(2-1)
第 16章基本放大电路
(2-2)
放大电路的目的是将微弱的 变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：
ui uoAu
(2-3)
16.1 基本放大电路的组成三种三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理
(2-4)
放大元件 iC=?iB，
工作在放大区，
要保证集电结反偏，发射结正偏。
ui uo输入 输出参考点
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-5)
作用,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。
基极电源与基极电阻
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-6)
集电极电源，
为电路提供能量。并保证集电结反偏。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-7)
集电极电阻，
将变化的电流转变为变化的电压。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-8)
耦合电容：
电解电容，有极性。
大小为 10?F~50?F
作用,隔离输入输出与电路直流的联系，
同时能使信号顺利输入输出。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-9)
可以省去电路改进：采用单电源供电
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-10)
单电源供电电路
+EC
RC
C1
C2
T
RB
(2-11)
符号规定
UA 大写字母、大写下标，表示直流量。
uA 小写字母、大写下标，表示交直流量。
ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。
uA ua
交直流量 交流分量
t
UA直流分量
(2-12)
放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法
(2-13)
直流通路和交流通路放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。
但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。
交流通路,只考虑交流信号的分电路。
直流通路,只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。
16.2 放大电路的静态分析
(2-14)
例,对直流信号（只有 +EC）
开路开路
RB
+EC
RC
C1 C2
T
直流通道
RB
+EC
RC
(2-15)
对交流信号 (输入信号 ui)
短路短路置零R
B
+EC
RC
C1
C2
T
RB RCRLui
uo
交流通路
(2-16)
ui=0时由于电源的存在 IB?0 IC?0
IBQ
ICQ
IEQ=IBQ+ICQ
静态工作点
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-17)
IBQ
ICQ
UBEQ UCEQ
( ICQ,UCEQ )
(IBQ,UBEQ)
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-18)
(IBQ,UBEQ) 和 ( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
UBE
QIBQ
UBEQ
IC
UCE
Q
UCEQ
ICQ
(2-19)
16.2.1 估算法
（ 1）根据直流通道估算 IB
IB
UBE
B
BEC
B R
UEI
B
C
R
E 7.0
B
C
R
E?
RB称为 偏置电阻,IB称为 偏置电流 。
+EC
直流通道
RB RC
(2-20)
（ 2）根据直流通道估算 UCE,IB
IC
UCE
C E OBC III
CCCCE RIEU
BI
直流通道
RB RC
(2-21)
直流负载线
IC
UCE
1,三极管的 输出特性。
2,UCE=EC–ICRC 。
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q
直流负载线与输出特性的交点就是 Q点
IB
直流通道
RB
+EC
RC
16.2.2 图解法
(2-22)
先估算 IB,然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是 Q点。
IC
UCE
B
BEC
B R
UE
I
Q
C
C
R
E
EC
(2-23)
例,用估算法计算静态工作点。
已知,EC=12V,RC=4k?,RB=300k?，
=37.5。
解：
A40mA04.0
3 0 0
12
B
C
B R
EI
mA51040537,..III BBC
V645.112 CCCCCE RIUU
请注意电路中 IB 和 IC 的数量级。
(2-24)
16.3 放大电路的动态分析
16.3.1 微变等效电路法
iB
uBE
从输入回路看 当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。
uBE
iB
b
be
B
BE
be i
u
i
u
r?
对输入的小交流信号而言，
三极管相当于电阻 rbe。
)(I
)(26)β1()(2 0 0r
E
be mA
mVΩ
rbe从几百欧到几千欧。
对于小功率三极管：
1.三极管的微变等效电路
(2-25)
从输出回路看
iC
uCE
)iI(βiIi bBcCC
bB iβIβ
所以：
bc iβi?
(1) 输出端相当于一个受 ib 控制的电流源。
近似平行
(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻 rce。
rce的含义
iC
uCE
c
ce
C
CE
ce i
u
i
u
r
Δ
Δ
(2-26)
ube
ib
uce
ic
ube uce
ic
rce很大，
一般忽略。
rbe
ib
ib
rce
rbe
ib
ib
b c
e
c
b
e
三极管的微变等效电路微变等效电路
(2-27)
2、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,
交流通路
RB RC RLui
uo
ui rbe
ib
ibii ic
uo
RB
RC
RL
(2-28)
电压放大倍数的计算
bebi rIU
Lbo R'IU
be
L
u r
R'
A LCL RRR' //?
