三極管基本放大電路詳解

（優(yōu)選）三極管基本放大電路課件目前一頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點1.晶體三極管的結構及符號2個PN結：集電結、發(fā)射結3個區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)3個引腳：集電極（c)、基極(b)、發(fā)射極(e)PNP型NPN型

三極管的兩種結構及電路圖形符號注意符號中箭頭方向的區(qū)別！有箭頭的一側為發(fā)射極，箭頭方向表示發(fā)射極正向電流方向用V表示目前二頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點第2節(jié)三極管基本放大電路1.放大電路的基本知識

放大電路也稱放大器，收音機、電視機、擴音機都是放大電路的典型應用，下圖所示為擴音機結構和外型示意圖。首先話筒把聲音信號轉換為電信號，然后經(jīng)擴音機內(nèi)部的放大電路對其放大后，送給揚聲器，最后揚聲器又把被放大的電信號還原成了聲音信號。目前三頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點【放大電路的概念】

能把外界送入微弱的電信號不失真地放大至所需數(shù)值并送給負載的電路就稱為放大電路。【放大電路的分類】

按信號的大小分，可分為小信號放大器和大信號放大器；按信號的頻率分，可分為直流放大器、低頻放大器、中頻放大器、視頻放大器、高頻放大器等；按放大器的構成形式分，可分為分立元件放大器和集成電路放大器；按用途分，可分為電壓放大器、電流放大器和功率放大器。本章所學的是低頻小信號放大器。【放大器的方框圖】

實際放大器的類型各種各樣，但都可以用以下的框圖來表示。放大器由信號源、放大電路、直流電源和負載四部分組成。其中信號源代表被放大的弱小電信號；負載代表實際用電設備(例如揚聲器、顯像管等)。（a）組成框圖(b)內(nèi)部結構目前四頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點2.基本共射放大電路特點1只有一個三極管作為放大元件2輸入回路和輸出回路的公共端是發(fā)射極（a）原理電路（b）實物圖目前五頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點元件名稱電路符號作用及說明三極管VT放大器的核心，實現(xiàn)電流放大作用直流偏置電源Vcc使發(fā)射結正偏，集電極反偏，保證三極管工作在放大狀態(tài)基極偏置電阻Rb電源電壓通過Rb給基極提供合適的偏置電流（Rb阻值一般為幾十千歐至幾百千歐）集電極負載電阻Rc（1）電源通過Rc給集電極供電（2）將集電極電流的放大轉化為電壓的放大輸入耦合電容C1（1）隔直通交（2）一般選用電解電容，取值幾微法到幾十微法避免放大電路輸入端與信號源之間相互影響輸出耦合電容C2避免放大電路輸出端與負載之間直流電的相互影響發(fā)射極單管放大電路各組成元件的作用

目前六頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點電路中各電流、電壓的符號規(guī)定

電路中既包含輸入信號所產(chǎn)生的交流量，又包含直流電源所產(chǎn)生的直流量。為了區(qū)分不同分量，通常做了以下規(guī)定分量類型符號規(guī)定直流分量大寫字母+大寫下標，如：IB、UBE交流分量小寫字母+小寫下標，如：ib、ube交直流疊加瞬時值小寫字母+大寫下標，如：iB、uBE交流有效值大寫字母+小寫下標，如：Ib、Ube目前七頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點放大電路原理圖的畫法1.直流通路和交流通路

【直流通路】指靜態(tài)時放大電路直流電流通過的路徑。畫直流通路原則：將電容視為開路。

（a）單管共射放大電路（b）直流通路目前八頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點【交流通路】指輸入交流信號時放大電路交流信號流通的路徑。畫交流通路的原則：直流電源、電容視作短路仍以共射放大電路為例，其交流通路如下圖所示。

共射放大電路的交流通路目前九頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點【例2-5】畫出下面圖放大電路的直流通路和交流通路?！窘馕觥慨嬛绷魍返脑瓌t是交流信號視為零、電容視作開路，畫交流通路的原則是直流電源電源、電容視作短路。畫法如圖所示

(a)放大電路案例解析(b)直流通路(c)交流通路目前十頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點電路的工作原理

（1）放大器的靜態(tài)工作點靜態(tài)是指放大器沒有交流輸入信號時放大電路的直流工作狀態(tài)。動態(tài)是指放大器有交流信號輸入時放大電路的工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點是指在靜態(tài)情況下，放大器輸入端的電流IBQ和電壓UBEQ及輸出端的電流ICQ和電壓UCEQ在三極管輸入輸出特性曲線族上所確定的點，用Ｑ表示。如下圖所示:目前十一頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點（2）設置合適靜態(tài)工作點的必要性

