第11章 基本放大电路 本章主要内容 本章主要介绍共发射极交流电压放大电路、共集电极交流电压放大电路和差分放大电路的基本组成、基本工作原理和基本分析方法，为学习后面的集成运算放大电路打好基础。

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1 第11章 基本放大电路 本章主要内容 本章主要介绍共发射极交流电压放大电路、共集电极交流电压放大电路和差分放大电路的基本组成、基本工作原理和基本分析方法，为学习后面的集成运算放大电路打好基础。

2 【引例】 分立元件电压放大电路 集成功率放大器 扩音机 如何实现音量放大的？ 扩音机内部原理电路

3 11.1 共发射极交流电压放大电路 ★三极管的三种组态 ★ ★放大电路的三种组态 共基极组态 共射极组态 共集电极组态 共基极放大电路
共射极放大电路 共集电极放大电路

4 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.1 放大电路的基本组成 ☆晶体管VT：核心元件，控制电流放大；
放大电路的基本组成 ☆晶体管VT：核心元件，控制电流放大； ☆直流偏置电路：由RB和UCC构成，作用：①使发射结正偏，集电结反偏；②提供合适的直流基极电流IB； ☆耦合电容C1和C2 ：作用是隔直流，通交流，容值选择很大，为几十到几百微法； 信号源

5 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.2 放大电路的放大原理
放大电路的放大原理 放大电路在工作过程中，有静态（ui = 0, uo = 0）和动态 （ui ≠ 0, uo ≠ 0）之分。 1．静态 ui = 0 uo = 0 C1、C2断开 直流通路 共射极放大电路

6 11.1 共发射极交流电压放大电路 UCE = UCC - ICRC UBE = UCC - IBRB
输入回路 输出回路 说明：UBE 、IB和UCE、IC称为静态值 ，其关系可图解为

7 11.1 共发射极交流电压放大电路 2．动态 ui ≠ 0 uo ≠ 0 对于交流信号C1、C2短路

8 11.1 共发射极交流电压放大电路 结论： (1) uo的幅度比ui增大了； (2) uo的相位与ui相反； (3) uo的频率与ui相同。

9 11.1 共发射极交流电压放大电路 注意：在放大电路中，有静态值（直流分量）、动态值（交流分量）和它们的合成量（直流量与交流量叠加）。为便于区分和使用，列表如下 名 称 静 态 动 态 直流量 交流量瞬时值 交流量有效值 总瞬时值 基极电流 集电极电流 发射极电流 IB IC IE ib ic ie Ib Ic Ie iB = IB + ib iC = IC + ic iE = IE + ie 集-射极电压 基-射极电压 UCE UBE uce ube Uce Ube uCE = UCE+ uce uBE = UBE + ube

10 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.3 放大电路的分析方法 1．放大电路的静态分析 (1)用估算法确定静态值
放大电路的分析方法 1．放大电路的静态分析 (1)用估算法确定静态值 利用放大电路的直流通路求静态值。 静态值 放大电路 直流通路

11 11.1 共发射极交流电压放大电路 【例11.1-1】如图所示电路中，已知UCC = 12V, RB = 300kΩ, RC = 4kΩ，晶体管的=37.5。试估算放大电路的静态值。 【解】

12 11.1 共发射极交流电压放大电路 (2)用图解法确定静态值 利用晶体管的特性曲线和直流通路，通过作图求静态值。 步骤：
①已知放大电路、晶体管的输出特性； 晶体管的输出特性

13 11.1 共发射极交流电压放大电路 ②在晶体管的输出特性上做直流负载线，得到静态工作点Q； Q 直流负载线

14 11.1 共发射极交流电压放大电路 注意：当IB值不同时，Q的位置也不同，而IB值是通过基极电阻（偏流电阻）RB调节的。放大电路的静态工作点（静态值）对放大电路工作性能的影响甚大，一般应设置在特性曲线放大区的中部。这是因为点Q设在此处的好处是，线性区范围宽，能获得较大的电压放大倍数，而且信号的失真也小。

