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現(xiàn)在是1頁\一共有28頁\編輯于星期二1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)2個(gè)PN結(jié)：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)3個(gè)區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)3個(gè)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(jié)構(gòu)及電路圖形符號(hào)注意符號(hào)中箭頭方向的區(qū)別！有箭頭的一側(cè)為發(fā)射極，箭頭方向表示發(fā)射極正向電流方向用V表示現(xiàn)在是2頁\一共有28頁\編輯于星期二第2節(jié)三極管基本放大電路1.放大電路的基本知識(shí)

放大電路也稱放大器，收音機(jī)、電視機(jī)、擴(kuò)音機(jī)都是放大電路的典型應(yīng)用，下圖所示為擴(kuò)音機(jī)結(jié)構(gòu)和外型示意圖。首先話筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)擴(kuò)音機(jī)內(nèi)部的放大電路對(duì)其放大后，送給揚(yáng)聲器，最后揚(yáng)聲器又把被放大的電信號(hào)還原成了聲音信號(hào)。現(xiàn)在是3頁\一共有28頁\編輯于星期二【放大電路的概念】

能把外界送入微弱的電信號(hào)不失真地放大至所需數(shù)值并送給負(fù)載的電路就稱為放大電路?！痉糯箅娐返姆诸悺?/p>

按信號(hào)的大小分，可分為小信號(hào)放大器和大信號(hào)放大器；按信號(hào)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(gòu)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(xué)的是低頻小信號(hào)放大器?！痉糯笃鞯姆娇驁D】

實(shí)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(hào)源、放大電路、直流電源和負(fù)載四部分組成。其中信號(hào)源代表被放大的弱小電信號(hào)；負(fù)載代表實(shí)際用電設(shè)備(例如揚(yáng)聲器、顯像管等)。（a）組成框圖(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是4頁\一共有28頁\編輯于星期二2.基本共射放大電路特點(diǎn)1只有一個(gè)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(shí)物圖現(xiàn)在是5頁\一共有28頁\編輯于星期二元件名稱電路符號(hào)作用及說明三極管VT放大器的核心，實(shí)現(xiàn)電流放大作用直流偏置電源Vcc使發(fā)射結(jié)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(fù)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(zhuǎn)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(hào)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(fù)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

現(xiàn)在是6頁\一共有28頁\編輯于星期二電路中各電流、電壓的符號(hào)規(guī)定

電路中既包含輸入信號(hào)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(hào)規(guī)定直流分量大寫字母+大寫下標(biāo)，如：IB、UBE交流分量小寫字母+小寫下標(biāo)，如：ib、ube交直流疊加瞬時(shí)值小寫字母+大寫下標(biāo)，如：iB、uBE交流有效值大寫字母+小寫下標(biāo)，如：Ib、Ube現(xiàn)在是7頁\一共有28頁\編輯于星期二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(shí)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）直流通路現(xiàn)在是8頁\一共有28頁\編輯于星期二【交流通路】指輸入交流信號(hào)時(shí)放大電路交流信號(hào)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現(xiàn)在是9頁\一共有28頁\編輯于星期二【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(hào)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)交流通路現(xiàn)在是10頁\一共有28頁\編輯于星期二電路的工作原理

（1）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)是指放大器沒有交流輸入信號(hào)時(shí)放大電路的直流工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)是指放大器有交流信號(hào)輸入時(shí)放大電路的工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)，用Ｑ表示。如下圖所示:現(xiàn)在是11頁\一共有28頁\編輯于星期二（2）設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性

放大器只有當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)時(shí)，三極管才能不失真地對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。放大器的Ｑ點(diǎn)設(shè)置不合適，將導(dǎo)致放大輸出的信號(hào)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(diǎn)設(shè)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(diǎn)總是設(shè)在三極管輸出特性曲線放大區(qū)的中央。Ｑ點(diǎn)過高或過低都將造成輸出信號(hào)產(chǎn)生失真，可以通過調(diào)節(jié)電阻Rb來解決,如下表所示：Ｑ點(diǎn)位置輸出波形波形特點(diǎn)失真情況解決辦法（調(diào)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(fù)半周失真（底部被削去）飽和失真增大Rb注意：當(dāng)輸入信號(hào)幅度過大時(shí)，即使設(shè)置了合適靜態(tài)工作點(diǎn)Ｑ，輸出波形仍然會(huì)產(chǎn)生失真。因此共發(fā)射極放大電路一般在小信號(hào)下工作?，F(xiàn)在是12頁\一共有28頁\編輯于星期二（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(hào)ui通過電容Cl的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極，相當(dāng)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(hào)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(hào)電壓與輸入信號(hào)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。

