第二章 基本放大器 2.1 放大电路的基本概念及性能指标 2.2 共发射极基本放大电路 2.3 放大器工作点的稳定 2.2 共发射极基本放大电路 2.3 放大器工作点的稳定 2.4 共集电极放大电路与共基极放大电路 2.5 阻容耦合放大电路的频率特性

2.1 放大电路的基本概念及性能指标 2.1.1 放大电路概述 放大——把微弱的电信号的幅度放大。 2.1.1 放大电路概述 放大——把微弱的电信号的幅度放大。 一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。

（1）电压放大倍数定义为: Au=uo/ui 2.1.2 放大电路的主要性能指标 1. 放大倍数 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。 （1）电压放大倍数定义为: Au=uo/ui （2）电流放大倍数定义为: Ai=io/ii （3）功率放大定义为: Ap=po/Pi

［例］ 某交流放大器的输入电压是100mV，输入电流为0 ［例］ 某交流放大器的输入电压是100mV，输入电流为0.5mA；输出电压为1V，输出电流为50mA。求该放大器的电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数。如果用分贝来表示，它们分别为多少？ 解：① 电压放大倍数： ② 电流放大倍数: ③ 功率放大倍数：AP=|Ai·Au|=10×100=1000 用分贝来表示则为 ① 电压放大倍数：Au(dB)=20 lg|Au|=20 lg10=20dB ② 电流放大倍数：Ai(dB)=20 lg|Ai|=20 lg100=40dB ③ 功率放大倍数：AP(dB)=10 lg|AP|=10 lg1000=30dB 在用分贝计算电路放大倍数时，若出现负值则说明该电路不是放大器而是衰减器。

2. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻 Ri=ui / ii 一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。

3. 输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻 输出电阻的定义： 输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。

放大器的目的是将微弱的变化电信号转换为 较强的电信号。 2.2 共发射极基本放大电路 放大器的目的是将微弱的变化电信号转换为 较强的电信号。 放大器实现放大的条件： 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。

+UCC iC Rb Rc C2 C1 iB uo ui iE 2.2.1 基本放大电路的组成 1. 元件的作用 共射极放大电路 2.2.1 基本放大电路的组成 1. 元件的作用 (1） 晶体管V的作用 Rb +UCC Rc C1 C2 放大元件满足 iC= iB， T应工作在放大区， 即保证集电结反 偏，发射结正偏。 iC iB V uo ui iE 共射极放大电路

+UCC Rb Rc C2 C1 (2) 集电极电源 UCC作用 集电极电 源作用，是为 电路提供能量。 并保证集电结 反偏。 共射极放大电路

(3) 集电极负载电阻 Rc作用 Rb +UCC Rc C1 C2 集电极电 阻的作用是将 变化的电流转 变为变化的电 压。 共射极放大电路

(4) 基极电阻Rb的作用 +UCC Rc C1 C2 V Rb 基极电阻能提供适当的静态工作点。并保证发射结正偏。 共射极放大电路

(5) 耦合电容C1和C2作用 +UCC Rb Rc C2 C1 1) 隔直作用 隔离输入.输出 与电路的直流 通道。 2)交流耦合作用 能使交流信号 顺利通过。 共射极放大电路 返回

2. 电路中电压和电流符号的规定 （1）直流分量：用大写字母和大写下标表示，如IB表示基极的直流电流。 （3）瞬时值：是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标表示，如iB=IB+ib，即iB表示基极电流的总量。 （4）交流有效值：用大写字母小写下标表示，如Ib表示基极正弦交电流有效值。

- 2.2.2 放大电路的静态分析 + V . u - - R C o ui=0时 1.静态工作点——ui=0时电路的工作状态 + UCE 2.2.2 放大电路的静态分析 1.静态工作点——ui=0时电路的工作状态 - u + V R 2 L b o C 1 CC . i c IB IC + UCE - + UBE - IE ui=0时

为什么要设置静态工作点？ IC IB Q Q IB IB IC UBE UCE UCE UBE 由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。 为什么要设置静态工作点？ IC UCE IB IB UBE Q Q IB IC UCE UBE

2. 静态工作点的估算 + V . u - R C 画出放大电路的直流通路 直流通路的画法： 开路 开路 o 将交流电压源短路，将电容开路。 L b o C 1 CC . i c 开路 开路

