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1、完整word版放大电路的工作原理和三种基本放大组态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。Vcc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。Rc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iC的变化变成集电极电压uCE的变化。VBB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Rb提供给基极一个合适的基极电流IBQ， 使三极管工作在放大区中适当的区域，这个

2、电流IBQ常称为基极偏置电流，它决定着三极管的工作点，基极偏置电流IBQ是由VBB和基极电阻Rb共同作用决定的，基极电阻Rb一般在几十K至几百K范围。 如在输入端加上一个较小的正弦信号ui , 通过电容C1加到三极管的基极，从而引起基极电流iB在原来直流IBQ的基础上作相应的变化，由于ui是正弦信号，使iB随ui也相应地按正弦规律变化，这时的iB 实际上是直流分流IBQ和交流分量ib迭加后的量。同时iB的变化使集电极电流 iC 随之变化，因此iC也是直流分量IC和交流分量ic的迭加，但iC要比iB大得多（即倍）。电流iC在电阻RC上产生一个压降，集电极电压uCE =VCCiCRL，这个集电极电

3、压uCE 也是由直流分量IC和交流分量 iC两部分迭加的。这里的 uCE和 iC相位相反，即当 iC增大时, uCE减少。由于C2的隔直作用，使只有 uCE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压uO。如电路参数选择适当，uO要比 uI的幅值要大得多，同时 uI与 uO的相位正好相反。电路中各点的电流、电压波形如图所示。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

4、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IB与 UBE的关系式在输入特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IC与UCE关系式式确定输出回路的静态工作点，求出ICQ和UCEQ。其中需要分别在输入特性图和输出图上作出直流负载线。(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uI在输入特性上求iB的波形，然后根据iB在输出特性上求iC和uCE的波形。 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IBQ、ICQ、UC

5、EQ；另一个是由输入电压引起的交流分量ib、ic和uce。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

6、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（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IBQ，ICQ，UCEQ。对放大电路进行动态分析，主要是计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输

7、出电阻。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ICQ=IBQUCEQ=VCCICQRC交流性能参数的计算电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 Ro=Rc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Re以后，虽然工作点稳定提高了，但放大倍数Au下降了，而且Re越大则Au越小，如果在Re上并联一个

8、大电容Ce，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。Ri=Rb1/Rb2/Ri 其中Ro=Rc（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再由ICQ=IBQ , UCEQ=VCC-ICQRe可求出静态工作点。交流性能的

9、计算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+)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

10、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

11、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：或交流分析共源放大电路的微变等效电Ri=（Rg1/Rg2）+Rg3Ro=Rd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（Rgs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。（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

12、。共漏放大电路也常称为源极跟随器或源极输出器。javascript:if(this.widthscreen.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。图

13、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C1 、C2 、Cb看作为开路，这时电路如图P2.1 (b) 所示，即为它的直流通路。对于交流通路，把电路中的电容C1 、C2 、Cb看作为短路，把直流电压源VCC也看作为短路，因这时VCC两端的交流压降（即变化量）为零。由于Cb和VCC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。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UBEQ=0

14、.6V。(1)S断开时，分别作出Rb 为285K和570K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。(2)当S闭合，Rb=285K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Rb=285K时 IBQ=40A ICQ=1.5 IBQ mAUCEQ=6V Uom5V当Rb=570K时 IBQ=0A ICQ=.mAUCEQ=8.8V Uom3.2V（2）经Q点作斜率为1/ RL（RLK）的交流负载线如图P.2（b）所示，这时 UC=ICQ RL+UCEQ=9VUom3V例2.3 放大电路如

15、图P2.3 所示，设晶体管的=20, rbb=300,UBEQ=0.7V ,DZ为理想稳压二极管，其稳压值UZ=6V，各电容对交流均可视为短路。(1)求静态工作点Q.(2)求电压放大倍数Au和输入电阻Ri.(3)若Dz极性接反，电路能否正常放大？试计算此时的静态工作点，并定性分析Dz反接对Au，Ri的影响。图 P2.3解:(1)电阻R的作用是使Dz有一个合适的工作电流，Dz为理想硅稳压管，Dz两端的直流电压为6V，而交流压降为,(动态电阻为)。(2)(3)Dz反接时，Uz为硅二极管的正向压降，Uz0.7V，此时UBQ=1.4V，IBQ0.715mA,ICQ=14.3mA，UCEQ=5V.例2.

16、4 图P2.4所示为放大电路的交流通路，试在下列三种情况下，写出电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro的表达式。(1)U2=0，信号U1从基极输入，放大后从集电极输出。(2)U2=0，信号U1从基极输入，放大后从发射极输出。(3)U1=0，信号U2从发射极输入，放大后从集电极输出。图P2.4解:(1)信号从晶体管的基极输入，集电极输出，发射极作为公共端，这时是共射放大电路，按共射放大电路的Au、Ri、Ro公式可得：(2)信号从晶体管的基极输入，发射极输出，集电极作为公共端，这时是共集放大电路，按共集放大电路的Au、Ri、Ro公式可得： (3)信号从晶体管的发射极输入，集电极输出，基极作为公共端，这时是共基放大电路，共基放大电路的Au、Ri、Ro按公式可得： 例2.5 N沟道耗尽型场效应管共源放大电路如图P2.5（a）所示，试画出其微变等效电路。写出电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻Ro的表达式。设各电容对交流可视为短路。图P2.5（a）场效应管共源放大电路 (b) 微变等效电路解：放大电路的微变等效电路如图P2.5（b）所示。则