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1、 掌握三极管共发射极放大电路的组成及工作原理掌握三极管共发射极放大电路的组成及工作原理 掌握放大电路的分析和计算掌握放大电路的分析和计算 了解放大电路工作点稳定了解放大电路工作点稳定 了解共集电极和共基极电路的原理了解共集电极和共基极电路的原理 了解场效应管放大电路的组成及原理了解场效应管放大电路的组成及原理 掌握多级放大电路的分析和计算掌握多级放大电路的分析和计算 了解放大电路的频率响应了解放大电路的频率响应本章学习要求本章学习要求 第第2章章 基本放大电路和多级放大电路2.1 基本共发射极放大电路基本共发射极放大电路2.2 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法2.3 放大电路工作点
2、的稳定放大电路工作点的稳定2.4 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路2.6 多级放大电路多级放大电路2.7 知识拓展知识拓展小结小结习题习题本章大纲本章大纲2.1.1三极管放大电路中的三种方式2.1 基本共发射极放大电路基本共发射极放大电路 根据输入和输出回路公共端的不同，放大电路有共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路3种基本形式，如图所示。放大电路中晶体管的3种基本形式 1共发射极放大电路的组成这个电路的信号由三极管的基极输入、集电极输出，发射极是输入、输出回路的公共端，所以这个电路称为共射放大电路。C1、C2常选几微法至几
3、十微法的电解电容器。 共发射极放大电路如图所示就是共发射极基本放大电路的常用形式。2.1.2共发射极放大电路的组成和工作原理2共发射极放大电路的工作原理（1）设置静态工作点的必要性静态工作点不加基极偏置电压的放大器输出波形失真工作点合适的放大器输出波形2共发射极放大电路的工作原理（2）共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理输入交流电压信号后，各电极电流和电压大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。输出电压比输入电压大，电路具有电压放大作用。输出电压与输入电压在相位上相差180，即共发射极电路具有反相作用。实现放大的条件如下：晶体管必须工作在放大区。发
4、射结正偏，集电结反偏。正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。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。【例2-1】当输入电压为正弦波时，如图所示三极管有无放大作用？解：如图（a）的电路中，VBB经Rb向三极管的发射结提供正偏电压，VCC经RC向集电结提供反偏电压，因此三极管工作在放大区，但是，由于VBB为恒压源，对交流信号起短路作用，因此输入信号ui加不到三极管的发射结，放大器没有放大作用。如图（b）的电路中，由于C1的隔断直流作用，VCC不能通过Rb使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大区，无放大
5、作用。 输入电压为正弦波的电路图2.1.3放大电路的主要性能指标放大电路的基本参数，是描述放大电路性能的重要指标。1.放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母A表示，常用的表示方法有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等，其中电压放大倍数应用最多。放大电路的输出电压有效值Uo（或变化量uo）与输入电压有效值Ui（或变化量ui）之比，称为电压放大倍数Au，即或2.输入电阻ri输入电阻ri为放大电路输入端（不含信号源内阻Rs）的交流等效电阻，如图所示。它的电阻值等于输入电压与输入电流之比，即3.输出电阻ro输出电阻ro为放大电路输出端（不包括外接负载电阻RL）的交流等效电阻，如图所
6、示。其数值等于输出电压与输出电流之比，即放大电路的输入电阻与输出电阻从放大电路的性能来说，输入电阻越大越好，输出电阻越小越好。对放大电路有了初步的认识后，就需要考虑静态工作点怎样设置，以及电路的放大倍数如何估算等问题，解决这一问题的方法称为放大电路的分析方法。对一个电路进行分析时，首先要进行静态分析，即分析未加输入信号时的工作状态，估算电路中各处的直流电压和直流电流-静态工作点。然后进行动态分析，即分析加上交流输入信号时的工作状态，估算放大电路的各项动态技术指标，如电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。放大电路的静态分析用于确定放大电路的静态值，即静态工作点Q：IBQ、ICQ、UCEQ。采用的分
