《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程》課件第二章 基本放大電路

第二章

基本放大電路

基本放大電路是放大電路中最基本的結(jié)構(gòu)形式，是構(gòu)成復(fù)雜放大電路的基本單元，它利用三極管輸入電流控制輸出電流的特性實現(xiàn)信號的放大。本章以共射極基本放大電路為基礎(chǔ)，分析放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo)、放大電路的工作原理和實質(zhì)、放大電路的靜態(tài)工作點、放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析，并對放大電路的三種組態(tài)進(jìn)行了比較。2.1放大電路的基本概念和主要性能指標(biāo)

放大電路（亦稱放大器）是一種應(yīng)用極為廣泛的電子電路，在電視、廣播、通信、測量儀表以及其它各種電子設(shè)備中，是必不可少的重要組成部分。它的主要功能是將微弱的電信號（電壓、電流、功率）進(jìn)行放大，以滿足人們的實際需要。例如擴(kuò)音機就是應(yīng)用放大電路的一個典型例子。圖2.1擴(kuò)音機原理框圖

當(dāng)人們對著話筒講話時，聲音信號經(jīng)過話筒（傳感器）被轉(zhuǎn)變成微弱的電信號，經(jīng)放大電路放大成足夠強的電信號后，才能驅(qū)動揚聲器，使其發(fā)出比原來大得多的聲音。放大電路放大的實質(zhì)是能量的控制和轉(zhuǎn)換。在輸入信號作用下，放大電路將直流電源所提供的能量轉(zhuǎn)換成負(fù)載（例如：揚聲器）所獲得的能量，這個能量大于信號源所提供的能量。因此放大電路的基本特征是功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流信號，也可能兼而有之。那么，由誰來控制能量轉(zhuǎn)換呢？答案是有源器件，即三極管和場效應(yīng)管等。2.1.1放大電路的基本概念

放大的作用：將微弱的電信號經(jīng)過放大電路放大成足夠強的電信號后驅(qū)動負(fù)載。放大的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換。

放大電路的基本特征：功率放大，即負(fù)載上總是獲得比輸入信號大得多的電壓或電流信號，也可能兼而有之。

有源元件：控制能量轉(zhuǎn)換的器件（如：三極管和場效應(yīng)管等）。

放大的前提：信號不失真。即三極管工作在放大區(qū)，場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，確保輸出量輸入量始終保持線性關(guān)系，電路不會產(chǎn)生失真。2.1.2放大電路的性能指標(biāo)

任何一個放大電路都可以看成一個二端網(wǎng)絡(luò)。下圖為放大電路示意圖，左邊為輸入端口，外接正弦信號源Us，信號源的內(nèi)阻為Rs，在外加信號的作用下，放大電路得到輸入電壓Ui，并產(chǎn)生輸入電流Ii；右邊為輸出端口，外接負(fù)載RL，在輸出端可得到輸出電壓Uo，輸出電流Io。圖2.2放大電路示意圖

1.放大倍數(shù)

放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的重要指標(biāo)。（1）電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電壓的變化量之比。當(dāng)放大電路的輸入為正弦信號時，變化量也可用電壓的正弦量來表示，即：（2）電流放大倍數(shù)

電流放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為：（2.1）（2.2）（3）互阻放大倍數(shù)

互阻放大倍數(shù)是輸出電壓的變化量和輸入電流的變化量之比，用正弦量表示為：

其量綱為電阻。（4）互導(dǎo)放大倍數(shù)

互導(dǎo)放大倍數(shù)是輸出電流的變化量和輸入電壓的變化量之比，用正弦量表示為：（5）功率放大倍數(shù)

功率放大倍數(shù)是輸出功率的變化量和輸入功率的變化量之比，用正弦量表示為：（2.5）（2.4）（2.3）2.輸入電阻

放大電路的輸入端外接信號源，對于信號源而言，放大電路就是它的負(fù)載。這個負(fù)載的大小就是從放大電路輸入端看過去的等效電阻，即放大電路的輸入電阻Ri。通常定義輸入電阻Ri為輸入電壓與輸入電流的比值，即：Ri越大，則放大電路輸入端從信號源分得的電壓越大，輸入電壓Ui越接近于信號源電壓Us，信號源電壓損失小；Ri越小，則放大電路輸入端從信號源分得的電壓越小，信號源內(nèi)阻消耗的能量大，信號源電壓損失大，所以希望輸入電阻越大越好。（2.6）3.輸出電阻

