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三极管运算放大电路一、概述三极管运算放大电路是一种常用的模拟放大器，广泛应用于信号处理、控制系统等领域。
它具有高放大倍数、低输入输出阻抗、高速响应等特点，能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
本文将介绍三极管运算放大电路的基本原理、组成结构、分析方法及应用实例。
二、三极管运算放大电路的基本原理三极管运算放大电路的核心是三级管，它由三个半导体器件组成，包括两个N型和P型半导体，分别称为发射极、基极和集电极。
通过合理地连接和配置这些器件，可以获得较高的电压放大倍数。
三极管运算放大电路通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。
输入级是差分放大器，具有抑制零点漂移的作用；中间级是放大器主体，决定着放大电路的放大倍数；输出级能够提高电路的输出电阻，并减小输出电压的失真。
三、三极管运算放大电路的分析方法分析三极管运算放大电路时，需要掌握其直流和交流分析方法。
直流分析是指对电路进行静态工作点分析，确定放大器的输入输出电压范围、偏置电流等参数；交流分析则关注电路的动态性能，包括放大倍数、带宽增益等参数。
四、三极管运算放大电路的应用实例1. 音频信号放大三极管运算放大电路广泛应用于音频信号的放大处理。
通过适当的设计和配置，可以实现声音信号的高保真放大，广泛应用于音响设备、音频处理系统等领域。
2. 传感器信号放大传感器输出的信号通常较弱，需要经过放大处理才能被后续电路识别和处理。
三极管运算放大电路具有高灵敏度、低噪声等特点，适用于各种传感器信号的放大处理。
3. 控制系统中的信号调理在控制系统中，经常需要对传感器输出的信号进行调理，以适应系统的需要。
三极管运算放大电路能够实现信号的放大、滤波等功能，广泛应用于控制系统中的信号调理电路中。
4. 模拟-数字转换器（ADC）的输入级模拟-数字转换器是数字信号处理系统中的关键器件，其性能好坏直接影响到整个系统的性能。
三极管运算放大电路可以作为模拟-数字转换器的输入级，实现模拟信号的高精度数字化转换。
三极管电流放大电路
三极管电流放大电路是一种常用的电路结构，可以将输入信号的电流增大，并输出为放大后的电流信号。
其基本原理是利用三极管的放大特性，将小信号输入作为输入电流，经过放大后输出为放大后的电流信号。
三极管电流放大电路通常由一个三极管和数个外围电路组成。
其中，三极管有三个引脚：发射极、基极和集电极。
基极是输入端，发射极是输出端，而集电极则是电源端。
一般情况下，三极管电流放大电路由电源、输入电阻、输出负载、偏置电路和耦合电容等部分组成。
输入信号通过输入电阻进入基极，然后经过偏置电路的偏置，使三极管正常工作。
此时，三极管的集电极与电源相连，形成电流流通路径，输出端的电流信号通过输出负载传递出去。
三极管的工作原理是基于电流放大效应。
当输入电流进入基极时，三极管中的电流会进行放大，并且继续流到集电极，从而使输出电流有放大的效果。
放大倍数称为电流放大倍数，根据三极管型号的不同，可以有不同的电流放大倍数。
通过调整电路中的电阻、电容和电源等参数，可以实现对输入信号的放大程度的调节。
三极管电流放大电路在电流放大方面有很好的性能，常用于放大和驱动高频信号等应用。
三极管放大电路详细分析一、原理1.共射放大电路：共射放大电路的输入信号加在基极上，输出信号从集电极上取出。
在共射放大电路中，基极和集电极之间呈负反馈，使放大电路的输入电阻变大，输出电阻变小。
共射放大电路具有电流放大性能好、电压放大倍数大、输入输出相位差小等特点，常用于对输入电流要求较高的场合。
2.共基放大电路：共基放大电路的输入信号加在发射极上，输出信号从集电极上取出。
在共基放大电路中，发射极与集电极之间呈负反馈，使得输出电阻变小，电流放大倍数增大。
共基放大电路的特点是电压放大率小，但电流放大率较高，具有宽频带、高频特性好的优点，适用于高频放大器。
3.共集放大电路：共集放大电路的输入信号加在栅极上，输出信号从源极上取出。
在共集放大电路中，源极与漏极之间呈负反馈，使放大电路的电压特性和输入输出特性更好。
共集放大电路具有输入电阻大，输出电阻小，电压放大倍数小的特点，常被应用于信号源驱动等场合。