15 11.1 共发射极交流电压放大电路

16 11.1 共发射极交流电压放大电路

17 11.1 共发射极交流电压放大电路 饱和失真

18 11.1 共发射极交流电压放大电路 饱和失真

19 11.1 共发射极交流电压放大电路 【例11.1-2】在放大电路中，UCC= 12V，RC= 4kΩ，基极偏流电阻RB为240kΩ，晶体管的输出特性曲线如图所示。试用图解法求静态值，并分析工作点位置是否合适。 Q 【解】 (1)画直流负载线： (2)求IB并确定Q点位置：IB ≈ UCC/RB = 12/(240×103 )=50mA (3) 由于RB减小，IB增加，Q点上移，线性区的范围减小

20 11.1 共发射极交流电压放大电路 2．放大电路的动态分析
动态时，输入信号ui ≠ 0，放大电路有输入信号。在静态值UBE、IB、IC、UCE各直流分量的基础上，又出现了ui、ube、ib、ic、uce、uo等交流分量，两种分量共存，交流分量的分析是通过交流通路。 C1和C2 短路 UCC=0 放大电路的交流通路

21 11.1 共发射极交流电压放大电路 (1)晶体管的微变等效电路
晶体管是非线性元件，故放大电路为非线性电路。动态分析之前，首先应对放大电路进行线性化处理，然后按线性电路分析。线性化就是在微小输入（微变）情况下，用直线代替晶体管特性曲线的曲线段。 估算公式

22 11.1 共发射极交流电压放大电路 几十千欧到几百千欧 ，开路处理

23 11.1 共发射极交流电压放大电路 (2)放大电路的微变等效电路
将放大电路的交流通路中的晶体管用微变等效电路代替，就得到放大电路的微变等效电路。 放大电路的微变等效电路

24 11.1 共发射极交流电压放大电路 ★计算动态参数 ① 电压放大倍数Au 输入电压 输出电压 电压放大倍数
负号表示输出与输入反相 输出电压 电压放大倍数 注意：若输出端开路，即RL=∞，则

25 11.1 共发射极交流电压放大电路 ② 输入电阻ri和输出电阻ro 越大越好 放大电路 越小越好

26 11.1 共发射极交流电压放大电路 【例11.1-3】在如图所示放大电路中，负载电阻RL = 6kΩ，其余参数不变（UCC = 12V, RC = 4kΩ, RB = 300kΩ, β= 37.5），试计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 【解】 (1)电压放大倍数 RL=∞ ↑

27 11.1 共发射极交流电压放大电路 ri = RB//rbe =300//0.867 ≈ rbe = 0.867kΩ
【例11.1-3】在如图所示放大电路中，负载电阻RL = 6kΩ，其余参数不变（UCC = 12V, RC = 4kΩ, RB = 300kΩ, β= 37.5），试计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 (2)输入电阻和输出电阻 ri = RB//rbe =300//0.867 ≈ rbe = 0.867kΩ ro = RC = 4kΩ

28 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.4 放大电路的非线性失真 ★失真：就是放大电路输入为正弦波，而输出波形有畸变 。
放大电路的非线性失真 ★失真：就是放大电路输入为正弦波，而输出波形有畸变 。 ★ 非线性失真：是放大电路的工作范围超出晶体管的线性区而产生的失真 。 ★ 产生非线性失真的原因：①晶体工作点偏饱和区或截止区；②输入信号幅度过大。 ★ 失真的类型①饱和失真；②截止失真；③双向失真

29 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.5 放大电路的温度稳定性
放大电路的温度稳定性 放大电路工作时，由于元器件发热，使环境温度升高。而晶体管为两种粒子参与导电：多子和少子。少子受温度的影响很大，故温度升高时 1．固定偏置式放大电路 固定

30 11.1 共发射极交流电压放大电路 2．分压偏置式放大电路 在直流通路上采取了两个措施： (1)固定基极电位VB 忽略IB 固定

31 11.1 共发射极交流电压放大电路 (2)固定集电极电流 IC 固定 稳定过程如下： 对NPN硅管，一般取 VB = (5～10)UBE

32 11.1 共发射极交流电压放大电路 (3) 电容CE的影响：
电容CE在直流时作开路处理，交流时作短路处理，故对稳定静态工作点不起作用，但在放大电路的动态时起作用，将电阻RE短路，因为RE 会引起电压放大倍数下降。