放大電路的輸出端電壓在帶負(fù)載時和空載時是不同的，帶負(fù)載時的輸出電壓Uo比空載時的輸出電壓Uo’有所降低，這是因為從輸出端來看放大電路，放大電路可等效為一個帶有內(nèi)阻的電壓源，在輸出端接有負(fù)載時，內(nèi)阻上的分壓使輸出電壓降低，該內(nèi)阻稱輸出電阻Ro，它是從放大電路輸出端看過去的等效電阻。通常定義輸出電阻Ro是在信號源短路（即Us=0，Rs保留），負(fù)載開路的條件下，放大電路的輸出端外加電壓U與相應(yīng)產(chǎn)生的電流I的比值，即：（2.7）

在實際工作中，也可根據(jù)放大電路空載時測得的輸出電壓Uo’和帶負(fù)載時測得的輸出電壓Uo來得到，即：

輸出電阻是衡量放大電路帶負(fù)載能力的一項指標(biāo)，輸出電阻越小，表明帶負(fù)載能力越強。

輸入電阻Ri與輸出電阻入Ro是描述子電路相互連接時所產(chǎn)生的影響而引入的參數(shù)。輸入、輸出電阻均會直接或間接的影響放大電路的放大能力。

注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號下的交流參數(shù)，并且只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。（2.8）4.通頻帶

用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。圖2.3放大電路的頻率指標(biāo)

當(dāng)放大倍數(shù)從Am下降到Am/（即0.707Am）時，在高頻段和低頻段所對應(yīng)的頻率分別稱為上限截止頻率fH和下限截止頻率fL。fH和fL之間形成的頻帶寬度稱為通頻帶，記為fBW。

通頻帶表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力。通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應(yīng)能力越強。但是通頻帶寬度也不是越寬越好，超出信號所需要的寬度，一是增加成本，二是把信號以外的干擾和噪聲信號一起放大，顯然是無益的。所以應(yīng)根據(jù)信號的頻帶寬度來要求放大電路應(yīng)有的通頻帶。（2.9）5.非線性失真系數(shù)

由于放大器件具有非線性特性，因此它們的線性放大范圍有一定的限度，超過這個限度，將會產(chǎn)生非線性失真。當(dāng)輸入單一頻率的正弦信號時，輸出波形中除基波成分外，還含有一定數(shù)量的諧波，所有的諧波成分總量與基波成分之比，稱為非線性失真系數(shù)D。設(shè)基波幅值為A1、二次諧波幅值為A2、三次諧波幅值為A3、??????，則（2.10）6.最大不失真輸出電壓

最大不失真輸出電壓是指在輸出波形不失真的情況下，放大電路可提供給負(fù)載的最大輸出電壓，一般用有效值Uom表示。7.最大輸出功率和效率

最大輸出功率是指在輸出信號不失真的情況下，負(fù)載上能獲得的最大功率，記為Pom。在放大電路中，輸入信號的功率通常較小，經(jīng)放大電路放大器件的控制作用將直流電源的功率轉(zhuǎn)換為交流功率，使負(fù)載上得到較大的輸出功率。通常將最大輸出功率Pom與直流電源消耗的功率PV之比稱為效率η，即（2.11）

它反映了直流電源的利用率。8.信噪比與噪聲系數(shù)

放大器輸入端的信號功率與噪聲功率的比值簡稱為輸入信噪比，記作(PS/PN)i。放大器中器件、元件產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲，使得輸出端的信噪比(PS/PN)o小于(PS/PN)i。在常溫下，放大器內(nèi)部噪聲決定于器件的噪聲，為此，通常定義晶體管噪聲系數(shù)為：