二、特点1.放大性能好：三极管放大电路具有较好的电流放大倍数和电压放大倍数，能够将微弱的输入信号放大为较大的输出信号。
2.宽频带特性：三极管放大电路具有较好的频率响应特性，能够放大高频信号。
3.可控性强：通过改变三极管的偏置电流和工作点，可以调整放大电路的放大倍数和工作状态。
4.可靠性高：三极管具有耐压能力强、温度稳定、寿命较长等优点，可以在恶劣环境下稳定工作。
三、设计步骤1.确定放大电路的类型：根据需要的放大倍数和频率范围选择合适的三极管放大电路类型。
2.计算电阻值：根据三极管的参数和工作要求，计算出各个电阻的取值，以使得放大电路能够工作在合适的工作点。
3.搭建电路：根据设计的电阻值和三极管的引脚接法，搭建放大电路，注意保持电路的稳定性和可靠性。
4.测试和调整：通过信号发生器输入信号，使用示波器和万用表等测试工具，检测并调整放大电路的工作状态，使其达到设计要求。
四、应用三极管放大电路广泛应用于各种电子设备中，包括音频放大器、射频放大器、功率放大器、电子对抗设备等。
测判三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒，找基极大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结，定管型找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。
三、顺箭头，偏转大找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c 极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
三极管放大电路的分析和计算公式在众多的三极管应用电路中，放大电路（或放大器）是其主要用途之一，利用三极管的电流放大作用可以构成各种放大电路，下面对共射基本放大电路（固定偏置放大电路）和工作点稳定的放大电路（分压式偏置放大电路），进行电路分析。
一、共发射极基本放大电路（固定偏置放大电路）1.电路组成2.直流通路直流通路是放大电路u i =0，仅在V CC 作用下直流电流所流过的路径。
画直流通路的原则：（1）输入信号u i 短路。
（2）电容视为开路。
（3）电感视为短路。
3.静态工作点的计算所谓静态工作点就是为了保证放大电路不失真的点。
估算静态工作点就是根据放大电路的直流通路，求I BQ 、I CQ 、I EQ 、和U CEQ 这四个量。
（根据下图，可得出下面两个公式）由以上三个公式，可得出静态工作点的值。
4.交流通路交流通路是放大电路在V CC =0，仅u i =0作用下交流电流所流过的路径。
画交流通路的原则：（1）由于耦合电容容量大，所有耦合电容视为通路。
（2）电源电压对地短路。
5.其主要性能指标的估算估算放大电路的主要性能指标就是根据放大电路的交流通路求，求A U 、R i 、R o 这些主要参数。
beb i r R R //=beLu r R A '-=βLC L R R R //='ber —三极管的输入电阻，是三极管b 、e 之间存在一个等效电阻。
co R R =二、分压式偏置放大电路（工作点稳定的）1.电路组成2.直流通路三、静态工作点估算静态工作点就是根据放大电路的直流通路，求IBQ 、ICQ、IEQ、和UCEQ这四个量。
（根据图，可得出下面的公式）四、交流通路交流通路是放大电路在V CC =0，仅u i 作用下交流电流所流过的路径。
画交流通路的原则：（1）由于耦合电容容量大，所有耦合电容视为通路。
（2）电源电压对地短路。
5.其主要性能指标的估算估算放大电路的主要性能指标就是根据放大电路的交流通路求，求A U 、R i 、R o这些主要参数。
三极管放大电路及其分析方法1.共射放大电路共射放大电路的基本结构是：输入信号通过电容耦合到三极管的基极，输出信号从集电极输出。
这种电路的特点是电压放大倍数大，功率放大倍数高，但频率响应不是很理想。
共射放大电路的工作原理：当输入信号作用在基极时，三极管的集电流会改变，进而导致集电极的电压改变。
根据负反馈原理，集电极的输出电压与输入信号的相位差为180°，输出电压幅度与输入信号成正比。
分析方法：1)静态工作点分析：通过直流分析，确定三极管的偏置电流和偏置电压。
2)小信号分析：将输入信号分解为直流分量和交流分量，通过等效电路分析交流放大特性。
