Home內容簡介習題解答2.基本放大電路2.1放大的概念及放大電路的性能指標

2.2基本放大電路的工作原理2.3放大電路的分析方法2.4放大電路靜態工作點的穩定2.5晶體管放大電路的三種組態2.6晶體管放大電路的派生電路2.7場效應管放大電路

本章是學習電子技術的基礎，因此是學習的重點之一。其主要內容有：放大的基本概念、放大電路的組成原則、放大電路的主要性能指標、放大電路的分析方法（靜態分析和動態分析）、晶體管放大電路的三種基本組態（共射、共集、共基）、場效應管基本放大電路（共源、共漏、共柵），以及基本放大電路的派生電路。Home內容簡介2.基本放大電路Home1.放大的概念

Next2.1放大的概念及放大電路的性能指標1放大的對象：變化量。放大的本質：能量的控制和轉換。放大電路的特征：功率放大。放大電路的必備元件：有源器件（晶體管或場效應管）。放大的前提：不失真。放大的原則：能量守恒2.放大電路的性能指標

2.1放大的概念及放大電路的性能指標2Back

輸入端口特性可以等效為一個輸入電阻

輸出端口可以等效成電壓源或電流源

放大電路是一個雙口網絡。從端口特性來研究放大電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。HomeNext2.1放大的概念及放大電路的性能指標3（1）放大倍數及增益電壓放大倍數：（無量綱）互阻放大倍數：（歐姆）電流放大倍數：（無量綱）互導放大倍數：（西門子S)

對于小功率放大電路，人們往往只關心上述單一指標的放大倍數，而不研究其功率放大能力。本章著重討論電壓放大倍數。

需要注意的是，在實際應用時，只有在波形不失真的情況下，測試的放大倍數才有意義。BackHomeNext2.1放大的概念及放大電路的性能指標4（2）輸入電阻：

對電壓源形式的信號源，放大電路的輸入電壓：所以，輸入電阻越大，信號電壓損失越小。

對電流源形式的信號源，放大電路的輸入電流：所以，輸入電阻越小，信號電流損失越小。BackHomeNext

（3）輸出電阻：2.1放大的概念及放大電路的性能指標5

輸出電阻的大小，影響到輸出到負載信號的大小。當放大電路輸出端等效為電壓源時，輸出電阻越小，則負載獲得的輸出電壓越大；當放大電路輸出端等效為電流源時，輸出電阻越大，則負載獲得的輸出電流越大。

可以按照

如圖2.1.3

所示方法求解輸出電阻。

輸入電阻和輸出電阻，都描述了電子電路相互連接時對信號所產生的影響。輸入電阻描述了放大電路對輸入信號源的影響，輸出電阻描述了放大電路的帶負載能力（當負載變化時，輸出信號保持穩定的能力）。它們都是交流電阻，直接或間接地影響到放大電路的放大能力。BackHomeNext

（4）通頻帶：用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。如圖2.1.4

所示。2.1放大的概念及放大電路的性能指標6其中通頻帶（帶寬）BackHomeNext

（5）非線性失真：

由元器件非線性特性引起的失真。如圖2.1.5

所示。2.1放大的概念及放大電路的性能指標7

設輸出信號中的基波幅值為A1、諧波波幅值為A2、A3…，則非線性失真系數：BackHomeNext

（6）最大不失真輸出電壓Vom：2.1放大的概念及放大電路的性能指標8（7）最大輸出功率Pom與效率：式中，PV為電源消耗的功率。小寫字母、大寫下標表示總量（含交、直流）。如vCE、iB等。大寫字母、大寫下標表示直流量。如VCE、IC等。小寫字母、小寫下標表示純交流量。如，vce、ib等。有關符號的約定上方有圓點的大寫字母、小寫下標表示相量。如、

等。大寫字母、小寫下標表示交流有效值。如Vce、Ie等。BackHomeNext2.1放大的概念及放大電路的性能指標9思考題某放大電路的輸入信號為10pA，輸出為500mV，其增益為多少？屬于哪一類放大器？例題

例2.1.1

某電唱機拾音頭內阻為1M，輸出電壓為1V（有效值），如果直接將它與10的揚聲器相接，揚聲器上的電壓和功率各為多少？如果在拾音頭和揚聲器之間接入一個放大電路，其輸入電阻Ri=1M，輸出電阻Ro=10，開路電壓增益為1，則此時揚聲器上的電壓和功率各為多少？解答BackHomeNext2.1放大的概念及放大電路的性能指標10BackHomeNext小結本講主要介紹了以下基本內容：放大的基本概念：放大的對象是動態信號（變化量）、放大的本質是能量的控制與轉換、其特征是功率放大、放大的前提是不失真、放大的必備元件是有源器件（晶體管、場效應管等）放大電路的組成原則：合適的靜態工作點；正常的交流信號的傳輸途徑。放大電路的主要性能指標：放大倍數、輸入電阻、輸出電阻；最大不失真輸出電壓；非線性失真系數；上、下限截止頻率和通頻帶；最大輸出功率和效率等。11BackHome2.1放大的概念及放大電路的性能指標1.放大電路的組成及各元件的作用