7、析方法是图解法、估算法，分析的对象是各极电压电流的直流分量，所用电路是放大电路的直流通路。静态是动态的基础，设置Q点是为了使放大电路的放大信号不失真，并且使放大电路工作在较佳的工作状态。2.2.1放大电路的静态分析2.2 基本放大电路的分析方法基本放大电路的分析方法1用图解法确定静态值图解法就是用作图的方法确定静态值。这个方法能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响，如图所示。 图解法确定静态值2用估算法确定静态值放大电路实际工作时，可以把电流量分为直流分量和交流分量。为了便于分析，常将直流分量和交流分量分开来研究，将放大电路划分为直流通路和交流通路。直流通路直流通路是指放大电路未加输入
8、信号时，在直流电源VCC的作用下，直流分量所流过的路径。直流通路是静态分析所依据的等效电路，画直流通路的原则为：放大电路中的耦合电容、旁路电容视为开路，电感视为短路。共发射极放大电路的直流通路如下图所示。 共发射极放大电路的直流通路2用估算法确定静态值由上图所示直流通路估算IBQ、ICQ、UCEQ。由基尔霍夫电压定律得一般情况下，即根据电流放大作用由基尔霍夫电压定律得 【例2-2】用估算法确定图2-4所示电路的静态工作点。其中VCC=12V，Rb=300k，Rc=4k，=37.5。解： 放大电路的动态分析是指放大电路有信号输入（ui0）时的工作状态，用于计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出
9、电阻ro等。采用的分析方法是图解法和微变等效电路法，分析的对象是各极电压电流的交流分量，所用电路是放大电路的交流通路。动态分析的目的是为了找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为电路设计打好基础。2.2.2放大电路的动态分析1.交流通路交流通路是指在交流信号ui作用下，交流电流所流过的路径。交流通路是放大电路动态分析所依据的等效电路，画交流通路的原则有两点，即放大电路的耦合电容、旁路电容都看作短路；电源VCC对交流的内阻很小，可看作短路。共发射极放大电路的交流通路如下图所示。 共发射极放大电路的交流通路 2图解法确定电压放大倍数根据直流负载线AB的Q点和交流等效负载（，交流负载线的斜率）确定交
10、流负载线CD，如图所示。图解法确定电压放大倍数如图所示。由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。 交流负载线图解法确定电压放大倍数 如果Q设置不合适，使晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成非线性失真。若Q设置过高，晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真，如图所示。适当减小基极电流可消除饱和失真。若Q设置过低，晶体管进入截止区工作，造成截止失真，如图所示。适当增加基极电流可消除截止失真。如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。 饱和失真 截止失真3微变等效电路法微变等效电路法是把非线性元件晶体管所构成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性
11、化，等效为一个线性元件。由于晶体管是在小信号（微变量）情况下工作，因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。利用放大电路的微变等效电路可以分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro等。 三极管的微变等效电路4用微变等效电路法进行放大电路的动态分析微变等效电路法分析步骤画出放大电路的交流通路；用三极管的微变等效电路代替交流通路中的三极管，画出微变等效电路；根据微变等效电路列方程，计算电路的Au、ri、ro。【例2-3】画出基本共发射极放大电路所示电路的微变等效电路。解：1画出基本共发射极放大电路电路的交流通路，如图所示。2根据交流通路画出微变等效电路，如图所示。
12、3计算动态性能指标（1）计算电压放大倍数Au。交流电压放大倍数是指输出交流信号电压与输入交流信号电压值之比，用Au表示，即 由共发射极放大电路的微变等效电路得电路空载时，即RL=，电压放大倍数。（2）计算输入电阻。由图2-21共发射极放大电路的微变等效电路得若，则输入电阻。（3）计算输出电阻。由图2-21所示共发射极放大电路的微变等效电路得因，则输出电阻。 交流通路 微变等效电路【例2-4】在共发射极基本放大电路的微变等效电路中，已知三极管的=100，rbe=1k，Rb=400k，Rc=4k，求：负载RL=4k时的放大倍数；输入电阻ri；输出电阻ro。解： 放大电路的图解分析方法的优点是形象直