特点,负载电阻越小，放大倍数越小。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
(2-29)
输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。
输入电阻的定义：
i
i
i I
Ur
是动态电阻。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
beB r//R?
ber?
i
i
i I
U
r?
电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，
因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。
(2-30)
输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。
计算输出电阻的方法：
所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。
(2-31)
C
o
o
o R
I
U
r
所以：
求输出电阻：
oU?
rbeRB
RC
iI? bI? cI?
bI
0 0
oI?
(2-32)
IB
UBE
Q
IC
UCE
ib
t
ib
t
ic
t
ui
t
16.3.2 图解法
(2-33)
uCE的变化沿一条直线
IC
UCE
ic
t
uce
t
(2-34)
交流负载线 i
c
Lce
c
Ru
i
1 其中,CLL RRR //
uce
RB RC RLui
uo
交流通路
(2-35)
iC 和 uCE是 交直流 量，与交流量 ic和 uce有如下关系
Cc ii CEce
uu
所以：
LCE
C
Ru
i
1
即：交流信号的变化沿着斜率为：
LR?
1
的直线。
这条直线通过 Q点，称为 交流负载线 。
(2-36)
交流负载线的作法
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q I
B
过 Q点作一条直线，斜率为：
LR?
1
交流负载线
(2-37)
各点波形
RB
+EC
RC
C1 C2
ui
t
iB
t
iC
t
uC
t
uo
tui
iC
uC
uo
iB
(2-38)
失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生 非线性失真 。
为了得到尽量大的输出信号，要把 Q设置在交流负载线的中间部分。如果 Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。
下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载 (RL=?)。
(2-39)
iC
uCE
uo
可输出的最大不失真信号选择静态工作点
ib
(2-40)
iC
uCE
uo
1,Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形 ib
ib失真
(2-41)
iC
uCE
2,Q点过高，信号进入饱和区 放大电路产生饱和失真
ib 输入波形
uo
输出波形
(2-42)
实现放大的条件
1,晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
2,正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
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，经电容滤波只输出交流信号。
(2-43)
如何判断一个电路是否能实现放大？
3,晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
4,正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确 。
1,信号能否输入到放大电路中。
2,信号能否输出。
与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：
第 16章基本放大电路
(2-2)
放大电路的目的是将微弱的 变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：
ui uoAu
(2-3)
16.1 基本放大电路的组成三种三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理
(2-4)
放大元件 iC=?iB，
工作在放大区，
要保证集电结反偏，发射结正偏。
ui uo输入 输出参考点
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-5)
作用,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。
基极电源与基极电阻
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-6)
集电极电源，
为电路提供能量。并保证集电结反偏。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-7)
集电极电阻，
将变化的电流转变为变化的电压。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-8)
耦合电容：
电解电容，有极性。
大小为 10?F~50?F
作用,隔离输入输出与电路直流的联系，
同时能使信号顺利输入输出。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-9)
可以省去电路改进：采用单电源供电
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-10)
单电源供电电路
+EC
RC
C1
C2
T
RB
(2-11)
符号规定
UA 大写字母、大写下标，表示直流量。
uA 小写字母、大写下标，表示交直流量。
ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。
uA ua
交直流量 交流分量
t
UA直流分量
(2-12)
放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法
(2-13)
直流通路和交流通路放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。
但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。
交流通路,只考虑交流信号的分电路。
直流通路,只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。
16.2 放大电路的静态分析
(2-14)
例,对直流信号（只有 +EC）
开路开路
RB
+EC
RC
C1 C2
T
直流通道
RB
+EC
RC
(2-15)
对交流信号 (输入信号 ui)
短路短路置零R
B
+EC
RC
C1
C2
T
RB RCRLui
uo
交流通路
(2-16)
ui=0时由于电源的存在 IB?0 IC?0
IBQ
ICQ
IEQ=IBQ+ICQ
静态工作点
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-17)
IBQ
ICQ
UBEQ UCEQ
( ICQ,UCEQ )
(IBQ,UBEQ)
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-18)
(IBQ,UBEQ) 和 ( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
UBE
QIBQ
UBEQ
IC
UCE
Q
UCEQ
ICQ
(2-19)
16.2.1 估算法
（ 1）根据直流通道估算 IB
IB
UBE
B
BEC
B R
UEI
B
C
R
E 7.0
B
C
R
E?
