共射極放大電路

共射極放大電路第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日一、放大電路的概念及分類1．放大電路的用途放大電路是自動控制、信號檢測、通信等電子設(shè)備中最基本的組成部分。如圖所示擴音系統(tǒng)的四個主要組成部分。一、放大電路的概念及分類第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

（1）傳感器（麥克風(fēng)），將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。（2）放大器，將麥克風(fēng)輸出的微弱電壓信號放大到所需要的值。（3）再生器（揚聲器），將放大后的電信號轉(zhuǎn)換成聲音。（4）電源，提供放大器工作所需要的直流電壓。一、放大電路的概念及分類第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日輸入端：加入需要放大的信號。2．什么是放大電路同時滿足以下兩個條件的電路：（1）輸出信號的功率大于輸入信號的功率。（2）輸出信號波形與輸入信號波形相同（不失真）。用框圖表示：輸出端：得到放大的輸出信號。組成：一個放大電路必須含有晶體管（或電子管）這樣的器件，同時還包含電阻、電感、變壓器等元器件。一、放大電路的概念及分類第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（1）按放大器的頻率高低分3．放大器的分類（2）按被放大信號的類型分（3）按放大信號的強弱分一、放大電路的概念及分類第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（5）按元器件的集成化程度分（4）按晶體管連接方式分一、放大電路的概念及分類第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日二、共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極單管放大器又稱單極低頻小信號放大電路。它是最基本的放大電路，也是復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。工作頻率：20Hz~20kHz的低頻范圍內(nèi)。適用范圍：用于放大較小的電流、電壓。二、共發(fā)射極放大電路第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1．電路結(jié)構(gòu)

如圖所示為單管共發(fā)射極放大電路

分析各元器件的作用：二、共發(fā)射極放大電路第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日①晶體管V：工作在放大狀態(tài)，起電流放大作用。

②基極電阻Rb：又稱偏置電阻，與電源電壓配合為晶體管提供一個合適的基極電流IB（又稱偏流），保證晶體管工作在合適的狀態(tài)。它的取值范圍在幾十千歐到幾百千歐。③集電極電阻Rc：又稱集電極負(fù)載電阻，作用是把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)換為電壓的放大。它的取值范圍一般在幾千到幾十千歐。二、共發(fā)射極放大電路第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日④耦合電容C1和C2：又稱隔直通交電容，起到隔直流通交流的作用。交流信號從C1輸入經(jīng)過放大后從C2輸出，同時C1把晶體管的輸入端與信號源之間，C2把輸出端和負(fù)載之間的直流通路隔斷。一般選用電解電容，使用時注意區(qū)分其極性。

⑤集電極電源E：作用一是給晶體管一個合適的工作狀態(tài)（保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏），二是為放大電路提供能源。二、共發(fā)射極放大電路第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日1．靜態(tài)工作點的建立晶體管工作在放大狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)加正偏電壓，集電結(jié)加反偏電壓，并且各極都有合適的直流電流和直流電壓。（1）靜態(tài):當(dāng)放大電路無交流信號輸入時，此時的直流狀態(tài)稱為靜態(tài)，如圖（b）所示。二、共發(fā)射極放大電路d的工作原理：第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日(2)靜態(tài)工作點:放大電路交流信號輸入為0時，這時晶體管的直流電壓：UBE、UCE和對應(yīng)的直流電流IB、IC統(tǒng)稱為靜態(tài)工作點Q，通常寫成UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。（3）直流通路：所示是放大電路的直流通路，由于耦合電容的作用，直流只在直流通路內(nèi)流動，所以將耦合電容C1、C2看作斷路的部分去掉，剩下的即為直流通路。二、共發(fā)射極放大電路第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（4）靜態(tài)工作點的計算

第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日UBEQ取值，硅管為0.7V，鍺管為0.3V。因為UBEQ<<UE

，所以由晶體管的放大原理有：再根據(jù)直流通路可得二、共發(fā)射極放大電路第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

[例1]?在下圖中，設(shè)UE=12V，Rb=200k，Rc=2.4k，=50，試計算靜態(tài)工作點。解：根據(jù)靜態(tài)工作點計算公式二、共發(fā)射極放大電路第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

[例2]?在上題中，若設(shè)UE=12V，Rc=2k，=50，要求ICQ=4mA；問偏流電阻Rb取值多大？解：則二、共發(fā)射極放大電路第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（2）靜態(tài)工作點設(shè)置的意義和調(diào)整方法①意義：靜態(tài)工作點合適與否關(guān)系到信號被放大后是否會出現(xiàn)波形失真。Q點設(shè)置過低，IBQ太小，晶體管進入截止區(qū)，造成截止失真。Q點設(shè)置過高，IBQ太大，晶體管進入飽和區(qū)，造成飽和失真。②調(diào)整方法：將放大器的輸入端斷路，使電路無信號輸入，保持電源電壓UE不變，調(diào)整偏置電阻Rb的阻值，用萬用表測量集電極電流IC，使其達(dá)到技術(shù)要求。二、共發(fā)射極放大電路第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日三、動態(tài)工作情況：放大電路如圖所示。

輸入交流信號ui經(jīng)過耦合電容C1加到三極管基極b和發(fā)射極e之間與靜態(tài)基極直流電壓UBEQ疊加得：式中UBEQ為直流分量，ui為交流分量。三、放大電路的工作原理第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

加上交流信號后，電路中所有的量都是交流和直流疊加：三、放大電路的工作原理第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日四、靜點工作點的選擇與波形失真