33 11.1 共发射极交流电压放大电路 【例11.1-4】如图所示分压偏置式放大电路中，已知UCC = 12V, RB1= 30kΩ, RB2= 10kΩ, RC = 3kΩ, RE = 1.5kΩ, RL = 6kΩ，晶体管的β = 46, UBE = 0.6V，C1、C2和CE足够大。试求：(1)放大电路的静态值；(2)电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；(3)如果RE两端未接旁路电容CE，以上两项计算有何变化？ 【解】 (1)静态值（用估算法） 基极电位 发射极电位

34 11.1 共发射极交流电压放大电路 发射极电流 集电极电流 基极电流 集-射电压降

35 11.1 共发射极交流电压放大电路 (2)电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 微变等效电路  ① 电压放大倍数Au

36 11.1 共发射极交流电压放大电路 其中

37 11.1 共发射极交流电压放大电路 ri ro ri ro ② 输入电阻ri和输出电阻ro 注意：
RB1和RB2的数值不是很大（几十千欧，而在固定偏置式放大电路中，RB为几百千欧），所以不能忽略不计。 ri ro ri ro

38 11.1 共发射极交流电压放大电路 (3)RE两端无旁路电容器CE 直流通路 直流通路不变，故静态值不变，静态工作点不变

39 11.1 共发射极交流电压放大电路 交流通路 微变等效电路

40 11.1 共发射极交流电压放大电路 ① 电压放大倍数Au ② 输入电阻ri和输出电阻ro （不变）

41 11.1 共发射极交流电压放大电路 11.1.6* 放大电路的频率特性 注意：
11.1.6* 放大电路的频率特性 注意： ① 前面分析时，耦合电容C1、C2及旁路电容CE交流时相当于短路； ②前面分析时，没提及三极管的结电容，实际上是存在的，容量很小，相当于开路； 阻容耦合共射放大电路 ③在实际工程应用中，需要放大的交流电压信号往往不是单一频率的正弦波 ，如语音信号和图像信号。而电容对不同频率呈现不同的容抗，低频时C1、C2及CE不能看成短路；高频时结电容不能看成开路，故会影响电压放大倍数及相位。

42 11.1 共发射极交流电压放大电路 频率特性 ：电压放大倍数随频率变化的函数。即 幅频特性 ：电压放大倍数绝对值随频率变化的函数。即
|Au| = F1(f ) 相频特性 ：电压放大倍数的相位随频率变化的函数。即

43 11.1 共发射极交流电压放大电路 特点： 中间部分（中频段）：|Au|曲线平坦且最大，用|Auo|表示，与频率基本无关；j 也与频率基本无关，为-180o（输出信号的相位与输入信号的相位相反））； 低频段和高频段：|Au|都下降，j 也不是180o。 下限频率和上限频率 ：将|Au|下降到0.707 |Auo|时所对应的频率fL和fH。 通频带：△f = fH – fL ，是放大电路的重要指标之一 。通频带尽量宽一些 ，能让更多的谐波信号通过并得到较好的放大效果

44 11.2 共集电极放大电路 射极输出器 共发射极放大电路 共集电极放大电路 基极输入，集电极输出 基极输入，发射极输出

45 11.2 共集电极放大电路 静态分析 直流通路

46 11.2 共集电极放大电路 动态分析 交流通路 微变等效电路

47 11.2 共集电极放大电路 ① 电压放大倍数Au 其中： ① uo和ui同相位，且Uo≈ Ui，故共集电极放大电路也称电压跟随器； 特点

48 11.2 共集电极放大电路 ro ② 输入电阻ri 射极输出器的输入电阻很大，可达几十千欧以上，比共发射极放大电路的输入电阻高得多
由于存在受控源，故求输出电阻时，去掉独立电源，采用“加压求流”法，即 ro