用分貝(dB)表示的噪聲系數(shù)為（2.12）（2.13）注：符號規(guī)定如下

小寫符號、小寫下標(biāo)vi：表示交流電壓（電流）瞬時值；

大寫符號、大寫下標(biāo)VI

：表示直流電壓（電流）；

小寫符號、大寫下標(biāo)vI

：表示包含有直流的電壓（電流）瞬時值；

大寫符號、小寫下標(biāo)Vi

：表示交流電壓（電流）有效值。2.2基本共發(fā)射極放大電路組成和工作原理

1.基本放大電路的組成

所謂的基本放大電路是指由一個放大器件（例如三極管）所構(gòu)成的簡單放大電路。由前面的分析可知，三極管有三個電極，因此有三種不同的電路組態(tài)，分別是：共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路、共集電極放大電路。本節(jié)以共發(fā)射極放大電路為例講解工作原理。圖2.4基本共發(fā)射極放大電路（固定偏置放大電路）的組成

在放大電路中，常把輸入電壓、輸出電壓以及直流電壓的公共端稱為“地”，用符號“⊥”表示，實際上該端并不是真正接到地，而是在分析放大電路時，以“地”點作為零電位點（即參考電位點），這樣，電路中任一點的電位就是該點與“地”之間的電壓，便于分析電路。2.電路中各元件的功能T：三極管，起放大作用，是電路的核心元器件。VCC：集電極直流電源，為輸出信號提供能量。RC：集電極負(fù)載電阻，將電流的變化轉(zhuǎn)換為集電極電壓的變化，然后傳送到放大電路的輸出端。VBB：基極直流電源；RB：基極電阻。VBB和RB的作用：（1）為三極管的發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓；（2）共同決定了當(dāng)不加輸入電壓ui時三極管基極回路的電流，這個電流稱為靜態(tài)基流。圖2.5基本共發(fā)射極放大電路中各元件的功能3.放大電路組成的原則（1）三極管必須工作在放大區(qū)NPN管：UC＞UB＞UEPNP管：UC＜UB＜UE（2）動態(tài)信號能夠作用于晶體管輸入回路，即ui→iB；（3）在負(fù)載上能夠獲得放大了的動態(tài)信號，即iB→iC→uo；（4）輸出波形基本不失真。4.實現(xiàn)放大的條件（1）晶體管必須工作在放大區(qū)，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；（2）正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)；（3）輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流；（4）輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波后只輸出交流信號。5.共射極放大電路的工作原理

假設(shè)在放大電路的輸入加上一個微小的輸入電壓變化量Δui，則三極管基極與發(fā)射極之間的電壓也將隨之發(fā)生變化ΔuBE，因三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，故當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓發(fā)生變化時，將引起基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化ΔiB，由于三極管工作在放大區(qū)，具有電流放大作用，于是引起集電極電流發(fā)生的變化ΔiC。這個集電極電流的變化量流過集電極負(fù)載電阻RC，使集電極電壓也發(fā)生相應(yīng)的變化ΔuCE。2.3放大電路的靜態(tài)工作點1.靜態(tài)工作點的定義

在放大電路中，當(dāng)有信號輸入時，交流量與直流量共存。當(dāng)外加輸入信號為0時，放大電路處于直流工作狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，簡稱靜態(tài)。此時，在直流電源VCC的作用下，三極管的各電極都存在直流電流和直流電壓，這些直流電流和直流電壓在三極管的輸入和輸出特性曲線上各自對應(yīng)一點Q，該點稱為靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點處的基極電流、基極與發(fā)射極之間的電壓分別用IBQ、UBEQ表示，集電極電流、集電極與發(fā)射極之間的電壓分別用ICQ、UCEQ表示。圖2.6靜態(tài)工作點在共射放大電路中的描述示意圖

（IBQ，UBEQ）和（ICQ，UCEQ）分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。圖2.7靜態(tài)工作點在輸入輸出特性曲線上的位置

靜態(tài)：ui=0時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動態(tài)：ui≠0時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。

放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動態(tài)，正確地區(qū)分直流通路和交流通路。2.設(shè)置靜態(tài)工作點的必要性

放大電路中設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，使交流信號馱載在直流分量之上，保證晶體管在輸入信號的整個周期內(nèi)始終工作在放大狀態(tài)，輸出電壓波形才不會產(chǎn)生失真。靜態(tài)工作點的設(shè)置不僅會影響放大電路是否會產(chǎn)生失真，還會影響放大倍數(shù)、最大輸出電壓等動態(tài)參數(shù)。圖2.8基本共射放大電路的波形分析

