晶體管放大電路基礎

晶體管放大電路基礎放大電路概述及性能指標單管共射放大電路的組成放大電路的分析方法放大電路是應用最廣泛的一類電子線路。它的主要功能是將輸入電信號進行不失真的放大輸出。在廣播、通信、自動控制、電子測量等各種電子設備中，放大電路是必不可少的組成部分。1、概述1.1基本概念簡單的例子：揚聲器是怎樣工作的？

話筒放大電路微弱的聲波放大的聲波弱電信號強電信號放大電路的作用：輸入微弱電信號（變化的），輸出幅度被放大的電信號（且波形不失真）。本質：輸入信號的能量得到加強！1.2放大電路的主要性能指標1122+us–放大電路RS+ui–+uo–RLioii電壓增益

Au(dB)=20lg|Au|①放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)

Au=uo/ui電流放大倍數(shù)

Ai=io/ii功率放大倍數(shù)

Ap=po/pi電流增益Ai(dB)=20lg|Ai|功率增益

Ap(dB)=10lg|Ap|②輸入電阻１1+us–RS+ui–iiRiRi越大，ui與us越接近例us=20mV，Rs=600，比較不同Ri時的ii

、ui。Riuiii600018mV3A60010mV16.7A601.82mV30A③輸出電阻放大電路的輸出相當于負載的信號源，該信號源的內阻稱為電路的輸出電阻RO計算：i2211usRS+uot–放大電路us=0Ro測量：uot—開路時的輸出電壓；uo—負載上施加的電壓。2211+us–RS+ui–+uo–RLRo+uot–RiRo越小，uot與uo越接近④通頻帶

放大電路對不同頻率輸入信號的放大能力不同，反映在：通頻帶寬度或帶寬（Bandwidth，BW)fAu(f)OAumfLfH下限頻率

上限頻率

中頻段低頻段高頻段BW0.7BW0.7=fH–

fL⑤噪聲和噪聲系數(shù)

放大電路在放大有用信號的同時，還會放大一些無用的信號，即噪聲。通常噪聲可分為兩類：一類是通過適當?shù)钠帘?、濾波或電路的合理設計可以消除或控制的，如外界磁場的感應，整流濾波不良，接地不合理等引起的噪聲。另一類是由于元件中帶電質點雜亂的波動所造成的，不能完全控制或消除。這些噪聲有可能會淹沒掉有用信號，對信號的放大是十分有害的。引入信噪比(signaltonoiseratio，SNR)和噪聲系數(shù)（noisefigure，NF）來表征放大電路的噪聲性能。

⑦最大輸出幅度在輸出波形沒有明顯失真情況下，放大電路能夠提供給負載的最大輸出電壓(或電流)?？捎梅?峰值表示，或有效值表示(Uom、Iom)。⑥非線性失真系數(shù)D所有諧波總量與基波成分之比效率

=最大輸出功率Pom電源總功率PDC⑧最大輸出功率和效率2.1晶體管工作原理：IBBECNNPVBRBVccIEICIC

發(fā)射結正偏，集電結反偏的晶體管實質上是一個電流控制器。2、晶體管放大電路的組成晶體管的輸出特性曲線2.2晶體管放大電路的組成基本條件：

①晶體管要工作在放大區(qū)；

②輸入信號加在晶體管發(fā)射結兩端；

③具有交流信號輸入和輸出能力。RBVccVBRCC1C2Tuiuo核心元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。典型的單管共發(fā)射極

放大電路：電源的作用：RBVccVBRCC1C2Tuiuo集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結反偏。使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點。RBVccVBRCC1C2Tuiuo電流→電壓設置靜態(tài)工作點電阻的作用：RBVccVBRCC1C2Tuiuo隔直流，通交流。電容的作用：電路的簡化：可以省去RB+VccVBRCC1C2T單電源供電+VccRCC1C2T零電位點RB工作原理簡述：+VccRCC1C2TRB3、晶體管放大電路分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法3.1靜態(tài)分析