2.2基本共射放大電路的工作原理1

晶體管：起放大作用的核心元件。

Rc、VCC：集電極電阻和集電極電源，提供輸出回路的靜態工作點。同時，Rc

還是集電極負載電阻，VCC還提供輸出所需的能量。

Rb、VBB：基極電阻和基極電源，提供輸入回路的靜態工作點。HomeNext2.放大電路的工作原理

2.2基本共射放大電路的工作原理2ui=0靜態工作情況BackHomeNext2.2基本共射放大電路的工作原理3(b)ui=sint

動態工作情況iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uceuo=uceBackHomeNext3.設置靜態工作點的必要性

2.2基本共射放大電路的工作原理4（1）靜態工作點

ui=0時，輸入特性曲線上的點（UBEQ,IBQ)和輸出特性曲線上的點（UCEQ,ICQ)，稱之為靜態工作點Q。（2）設置靜態工作點的必要性

放大的對象是動態信號，但前提是不失真。若去掉直流偏置，根據圖2.2.2(b)所示動態工作情況，在ui負半周以及ui正半周其幅值小于晶體管發射結的導通電壓時，晶體管截止，輸出電壓不變，即動態電壓為0，所以造成了嚴重的失真，從這個意義上講，選擇合適的靜態工作點是十分必要的。此外，靜態工作點的選擇，還會影響到其它動態參數，這將在以后各節再進行說明。BackHomeNext4.放大電路的組成原則

2.2基本共射放大電路的工作原理5（1）組成原則

根據所用放大管的類型設置合適的靜態工作點Q

。晶體管工作于線性放大區；場效應管工作于恒流區。

必須保證從輸入到輸出信號的正常流通途徑。輸入信號能有效地作用于放大電路的輸入回路。BackHomeNext

必須保證輸出信號能夠有效地作用于負載。使負載獲得遠大于輸入信號的信號電流或信號電壓。2.2基本共射放大電路的工作原理6（2）常見的兩種共射放大電路

(a)直接耦合共射放大電路（如圖2.2.3所示）

直接耦合：電路通過直接連接傳遞信號的方式。BackHomeNext2.2基本共射放大電路的工作原理7

(b)阻容耦合共射放大電路（如圖2.2.4所示）

阻容耦合：電路通過電容連接傳遞信號的方式。起連接作用的電容稱之為耦合電容。耦合電容的容量一般很大，為電解電容，起隔直通交的作用。

思考題：為什么耦合電容可以起隔直通交的作用？解答BackHomeNext小結本講主要介紹了以下基本內容：放大電路的基本組成及各元件的作用：晶體管是放大的核心元件；RB，VBB提供輸入回路的靜態工作點；RC，VCC提供輸出回路的靜態工作點。放大電路的工作原理：分為靜態（ui=0）和動態（ui=sinωt）兩種工作狀態。

放大電路的組成原則：合適的靜態工作點；正常的交流信號的傳輸途徑；輸出信號能有效作用于負載。兩種常見的共射放大電路：直接耦合和阻容耦合共射放大電路。2.2基本共射放大電路的工作原理8BackHome1.直流通路與交流通路

2.3放大電路的分析方法1放大電路的分析：（1）靜態分析；（2）動態分析。（1）直流通路：直流電流流經的通路，用于靜態分析。對于直流通路：電容視為開路；電感視為短路；交流信號源視為短路，但保留其內阻。（2）交流通路：交流電流流經的通路，用于動態分析。對于交流通路：大容量電容（耦合電容、旁路電容等）視為短路；大容量電感視為開路；直流電源視為短路。

思考題：（1）為什么直流通路中“電容視為開路、電感視為短路、信號源視為短路”？（2）為什么交流通路中“大容量電容視為短路、大容量電感視為開路、直流電源視為短路”？解答HomeNext2.3放大電路的分析方法2BackHomeNext2.3放大電路的分析方法3BackHomeNext

思考題：試分析圖2.3.3所示各電路是否可能不失真地放大交流信號，簡述理由。設所有電容對交流信號均可視為短路。2.3放大電路的分析方法4解答BackHomeNext2.圖解分析法