画直流通路： IC= IB + V （1）用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE） R b CC c IC= IB Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。

例：用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。 解： 请注意电路中IB和IC的数量级 + C V b1 CC R b L u o - i 2 c 已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。 解： 请注意电路中IB和IC的数量级

（2） 用图解法分析放大器的静态工作点 Q IB 静态IC VCC 静态UCE IC 直流负载线 UCE=VCC–ICRC （2） 用图解法分析放大器的静态工作点 + C R c i u V 1 CC 2 - o b 直流负载线 UCE=VCC–ICRC IC UCE Q 静态IC IB 由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q VCC 静态UCE

2.2.3 放大电路的动态分析 ib ic ib Q ui uce 1. 交流放大原理（设输出空载） iB iC iCE uBE 2.2.3 放大电路的动态分析 1. 交流放大原理（设输出空载） iB uBE Q 静态工作点 iC iCE ib ic ib ui uce 假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui 注意：uce与ui反相！

iC 各点波形 1 + 2 C R c V CC b uo uCE iB ui uo比ui幅度放大且相位相反

结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成： ui t uBE t iB iC uCE 虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变 （2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。 uo t

+ T . u - V R C 2. 用图解法进行放大器的动态性能分析 置零 短路 短路 o 对交流信号(输入信号ui) （1）交流通路——分析动态工作情况 交流通路的画法： 将直流电压源短路，将电容短路。 对交流信号(输入信号ui) 置零 - u + T 2 V R c . o 1 L C b CC i 短路 短路

交流通路

（2）交流负载线 输出端接入负载RL：不影响Q 影响动态！ + C V 1 CC R b L u o - i 2 c

交流负载线 ic uce=-ic（RC//RL） = -ic RL 其中：

交流量ic和uce有如下关系： uce=-ic（RC//RL）= -ic RL 或ic=（-1/ RL） uce 即：交流负载线的斜率： 交流负载线的作法： ①斜 率为-1/R'L 。（ R'L= RL∥Rc ） ②经过Q点。

交流负载线的作法： iCE 交流负载线 直流负载线 Q IB VCC ①斜 率为-1/R'L 。 （ R'L= RL∥Rc ） Q IB ②经过Q点。 VCC 注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。

（3）静态工作点对波形的影响 （1）合适的静态工作点 iC uCE ib 可输出的最大不失真信号 uo

（2）Q点过低→信号进入截止区 iC uCE 信号波形 uo 称为截止失真

（3）Q点过高→信号进入饱和区 信号波形 iC uCE 称为饱和失真 截止失真和饱和失真统称“非线性失真” uo

3. 用微变等效电路法求放大器的动态参数 思路：将非线性的三极管等效成一个线性电路 条件：交流小信号

3. 用微变等效电路法求放大器的动态参数 （1） 晶体管的微变等效电路 (a)输入特性曲线 思路：将非线性的三极管等效成一个线性电路 （1） 晶体管的微变等效电路 当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作段可认为是直线。 对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe，表示输入特性。 (a)输入特性曲线 iB UBE  IB Q UBE

式中， IE ：发射极电流的静态值; β：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧(动态电阻)。 返回

iC ib iC 输出端相当于一个受 ib控制的电流源。 uCE （b）输出特性曲线 在线性工作区是一族平行直线。 输出端还等效并联一个大电阻rce。

输出电阻rce iC uCE 在小信号的条件下， rce也是一个常数。阻值很 高，约为几十到几百kΩ。 在后面微变等效电路中， 可忽略不计。 　　在小信号的条件下， rce也是一个常数。阻值很 高，约为几十到几百kΩ。 在后面微变等效电路中， 可忽略不计。

(2) 放大电路的微变等效电路 ic ube ib uce + - ib ic rbe rce + - uce ube （a）三极管的微变等效电路 先将交流通道中的三极管用微变等效电路代替。 ic ube ib uce + - B C E ib ic rbe rce + - C B  ib uce ube

(b) 放大电路的微变等效电路 rbe  ib ib rce ii ic ui uo RB RC RL + - 将放大电路交流通道中的三极管用微变等效电路代替。 rbe  ib ib rce ii ic ui uo RB RC RL + - 返回