放大器只有當靜態(tài)工作點在放大區(qū)時，三極管才能不失真地對信號進行放大。放大器的Ｑ點設置不合適，將導致放大輸出的信號產(chǎn)生失真。例如，在音頻放大中表現(xiàn)為聲音失真，在電視掃描放大電路中將表現(xiàn)為圖像比例失真。由Ｑ點設置不合適引起的失真主要有截止失真和飽和失真兩類。一般來說，Ｑ點總是設在三極管輸出特性曲線放大區(qū)的中央。Ｑ點過高或過低都將造成輸出信號產(chǎn)生失真，可以通過調節(jié)電阻Rb來解決,如下表所示：Ｑ點位置輸出波形波形特點失真情況解決辦法（調節(jié)Rb）合適完整不失真不需要過低正半周失真（頂部被削去）截止失真減小Rb過高負半周失真（底部被削去）飽和失真增大Rb注意：當輸入信號幅度過大時，即使設置了合適靜態(tài)工作點Ｑ，輸出波形仍然會產(chǎn)生失真。因此共發(fā)射極放大電路一般在小信號下工作。目前十二頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點（3）放大器的工作原理

在單管共射放大電路中，如下圖所示，輸入弱小的交流信號ui通過電容Cl的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極，相當于基-射極間電壓uBE發(fā)生了變化，于是引起iB、iC、uCE隨之發(fā)生變化。uCE通過電容C２隔離了直流成分，輸出的只是放大信號的交流成分uo，而且uo與ui反相。

歸納：在單管共射放大電路中，輸出信號電壓與輸入信號電壓頻率相同，相位相反，幅度被放大，所有這種電路除了有電壓放大作用還有電壓倒相作用。

目前十三頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點3.放大電路的偏置電路

放大電路的偏置電路是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點。偏置電路不僅關系到放大電路對輸入信號能否不失真地放大，還對放大電路的性能指標有重大影響。常用的偏置電路包括射極偏置電路、集電極-基極偏置電路、溫度補償偏置電路等。射極偏置電路在較寬的溫度變化范圍內(nèi)都能穩(wěn)定靜態(tài)工作點，而且更換β值不同的三極管也具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點的效果；集電極-基極偏置電路能夠克服三極管的ICBO和UBE的溫度特性對ICQ的影響，但不利于克服β變化對ICQ的影響；采用熱敏電阻補償，需通過實驗來選配合適的RT值及特性，也可使靜態(tài)工作點穩(wěn)定；二極管補償，可在一定程度上進一步提高靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性。目前十四頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點*4、放大電路三種組態(tài)的特點三極管在電路中的三種基本連接方式如下：（a）共射級接法(b)共基極接法(c)共集電極接法目前十五頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點【共基極放大電路】輸入信號是由三極管的發(fā)射極與基極兩端輸入的，再由三極管的集電極與基極兩端獲得輸出信號因為基極是共同接地端，所以稱為共基極放大電路?！竟布姌O放大電路】輸入信號是由三極管的基極與集電極兩端輸入的，再由三極管的發(fā)射極與集電極兩端獲得輸出信號。因為集電極是共同接地端，所以稱為共集電極放大電路。目前十六頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點三種組態(tài)放大電路的比較

指標共發(fā)射極電路共集電極電路共基極電路輸入電阻較?。?左右）最大（幾百）最小（幾十）輸出電阻較大（幾十左右）最?。◣资┳畲螅◣装伲╇妷悍糯蟊稊?shù)大（幾十到幾百）?。ㄐ∮诓⒔咏?）較大（幾百）電流放大倍數(shù)大大小功率放大倍數(shù)大較小大uo與ui的相位關系反相同相同相用途應用最廣，常用于多級放大電路輸入級、中間級和輸出級，低頻放大輸入級、輸出級或阻抗匹配高頻或寬帶放大、振蕩電路及恒流源電路特點具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻值比較適中電壓放大倍數(shù)接近于1而小于1，而且輸入電阻很高、輸出電阻很低具有很低輸入電阻，易使輸入信號嚴重衰減，且頻寬很大，輸出電阻高目前十七頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點2.靜態(tài)工作點的近似計算

靜態(tài)時，放大電路中各處的電壓、電流均為直流量。對直流通路作電路分析，求解輸入、輸出電路的電流、電壓即放大電路的靜態(tài)分析，從而確定出靜態(tài)工作點Q。

以單管共射放大電路為例，其直流通路如右下圖所示。設電路參數(shù)VCC、Rb、RC和三極管放大倍數(shù)β已知，忽略三極管的UBEQ（硅管UBEQ≈0.7V，鍺管UBEQ≈0.3V）,可以推導得：