當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點設(shè)置不得當(dāng)時，會造成放大電路的波形失真，本節(jié)通過實驗來觀察波形失真的現(xiàn)象。（一）操作1．框圖：第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日單管共發(fā)射極放大電路：電路如下圖所示。輸出端：接入一臺雙蹤示波器。

信號源：低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生1~

20

kHz的正弦波信號加到放大器的輸入端。第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

2．連接：將輸入、輸出端信號分量接示波器的YA、YB端，經(jīng)過調(diào)整后，便可看到示波器顯示的輸入信號和輸出信號波形，如圖所示波形。第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（1）由于靜態(tài)工作點已經(jīng)調(diào)整適當(dāng)，此時觀察到的波形圖并無失真。3．現(xiàn)象：（2）通過兩個信號輸入調(diào)節(jié)旋鈕YA和YB上標(biāo)示的電壓刻度（V

/

格）以及熒光屏上的波形幅度可以測出輸入電壓和輸出電壓的幅值，并可以算出放大器的電壓放大倍數(shù)。

（3）兩波形的相位相差為180，這是單管發(fā)射極放大電路的倒相作用。第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（二）分析1．截止失真（1）現(xiàn)象

工作點設(shè)置太低，三極管進入截止區(qū)——這就是截止失真，如圖所示。

（2）原因

Rb阻值過大后，Q點降低，UBEO、IBQ減小，在輸入信號負(fù)半周時，晶體管工作在截止區(qū)，使IB=0，IC0，輸出電壓近似等于電源電壓，保持不變，所以出現(xiàn)平頂。Rb越大，IB=0的時間越長，平頂期越長。第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2．飽和失真（1）現(xiàn)象工作點設(shè)置太高，三極管進入飽和區(qū)——這就是飽和失真，如圖所示。

（2）原因

Rb過小后，Q點升高，UBEQ和IBQ增大，輸入信號的正半周期時，因為iB增大，使晶體管進入飽和區(qū)，當(dāng)iC=ICES后，iC不再增大，同時輸出電壓等于晶體管的飽和壓降UCES，不再下降，所以輸出波形的下方出現(xiàn)平頂。第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日結(jié)論（1）共發(fā)射極單管放大電路的輸出波形的正半周（波形上半周）出現(xiàn)平頂，是截止失真；若輸出波形的負(fù)半周（即波形下半部）出現(xiàn)平頂，是飽和失真。

（2）出現(xiàn)失真的原因：

Q點設(shè)置不當(dāng)，應(yīng)調(diào)整放大管基極偏置電阻，使靜態(tài)工作點處于適當(dāng)?shù)奈恢?。第二十八頁，共三十九頁，編輯?023年，星期日3．雙向失真（1）現(xiàn)象

Rb適中，輸出波形無失真，增大信號源的電壓幅度，使放大器的輸入信號增大，這時輸出電壓信號波形的上、下部分都出現(xiàn)平頂，同時產(chǎn)生了飽和失真和截止失真——稱為雙向失真，如圖所示。

（2）原因

輸入信號的電壓幅度太大，在信號的正半周造成飽和失真，負(fù)半周造成截止失真。第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（3）解決辦法：①降低輸入信號的電壓幅值。②將放大電路的電源電壓增大，再調(diào)節(jié)Rb建立適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點Q，便可消除雙向失真。第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日最佳工作點：靜態(tài)工作點設(shè)置合適，隨輸入信號變化，輸出信號正負(fù)半周都能達(dá)到最大值而不失真，這個點就是電路的最佳工作點。第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日基本放大電路的直流通路與交流通路：第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日五、放大電路交流參數(shù)放大電路的輸入端需與信號源連接，輸出端與負(fù)載連接。因此，放大電路與信號源、負(fù)載之間是相互影響相互聯(lián)系的。

1．輸入電阻Ri

（1）等效電路

如圖所示，將放大器看作信號源負(fù)載，它是與信號源輸出電阻串聯(lián)的，因此，放大器輸入電阻相當(dāng)于信號源的負(fù)載電阻。第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

從放大電路輸入端看進去的交流等效電阻Ri。（2）定義第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

（3）討論

輸入電阻越大越好，以減小對信號源的影響。

2．輸出電阻

（1）等效電路

如圖所示，放大電路對于負(fù)載RL來說相當(dāng)于一個信號源。第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（2）定義斷開負(fù)載，從放大電路的輸出端看進去，放大電路就相當(dāng)于一個內(nèi)阻為Ro和電動勢為Eo的等效電源，這個內(nèi)阻Ro就是放大電路的輸出電阻。第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（3）討論放大電路的輸出電阻Ro越小，放大器帶負(fù)載的能力越強。即使是阻值較小的RL，也能得到較大的輸出電壓Uo和較大的輸出電流Io。所以放大電路的輸出電阻越小越好。（4）計算五、放大電路的放大倍數(shù)、

輸入電阻和輸出電阻第三十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日3．電壓放大倍數(shù)Ao（1）定義輸出電壓變化量（即交流成分）uo或有效值Uo與輸入電壓變化量（也是交流成分）ui或有效值Ui之比，即（2）意義

為反映放大電路放大能力的重要參數(shù)。（3）討論

隨輸出端負(fù)載情況而改變，空載時Ao最大，帶載下降，而且負(fù)載越小Ao會越小。五、放大電路的放大倍數(shù)、

輸入電阻和輸出電阻第三十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期