电子技术基础

第2章 单级交流放大电路 学习要点 共射放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法 射极输出器基本特点 场效应管放大电路组成及分析方法

第2章 单级交流放大电路 2.1 放大电路的静态分析 2.2 放大电路的动态分析 2.3 静态工作点的稳定 2.4 射极输出器 第2章 单级交流放大电路 2.1 放大电路的静态分析 2.2 放大电路的动态分析 2.3 静态工作点的稳定 2.4 射极输出器 2.5 场效应晶体管放大电路

2.1 放大电路的静态分析 放大的实质：用较小的信号去控制较大的信号。 2.1.1 放大电路的组成

（1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。 （2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。 （3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。 （4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。 （5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。

共发射极放大电路的实用电路

2.1.2 估算法 静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 直流通路：耦合电容可视为开路。

2.1.3 图解法 图解步骤： （1）用估算法求出基极电流IBQ（如40μA）。 （2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。 2.1.3 图解法 图解步骤： （1）用估算法求出基极电流IBQ（如40μA）。 （2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。 （3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=UCC－ICRC可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC，其斜率为－1/ RC ，只与集电极负载电阻RC有关，称为直流负载线。 （4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40μA的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。

由UCE=UCC－ICRC所决定的直流负载线 两者的交点Q就是静态工作点 IB=40μA的输出特性曲线 过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ 过Q点作垂线，在横轴上的截距即为ICQ

2.2 放大电路的动态分析 动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。 交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。

2.2.1 图解法 图解步骤： （1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。 （2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。 （3）作交流负载线。 2.2.1 图解法 图解步骤： （1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。 （2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。 （3）作交流负载线。 （4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。

从图解分析过程，可得出如下几个重要结论： （1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 （2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。 （3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL'也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 （4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q'进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q"进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。

2.2.2 微变等效电路法 （1）基本思路 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。 （2）晶体管微变等效电路 输入特性曲线在Q点附近的微小范围内可以认为是线性的。当uBE有一微小变化ΔUBE时，基极电流变化ΔIB，两者的比值称为三极管的动态输入电阻，用rbe表示，即：

输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化ΔIC仅与基极电流的微小变化ΔIB有关，而与电压uCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：

（3）放大电路微变等效电路

①电压放大倍数 式中RL'=RC//RL。当RL=∞（开路）时

②输入电阻 Ri 输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。

③输出电阻 对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。

2.3 静态工作点的稳定 2.3.1 温度对静态工作点的影响 UBE减小 温度升高 ICBO增大 IC增大 β增大

2.3.2 静态工作点稳定的放大电路 条件：I2>>IB，则 与温度基本无关。 调节过程：

（1）静态分析 （2）动态分析

例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 解：（1）用估算法计算静态工作点

（2）求电压放大倍数 （3）求输入电阻和输出电阻

2.4 射极输出器 2.4.1 静态分析

2.4.2 动态分析 ①求电压放大倍数

②求输入电阻

③求输出电阻

射极输出器的特点： ①电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。 ②输入电阻较高。 ③输出电阻较低。 射极输出器的用途： 射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。

例：图示电路，已知UCC=12V，RB=200kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，RS=100Ω ，β=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 解：（1）用估算法计算静态工作点

2.5 场效应晶体管放大电路 2.5.1 静态分析 设UGS=0，则：

2.5.2 动态分析