13、观，适用于Q点分析、非线性失真分析，能够用于大、小信号；其缺点是作图麻烦，只能分析简单电路，求解误差大，不易求输入、输出电阻等动态参数。微变等效电路分析方法的优点是适用于任何复杂的电路，可方便求解动态参数如放大倍数、输入电阻、输出电阻等；其缺点是只能用于分析小信号，不能用来求解静态工作点Q。实际应用时将图解分析和微变等效电路分析相结合。2.2.3图解分析与微变等效电路分析比较对于放大电路而言，Q点的选取非常重要，它直接影响到放大电路的性能，如何选取合适的Q点并保持Q点的稳定对于放大电路来说是非常重要的。放大电路在实际工作中电源电压的波动、元器件的老化以及温度都会对稳定静态工作点有影响。特别是温
14、度升高对静态工作点稳定的影响最大。当温度升高时，三极管的b值将增大，穿透电流ICEO增大，UBE减小，从而使三极管的特性曲线上移。温度升高最终导致三极管的集电极电流iC增大，UCE减小。因此为了稳定静态工作点，在实际使用时要很少采用前面介绍的固定偏置电路，而是采用分压式偏置电路稳定Q点。 2.3 放大电路工作点稳定放大电路工作点稳定工作点稳定电路的组成如图所示。三极管的基极偏置电压由电阻Rb1和Rb2分压提供，此电路叫分压式偏置式的工作点稳定电路。2.3.1工作点稳定电路的组成及稳定Q的原理分压式偏置式的工作点稳定电路1.直流通路及静态工作点估算2.3.2工作点稳定电路的分析分压式偏置式放大电
15、路的直流通路1.直流通路及静态工作点估算2.3.2工作点稳定电路的分析由直流通路可估算其静态工作点（Q）处的值：2.动态分析2.3.2工作点稳定电路的分析分压式偏置式放大电路的微变等效电路2.动态分析2.3.2工作点稳定电路的分析其中，交流电阻为电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为共集电极放大电路如下图所示，其交流通路如下图所示。由共集电极放大电路可知，输入电压加在基极与集电极之间，而输出信号电压从发射极与集电极之间取出，集电极成为输入、输出信号的公共端，所以称为共集电极放大电路。又由于它们的负载位于发射极上，被放大的信号从发射极输出，所以又叫做射极输出器。2.4.1共集电极放大电路共集电极放大
16、电路共集电极放大电路的交流通路2.4 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路1共集电极电路（射极输出器）的特点（1）输出电压与输入电压同相且略小于输入电压；（2）输入电阻大；（3）输出电阻小。2共集电极电路（射极输出器）的应用共集电极电路（射极输出器）的三个特点，决定了它在电路中的广泛应用。（1）用于高输入电阻的输入级由于它的输入电阻高，向信号源吸取的电流小，对信号源影响小。因此，在放大电路中多用它做高输入电阻的输入级。（2）用于低输出电阻的输出级放大电路的输出电阻越小，带负载能力越强。当放大电路接入负载或负载变化时，对放大电路影响就小，这样可以保持输出电压的稳定。射极输出器输出电阻
17、小，正好适用于多级放大电路的输出级。 （3）用于两级共发射极放大电路之间的隔离级在共发射极放大电路的级间耦合中，往往存在着前级输出电阻大、后级输入电阻小这种阻抗不匹配的现象，这将造成耦合中的信号损失，使放大倍数下降。利用射极输出器输入电阻大、输出电阻小的特点，将它接入上述两级放大电路之间，这样就在隔离前级的同时起到了阻抗匹配的作用。 2.4.2共基极放大电路2.4 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路 共基极放大电路共基极放大电路的交流通路2.4.3三种基本放大电路的比较2.4 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路 2.5.1场效应管放大电路的构成N沟道结型场效应管自偏
18、压电路N沟道结型场效应管分压式偏压电路2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 场效应管及其微变等效电路1.场效应管微变等效电路2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 2.分压式自偏压共源极放大电路的动态分析 共源极放大电路 共源极放大电路的微变等效电路2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 2.分压式自偏压共源极放大电路的动态分析 电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 3.