現(xiàn)在是13頁\一共有28頁\編輯于星期二3.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(diǎn)。偏置電路不僅關(guān)系到放大電路對(duì)輸入信號(hào)能否不失真地放大，還對(duì)放大電路的性能指標(biāo)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(bǔ)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(diǎn)，而且更換β值不同的三極管也具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)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(duì)ICQ的影響，但不利于克服β變化對(duì)ICQ的影響；采用熱敏電阻補(bǔ)償，需通過實(shí)驗(yàn)來選配合適的RT值及特性，也可使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定；二極管補(bǔ)償，可在一定程度上進(jìn)一步提高靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。現(xiàn)在是14頁\一共有28頁\編輯于星期二*4、放大電路三種組態(tài)的特點(diǎn)三極管在電路中的三種基本連接方式如下：（a）共射級(jí)接法(b)共基極接法(c)共集電極接法現(xiàn)在是15頁\一共有28頁\編輯于星期二【共基極放大電路】輸入信號(hào)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(hào)因?yàn)榛鶚O是共同接地端，所以稱為共基極放大電路。【共集電極放大電路】輸入信號(hào)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(hào)。因?yàn)榧姌O是共同接地端，所以稱為共集電極放大電路。現(xiàn)在是16頁\一共有28頁\編輯于星期二三種組態(tài)放大電路的比較

指標(biāo)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(guān)系反相同相同相用途應(yīng)用最廣，常用于多級(jí)放大電路輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)，低頻放大輸入級(jí)、輸出級(jí)或阻抗匹配高頻或?qū)拵Х糯蟆⒄袷庪娐芳昂懔髟措娐诽攸c(diǎn)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(hào)嚴(yán)重衰減，且頻寬很大，輸出電阻高現(xiàn)在是17頁\一共有28頁\編輯于星期二2.靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算

靜態(tài)時(shí)，放大電路中各處的電壓、電流均為直流量。對(duì)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(diǎn)Q。

以單管共射放大電路為例，其直流通路如右下圖所示。設(shè)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(dǎo)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(diǎn)Q?，F(xiàn)在是18頁\一共有28頁\編輯于星期二【例2-5】用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC＝12V，RC=4k，

Rb=300k，=37.5，忽略UBEQ?！窘馕觥?/p>

案例解析uARVIbCCBQ40104×103001253==×=?-現(xiàn)在是19頁\一共有28頁\編輯于星期二第4節(jié)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

在前面學(xué)到，放大電路要想實(shí)現(xiàn)放大不失真，必須設(shè)置合理的靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)。但是由于這種電路的基極電流是基本固定的，當(dāng)環(huán)境溫度變化（或更換管子）引起管子參數(shù)變化時(shí)，會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，從而引起放大信號(hào)失真。由于溫度的變化是影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的主要因素，下面我們就來討論溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響?，F(xiàn)在是20頁\一共有28頁\編輯于星期二1.溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高會(huì)造成三極管的特性參數(shù)的變化，主要會(huì)引起ICQ增大，造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)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?，共發(fā)射極基本放大電路受溫度影響極易造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，因此，在實(shí)際應(yīng)用中很少采用。為了能自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，常采用分壓式偏置放大電路和射極偏置放大電路。

現(xiàn)在是21頁\一共有28頁\編輯于星期二2.分壓式偏置放大電路

分壓式偏置放大電路及實(shí)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(hào)的通道，減少信號(hào)的損耗，使放大器放大能力不會(huì)因?yàn)镽e而降低。(a)電路圖(b)連線圖現(xiàn)在是22頁\一共有28頁\編輯于星期二穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)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?yàn)閁BQ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(shí)，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(dòng)調(diào)整功能，當(dāng)ICQ要增加時(shí)，電路不讓其增加；當(dāng)ICQ要減小時(shí)，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(diǎn)的作用?！痉€(wěn)定條件】IRb2>>IBQ

；UB>>UBEQ現(xiàn)在是23頁\一共有28頁\編輯于星期二靜態(tài)工作點(diǎn)的估算分壓式偏置放大電路的直流通路如右下圖，則有：現(xiàn)在是24頁\一共有28頁\編輯于星期二*第5節(jié)多級(jí)放大器

實(shí)際應(yīng)用中，放大電路的輸入信號(hào)通常很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級(jí)），為了使放大后的信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載，僅僅通過單管放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，很難達(dá)到實(shí)際要求，常常需要采用多級(jí)放大電路。采用多級(jí)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(fù)載能力等現(xiàn)在是25頁\一共有28頁\編輯于星期二1.多級(jí)放大器的組成

【定義】多級(jí)放大電路是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的單級(jí)放大電路所組成的電路。

【各級(jí)作用】通常稱多級(jí)放大電路的第一級(jí)為輸入級(jí)。對(duì)于輸入級(jí)，一般采用輸入阻抗較高的放大電路，以便從信號(hào)源獲得較大的電壓輸入信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。中間級(jí)主要實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的放大，一般要用幾級(jí)放大電路才能完成信號(hào)的放大。通常把多級(jí)放大電路的最后一級(jí)稱為輸出級(jí)，主要用于功率放大，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作?！径嗉?jí)放大電路的耦合方式】在多級(jí)放大電路中，各級(jí)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?，F(xiàn)在是26頁\一共有28頁\編輯于星期二2.多級(jí)放大器的簡單分析【電壓放大倍數(shù)Au】多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各單級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的乘級(jí)。即:

Au=Au1Au2Au3…Aun