注：要想不失真，就要保證三極管在信號的整個周期內(nèi)始終工作在放大區(qū)。圖2.9基本共射放大電路各點波形圖3.放大電路的失真分析

在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）。如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分，如圖2.10所示。如果Q設(shè)置不合適，信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。

（a）輸入回路波形

（b）輸出回路波形圖2.10基本共射放大電路不失真波形示意圖（1）截止失真（靜態(tài)工作點Q點過低）

（a）輸入回路波形

（b）輸出回路波形圖2.11基本共射放大電路截止失真波形示意圖

基本概念：因晶體管截止而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。

當(dāng)放大電路Q點過低時，導(dǎo)致放大電路的動態(tài)工作點達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真，如圖2.11所示。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。

消除方法：適當(dāng)抬高Q點。如：減小Rb或增大VBB，可以增大IBQ。（2）飽和失真（靜態(tài)工作點Q點過高）

（a）輸入回路波形

（b）輸出回路波形圖2.12基本共射放大電路飽和失真波形示意圖

基本概念：因晶體管飽和而產(chǎn)生的失真稱為飽和失真。

當(dāng)放大電路Q點過高時，導(dǎo)致放大電路的動態(tài)工作點達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真，如圖2.12所示。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

消除方法：適當(dāng)降低Q點。如：增大Rb或減小VBB，可以減小IBQ。

上述兩種失真都是由于靜態(tài)工作點選擇不當(dāng)或輸入信號幅度過大，使三極管工作在特性曲線的非線性部分所引起的失真，因此統(tǒng)稱為非線性失真。一般來說，如果希望輸出幅度大而失真小，工作點最好選在交流負(fù)載線的中點。

注意：對于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。2.4放大電路的分析方法

放大電路有兩種工作狀態(tài)，分別是沒有交流信號輸入時的靜態(tài)和有交流信號輸入時的動態(tài)，下面分別對這兩種狀態(tài)進(jìn)行介紹和分析。（1）靜態(tài)ui=0（沒有輸入交流信號電壓）。在直流電源VCC作用下，有UBE、IB，UCE、IC均為直流，它們分別可以在輸入、輸出特性曲線上確定一個點Q，這個Q點就稱為靜態(tài)工作點。（2）動態(tài)

輸入交流信號ui，放大器處于放大工作狀態(tài)，電路中的電壓、電流都將發(fā)生變化。顯然，放大電路中有兩個電源VCC和ui同時出現(xiàn)，即交、直流并存。

所以對放大器進(jìn)行分析時，要分以下兩種情況：

靜態(tài)：求Q點（直），用直流通路；

動態(tài)：求Au、Ri、Ro（交），用交流通路。放大電路的分析靜態(tài)分析動態(tài)分析計算機仿真估算法圖解法微變等效電路法圖解法2.4.1放大電路的靜態(tài)分析

放大電路沒有輸入信號（ui=0）時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)值（直流值）IBQ、UBEQ、ICQ和UCEQ。可用放大電路的直流通路來分析。

放大電路建立合適的靜態(tài)值，是為了使三極管在加入交流信號后也始終工作在放大區(qū)，以保證信號不失真。1.估算法（1）基本共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析

（a）基本共發(fā)射極放大電路

（b）基本共發(fā)射極放大電路直流通路圖2.13基本共射放大電路及其直流通路根據(jù)直流通路可得其中：UBEQ=0.6～0.7V（或0.2～0.3V）（2.14）（2.15）（2.16）（2）阻容耦合共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析

（a）阻容耦合共射放大電路

（b）阻容耦合共射放大電路直流通路圖2.14阻容耦合共射放大電路及其直流通路①直流通路當(dāng)ui=0時，電容C1、C2的隔直作用，得相應(yīng)的直流通路。②靜態(tài)值估算根據(jù)直流通路可得其中：UBE=0.6～0.7V(或0.2～0.3V）（2.18）（2.19）（2.17）