(3) 电压放大倍数的计算 以上图微变等效电路来计算。 式中 故放大电路的电压放大倍数 输出端开路时 显然负载电阻RL越小，放大倍数越低。Au还与β和rBE 有关。 返回

已知UCC=12V, RC=4kΩ, RB=300kΩ, β=37.5， RL=4kΩ ，试求电压放大倍数。 例题 [解] 已求得 IC= 1.5mA ≈IE RL’ = RC ∥ RL = 2kΩ 返回

(4) 放大电路输入电阻的计算 放大电路对信号源来说，是一个负载，可 输入电阻对交流而言是动态电阻。 用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负 载电阻，也就是放大电路的输入电阻Ri ，即 输入电阻对交流而言是动态电阻。 返回

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输入电阻。 RL Rb rbe b i Rc 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输入电阻。

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定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。 (5) 放大电路输出电阻的计算 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定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。 (a) 将信号源短路（ ui=0）和输出端开路从输出端看进去的电阻。 Ro≈ RC (b)将信号源短路（ ui=0）保留受控源，输入端加电压（ uo）以产生电流 Io。

已知Uo=4V, RL=6kΩ, UoL=3V, 求放大电路的输出电阻。放大电路同上图。 例题 [解] 放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电 动势E0和内阻Ro表示。等效电源的内阻即为输出电阻。 输出端开路时 输出端接上负载电阻时 由上列两式可得出 本例中 2kΩ

当信号源有内阻时： 定义： 由图知： 所以：

例 共射放大电路如图所示。设：VCC＝12V，Rb=300kΩ,Rc=3kΩ, RL=3kΩ,BJT的b =60。 1、试求电路的静态工作点Q。 解：

u u 2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。 解：画微变等效电路 Ri=rbe//Rb≈rbe=993Ω β c b i u - + . c u L o i b Ro=Rc=3kΩ

3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真？应调节哪个元件？如何调节？ 解：为截止失真。 应减小Rb。

Q变 T UBE IC变 变  变 ICEO 2.3 放大器工作点的稳定 2.3 放大器工作点的稳定 2.3.1 温度对工作点的影响 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。 UBE  ICEO 变 Q变 T 变 IC变

1、温度对UBE的影响 T UBE iB uBE 25 ºC 50ºC IB IC

2、温度对值及ICEO的影响 IC T 、 ICEO iC Q´ Q uCE 总之： T IC

I2 ui uo 2.3.2 分压式稳定工作点偏置电路 +VCC I1 Rb1 RC C2 C1 IB RL Rb2 Re Ce 2.3.2 分压式稳定工作点偏置电路 （1） 结构及工作原理 Rb1 +VCC RC C1 C2 Rb2 Ce Re RL ui uo I1 IB VB I2 UB不受温度变化的影响。

IC UE UBE T IC IB +VCC Rb1 RC IC I1 C2 C1 IB RE越大，稳定 RL I2 Rb2 RE ui Ce RE RL ui uo I1 I2 IB IC UB RE越大，稳定 性越好。但太大将 使输出电压降低。 一般取几百欧~几kΩ。 UE IE IC UE UBE T IC IB

+VCC Rb1 RC I1 C2 C1 IB RL I2 Rb2 Re ui uo Ce Ce将Re短路， Re对交流不起作 用，放大倍数不 受影响。 +VCC Rb1 RC I1 C2 C1 IB RL I2 Rb2 ui Re uo Ce

（2）直流通道及静态工作点估算: V + R UCE = VCC - ICRC - IERe 电容开路,画出直流通道 b2 c R e V b1 CC IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re IB=IC/ UCE = VCC - ICRC - IERe

(3)动态性能分析 交流通道 ui uo 微变等效电路 ic ib ii i1 i2 rbe C B E RC RB1 RL RB2 Rc

微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算 rbe RC RL Rb1 Rb2 B E C i1 i2 RL= RC // RL ri= Rb1// Rb2// rbe ro= Rc

Ce对电路的影响 i i i r βi u u R R R R - R - R R 将电容Ce断开路, 画出电路的交流小信号等效电路 + + b c b c + + r βi + be + b e u u i R R R R o b1 C L b2 - R - + + R R i i