2.3放大電路的分析方法5（1）直流分析

圖解分析法，必須已知三極管的輸入、輸出特性曲線。首先，畫出直流通路，如圖2.3.4所示。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法6在輸入特性曲線上，作直線VBE=VCC－IBRb

，兩線的交點即是Q點，得到VBE

，IBQ。如圖2.3.5所示。列輸入回路方程：VBE=VCC－IBRb圖2.3.5輸入回路中的Q點BackHomeNext2.3放大電路的分析方法7在輸出特性曲線上，作出直流負載線VCE=VCC－ICRc，與IBQ曲線的交點即為Q點，從而得到VCEQ

和ICQ。如圖2.3.6所示。圖2.3.6輸出回路中的Q點

列輸出回路方程：VCE=VCC－ICRcBackHomeNext2.3放大電路的分析方法8

思考題：用圖解分析法在晶體管特性曲線上作出圖2.3.1所示直接耦合放大電路的靜態工作點Q。解答BackHomeNext2.3放大電路的分析方法9（2）交流分析首先，畫出交流通路，如圖2.3.7所示。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法10由交流通路得純交流負載線：vce

=-ic(Rc

//RL)=-icR’LR'L=

RL∥Rc，是交流負載電阻。

因為交流負載線必過Q點，即VCEQ=-ICQRL則交流負載線為:vCE-VCEQ=-(iC

-

ICQ)RL

即iC

-ICQ=(-1/RL)(vCE–VCEQ)BackHomeNext2.3放大電路的分析方法11

過輸出特性曲線上的Q點做一條斜率為-1/RL直線，該直線即為交流負載線。如圖2.3.8所示

思考題：圖2.3.1所示直接耦合放大電路的交流負載線是否和圖2.3.8所示的相同？解答BackHomeNext2.3放大電路的分析方法12動態工作情況如圖2.3.9所示。思考題：（1）動態工作時，

iB、

iC的實際電流方向是否改變？vCE的實際電壓極性是否改變？（2）是否可以從圖2.3.9中求出電壓放大倍數？圖2.3.9動態工作情況解答BackHomeNext2.3放大電路的分析方法（3）非線性失真分析和最大不失真輸出電壓13①波形的失真：如圖2.3.10所示飽和失真截止失真

由于放大電路的工作點達到了三極管的飽和區而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現為底部失真。

由于放大電路的工作點達到了三極管的截止區而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現為頂部失真。

注意：對于PNP管，由于是負電源供電，失真的表現形式，與NPN管正好相反。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法14放大電路動態范圍如圖2.3.11所示

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：

工作點Q要設置在輸出特性曲線放大區的中間部位；要有合適的交流負載線。

Vom1Vom2圖2.3.11最大不失真輸出電壓Vom=min{Vom1，Vom2}BackHomeNext2.3放大電路的分析方法（4）圖解法的適用范圍15

圖解法的特點是直觀、形象，但要求實測晶體管的輸入、輸出曲線，而且用圖解法進行定量分析的誤差較大。圖解法適于分析輸出幅值較大、頻率較低的情況。實際應用中，常用于靜態工作點位置、最大不失真輸出電壓和失真情況分析，另外在大信號工作時，往往也采用圖解法。思考題：

在圖2.3.12所示阻容耦合放大電路中：

（1）增大Rc

時，交流負載線將如何變化？Q點怎樣變化？

（2）增大Rb時，交流負載線將如何變化？Q點怎樣變化？

（3）減小VCC時，交流負載線將如何變化？Q點怎樣變化？

（4）減小RL時，交流負載線將如何變化？Q點怎樣變化？解答BackHomeNext3.等效電路分析法

2.3放大電路的分析方法（1）直流分析等效電路分析法，必須已知三極管的值。首先，畫出直流通路，以直接耦合共射放大電路為例。16BackHomeNext2.3放大電路的分析方法IBQ=IB1-IB2=(VCC-VBEQ)/Rb2-VBEQ/(Rs+Rb2)(2.3.1)17ICQ=IBQ(2.3.2)ICQ=IC1-IC2

=(VCC-VCE)/Rc-

VCE/RLVCEQ=(VCC/

Rc-ICQ)(Rc//RL)

(2.3.3)

思考題：圖2.3.14所示阻容耦合放大電路的Q點表達式如何？VBEQ=VBE(on)，硅管：0.6-0.7V；鍺管：0.2-0.3V解答BackHomeNext2.3放大電路的分析方法（2）交流分析(a)晶體管的小信號模型18