19、分压式自偏压共漏极放大电路的动态分析 共漏极放大电路 共漏极放大电路的微变等效电路 2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 3.分压式自偏压共漏极放大电路的动态分析 根据定义可分别求得电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 可见，同三极管共集电极放大电路一样，共漏极电路没有电压放大作用，Au1，且输入电压与输出电压同相位；电路的输入电阻比较大，输出电阻比较小。2.5.2场效应管放大电路的分析2.5 场效应管放大电路场效应管放大电路 3.分压式自偏压共漏极放大电路的动态分析 另外，场效应管放大电路还有共栅极放大电路，其性能特点同共基极放大电路相同，具有电压放大
20、作用，输入电压与输出电压同相位，电路的输入电阻比较小，输出电阻比较大等特点。 场效应管放大电路一般用在多级放大电路的输入级，以提高整个电路的输入电阻。由于场效应管放大电路制作工艺简单，便于集成，因此它更多的用于集成电路中。2.6 多级放大电路多级放大电路 在电子系统中，单级放大电路的电压放大倍数往往不能满足设计者的要求，因此要把放大电路的前一级输出接到后一级输入端，构成多级放大电路。2.6.1多级放大电路的组成 单级放大电路的电压放大倍数一般可以达到几十到上百倍，然而，在实际应用中，其放大量是远远不够的。例如，话筒可以输出的信号幅值为7mV，若要求在阻抗为8的扬声器上得到50W的输出功率，那么
21、输送给扬声器的信号幅值必须达到28V，这就要求扩音机具有很高的电压放大能力。显然，单级放大电路不能完成这个任务，这就需要把几个单级放大电路连接，组成多级放大电路。多级放大电路方框图如下图所示。 多级放大电路方框图2.6.2多级放大电路的级间耦合方式 多级放大电路是将各单级放大电路、信号源及负载连接起来，这种连接方式称为耦合。常见的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合三种。前级输出电阻与后级输入电阻通过电容连接的方式，称为阻容耦合，如图所示。由于变压器能传送交流信号，因此可以利用变压器进行耦合，如图所示。为了使直流信号能够顺利传输，必须消除耦合电路中的隔直作用，采用直接耦合方式就可以实现这一
22、要求，如图所示。由于它能够传输直流信号，所以直接耦合多级放大电路也被称为直流放大电路。2.6.2多级放大电路的级间耦合方式 阻容耦合多级放大电路 变压器耦合多级放大电路 直接耦合多级放大电路2.6.3多级放大电路的分析 1电压放大倍数的计算多级放大电路对放大信号而言，属串联关系，前一级的输出信号就是后一级的输入信号。所以，多级放大电路总的电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积，即2.输入电阻和输出电阻多级放大电路的输入电阻和输出电阻与单级放大电路的类似，输入电阻是从输入端看进去的等效电阻，也就是第一级的输入电阻ri=ri1，输出电阻是从输出端看进去的等效电阻，即最后一级的输出电阻ro=ron。2
23、.6.3多级放大电路的分析 【例2-5】两级放大电路如图所示，求Q、Au、ri、ro。设VCC=12V，1=2=100，UBE1=UBE2=0.7V。其他参数如图所示。两级放大电路2.6.3多级放大电路的分析 解2.6.3多级放大电路的分析 解2.6.3多级放大电路的分析 解2.7.1放大电路的频率响应2.7 知识拓展知识拓展 1.频率响应的基本概念 同放大倍数等指标一样，频率响应也是放大电路的一项重要特性，它用来衡量放大电路对不同信号频率的适应程度。 电路的放大倍数随信号频率变化的关系称为放大电路的频率特性，也叫频率响应。频率响应包含幅频响应和相频响应两部分。 用关系式来 描述放大电路的电压
24、放大倍数与信号频率的关系。其中 表示电压放大倍数的模与信号频率的关系，称为幅频响应； 表示放大电路的输出电压与输入电压的相位差与信号频率的关系，称为相频响应。2.7.1放大电路的频率响应2.7 知识拓展知识拓展 1.频率响应的基本概念 频率响应的性能参数阻容耦合放大电路的幅频响应2.7.1放大电路的频率响应2.7 知识拓展知识拓展 2.单级共发射极放大电路的频率响应 单级共发射极放大电路及其频率响应2.7.1放大电路的频率响应2.7 知识拓展知识拓展 2.单级共发射极放大电路的频率响应 单级共发射极电路的低频微变等效电路2.7.1放大电路的频率响应2.7 知识拓展知识拓展 3.多级放大电路的幅
25、频响应 两级放大电路的幅频响应2.7.2放大电路的实际应用电路2.7 知识拓展知识拓展 1.OTL扩音机 2.7.2放大电路的实际应用电路2.7 知识拓展知识拓展 2.录音电路 2.7.3三极管放大电路的识图2.7 知识拓展知识拓展 1.高输入阻抗、低噪声前置放大电路 2.7.3三极管放大电路的识图2.7 知识拓展知识拓展 2.单位增益缓冲器 2.7 实训实训 单管电压放大电路组装与调试单管电压放大电路组装与调试一一 实训目的实训目的1.了解放大电路的工作过程；2.掌握放大电路工作点的调试与测量方法；3.掌握示波器测试交流信号波形的方法及交流毫伏表的使用方法；4.定性了解静态工作点对放大电路输