3) 频率响应分析：通过增益-带宽积（Gain-Bandwidth Product, GBW）计算电路的频率响应特性。
4)稳定性分析：通过极点零点分析，确定电路的稳定性。
2.共基放大电路共基放大电路的基本结构是：输入信号通过电容耦合到三极管的发射极，输出信号从集电极输出。
这种电路的特点是电压放大倍数小，功率放大倍数低，但频率响应较好。
共基放大电路的工作原理：当输入信号作用在发射极时，三极管的发射电流会改变，进而改变集电极的电流。
根据负反馈原理，输出电压与输入信号的相位差与共射放大电路相反，输出电压幅度与输入信号成正比。
分析方法：1)静态工作点分析：通过直流分析，确定三极管的偏置电流和偏置电压。
2)小信号分析：将输入信号分解为直流分量和交流分量，通过等效电路分析交流放大特性。
3)频率响应分析：测量输入和输出的频率特性，并计算放大电路的频率响应。
4)稳定性分析：通过极点零点分析，确定电路的稳定性。
3.共集放大电路共集放大电路的基本结构是：输入信号通过电容耦合到三极管的基极，输出信号从发射极输出。
这种电路的特点是电压放大倍数一般，功率放大倍数较高，频率响应较好。
共集放大电路的工作原理：输入信号作用在基极上时，三极管的集电极电压不变，而发射电压会对应变化。
根据负反馈原理，输出电压与输入信号的相位差与共射放大电路相同，输出电压幅度与输入信号成正比。
三极管电路放大电路及其分析方法一、教学要求1. 重点掌握的内容（1）放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻与输出电阻的概念；（2）用近似计算法估算共射放大电路的静态工作点；（3）用微变等效电路法分析计算共射电路、分压式工作点稳定电路的电压放大倍数A u和A us,输入电阻R i和输出电阻R0。
2. 一般掌握的内容（1）放大电路的频率响应的一般概念；（2）图解法确定共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围；（3）三种不同组态（共射、共集、共基）放大电路的特点；（4）多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律。
3. 一般了解的内容（1）共射放大电路f L、f H与电路参数间的定性关系，波特图的一般知识＜多级放大电路与共射放大电路频宽的定性分析；（2）用估算法估算场效应管放大电路静态工作点的方法。
二•内容提要1. 共射接法的两个基本电路共射放大电路和分压式工作点稳定电路是模拟电路中最基本的单元电路。
学习这两种基本电路的分析方法是学习比较复杂的模拟电路的基础。
2. 两种基本分析方法——图解法和微变等效电路法在“模拟电路”中，三极管是非线性元件，因此不能简单地采用“电路与磁路”课中线性电路地分析方法。
图解法和微变等效电路法就是针对三极管非线性的特点而采用的分析方法。
3. 放大电路的三种组态——共射组态、共集组态和共基组态由于放大电路输入、输出端取自三极管三个不同的电极，放大电路有三种组态——共射组态、共集组态和共基组态。
由于组态的不同，其放大电路反映出的特性是不同的。
在实际中，可根据要求选择相应组态的电路。
4. 两种放大元件组成的放大电路——双极型三极管放大电路和场效应管放大电路一般来说，双极性三极管是一种电流控制元件，它通过基极电流i B的变化控制集电极电流I c的变化。
而场效应管是一种电压控制元件，它通过改变栅源间的电压U GS来控制漏极电流i D的变化；其次，双极性三极管的输入电阻较小，而场效应管的输入电阻很高，静态时栅极几乎不取电流。
由于它们性能和特点的不同，可根据要求选用不同元件组成的放大电路。
5. 多级放大电路的三种耪合方式一一阻容耦合、直接耦合和变压器耦合将多级放大电辟连接起来的时候，就出现了级与级之间的耦合方式问题。
通过电阻和电容将两级放大电路连接起来的方式称为阻容耦合。
由于电容的作用，使各级放大电路的静态工作点互相独立，分析估算比较方便。
但它不能放大变化缓慢的信号和直流信号，也不便于集成化；将前级输出与后级输入直接相连的方式称为直接耦合。
它能传递相放大变化缓慢的信号和直流信号，便于集成，但由于是直接耦合，各级静态工作点互不独立，分析计算比较麻烦。
另外，还存在着电平偏移和零点漂移现象；通过变压器的初级和次级把前级输出与后级输入连接起来的方式称为变压器耦合。