建立小信號模型的意義：由于三極管是非線性器件，這樣就使得放大電路的分析非常困難。建立小信號模型，就是將非線性器件做線性化處理，從而簡化放大電路的分析和設計。

建立小信號模型的思路：當放大電路的輸入信號電壓足夠小時，晶體管工作于線性區，就可以把三極管小范圍內的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個非線性器件所組成的電路當作線性電路來處理。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法(b)晶體管共射h參數的引出19

對于BJT雙口網絡，可以根據輸入輸出特性曲線得到：在小信號情況下，對上兩式取全微分得vBEvCEiBcebiC圖2.3.15BJT雙口網絡BackHomeNext2.3放大電路的分析方法20用小信號交流分量表示：輸出端交流短路時的輸入電阻；四個參數量綱各不相同，故稱為混合參數（H參數）。輸出端交流短路時的正向電流傳輸比或電流放大系數；輸入端交流開路時的反向電壓傳輸比；輸入端交流開路時的輸出電導。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法21據此可得小信號模型（如圖2.3.16所示）圖2.3.16BJT的H參數模型hrehiehoehfeh參數都是小信號參數，即微變參數或交流參數。h參數與工作點有關，在放大區基本不變。h參數都是微變參數，所以只適合對交流信號的分析。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法(c)h參數簡化模型22一般采用習慣符號，即rbe=hie

=hfe；

hre很小，一般為10-310-4；

ib

是受控源

，且為電流控制電流源(CCCS)。

電流方向與ib的方向是關聯的。

圖2.3.17BJT的H參數簡化模型rbe

于是得到簡化電路（如圖2.3.17所示）

rce=1/hoe很大，約為100k。故一般可忽略它們的影響；BackHomeNext2.3放大電路的分析方法(d)rbe的近似計算23

rbe

與Q點有關，可用圖示儀測出。其中對于低頻小功率管rbb’≈200

(2.3.11)則

一般也用公式估算:rbe=rbb’+(1+

)rb’eBackHomeNext2.3放大電路的分析方法(e)微變等效電路法進行共射放大電路的動態分析24首先，畫出交流通路，如圖2.3.18所示。BackHomeNext2.3放大電路的分析方法25畫出放大電路的微變等效電路如圖2.3.19所示。RbRcRLRs圖2.3.19微變等效電路RiRoBackHomeNext

解：（1）（2）例2.3.2

放大電路如圖所示。試求:(1)Q點；(2)、、。已知=50。2.3放大電路的分析方法26BackHomeNext思考題：放大電路如圖所示。試求:(1)Q點；(2)(3)；、。2.3放大電路的分析方法27解答BackHomeNext小結

本講主要介紹了晶體管放大電路的分析方法：

放大的分析包括兩個方面：靜態分析（直流分析）和動態分析（交流分析）。靜態分析就是求解靜態工作點Q，在輸入信號為零時，點（UBEQ,IBQ）和點（UCEQ,ICQ）稱之為靜態工作點。可以用圖解法和估算法求解，是在直流通路上進行的。動態分析就是求解放大電路的動態參數和進行波形分析。通常利用h參數等效模型計算放大倍數、輸入電阻、輸出電阻；用圖解法求解最大不失真輸出電壓和進行失真分析。是在交流通路上進行的。2.3放大電路的分析方法28BackHome作業：P128-131：2.5；2.6；2.7；2.8；2.10；2.11。1.靜態工作點穩定的必要性

2.4放大電路靜態工作點的穩定1（1）必要性靜態工作點決定放大電路是否產生失真；靜態工作點影響電壓放大倍數、輸入電阻等動態參數；靜態工作點的不穩定，將導致動態參數不穩定，甚至使放大電路無法正常工作。（2）影響靜態工作點穩定的因素

電源電壓波動、元件老化、環境溫度變化等，都會引起晶體管和電路元件參數的變化，造成靜態工作點的不穩定。其中，溫度對晶體管參數的影響是最為主要的。HomeNext2.4放大電路靜態工作點的穩定2（3）溫度對靜態工作點的影響（如圖2.4.1所示）(a)溫度變化對ICBO的影響(b)溫度變化對輸入特性曲線的影響溫度T