估算法確定靜態(tài)工作點的要領(lǐng)是：先畫出放大器的直流通路，再根據(jù)直流通路估算三極管的IBQ、ICQ、UCEQ值。

例2.1：已知VCC=12V，RC=4k

，RB=300k

，

=37.5，用估算法計算靜態(tài)工作點。

請注意電路中IB和IC的數(shù)量級。2.圖解法

所謂圖解分析法就是利用三極管的輸入、輸出特性曲線，通過作圖的方法對放大電路的性能指標(biāo)進(jìn)行分析。通常先進(jìn)行靜態(tài)分析，即對放大電路未加輸入信號時的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，求解電路中各處的直流電壓和直流電流；然后進(jìn)行動態(tài)分析，即對放大電路加上輸入信號后的工作狀態(tài)進(jìn)行分析。步驟如下：（1）首先用圖解法或計算法確定UBEQ、IBQ；（2）在輸出特性曲線中畫出直流負(fù)載線；（3）直流負(fù)載線與IBQ對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點Q即為直流工作點；（4）最后確定Q點所對應(yīng)的坐標(biāo)UCEQ、ICQ。圖2.15基本共射放大電路（雙電源VBB，VCC）

當(dāng)ΔuI=0時，在晶體管輸入回路中，靜態(tài)工作點既在晶體管的輸入特性曲線上，又應(yīng)滿足電路的回路方程：

在晶體管的輸入特性曲線坐標(biāo)系中，畫出的直線，它與橫坐標(biāo)的交點為（VBB，0），與縱坐標(biāo)的交點為（0，VBB/RB），斜率為–1/RB。直線與曲線的交點就是靜態(tài)工作點Q（IBQ，UBEQ）。直線

稱為輸入回路負(fù)載線。（2.20）圖2.16圖解法求解靜態(tài)工作點（輸入回路）

在晶體管的輸出回路中，靜態(tài)工作點既應(yīng)在IB=IBQ的那條輸出特性曲線上，又應(yīng)滿足外電路的回路方程：（2.21）

在輸出特性坐標(biāo)系中，畫出上式確定的直線，它與橫軸的交點為(VCC，0)，與縱軸的交點為(0，VCC/RC)，斜率為–1/RC；并找到IB=IBQ的那條輸出特性曲線，該曲線與上述直線的交點就是靜態(tài)工作點Q（ICQ，UCEQ）。直線

稱為輸出回路負(fù)載線。圖2.17圖解法求解靜態(tài)工作點（輸出回路）

例2.2：用圖解法求阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)工作點。解：步驟如下（1）畫出直流通路；（2）列輸入回路方程，有：UBE=VBB–IBRB（3）列輸出回路方程UCE=VCC–ICRC

上述是一直線方程，對應(yīng)曲線稱為輸出回路負(fù)載線。（4）在對應(yīng)的輸出特性曲線上作直流負(fù)載線

由線性方程

得直流負(fù)載線的斜率為

。

令I(lǐng)C=0，則UCE=VCC；令UCE=0，則

，將直流負(fù)載線繪在對應(yīng)的輸出特性曲線上。（5）確定靜態(tài)工作點Q及靜態(tài)值

由UCE—IC特性曲線，得

作圖依據(jù)為：

，。

圖解法是根據(jù)直流通路估算出IBQ，利用三極管輸出特性曲線及輸出回路直流負(fù)載線確定ICQ、UCEQ的方法。

圖解法的特點：直觀形象地反映了晶體管的工作情況，但是必須知道所用管的特性曲線，且誤差較大。此外，三極管特性曲線只能反映信號頻率較低時的電壓、電流關(guān)系，而不反映信號頻率較高時，極間電容產(chǎn)生的影響。

圖解法的適用范圍：圖解法一般多用于分析輸出幅值比較大而工作頻率不太高時的情況。在實際應(yīng)用眾多用于分析Q點位置、最大不失真輸出電壓和失真情況。2.4.2放大電路的動態(tài)分析

放大電路的輸入回路加入交流信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。加入交流輸入信號后，三極管的各個電壓和電流都含有直流分量和交流分量。

動態(tài)分析指的是交流分量的分析，可用放大電路的交流通路來進(jìn)行分析。1.建立小信號模型的意義

由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設(shè)計。2.建立小信號模型的思路

當(dāng)放大電路輸入信號的電壓很小時，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成電路當(dāng)作線性電路來處理。3.三極管的微變等效電路（1）輸入回路當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。圖2.18三極管輸入特性近似線性示意圖（2.22）

對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。

對于小功率三極管：（2.23）（2）輸出回路圖2.19三極管輸出特性近似線性示意圖由于：因此：①輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源；②考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce；③