26、出波形的影响；5.学习单管电压放大电路故障的排除方法，培养独立解决问题的能力。视频：单管电压放大电路组装与调试视频：单管电压放大电路组装与调试二实训器材直流稳压电源、低频信号发生器、示波器、万用表、毫伏表，实训线路板。元器件的品种和数量见表。1.单管电压放大电路如图所示。分析电路的工作原理，指出各元器件的作用并说明元器件值的大小对放大电路特性有何影响。2.计算放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。3.复习有关电子仪器的使用方法，以及放大电路调整与测试的基本方法。三预习要求单管电压放大电路1.检查元器件用万用表检查元器件，确保质量完好；测量三极管的值。2.连接线路在实训线路板上
27、连接图所示的电路。3.测量静态工作点把直流电源的输出电压调整到12V。按图接好线路，检查无误后，将Rp调至最大，信号发生器输出旋钮旋至零。把集电极与集电极电阻Rc断开，在其间串入万用表（直流电流挡）或直流毫安表后，接通直流稳压电源，调节偏置电阻Rp，使iC值为2mA，再选用量程合适的直流电压表，测出此时UBE、UC、UE、UCE的静态值，填入表中。四实训步骤四实训步骤静态工作点的实测数据（测试要求i=2mA）测 量 值计 算 值UC（V）UB（V）UE（V）Rp（）UB（V）UCE（V）UC（V）测量静态值后，先断开直流电源，卸下直流毫安表，把集电极与集电极电阻Rc连接好，再接通12V直流稳压
28、电源。4.测量电压放大倍数在放大电路输入端输入频率为1kHz的正弦波信号，并调节低频信号发生器输出信号幅度旋钮，使ui的有效值（Ui）为10mV（可用毫伏表进行测量）。用示波器观察不同负载电阻（RL）的输出信号uo的波形，并在表中绘出输入和输出电压波形图，同时在输出波形不失真的情况下用交流毫伏表测量输出电压uo的有效值Uo，记入表中。四实训步骤静态工作点的实测数据（测试要求iC=2mA）Ec=12V、iC=2mAf=1kHz、Ui=10mV集电极电阻Rc=2.4k负载电阻RLUo计算Au2.4k记录一组uo与ui波形输入电压ui波形输出电压uo波形5.观察静态工作点对电压放大倍数的影响把集电极
29、与集电极电阻Rc断开，在其间串入万用表（直流电流挡）或直流毫安表后，接通12V直流稳压电源。断开负载电阻（RL=），调节低频信号发生器输出信号幅度旋钮，使ui为0，调节偏置电阻Rp，使iC值为2mA，测出UCE的值。四实训步骤调节低频信号发生器输出信号幅度旋钮，逐渐增大输入信号ui的幅度，使输出电压uo波形出现失真，绘出输出电压的波形，并测出失真情况下的UCE和Ic值，记入表中。静态工作点对电压放大倍数的影响Ec=12V、f=1kHz、Rc=2.4k、RL=Ic（mA）UCE（V）输出电压uo波形失真情况管子工作情况2.0 五实训报告1.训练目的、测试电路及测试内容；2.整理测试数据，分析静态
30、工作点、Au、Ri、Ro的测量值与理论值存在差异的原因；3.故障现象及处理情况。六思考题1.RL对放大电路的电压放大倍数有什么影响？2.根据实训数据说明设置静态工作点的重要性。七注意事项1.电路接线完毕后，应认真检查接线是否正确、牢固。2.每次测量时，都要将信号源的输出旋钮旋至零。三极管加上合适的偏置电路就构成共发射极放大电路（偏置电路保证三极管工作在放大区）。放大电路处于交直流共存的状态。为了分析方便，常将两者分开讨论。放大电路有三种基本分析方法：估算法、图解法、微变等效电路法。对于放大电路而言，Q的选取非常重要，它直接影响到放大电路的性能，如何选取合适的Q并保持Q的稳定对于放大电路来说是非
31、常重要的，一般采用分压式偏置电路。共集电极电路的输出电压与输入电压同相，电压放大倍数小于1而近似等于1。具有输入电阻高、输出电阻低的特点，多用于多级放大电路的输入级或输出级。共基极放大电路具有电压放大倍数大，输入电阻小，频带宽等特点，常用于放大高频信号。小小 结结场效应管同三极管一样，具有放大作用。它也可以构成各种形式的放大电路，如共源极、共漏极、共栅极放大电路。多级放大电路主要有三种耦合方式：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。多级放大电路的电压放大倍数为各级电压放大倍数的乘积，输入电阻为第一级的输入电阻，输出电阻为最后一级的输出电阻。小小 结结1输入电压为400mV，输出电压为4V，则放大电路的电压增益为。2射极跟随器的特点是、。3多级放大电路中常见的耦合方式有、。4场效应管放大电路和三极管电路相比，具有输入阻抗、温度稳定性能、噪声、功耗等特点。5非线性失真包含和两种。习习 题题6.画出如图所示电路的微变等效电路，并对电路进行动态分析。已知Rc=3.3k，Rb1=40k，Rb2=10k，Re=1.5k，=70，要求解出电路的电压放大倍数Au，电路的输入电阻ri及输出电阻ro。（图中晶体管为硅管）。习习 题题7.放大电路及其元件参数如图所示，三极管的1=2=40，rbe1=1.4k，rbe2=0.9k，试求：（1）电压放大倍数Au；（2）输入电阻ri；（3）输出电阻ro。习习 题题
