基本放大电路及其分析方法

基本放大电路是电路的一种，可以应用在电路施工中。

基本放大电路输入电阻很低，一般只有几欧到几十欧，但其输出电阻却很高。

基本直放大电路既可以放大交流信号，也可放大直流信号和变化非常缓慢的信号，且信号传输效率高，具有结构简单、便于集成化等优点，集成电路中多采用这种耦合方式。

放大的概念放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。

晶体管和场效应管是放大电路的核心元件。

任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号的叠加，所以放大电路以正弦波为测试信号。

基本共射放大电路的工作原理（1）设置静态工作点的必要性静态工作点——I 、I 、U原因不设置静态工作点会使输出电压严重失真，输出电压也毫无变化。

Q点不仅会影响电路是否会产生是真，还会影响着放大电路几乎所有的动态系数。

（2）工作原理及波形分析所以选择合适的静态工作点才不会使输出波形产生非线性失真。

基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠Rc将电流的变化转化成电压的变化来实现。

放大电路的组成原则（1）组成原则必须根据所用放大管的类型提供直流电源，以便设置合适的静态工作点并做为输出的能源。

电阻取值适当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。

输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。

当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。

（2）常见的两种共射放大电路直接耦合共射放大电路电路中信号源与放大电路，放大电路与负载电阻均直接相连，故称其为“直接耦合”。

阻容耦合共射放大电路由于C1用于连接信号源与放大电路，电容C2用于连接放大电路与负载，在电子电路中起连接作用的电容就称为耦合阻容。

放大电路的分析方法（1）直流通路与交流通路直流通路——研究静态工作点：电容视为开路；电感线圈视为短路；信号源视为短路，但要保留其内阻。

交流通路——研究动态参数：容量大的电容（如耦合电容）视为短路；无内阻的直流电源（如+Vcc）视为短路。

二、基本放大电路及其分析方法一个放大器一般是由多个单级放大电路所组成，着重讨论双极型半导体三极管放大电路的三种组态，即共发射极，共集电极和共基极三种基本放大电路。

从共发射极电路入手，推及其他二种电路，其中将图解分析法和微变等效电路分析法，作为分析基础来介绍。

分析的步骤，首先是电路的静态工作点，然后分析其动态技术指标。

对于放大器来说，主要的动态技术指标有电压放大倍数、输入阻抗和输出阻抗。

.共射极基本放大电路的组成及放大作用在实践中，放大器的用途是非常广泛的，它能够利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值，为了了解放大器的工作原理，先从最基本的放大电路学习：图称为共射极放大电路，要保证发射结正偏，集电极反偏Ib=（V BB-V BE）/Rb，对于硅管V BE约为左右,锗管约为左右,I B=/Rb这个电路的偏流I B决定于V BB和Rb的大小,V BB和Rb 一经确定后,偏流I B就固定了,所以这种电路称为固定偏流电路,Rb又称为基极偏置电阻,电容Cb1和Cb2为隔直电容或耦合电容,在电路中的作用是“传送交流,隔离直流”,放大作用的实质是利用三极管的基极对集电极的控制作用来实现的.如下图上图是共射极放大电路的简化图,它在实际中用得比较多的一种电路组态,放大电路的主要性能指标，常用的有放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、非线性失真、频率失真以及输出功率和效率等。

对于不同的用途的电路，其指标各有侧重。

初步了解放大电路的组成及简单工作原理后，就可以对放大电路进行分析。

主要方法有图解法和微变等效法。

.图解分析法静态工作情况分析当放大电路没有输入信号时，电路中各处的电压，电流都是不变的直流，称为直流工作状态简称静态，在静态工作情况下，三极管各电极的直流电压和直流电流的数值，将在管子的特性曲线上确定一点，这点称为静态工作点，下面通过例题来说明怎样估算静态工作点。

解:Cb1与Cb2的隔直作用,对于静态下的直流通路,相当于开路,计算静态工作点时,只需考虑图中的Vcc、Rb、Rc及三极管所组成的直流通路就可以了，I B=（Vcc－）/Rb（I C=βI B+I CEO ）I C=βI B，V CE=V CC－I C R C如已知β，利用上式可近似估算放大电路的静态工作点。