輸出特性曲線上移溫度T

輸入特性曲線左移(c)溫度變化對的影響溫度每升高1°C，

要增加0.5%1.0%溫度T

輸出特性曲線族間距增大總之：

ICBO

ICEOT

IB

IC

BackHomeNext2.4放大電路靜態工作點的穩定32.典型的靜態工作點穩定電路

（1）電路組成BackHomeNext2.4放大電路靜態工作點的穩定4（2）Q點穩定原理目標：溫度變化時，使IC維持恒定。

如果溫度變化時，b點電位能基本不變，是實現靜態工作點穩定的必要條件。其次是必須引入負反饋b點電位基本不變的條件：IB1>>IB，VB>>VBE，則T

ICIEIC

VE、VB不變

VBE

IB（反饋控制）（一般取

IB1=(5~10)IB，VB=3V~5V

）BackHomeNext2.4放大電路靜態工作點的穩定5（3）Q點的估算BackHomeNext2.4放大電路靜態工作點的穩定6（4）動態參數的估算圖2.4.4微變等效電路BackHomeNext小結

本講主要介紹了靜態工作點的穩定問題：靜態工作點不僅決定了波形是否失真，還影響動態參數的穩定性。影響靜態工作點最主要的因素是溫度。溫度變化對靜態工作點的影響集中表現在Ic

的變化上，采用射極偏置電路，利用直流負反饋可以穩定靜態工作點。射極偏置放大電路的靜態分析和動態分析在方法上與固定偏置放大電路沒本質的區別，但在計算的具體過程是不同的，不僅如此，當電路的形式稍作變化，各放大電路的計算過程都有區別，所以不能死記公式，生搬硬套。2.4放大電路靜態工作點的穩定7BackHome作業：P131-132：2.13，2.141.共集電極放大電路

2.5晶體管放大電路的三種組態1（1）電路組成HomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態2（2）靜態分析IBQ=(VBB-VBEQ)/[Rb+(1+)

Re]ICQ=IBQVCEQ=VCC-IEQRe

VCC-ICQReVBEQ=VBE(on)

硅管：0.6-0.7V

鍺管：0.2-0.3VBackHomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態3（3）動態分析BackHomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態4BackHomeNext共集電極電路特點：

電壓增益小于1但接近于1，

輸入電阻大，對電壓信號源衰減小

輸出電阻小，帶載能力強思考題：如圖所示阻容耦合共集放大電路。試求:(1)Q點；(2)(3)、。2.5晶體管放大電路的三種組態5解答BackHomeNext2.共基極放大電路

2.5晶體管放大電路的三種組態6（1）電路組成BackHomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態7（2）靜態分析IBQ=(VBB-VBEQ)/[(1+)

Re]ICQ=IBQVCEQ=VCC-ICQRc

-VE=VCC-ICQRc+VBEQBackHomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態8（3）動態分析BackHomeNext2.5晶體管放大電路的三種組態9BackHomeNext共基極放大電路電路特點：

只能放大電壓，不能放大電流，

輸入電阻小

頻率特性好思考題：如圖所示阻容耦合共基放大電路。試求:(1)Q點；(2)(3)、。2.5晶體管放大電路的三種組態10解答BackHomeNext小結本講主要介紹了晶體管放大電路的三種組態：

共發射極放大電路既能放大電壓，也能放大電流，輸入電阻居中，輸出電阻較大，頻帶較窄。常作低頻電壓放大。共集電極放大電路只能放大電流，不能放大電壓。輸入電阻最大、輸出電阻最小，具有電壓跟隨的特點常用于多級放大的輸入級和輸出級，有時還用作中間隔離級（緩沖級），起阻抗變換的作用。共基極放大電路只能放大電壓，不能放大電流。輸入電阻最小，頻率特性最好。2.5晶體管放大電路的三種組態11作業：P1322.15，2.17，2.18，2.19BackHome1.復合管放大電路

2.6晶體管放大電路的派生電路1（1）復合管的組成及其電流放大系數組成原則：各管工作于放大區，且各極電流有合適的通路；第一只管子的射極（或集電極）接第二只管子的基極。HomeNext2.6晶體管放大電路的派生電路2（2）復合管共射放大電路BackHomeNext2.6晶體管放大電路的派生電路3復合管共射放大電路特點：電壓放大倍數基本不變；電流放大倍數增加，減小了對信號源驅動電流的要求；輸入電阻增加。BackHomeNext2.6晶體管放大電路的派生電路4（3）復合管共集放大電路BackHomeNext2.6晶體管放大電路的派生電路5

復合管共集放大電路特點：電壓跟隨特點不變；電流放大倍數增加；輸入電阻顯著增加，輸出電阻顯著減小。BackHomeNext小結本講主要介紹了復合管放大電路：

復合管的組成原則和電流放大系數。復合管放大電路的分析方法。。2.6晶體管放大電路的派生電路62*.共射-共基放大電路

3*.共集-共基放大電路

作業：P1322.16，

P1352.24(a)、(c)、(d)、