放大电路的工作原理和三种基本放大组态.docx

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cc 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的变化变成 cC 集电极电压 u 的变化 V 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CE BBR提供给基极一个合适的基极电流I ,使三极管工作在放大区中适当的区域，这个电流I常称 b BQ BQ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是由V和基极电阻R共同作用决 BQ BB b定的，基极电阻R 一般在几十KQ至几百KQ范围b如在输入端加上一个较小的正弦信号u ,通过电容C加到三极管的基极，从而引起基极电 i1流i在原来直流I的基础上作相应的变化，由于u是正弦信号，使i随u也相应地按正弦规律B BQ i B i变化，这时的 i 实际上是直流分流 I 和交流分量 i 迭加后的量同时 i 的变化使集电极电流B BQ b Bi随之变化，因此i也是直流分量I和交流分量i的迭加，但i要比i大得多（即B倍）。

电C C C c C B流i在电阻R上产生一个压降，集电极电压u =V -iR，这个集电极电压u也是由直流分量C C CE CC C L CEI和交流分量i两部分迭加的这里的u和i相位相反，即当i增大时，u减少由于CC C CE C C CE 2的隔直作用，使只有u的交流分量通过电容C作为放大电路的输出电压u如电路参数选择适CE 2 O当， u 要比 u 的幅值要大得多，同时 u 与 u 的相位正好相反电路中各点的电流、电压波形如O I I O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 与 U 的关系式在输入特B BE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与J关系式式确定输出回路的 静态工作点，求出 I 和 U 其中需要分别在输入特性图和输出图上作出直流负载线。

CQ CEQ(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在输入特性上求i的波形，然后根据i在输出特性上求iI B B C 和 u 的波形CE 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、I、U ；另一个是由输入电压引起的交流分量i、i和uBQ CQ CEQ b c 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 参数等效电路甘嗨+ ° +旳工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 ,1 , U对放大电路进行BQ CQ CEQ 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hI/.lA &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 =BICQ BQU =V －I RCEQ CC CQ C交流性能参数的计算电压放大倍数ng)输入电阻输出电阻 R=Roc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以后，虽然工作点稳定提高了，但放大倍数A下降了，而且R越大则A越小, e u e u 如果在R上并联一个大电容C，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 ee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=R //R //R / 其中i b1 b2 i<=k + a+m]R=Roc（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^CC =厶口 ' & + 口'& =』超[& + (1 + 0) & [ =『CC _ BEQ劭=&+(1+0)&再由】CQ邙IBQ，UCEQ=VCC-ICQRe可求出静态工乍点 交流性能的计算卫「6 _ （1+0）区"&）d 瓦 %+〔1 + 0）徨"$）共集电路的输入电阻很大而输出电阻很小；另外它的电压放大倍数虽然小于 1，但它的电流放大 倍数仍较大，约为（1+B）倍3）共基极电路共基极电路的输入信号加在晶体管的发射极，输出是集电极，基极是输入输出的公共端用微变等效电路分析共基极放大电路（a）共基极放大电路（b）微变等效电路静态工作点分析交流性能分析氏=r£hr- =7 缶其中与共射放大电路比较，共基放大电路的特点是：(1)电压放大倍数数值上同相，而共基电路是正 值，表明输入与输出同相；电流放大倍数共基电路是略小于 1。

2)输入电阻比共射电路小，输 出电阻相同3)共基电路的频率响应好，在要求频率特性高的场合多采用共基电路场效应管放大电路场效应管与双极型晶体管一样能实现信号的控制，所以也能组成放大电路场效应管的三个极G、 D、S分别与晶体管的三个极b、c、e相对应，因此从放大电路的组成上看也可以有三种基本放 大组态，即共源放大电路、共漏放大电路、共栅放大电路，其中共栅放大电路因不常用1) 共源放大电路 与晶体管的共射放大电路相对应，由N沟道结型场效应管和MOS场效应管组成的共源放大电路分 别如图(a)和(b)所示共源放大电路(a) N沟道结型场效应管共源放大电路(b) MOS场效应管共源放大电路静态分析场效应管组成放大电路和晶体管一样，要建立合适的静态工作点，所不同是，场效应管是电压控 制器件，因此它需要有合适的栅极电压通常场效应管的偏置电路形式有两种：自偏压电路和分 压式自偏压电路，分别如图(a)、(b)所示自偏压电路只适用于结型场效应管或耗尽型MOS管：分压式自偏压电路既适用于增强型场效应管，也能用于耗尽型场效应管栅极电压：对场效应管放大电路静态工作点的确定，可以采用图解法或公式计算，图解法的原理和晶体管相 似。

用公式进行计算可通过特性方程：氐"盛’〔1 一詳Ly交流分析=共源放大电路的微变等效电1=冷=-亦出"竝）R = （R //R ）+Ri g1 g2 g3R =Rod共源放大电路与共射电路形式相类似只是共源放大电路的输入电阻要比共射电路的大得多（Rg 通常很大），故需要高输入电阻时多宜采用场效应管放大电路s（2）共漏放大电路 共漏放大电路是与共集放大电路类似的一种电路形式电路如图所示共漏放大电路也常称为源 极跟随器或源极输出器javascript:if(this.width>screen.width-333)this.width=screen.width-333" onmousewheel='return bbimg(this)'>共漏放大电路(a)共漏放大电路(b)微变等效电路确定静态工作点时，可列出回路方程与特性方程联立求解：交流性能分析共漏电路的特点与共集电极电路相似，电压极放大倍数小于 1，但场效应管的导跨比双极型晶 体管的B低，所以共漏电路的电压放大倍数一般比共射电路低,另外它的输出电阻也较低例题分析例 2.1 画出图 P2.1 (a) 所示放大电路交流通路和直流通路⑸ a;图 P2.1(a)共基放大电路(b)直流通路(c)交流通路解：对于直流通路，可以把电路中电容q、C2、Cb看作为开路，这时电路如图P2.1⑹所示, 即为它的直流通路。

对于交流通路，把电路中的电容q、c2、Cb看作为短路，把直流电压源 VC也看作为短路， 因这时 VC两端的交流压降(即变化量)为零由于cb和 VC看作为短路，电路中的电阻Rb1、 Rb2也被短路，得到如图P2.1 (c)的电路，这也就是它的交流通路b2从交流通路来看，该放大电路实际上是一个共基放大电路例 2.2 共射放大电路如图 P2.2 (a) 所示，晶体管的输出特性曲线如图 P2.2 (b) 所示，设晶体的 U =0.6VBEQ⑴S断开时，分别作出Rb为285KQ和570KQ时的静态工作点Q及Q',并分别求出这两种情 况下的最大木失真输出幅值⑵当S闭合，Rb=285KQ时，作出此时的静态工作点Q〃及求最大不失真输出幅值图 P2.2(a)共射放大电路(b)图解法求最大不失真输出幅值解:(1) 因为当 R =285KQ 时 I =40p A I =1.5 I mAb BQ CQ BQU =6V U "5VCEQ om当 R =570KQ 时 I”= 2 0p A I^= 0 . 8 mAb BQ CQU =8.8V U "3.2VCEQ om(2)经Q点作斜率为一1/ Rl'(Rl'=2KQ )的交流负载线如图P2.2 (b)所示,这时 U ' =1 R ' +U =9V U "3VC CQ L CEQ om例2.3放大电路如图P2.3所示，设晶体管的B =20, r。