49 11.2 共集电极放大电路 其中 一般为几十欧姆，很小 一般

50 11.2 共集电极放大电路 射极输出器的主要特点是 (1)电压放大倍数接近于1。没有电压放大作用，但有电流放大作用，Ie = (1+b )Ib，因而也有功率放大作用 ； (2)输出电压和输入电压两者同相，且大小近似相等，输出电压具有跟随作用，因而常用做电压跟随器； (3)输入电阻很大，能大大减轻信号源的负担。它被广泛用于多级放大电路的输入级； (4)输出电阻很小，带负载能力强，它被经常用于多级放大电路的输出级； (5)射极输出器的输入电阻高、输出电阻低，在多级放大电路中担当中间级 。

51 11.2 共集电极放大电路 【例11.2-1】在如图所示射极输出器电路中，已知UCC = 12V, b ≈ = 60, RB = 200kW, RE = 3kW, RL = 3kW, RS = 50W。试求：(1)静态值IB、IE和UCE；(2)动态参量Au、ri和ro。 【解】 (1)静态值

52 11.2 共集电极放大电路 (2)动态参量 其中

53 *11.3 多级放大电路 为了满足实际要求，把几个单级放大电路连接起来，组成一个多级放大电路。其框图如下： 说明：
多级放大电路组成框图 说明： 多级放大电路的输入级应该具有高输入阻抗，中间级应能提供大的电压放大倍数，输出级应具有低输入阻抗，以便提高带负载能力。 放大电路之间的连接称为耦合，耦合方式有阻容耦合（分立元件）、直接耦合（集成电路）和变压器耦合（阻抗匹配）。

54 *11.3 多级放大电路 11.3.1 阻容耦合放大电路 1．静态分析
阻容耦合放大电路 两级阻容耦合多级放大电路 1．静态分析 由于静态时电容作开路处理，故阻容耦合放大电路，各级静态工作点独立，分别求得，方法如前。

55 *11.3 多级放大电路 2．动态分析 微变等效电路

56 *11.3 多级放大电路 ①电压放大倍数 其中uo1为第一级放大电路的输出电压，也是后一级放大电路的输入电压。故
总的电压放大倍数为各级电压放大倍数之积 其中uo1为第一级放大电路的输出电压，也是后一级放大电路的输入电压。故

57 *11.3 多级放大电路 ※即后一级输入电阻作为前一级的负载。

58 *11.3 多级放大电路 ②输入电阻ri 和输出电阻ro
多级放大电路的输入电阻为第一级放大电路的输入电阻，输出电阻为末级放大电路的输出电阻，即

59 *11.3 多级放大电路 【例11.3-1】两级阻容耦合放大电路如图所示。已知RB1= 30kW, RB2= 15kW, R׳B1= 20kW, R׳B2= 10kW, RC1= 3kW, RC2= 2.5kW, RE1= 3kW, RE2= 2kW, RL= 5kW, C1= C2= C3 = 50mF, CE1= CE2= 100mF，晶体管的b1 = b2 = 40, UCC = 12V。计算：(1)放大电路的静态值。 (2)放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 【解】 (1)静态值 ① 前级

60 *11.3 多级放大电路 ② 后级 (2)动态参数 ①电压放大倍数 前级

61 *11.3 多级放大电路 后级 总电压放大倍数 ② 输入电阻和输出电阻

62 *11.3 多级放大电路 直接耦合放大电路 直接耦合放大电路就是将前一级的输出端直接接到后级的输入端，能够放大变化缓慢信号和直流信号，便于集成。但存在以下问题： (1)前后级静态工作点相互影响。 改进 改进 UCE1 = UBE2 = 0.7V 两管处于饱和

63 *11.3 多级放大电路 (2)零点漂移的影响 理想的直接耦合电压放大电路，当输入信号为零时，其输出端初始电压应保持不变。实际上，当输入端对地短接时 ，输出信号缓慢且无规则地变化着，这种现象称为零点漂移，简称零漂。 产生零漂的原因及抑制零漂的措施： ①零漂产生的原因：晶体管参数的变化、电源电压的波动、电路元件参数的变化等，其中温度的影响是最严重的，故零漂也称温漂。 ②措施：是在多级直接耦合放大电路的第一级选用差分放大电路。