放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為：直流工作狀態(tài)或靜止狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。靜態(tài)分析的目的就是確定放大電路的靜態(tài)（直流）值——IB、IC和UCE。開路開路RBVccRCC1C2T直流通路RBVccRC直流通路的確定：3.1.1估算法計算靜態(tài)工作點RL直流通路RB+VccRC靜態(tài)點參數(shù)的計算公式如下：IBQICQUCEQRBVccRCT例：電源Vcc=12V，集電極電阻RC=3k，基極電阻RB=280k，=50。求靜態(tài)工作點。解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級！RL圖解法計算靜態(tài)工作點在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法求解放大電路的工作情況。圖解分析步驟1.先用估算的方法計算輸入回路IBQ。2.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值方法：根據(jù)UCE=VCC

-

ICRc式確定兩個特殊點輸出回路輸出特性直流負載線Q由靜態(tài)工作點Q確定的ICQ、UCEQ

為靜態(tài)值。UCE=VCC–ICRC

例：圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知Rb=280k，Rc=3k

，集電極直流電源VCC=12V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點。解：首先估算IBQ做直流負載線，確定Q

點根據(jù)UCEQ=VCC–ICQ

RcIC=0，UCE=12V；UCE=0，IC=4mA。RBVccRCTRL0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點IBQ=40μA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

點確定靜態(tài)值為：iC

/mA3.2動態(tài)分析

當有交流信號輸入時放大器的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定以后分析信號的傳輸情況，主要考慮靜態(tài)工作點附近變化的電流和電壓。短路短路置零RBVccRCC1C2T圖解法分析動態(tài)特性直流通路的確定：RLRBRCRLuiuo交流通路icuo=-iC×(RC//RL)交流負載線交流負載線斜率為：OIBiC

/mAuCE

/VQ靜態(tài)工作點uo=-ic×(RC//RL)=uce注意：交流負載線是動態(tài)工作點移動的軌跡。UCEQ=VCC–ICQ

Rc即：ic=uce/(-RC//RL)輸入回路工作情況分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUiEF交流負載線直流負載線4.57.5uCE912t0iCQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC輸出回路工作情況分析MN電壓放大倍數(shù)

例

用圖解法求圖示電路電壓放大倍數(shù)。輸入、輸出特性曲線如右圖，RL=3k，uI=(0.72–0.68)V=0.04V

。uCE=(4.5–7.5)V=-3V解：求確定交流負載線則輸出特性曲線上有單管共射放大電路當輸入正弦波uI

時，放大電路中相應的uBE、iB、iC、uCE、uO波形。單管共射放大電路各點的電壓電流波形：單管共射放大電路輸出信號與輸入信號反相。微變等效電路法晶體管在小信號(微變量)情況下工作時，可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。微變等效條件研究的對象僅僅是變化量信號的變化范圍很小3.2.2.1晶體管微變等效電路iBuBE

晶體管的輸入特性曲線rbe：晶體管的輸入電阻。

在小信號的條件下，rbe是一常數(shù)。晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。（1）輸入端Q點附近的工作段近似地看成直線可認為uBE與iB成正比QOiB

uBE

rbe的近似估算公式：rbb：基區(qū)體電阻。reb：基射之間結電阻。低頻、小功率管rbb

約為300。c

beiBiCiE（2）輸出端假設在

Q

點附近特性曲線基本上是水平的(iC

與uCE無關)，數(shù)量關系上，iC

是iB的

倍；iBiB從三極管輸出端看，可以用iB恒流源代替三極管；該恒流源為受控源；為iB對iC

的控制。uCE

QiC

O（3）微變等效電路

cbe+uBE+uCEiCiBebcrbe

iB+uBE+uCEiCiBrce3.2.2.2微變等效電路求解Au、Ri、ROC1RcRb+VCCC2RL+++T+Ri=rbe//Rb，Ro=Rcrbe

ebcRcRLRb++ui=i