，由于

很大，

非常小，因此rce很大，一般忽略不計。（3）三極管的微變等效電路圖2.20三極管微變等效電路示意圖4.基本共射放大電路動態(tài)參數(shù)分析

畫出交流等效電路（用等效模型取代晶體管），利用三極管的微變等效模型可以求解放大電路的電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。

基本共射放大電路的交流等效電路如下圖2.21所示。圖2.21基本共射放大電路的交流等效電路圖由圖可得（1）電壓放大倍數(shù)由電壓放大倍數(shù)的定義得：（2）輸入電阻由輸入電阻的定義得：（2.24）（2.25）（2.26）（3）輸出電阻

由諾頓定理將放大電路輸出回路進(jìn)行變換，變?yōu)橐粋€有內(nèi)阻的電壓源，如圖2.22所示。圖2.22輸出回路等效變換電路圖由上圖可得：（2.27）2.5放大電路的偏置電路2.5.1固定偏置放大電路圖2.23基本共發(fā)射極放大電路（固定偏置放大電路）的組成1.基本共發(fā)射極放大電路的改進(jìn)（1）基本共發(fā)射極放大電路的兩個缺點①有兩個直流電源，既不方便也不經(jīng)濟(jì)；②放大電路的輸入電壓與輸出電壓不共地。（2）針對兩個缺點加以改進(jìn)①直接耦合共射放大電路圖2.24基本共發(fā)射極放大電路改進(jìn)為直接耦合放大電路

將兩個電源合二為一，信號源與放大電路共地，且要使信號馱載在靜態(tài)之上。靜態(tài)時，

；動態(tài)時，b-e間電壓是uI與VCC的共同作用的結(jié)果。②阻容耦合共射放大電路圖2.25基本共發(fā)射極放大電路改進(jìn)為阻容耦合放大電路C1、C2為耦合電容，其作用為：Ⅰ.傳遞交流信號，對信號頻率而言，其容抗足夠小，可視作短路，從而保證信號可以順利地通過，即起到耦合信號的作用，所以常稱作耦合電容。Ⅱ.隔斷直流，電容器可以隔斷電路中不必要的直流成分以免互相影響，因此C1和C2也稱為隔直電容。

靜態(tài)時，

，；動態(tài)時，uBE＝uI＋UBEQ，信號馱載在靜態(tài)之上，負(fù)載上只有交流信號。2.靜態(tài)分析和動態(tài)分析（1）直接耦合放大電路求Q點、Au、Ri和Ro圖2.26直接耦合共射放大電路、直流通路、交流通路、微變等效電路①由直流通路求Q點（2.28）（2.29）（2.30）②由微變等效電路求Au、Ri和RoⅠ.電壓放大倍數(shù)（2.31）Ⅱ.輸入電阻Ⅲ.輸出電阻（2.32）（2.33）（2）阻容耦合放大電路求Q點、Au、Ri和Ro圖2.27阻容耦合共射放大電路、直流通路、交流通路、微變等效電路①由直流通路求Q點（2.34）（2.35）（2.36）②由微變等效電路求Au、Ri和RoⅠ.電壓放大倍數(shù)（2.37）Ⅱ.輸入電阻Ⅲ.輸出電阻（2.38）（2.39）3.靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

放大電路為了能夠穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、

和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。（1）溫度對UBE的影響圖2.28溫度上升對UBE的影響（2.40）由式（2.40）可得出溫度對電壓、電流的影響如下：（2）溫度對

值及ICEO的影響圖2.29溫度上升對UCE的影響（2.41）由式（2.41）可得出溫度對

值及ICEO的影響如下：

綜上所述，當(dāng)溫度T上升時，集電極電流IC增大，固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導(dǎo)致失真。為此，需要改進(jìn)偏置電路，當(dāng)溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定，常采用分壓偏置電路（引入負(fù)反饋電路）來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。2.5.2分壓偏置放大電路圖2.30分壓偏置放大電路示意圖1.電路中各元件的功能VCC：直流電源；使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，向負(fù)載和各元件提供功率。C1、C2：耦合電容；隔直流、通交流。RB1、RB2：基極偏置電阻；提供合適的基極電流。RC：集電極負(fù)載電阻；將變化的