64 *11.4 差分放大电路 11.4.1 静态 1．对称的静态值 静态ui1 = 0、ui2 = 0 IB1 = IB2 = IB
静态 1．对称的静态值 静态ui1 = 0、ui2 = 0 电路对称性 IB1 = IB2 = IB IC1 = IC2 = IC UCE1 = UCE2 = UCE 典型双入－双出差分放大电路 VC1 = VC2 理想情况，输入为零时，输出亦为零 uo = VC1 - VC2 = 0

65 uo = (VC1 + DVC1) - (VC2 + DVC2) = 0
*11.4 差分放大电路 2．对称的零点漂移 ↓ IC1 ↑ VC1 T ↑ IC2 ↑ ↓ VC2 产生温漂 DIC1 = DIC2 DVC1 = DVC2 uo = (VC1 + DVC1) - (VC2 + DVC2) = 0 说明差分放大电路由于电路的对称性，对两管所产生的零漂，不管是什么原因引起的，自身都具有抑制能力。

66 *11.4 差分放大电路 注意: ①单端输出即从一个管子的集电极取出信号时，仍然存在零漂。 如何抑制单端输出的零漂呢？ 电阻RE
★原理：

67 *11.4 差分放大电路 ② RE越大，抑制作用越强，但管压降UCE将下降，动态范围变小，降低电压放大倍数。 如何解决？ 电源UEE
★两管发射极电位为 VE = －UEE + URE = －UEE + 2IE RE 用来平衡RE的压降 若UEE = 2IE 则VE = 0 UCE增大

68 *11.4 差分放大电路 11.4.2 动态 1．共模输入 共模信号：当两个输入信号大小相等、极性相同时，即 ui1 = ui2 注意：
动态 1．共模输入 共模信号：当两个输入信号大小相等、极性相同时，即 ui1 = ui2 注意： 在共模信号作用下，由于差分放大电路的对称性，两管集电极电位相同，因而输出电压uo = 0，即差分放大电路对共模信号没有放大能力，共模电压放大倍数AC = 0。温漂就是一种共模信号，因此差分放大电路抑制共模信号能力即为抑制零漂能力。

69 *11.4 差分放大电路 2．差模输入 差模信号：当两个输入信号大小相等而极性相反时 ，即 ui1= – ui2
ic2 ↓ uc2 ↑ ic1 ↑ uc1↓ 差分放大电路对差模信号有放大能力，差模电压放大倍数Ad ≠ 0。 DVC1< 0 DVC2> 0 uo = DVC1 - DVC2 = 2 DVC1= – 2 DVC2 DVC1 = – DVC2

70 *11.4 差分放大电路 3．比较输入 比较信号：当两个输入信号既非共模又非差模时，其大小和极性是任意的。
此时两个输入信号在放大电路输入端进行比较后，得出偏差值ui1 - ui2，再经放大，输出电压为 uo = Au(ui1 - ui2) 4．共模抑制比 理想情况电路完全对称，双端输出时， AC=0，KCMRR=∞ 差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，称为共模抑制比，即

71 *11.4 差分放大电路 11.4.3 输入－输出方式 差分放大电路有四种输入－输出方式：双入－双出；双入－单出；单入－双出；单入－单出；
输入－输出方式 差分放大电路有四种输入－输出方式：双入－双出；双入－单出；单入－双出；单入－单出； 单入－单出差分放大电路（反相） 双入－双出差分放大电路

72 本 章 小 结 本章讲述了固定偏置式放大电路、分压偏置式放大电路、射极输出器、多级放大电路和差分放大电路等5种电路，为学习集成放大电路打好基础。 放大电路的分析分为静态分析和动态分析，静态分析是无交流输入情况下，计算电路各处电压和电流的值，它们是放大电路工作的基础，静态值的合适与否关系到放大电路能否正常工作。动态分析是在静态基础上，分析交流信号的工作情况，并计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态参数。 实际的电子电路，其多级放大电路都是由一级一级的单级放大电路构成的，理论上并不复杂，唯一的新问题就是级间的耦合方式及其带来的影响。 差分放大电路就是专为抑制直接耦合放大电路中零点漂移而产生的，而直接耦合放大电路是集成放大电路的内部电路。

73 作 业