它能够实现阻抗变换，以便在负载上得到最大的功率输出，各级静态工作点也互相独立。
但由于变压器比较笨重，消耗有色金属，也不适于集成化。
6. 放大电路的频率响应当将不同频率的信号输入放大电路时，由于晶体管极间电容和电路中电抗性元件的影响，放大电路的放大倍数要随之变化并产生一定的相位移。
因此，放大电路的电压放大倍数和相位是频率的函数，称之为放大电路的频率响应。
把放大倍数与频率的关系称之为幅频特性，相位与频率的关系称之为相频特性。
三、重要概念本章涉及到的一些重要概念有：放大的本质、静态和动态、直流通路和交流通路、工作点、负载线、非线性失真、放大倍数、输入电阻、输出电阻、频率特性等。
现简述如下：1. 放大一一放大的实质可以从两个方面来看：一是其能量的控制作用，即用一个能量比较小的信号去控制另一个能量，使负载上得到较大的能量；二是放大作用必须针对变化量而言，即输入信号有一个比较小的变化量，则在输出端得到一个比较大的变化量。
2. 静态和动态——静态是指当放大电路没有输入信号（Ui=O）时，仅在外电源V CC作用下电路的工作状态。
为了表示其工作状态，求出此时的I B、I C和U CE 值，它在特性曲线上是一个确定的点，通常叫静态工作点。
动态是指放大电路加入交流输入信号（Ui工0）时电路的工作状态。
为了表征动态特性，一般引用负载线、动态范围、放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标来表示。
动态讨论的变化量往往是在某个特定的静态基础上变化的，因此可将它们两者的关系形象地认为是在静态工作条件下“驮”上了一个动态的工作信号。
3. 直流通路和交流通路一一由于电路中存在着一些电抗性元件，故直流信号与交流信号的通路是不同的。
因此要相应地将电路区分为直流通路和交流通路两个方面。
直流通路用以分析电路静态时的工作情况，交流通路用以分析电路动态时的工作情况。
4. 静态工作点一一在电路参数一定的情况下，三极管总有一个确定的静态工作状态，我们用一个点来表示，叫静态工作点。
一般用I BQ、I CQ和U CEQ的数值来描述。
5. 负载线一一在直流负载线和交流负载线。
前者用于确定静态工作点，后者则表示加入交流输入信号后，电路交流工作状态时的运动轨迹。
6. 非线佳失真一一在放大电路的核心元件是双极型三极管或场效应管，由于它们本身是非线性元件，其输入、输出特性电压、电流间的关系都是非线性的，因此输出波形总会出现或多或少的失真，尤其当工作点设置不合理或输入信号幅度过大时，这种失真更为严重。
7. 放大倍数、输入电阻和输出电阻一一它们是反映放大电路性能优劣的重要指标。
放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，定义为输出信号与输入信号的变化量之比。
它有电压放大倍数和电流放大倍数。
当输入信号为正弦波时，电压放大倍数A u为输出电路的有效值U0与输入电压的有效值U i之比，表示为A u U o/U i （1.1.1）电流放大倍数A i为输出电流约有效值I O输入电流|i的有效值之比，可表示A i I o/I i （1.1.2）输入电阻R i是衡量放大电路向信号源索取电流大小的指标。
定义为输入电压U i 与输人电流的有效值之比，可表示为R i U i/I i （1.1.3）输出电阻R o是衡量放大电路带负载能力的指标。
定义为当输入端信号电压U s等于零0 （保留信号源内阻R s）、输出端开路（R L=X）时，外加输出电压U o与输出电流I O之比，可表示为R o ±|RL0（1. 1.4）I o8. 频率特性——随着输入信号频率的不同，放大电路电压放大倍数的模和相角都要随之变比。
把幅度随频度的变化叫幅频特性，相位随频率的变化叫相频特性，统称为放大电路的频率特性。
四、解题指导例1试判断图1中各电路能否对输入信号不失真地进行放大，并简述理由。
解本题练习根据放大电路的组成原则判断电路能否正常工作的方法。
图（a）电路无放大作用。
静态基极电流I BQ= 0。
图（b）电路无放大作甩。
V BB交流通路短路，输入信号送不进去，U= 0 图（c）电路有放大作用。
符合组成原则。
图（d）电路无放大作用。
三极管发射结反向偏置，|BQ= 0。
图（e）电路有放大作用，三极管为PNP型，偏置符合要求，其它组成原则也符合要求。
大，电路中的变压器为理想变压器图2解本题练习放大电路交直流通路的画法已知电容足够大，在交流通路申可视为短路，直流开路。