IC轉(zhuǎn)變成變化的

UC，使電流放大轉(zhuǎn)換為電壓放大。RE：發(fā)射極電阻；穩(wěn)定靜態(tài)工作點“Q”。CE：發(fā)射極旁路電容；交流時短路，消除RE對電壓放大倍數(shù)的影響。2.靜態(tài)分析和動態(tài)分析（1）靜態(tài)分析，求“Q”點圖2.31分壓偏置放大電路的直流通路要求

，若滿足

，則基極電壓UB與晶體管參數(shù)無關(guān)發(fā)射極對地電壓：發(fā)射極電流：（2.42）（2.43）（2.44）

可以認(rèn)為集電極電流與溫度無關(guān)。

本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程，其穩(wěn)定“Q”的原理為：（2.45）（2.46）（2）動態(tài)分析，求Au、Ri和Ro（a）交流通路

（b）微變等效電路圖2.32分壓偏置放大電路的交流通路和微變等效電路①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻③輸出電阻（2.47）（2.48）（2.49）（3）如果去掉CE，“Q”，Au，Ri，Ro變化如下：圖2.33分壓偏置放大電路的直流通路（去掉CE）

去掉CE后，直流電路未變化，因此與未去掉CE前的“Q”一致。（2.50）（2.51）（2.52）

（a）交流通路（去掉CE）

（b）微變等效電路（去掉CE）圖2.34分壓偏置放大電路的交流通路和微變等效電路（去掉CE）①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻③輸出電阻（2.53）（2.54）（2.55）RE使放大器輸入電阻增大，但放大倍數(shù)降低。3.信號源內(nèi)阻對電壓放大倍數(shù)的影響圖2.35信號源內(nèi)阻對電壓放大倍數(shù)影響示意圖定義源電壓放大倍數(shù)為由

，可得出Au和Aus的關(guān)系如下：（2.56）例2.3：

=100，RS=1k

，RB1=62k

，RB2=20k

，RC=3k

，RE=1.5k

，RL=5.6k

，VCC=15V，UBEQ=0.7V。求：“Q”，Au，Ri，Ro，Aus。圖2.36例2.3電路圖及其直流通路、交流通路、微變等效電路解：（1）由直流通路求“Q”（2）由微變等效電路求Au，Ri，Ro，Aus電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻：源電壓放大倍數(shù)：2.6共基極和共集電極放大電路2.6.1共基極放大電路1.電路組成

共基極放大電路的結(jié)構(gòu)如圖2.37所示。輸入電壓加在基極和發(fā)射極之間，輸出電壓從集電極和基極兩端取出，基極是輸入、輸出電路的共同端點。圖2.37共基極放大電路示意圖2.靜態(tài)分析和動態(tài)分析（1）靜態(tài)分析，求“Q”點圖2.38共基極放大電路的直流通路（2.57）（2.58）（2.59）（2.60）（2）動態(tài)分析，求Au、Ri和Ro（a）交流通路

（b）微變等效電路圖2.39共基極放大電路的交流通路和微變等效電路①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻③輸出電阻（2.61）（2.62）（2.63）3.共基極放大電路的特點（1）電壓放大倍數(shù)與共射極放大電路相同；（2）uo與ui同相；（3）沒有電流放大能力；（4）輸入電阻小，輸出電阻大；（5）在低頻放大電路很少應(yīng)用；（6）共基電路高頻特性好，適合用于高頻或?qū)掝l帶場合。2.6.2共集電極放大電路1.電路組成

共集電極放大電路的結(jié)構(gòu)如圖2.40所示。輸入電壓加在基極和地（集電極）之間，輸出電壓從發(fā)射極和集電極兩端取出，所以集電極是輸入、輸出電路的共同端點。因為電路從發(fā)射極與“地”之間輸出信號，所以又稱之為射極輸出器。圖2.40共集電極放大電路組成示意圖2.靜態(tài)分析和動態(tài)分析（1）靜態(tài)分析，求“Q”點圖2.41共集電極放大電路的直流通路由

可得：（2.64）（2.65）（2.66）（2）動態(tài)分析，求Au、Ri和Ro

（a）交流通路

（b）微變等效電路圖2.42共集電極放大電路的交流通路和微變等效電路①電壓放大倍數(shù)（2.67）

一般

，則電壓增益接近于1，即

。uo與ui同相，輸出電壓與輸入電壓幅度相近，