6放大电路的三种基本组态.docx

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6放大电路的三种基本组态

一、复习引入

复习基本共射极放大电路的结构及各元件的名称和作用。

二、新授

（一）基本共射极放大电路分析

（1）基本共射极放大电路的静态工作点

无输入信号（ui=0）时电路的状态称为静态，只有直流电源Ucc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IB、IC、UBE、UCE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。

IB、IC、UBE、UCE通常表示为IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ。

（a）共射放大电路（b）直流通路

图1共射基本放大电路及其直流通路

静态值既然是直流，故可用交流放大电路的直流通路来分析计算。

在如图1（b）所示共射基本电路的直流通路中，由+Ucc—Rb—b极—e极—地可得:

一般UCC>UBEE，则

IBQ=（UCC-UBEQ）/Rb≈UCC/Rb

当UCC和Rb选定后，偏流IB即为固定值，所以共射极基本电路又称为固定偏流电路。

如果三极管工作在放大区，且忽略ICEO，则

ICQ≈βIBQ

由+Ucc—Rcb极—c极—e极—地可得

UCEQ=UCC=ICQRC

如果按上式算得值小于0.3V，说明三极管已处于或接近饱和状态，ICQ将不再与IBQ成β倍关系。

此时ICQ称为集电极饱和电流ICS，集电极与发射极间电压称为饱和电压UCES。

UCES值很小，硅管取0.3V。

可由下式求得

ICS=（UCC-UCES）/RC

一般情况下，Ucc>UCES

ICS≈UCC/RC

（2）微变等效电路分析法

共射基本放大电路的微变等效电路，如图2所示。

从图中可以看出，输入电阻Ri为Rb与rbe的并联值，所以输入电阻为

图2Ri基本共射电路的微变等效电路

Ri=Rb//rbe≈rbe

当us被短路时，ib=0,ic=0，从输出端看进去，只有电阻Rc，所以输出电阻为

R0=RC

从图2中输入回路可以看出Ui=ibrbe

令RL′=RC//RL，其输出电压为

UO=-ic（RC//RL）=-icRL′=-βibRL′

因此，电压放大倍数为Au=uo/ui=-iβRL/rbe

式中，负号表示U0志ur相位相反。

源电压放大倍数为

Aus=uo/ui=ui/us·uo/ui=Ri/Rs/（Rs+Ri）Au

由于Rb>rbe,可得

Aus=Rb//rbe/（Rs+Rb）//rbe·Au≈-rbe/（Rs+rbe）·βRL′/rbe=βRL′（Rs+rbe）

例1某电子设备中一级放大电路如图3（a）所示,已知IEQ=1.9mA,β=50,信号源内阻Rs=500

，试估算Au、Aus、Ri、Ro。

解：

首先画出该电路的交流通路如图3（a）所示，因为电阻Rel未并接旁路电容，三极管发射极通过Rel接地。

将三极管用简化微变等效模型替换，画出该电路的微变等效电路如图3（c）所示。

（1）求rbe

由于IC≈IEQ=1.9mA为已知.故

rbe≈300+β26mV/ICmA=300+50×2.6/2.9（

）≈998

注意!

若ic未知,则必须通过静态分析先求出IC。

（a）电路图（b）交流通路

（c）微变等效电路（d）求的等效电路

图3例1的图

（2）求输入电阻Ri

从图3（c）可以看出，输入电阻Ri为Rb1、Rb2与、Rel支路的等效电阻Ri′三者并联。

rbe与Rel中流过电流不同，流过rbe的电流为ib，而流过Rel的电流为ie，故rbe与Rel不能直接串联相加。

因为ui=ibrbe+ieRel=ib[rbe+（1+β）Rel]

所以Ri′=ui/ib=rbe+（1+β）Rel

故Ri=Rb1//Rb2//Ri′=Rb//Ri′

即Ri=Rb//[rbe+（1+β）Rel]

则由公式可算出本题的Ri=6.69k

（3）求输出电阻Ro

当us被短路且RL→∞时，如图3（b）所示，由KVL可得

ibrbe+（1+β）ibRel+ib（Rs//Rb）=0

ib=0

即受控电流源开路，则ic=0

R0=uo/io=uo/iRc

R0=RC

则本题中的R0=3.9k

（4）求放大倍数Au

令RL′=RC//RL，因为uo=-icRL′=-βibRL′，所以

Au=uo/ui=-βRL′/（rbe+（1+β）Rel）

式中，负号表示uo与ui相伴相反。

代入数据得Au=-6.43

（5）求源电压放大倍数Aus

Aus=uo/us=（uo/ui）·（ui/us）=Au·iiRi/ii（Rs+Ri）=Ri/（Rs+Ri）Au

代入数据或得Aus=-5.98

（二）共集电极放大电路

共集电极放大电路的组成如图4（a）所示。

图4（b）为其微变等效电路，由交流通路可见，基极是信号的输入端，集电极则是输入、输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路，发射极是信号的输出端，又称射极输出器。