电压放大倍数： i i i r u u R R R R - Re - R R + βib + e c b RL= Rc // RL i b o L b2 - Re - + + R R i i

输入电阻： 输出电阻： i i i r βib u u R R R R - Re - R R R + + e b c i b c be i o b1 L b2 - Re - + + R R R i i o 输出电阻：

2.4 共集电极放大电路与共基极放大电路 2.4.1 共集电极电路 V + C u R - 1. 电路的组成及特点 CC b 1 2 i o 2.4 共集电极放大电路与共基极放大电路 2.4.1 共集电极电路 1. 电路的组成及特点 + - R u V e i b C 1 CC o L 2 S

2. 直流通道及静态工作点分析： IB IE UBE UCE

3. 动态分析 （1）交流通道及微变等效电路 i i i r βib R u R u - u - R R - R R + e + + V + 3. 动态分析 + - R u V e i b C 1 CC o L 2 S （1）交流通道及微变等效电路 i i i i b c b c r βib be R + S u e + i R + u b + S - u - R R o e L - R R i i

（2）电压放大倍数： i i i r βib R u R u - u - R R - R R + e + + c b i b c be S o e L - R R i i

（2）输入电阻 i i i r βib R u R u - u - R R - R R + e + + c b i b c be S i b o e L - R R i i

3、输出电阻 b c i r βib b be e R R + S + b u R e - R o

射极输出器的特点：电压放大倍数=1， 输入阻抗高，输出阻抗小。 射极输出器的应用 1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。 2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。 3、放在两级之间，起缓冲作用。

2.4.2 共基极电路

1. 静态工作点 直流通路：

2. 动态分析 画出电路的交流小信号等效电路 （1）电压放大倍数 βib i i i R u i r R R R u u - - - R R e e c c + + βib + R S u i r R b R R + i be e c L u u o S - b - - + R R i i

（2）输入电阻 （3）输出电阻

3. 三种组态的比较 共基 共集 共射 电压增益： 输入电阻： 输出电阻：

2.5 阻容耦合放大电路的频率特性 频率响应——放大器的电压放大倍数 与频率的关系 其中： 称为放大器的幅频响应 称为放大器的相频响应

在工业电子技术的低频放大电路中，频率范围约为20~10000Hz。 阻容耦合放大电路的频率特性： |Au| f 如图示Au|~ f 关系曲线称为放大电路的幅频特性；下限频率 f1和上限频率 f2之间的频率范围称为通频带(三个频段)。 |Au0| |Au0|  2 f1 f2 通频带 在工业电子技术的低频放大电路中，频率范围约为20~10000Hz。

低频段——— 由于信号频率较低，而级间耦合电容的容抗值较大,产生压降，使Ube < Ui 、放大倍数降低。 中频段 ——由于耦合电容和发射极电阻旁路的电容的容抗值较大,故对中频段信号来讲其容抗很小，可视作短路，放大倍数与信号频率无关。 高频段 ——由于信号频率较高，耦合电容和发射极电阻旁路电容的容抗比中频段更小，故皆可视作短路。晶体管下降， |Au|下降，电压放大倍数降低。

本章小结 1．基本放大电路的组成。 三极管加上合适的偏置电路（偏置电路保证三极管工作在放大区）。 2．交流与直流。正常工作时，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。 直流通路：交流电压源短路，电容开路。 交流通路：直流电压源短路，电容短路。 3．三种分析方法。 （1）估算法（直流模型等效电路法）——估算Q。 （2）图解法——分析Q（Q的位置是否合适）；分析动态（最大不失真输出电压）。 （3）微变等效电路法——分析动态（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等）。

4．三种组态。 （1）共射——Au较大，Ri、Ro适中，常用作电压放大。 （2）共集——Au≈1，Ri大、Ro小，适用于信号跟随、信号隔离等。 （3）共基——Au较大，Ri小，频带宽，适用于放大高频信号。 5 .频率响应——两个截止频率 下限截止频率fL——频率下降，使Au下降为0.707Aum所对应的频率.由电路中的耦合电容和旁路电容所决定。 上限截止频率fH——频率上升，使Au下降为0.707Aum所对应的频率，由电路中三极管的极间电容所决定。