻o R ββ++=++≈1)// (1B S be/S be o R R r R r R (3)特点和应用共集电极放大电路的主要特点是：输入电阻高，传递信号源信号效率高；输出电阻低，带负载能力强；电压放大倍数小于1而接近于1，且输出电压与输入电压相位相同，具有跟随特性。

虽然没有电压放大作用，但仍有电流放大作用，因而有功率放大作用。

这些特点使它在电子电路中获得广泛应用。

可作多级放大电路的输入级、多级放大电路的输出级、多级放大电路的缓冲级。

5、共基极放大电路图5-1共基极放大电路 图5-2共基极放大电路的微变等效电路动态分析 be Lbe c L c c I O r R r I R R I U U A ')//(β=--==。

6、三种基本放大电路的比较（1）共射电路的电压放大倍数及电流放大倍数都比较高，同时，输入电阻与输出电阻也比较适中，当对输入、输出电阻没有特殊要求时，均常采用。

常用于低频电压放大的输入中间级、和输出级。

（2）共集电路具有电压跟随的特点，输入电阻很高，输出电阻很低。

利用它的输入电阻高的特点，用做多级放大电路的输入级，可以减小对信号源的影响；还可以放在多级放大电路的中间，起隔离作用。

另外，利用它的输出电阻低、带β+==1////beE eb E i r R r R R c o R R ≈负载能力强的特点，作输出级。

（3）共基电路的特点是输入电阻低，使晶体管结电容的影响不明显，其截止频率很高，频响好，适用于高频电路中作宽频带放大器。

另外，还可以利用它的输出电阻高的特点做恒流源。