各元件的作用与共发射极放大电路基本相同，只是Re除具有稳定静态工作的作用外，还作为放大电路空载时的负载。

（a）电路图（b）微变等效电路

图4共集电极放大电路

1．静态分析

由图4（a）可得方程

VCC=IBRB+UBE+（1+β）IBRE

则IB=（VCC-UBE）/RB+（1+β）RE

IC=βIB

UCE=Vcc-IERE≈Vcc-ICRE

2．动态分析

（1）电压放大倍数Au

由图图4（b）可知

ui=ibrbe+ieRL′=ib[rbe+（1+β）RL′]

uo=ieRL′=（1+β）ibRL′

式中：

RL′=RE//RL。

故

Au==uo/ui=ib（1+β）RL′/Ib[rbe+（1+β）RL′]=（1+β）RL′/[rbe+（1+β）RL′]

一般（1+β）RL′>rbe，故Au≈1，即共集电极放大电路输出电压与输入电压大小近似相等，相位相同，没有电压放大作用。

（2）输入电阻Ri

Ri=ui/ib=ibreb+（1+β）ibRL′/Ib=rbe+（1+β）RL′

故Ri=RB//RL′=RB//[rbe+（1+β）RL′]

说明,共集电极放大电路的输入电阻比较高,它一般比共射基本放大电路的输入电阻高几十倍到几百倍.

（3）输出电阻Ro

将图4（b）中信号源Us短路,负载RL断开,计算R0的等效电路如图5所示。

图5计算输出电阻的等效电路

由图4可得

I=Ie+Ib+βIb=Ie+（1+β）Ib

=Uo/（RE+（1+β））·U/（rbe+RS′）

式中：

Rs′=RS//RB。

故

uo/i=RE//（rbe+RS′/1+β）

通常Re一般较小，所以

R0≈（rbe+RS′）/（1+β）=[rbe+（RS//Rb）]/1+β

式中，信号源内阻和三极管输入电阻rbe都很小，而管子的β值一般较大，所以共集电极放大电路的输出电阻比共射极放大电路的输出电阻小得多，一般在几十欧左右。

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；电压放大倍数小于或近似等于1而接近于1；且输出电压与输入电压同相位，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了广泛的应用。

（1）作多级放大电路的输入级

由于输入电阻高可使输入放大电路的信号电压基本上等于信号源电压。

因此常用在测量电压的电子仪器中作输入级。

（2）作多级放大电路的输出级

由于输出电阻小提了放大电路的带负载能力，故常用于负载电阻较小和负载变动较大的放大电路的输出级。

（3）作多级放大电路的缓冲级

将射极输出器接在两级放大电路之间，利用其输入电阻高、输出电阻小的特点。

可作阻抗变换用，在两级放大电路中间起缓冲作用。

（三）共基极放大电路

共基极放大电路的主要作用是高频信号放大，频带宽，其电路组成如图6所示。

图6中RB1、RB2为发射结提供正向偏置，公共端三极管的基极通过一个电容器接地，不能直接接地，否则基极上得不到直流偏置电压。

输入端发射极可以通过一个电阻或一个绕组与电源的负极连接，输入信号加在发射极与基极之间（输入信号也可以通过电感耦合接入放大电路）。

集电极为输出端，输出信号从集电极和基极之间取出。

图6共基极放大电路

1.静态分析

由图6不难看出，共基极放大电路的直流通路与共射极分压式偏置电路的直流通路一样，所以与共射极放大电路的静态工作点的计算相同。

2.动态分析

共基极放大电路的微变等效电路如图6所示，由图6可知

说明，共基极放大电路的输出电压与输入电压同相位，这是共射极放大电路的不同之处；它也具有电压放大作用，Au的数值与固定偏置共射极放大电路相同。

由图6可得

它是共射极接法时三极管输入电阻的

倍，这是因为在相同的Ui作用下，共基极法三极管的输入电流

比共射接法三极管的输入电流大

倍，这里体现了折算的概念，即将rbe从基极回路折算到射极电路的输入电阻

可见，共射极放大电路的输入电阻很小，一般为几欧到几十欧。

图6共基极放大电路的微变等效电路

由于在求输出电阻RO时令

。

则有

，

受控电流源作开路处理，故输出电阻

Ro≈RC

由式可知，共基极放大电路的电压倍数较大，输出和输入电压相位相同；输入电阻较小。

输出电阻较大。

由于共基极电路的输入电流为发射极电流。

输出电流为集电极电流，电流放大倍数为

/

，小于1且近似为1，因此共基极放大电路又叫电流跟随器。

共基极放大电路主要应用于高频电子电路中。

作业布置：

1、射极输出器如图所示，已知三极管的

=100，UBEQ=0.7V,rbe=1.5K

（1）试估算静态工作点；

（2）分别求出当RL=

和RL=3K

时放大电路的电压放大倍数

=？

（3）估算该射极输出器的输入电阻Ri和输出电阻R0;

（4）如信号源内阻Rs=1K

；RL=3k

，则此时