ICQ＝βIBQ

UCEQ

＝

VCC－ICQ

RC

由上述公式求得的IB、

IC和UCE值即是靜態(tài)工作點Q。目前十八頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點【例2-5】用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：VCC＝12V，RC=4k，

Rb=300k，=37.5，忽略UBEQ?！窘馕觥?/p>

案例解析uARVIbCCBQ40104×103001253==×=?-目前十九頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點第4節(jié)放大器靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

在前面學到，放大電路要想實現(xiàn)放大不失真，必須設置合理的靜態(tài)工作點Q。在共發(fā)射極基本放大電路中，可以通過VCC、Rb

、Rc等參數(shù)來確定靜態(tài)工作點。但是由于這種電路的基極電流是基本固定的，當環(huán)境溫度變化（或更換管子）引起管子參數(shù)變化時，會造成靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，從而引起放大信號失真。由于溫度的變化是影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的主要因素，下面我們就來討論溫度對靜態(tài)工作點的影響。目前二十頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點1.溫度對靜態(tài)工作點的影響

實驗表明，溫度升高會造成三極管的特性參數(shù)的變化，主要會引起ICQ增大，造成靜態(tài)工作點不穩(wěn)定。溫度對靜態(tài)工作點的影響，如右下圖所

示。

具體過程（1）溫度升高，特性參數(shù)ICBO增大，使ICQ增大；（2）溫度升高，特性參數(shù)值增大，即使IB不變，由于IC=βIB，則ICQ增大；（3）溫度升高，特性參數(shù)UBEQ下降，由于，則ICQ增大?？梢姡舶l(fā)射極基本放大電路受溫度影響極易造成靜態(tài)工作點不穩(wěn)定，因此，在實際應用中很少采用。為了能自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點，常采用分壓式偏置放大電路和射極偏置放大電路。

目前二十一頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點2.分壓式偏置放大電路

分壓式偏置放大電路及實物圖如下。其中，基極下偏置電阻Rb2可以使電源電壓Vcc經(jīng)Rb1與Rb2串聯(lián)分壓后為基極提供穩(wěn)定電壓UB，發(fā)射極電阻Re的作用是穩(wěn)定靜態(tài)電流IE（IC），發(fā)射極旁路電容Ce的作用是提供交流信號的通道，減少信號的損耗，使放大器放大能力不會因為Re而降低。(a)電路圖(b)連線圖目前二十二頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理(1)溫度升高，則引起ICQ增大，則IEQ流經(jīng)Re產(chǎn)生的電壓UEQ也隨之增大；(2)而UEQ=UBQ-UBEQ，因為UBQ是電源電壓Vcc經(jīng)Rb1、Rb2串聯(lián)分壓后得到的穩(wěn)定值，所以UBEQ將減小。此時，IBQ減小，ICQ也將減小。上述過程可表示為：所以，分壓式偏置放大電路具有自動調整功能，當ICQ要增加時，電路不讓其增加；當ICQ要減小時，電路不讓其減??；從而迫使ICQ穩(wěn)定。所以該電路具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用?！痉€(wěn)定條件】IRb2>>IBQ

；UB>>UBEQ目前二十三頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點靜態(tài)工作點的估算分壓式偏置放大電路的直流通路如右下圖，則有：目前二十四頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點*第5節(jié)多級放大器

實際應用中，放大電路的輸入信號通常很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級），為了使放大后的信號能夠驅動負載，僅僅通過單管放大電路進行信號放大，很難達到實際要求，常常需要采用多級放大電路。采用多級放大電路可有效地提高放大電路的各種性能，如提高電路的電壓增益、電流增益、輸入電阻、帶負載能力等目前二十五頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點1.多級放大器的組成

【定義】多級放大電路是指兩個或兩個以上的單級放大電路所組成的電路。

【各級作用】通常稱多級放大電路的第一級為輸入級。對于輸入級，一般采用輸入阻抗較高的放大電路，以便從信號源獲得較大的電壓輸入信號并對信號進行放大。中間級主要實現(xiàn)電壓信號的放大，一般要用幾級放大電路才能完成信號的放大。通常把多級放大電路的最后一級稱為輸出級，主要用于功率放大，以驅動負載工作。【多級放大電路的耦合方式】在多級放大電路中，各級放大電路輸入和輸出之間的連接方式稱為耦合方式。常見的連接方式有三種：阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。目前二十六頁\總數(shù)二十八頁\編于二十二點2.多級放大器的簡單分析【電壓放大倍數(shù)Au】多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各單級放大電路電壓放大倍數(shù)的乘級。即:

Au=Au1Au2Au3…Aun