RB称为 偏置电阻,IB称为 偏置电流 。
+EC
直流通道
RB RC
(2-20)
（ 2）根据直流通道估算 UCE,IB
IC
UCE
C E OBC III
CCCCE RIEU
BI
直流通道
RB RC
(2-21)
直流负载线
IC
UCE
1,三极管的 输出特性。
2,UCE=EC–ICRC 。
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q
直流负载线与输出特性的交点就是 Q点
IB
直流通道
RB
+EC
RC
16.2.2 图解法
(2-22)
先估算 IB,然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是 Q点。
IC
UCE
B
BEC
B R
UE
I
Q
C
C
R
E
EC
(2-23)
例,用估算法计算静态工作点。
已知,EC=12V,RC=4k?,RB=300k?，
=37.5。
解：
A40mA04.0
3 0 0
12
B
C
B R
EI
mA51040537,..III BBC
V645.112 CCCCCE RIUU
请注意电路中 IB 和 IC 的数量级。
(2-24)
16.3 放大电路的动态分析
16.3.1 微变等效电路法
iB
uBE
从输入回路看 当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。
uBE
iB
b
be
B
BE
be i
u
i
u
r?
对输入的小交流信号而言，
三极管相当于电阻 rbe。
)(I
)(26)β1()(2 0 0r
E
be mA
mVΩ
rbe从几百欧到几千欧。
对于小功率三极管：
1.三极管的微变等效电路
(2-25)
从输出回路看
iC
uCE
)iI(βiIi bBcCC
bB iβIβ
所以：
bc iβi?
(1) 输出端相当于一个受 ib 控制的电流源。
近似平行
(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻 rce。
rce的含义
iC
uCE
c
ce
C
CE
ce i
u
i
u
r
Δ
Δ
(2-26)
ube
ib
uce
ic
ube uce
ic
rce很大，
一般忽略。
rbe
ib
ib
rce
rbe
ib
ib
b c
e
c
b
e
三极管的微变等效电路微变等效电路
(2-27)
2、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,
交流通路
RB RC RLui
uo
ui rbe
ib
ibii ic
uo
RB
RC
RL
(2-28)
电压放大倍数的计算
bebi rIU
Lbo R'IU
be
L
u r
R'
A LCL RRR' //?
特点,负载电阻越小，放大倍数越小。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
(2-29)
输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。
输入电阻的定义：
i
i
i I
Ur
是动态电阻。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
beB r//R?
ber?
i
i
i I
U
r?
电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，
因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。
(2-30)
输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。
计算输出电阻的方法：
所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。
(2-31)
C
o
o
o R
I
U
r
所以：
求输出电阻：
oU?
rbeRB
RC
iI? bI? cI?
bI
0 0
oI?
(2-32)
IB
UBE
Q
IC
UCE
ib
t
ib
t
ic
t
ui
t
16.3.2 图解法
(2-33)
uCE的变化沿一条直线
IC
UCE
ic
t
uce
t
(2-34)
交流负载线 i
c
Lce
c
Ru
i
1 其中,CLL RRR //
uce
RB RC RLui
uo
交流通路
(2-35)
iC 和 uCE是 交直流 量，与交流量 ic和 uce有如下关系
Cc ii CEce
uu
所以：
LCE
C
Ru
i
1
即：交流信号的变化沿着斜率为：
LR?
1
的直线。
这条直线通过 Q点，称为 交流负载线 。
(2-36)
交流负载线的作法
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q I
B
过 Q点作一条直线，斜率为：
LR?
1
交流负载线
(2-37)
各点波形
RB
+EC
RC
C1 C2
ui
t
iB
t
iC
t
uC
t
uo
tui
iC
uC
uo
iB
(2-38)
失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生 非线性失真 。
为了得到尽量大的输出信号，要把 Q设置在交流负载线的中间部分。如果 Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。
下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载 (RL=?)。
(2-39)
iC
uCE
uo
可输出的最大不失真信号选择静态工作点
ib
(2-40)
iC
uCE
uo
1,Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形 ib
ib失真
(2-41)
iC
uCE
2,Q点过高，信号进入饱和区 放大电路产生饱和失真
ib 输入波形
uo
输出波形
(2-42)
实现放大的条件
1,晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
2,正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
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，经电容滤波只输出交流信号。
(2-43)
如何判断一个电路是否能实现放大？
3,晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
4,正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。
如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确 。
1,信号能否输入到放大电路中。
2,信号能否输出。
与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：