理想变压器绕组阻抗可以忽咯，集电极电阻为0,在直流通路中可视为开路，交流通路中有阻抗变换作用。
另外，理想电压源可视为交流短路。
根据以上原则，可画出图3和图4中各电路的直流通路和交流通路。
图3电路的直流通路图（f）电路无放大作用C b将输入交流信号短路, U i = 0o例2试画出图2中各电路的直流通路和交流通路设各电路中的电容足够Zee图4电路的交流通路例3共射放大电路如图5所示。
给出三极管的输入、输出特性如图（b）和图（c）。
试用图解法（I BQ用估算法）确定静态工作点和求电压放大倍数A u的数值。
解本题练习用图解法确定静态工作点和进行动态分析的方法。
（1）作直流负载线（如图）根据U CE Wc i c R c可取两点：当i c 0时，U CE V cc 12V，当U CE 0时，V cci c — 4mA，连接这两点，作出直流负载线见图（c）AB直线。
R c（2）估算法求I BQV cc U BEQ 12 0.7I BQ0.04mAR b 280可确定静态工作点Q，见图（c）（3）求I CQ和U CEQ沿Q点作水平和垂直线可得到|CQ 2mA，U CEQ 6V（4）作交流负载线已知R L' R c // R L 1.5K ，作斜率为1 R L'见图（c）直线CD所示。
平移辅助线，使其交于1丄的交流负载线的辅助线, 1.5Q,便得到交流负载线EF。
（5）求电压放大倍数A u在输入特性Q点附近取厶i B,（i B由20 jA变化至60叭），相应就有一个厶U BE,见图（b）;在输出特性Q点附近根据△ i B的范围就有一个对应的厶i c和厶u cE；根据定义A u uo uCE uCE1 uCE2 5 7u i U BE u BE1 u BE2 0.8 0.610，见图（”和（c）2AZcCmAjfa■扈QiAfit图5三级管输入、输出特性例4在)所示的单管共射放大电路中■设三极管的0=100. U n =0* 7V・ a = 20Mk Ci.G 足够大* 又知Vcc^lOV, &=490kfh R^Hi.«3kn.<1> 1SJT静态时的』环E曲和业凶值,(2) ■出电M的Oft变筹效电路』<3> 计的6值*(4)求电略中煩电压放大倍散A订<5)求■入电IS膨和输出电阻尺屛⑹若用承at器规察到的拔罪是底部矢真，试冋是戡止失真还媚直和失真？欲想改善输出波形*可妊电踣呻■些•数7彌大还是减小？3霹水超堆习时单亍矣*电H 静就令分析计耳才100X0,02—2mA7CEXJ = ¥cc —&艮=10—2X3 = 4¥(2)电踣的黴变等效电路见图6茁)所示. ⑶ 如= “ + (]+0)単=200+(1+100用切・矗口 仏 4<5> R.-RJ/r^r^ -L 5kG (T 凤汾Q 凡之凡= 3kf) （6）囲是NPN 管+故为（8和失JL 要设憩使静态工作点降低，増大&可改 善输出跛形◎例 5放大电路如图7@）所示+已知Fcc=12£& =臥弟 比=63山・ Z£i T = 2kfl t 7V,三极管的 3=100, a =窓OOIL3 ⑹图6共射放大电路及其微变等效电路*-100卩（%甩）图7例5的电路及其微变等效电路<1)要使静态时6V.尽的阻值应为多少？<2) 1S出电踣的黴变尊效电路卡(3>凡为上述阻值时，计算当J?L = OO和R 时的电压放大倍数<4>凡为上述阻僵下，计算当输入端有信号源及倍号源内ia/t=Lkn时的电压放大倍数九=总(ft .^2kn)解本遛稣习吴有岌抖鹹电阻&和需号源冉徂>?■的羊脅拱射连大电略妁分析计畀方法.〔1〉根据l/g=%c-©tRe+RJ可求出心"与〒护N皋刍6mA= = £ 6/100=^0. 026mA根据卩区=』讯尺卜十口唤+抵凡可得& =尊如_(1 +小丘1 2 — (] 7^=400kn(2) 画出尅路的微变奪效电路见图7 (厂所示n(3) 当2?i.-oo时亠=畑+ (1 + 0)尹匕200 十(1 +100〉臭〜1. 2k(l* EQ £* 6/?；. = /?尸3d!100X2Xfc = ~+(1+月)圧=—F+(i+io6》xo•产一&3当ft-«2kn 时冲严_____ ________ _______ 0X1%十(1 + 小& L 2(1 -100)X0.3^ 3' 2 ⑷已知£ = #=#x便"X罩•从图(毎的微变等效电路可以看出’局H&〃〔e十(1卄)&压亠 +。