放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路⼀、本⽂介绍的定义⼆、放⼤电路分析⽅法三、图解法⼀、本⽂介绍的定义放⼤电路分析、图解法、微变等效电路法、静态分析、动态分析、直流通路、交流通路、单管共射放⼤电路的直流和交流通路、静态⼯作点、图解法分析静态、直流负载线、交流负载线、电压放⼤倍数公式、交直流并存状态、电压放⼤作⽤、倒相作⽤、⾮线性失真、截⽌失真、饱和失真、最⼤输出幅度、电路参数对静态⼯作点的影响、⼆、放⼤电路分析⽅法放⼤电路分析：放⼤电路主要器件如双极型三极管、场效应管，特性曲线是⾮线性的，对放⼤电路定量分析，需要处理⾮线性问题，常⽤⽅法，图解法和微变等效电路法。

图解法：在放⼤管特性曲线上⽤作图的⽅法对放⼤电路求解。

微变等效电路法：将⾮线性问题转化成线性问题，也就是，在较⼩变化范围内，近似认为特性曲线是线性的，导出放⼤器件等效电路和微变等效参数，利⽤线性电路适⽤的定律定理对放⼤电路求解。

静态分析：讨论对象是直流成分，分析未加输⼊信号时，电路中各处的直流电压、直流电流。

动态分析：讨论对象是交流成分，加上交流输⼊信号，估算动态技术指标，电压放⼤倍数、输⼊电阻、输出电阻、通频带、最⼤输出功率。

直流通路：电容所在路视为开路；电感所在路视为短路。

交流通路：电容容抗为1/(wC)，电容值⾜够⼤，电容所在路视为短路；电感感抗为wL；理想直流电压源Vcc视为短路(因为电压恒定不变)；理想电流源，视为开路(因为电流变化量为0) 。

单管共射放⼤电路的直流和交流通路：如下图，直流通路，将隔直电容开路；交流通路，将隔直电容短路，直流电源Vcc短路。

静态⼯作点：三极管基极回路和集电极回路存在着直流电流和直流电压，这些电流电压在三极管输⼊输出特性曲线上对应⼀个点，称为静态⼯作点，静态⼯作点的基极电流Ibq、基极与发射极之间的电压Ubeq、集电极电流Icq、集电极与发射极电压Uceq。

三、图解法图解法分析静态：⽤作图的⽅法分析放⼤电路静态⼯作点。

基本共射极放大电路电路分析基本共射极放大电路是一种常用的放大电路，它由一个NPN型晶体管的基极接入输入信号，发射极接入负载电阻，集电极接入电源电压，同时通过一个偶联电容和输入电容与输入信号源相连。

在这种电路中，输出信号时相反的输入信号。

下面我们将详细介绍基本共射极放大电路的电路分析。

1.静态工作点分析首先，我们需要确定晶体管的静态工作点，也就是集电极电流和集电极电压的值。

为了简化分析，我们可以假设晶体管为理想墙形器件，即基极电流很小，基极电压为0V。

根据基尔霍夫电流定律，我们可以写出输入回路的方程：Ib = (Vcc - Vbe) / Rb其中，Ib是基极电流，Vcc是电源电压，Vbe是基极-发射极电压（约为0.6V），Rb是基极电阻。

然后，我们可以根据晶体管的静态放大倍数β值，计算集电极电流Ic：Ic=β*Ib接下来，根据集电极-发射极电压和集电极电流的关系，可以求出集电极电压Vce：Vce = Vcc - Ic * Rc其中，Rc是负载电阻。

2.动态工作点分析除了静态工作点，我们还需要分析动态工作点，即在输入信号存在时晶体管的工作状态。

基本共射极放大电路的输入电容是很小的，可以忽略。

因此，我们可以将输入信号直接加到基极上，即vb = Vb + vb'，其中vb是基极电压，Vb为静态基极电压，vb'为输入信号。

根据晶体管的放大特性，可以写出输出电流Ie和输入电流Ib之间的关系：Ie=β*Ib+(β+1)*Ic'其中，Ic'是交流集电极电流的变化部分。

接下来，我们可以通过Ohm定律和基尔霍夫电流定律，写出发射极电流Ie、集电极电流Ic和负载电阻Rc之间的关系：Ie=Ic+IbIc = Ic' + (Vce + Vrc) / Rc将以上两个方程联立，我们可以解得Ic'。

进一步，我们可以通过欧姆定律和基尔霍夫电压定律，计算集电极电压Vce的变化值：Vce = Vce' + Ic' * Rc其中，Vce'和Vrc是交流工作点的变化值。

基本放大电路的两种分析方法1．图解法：主要功能：分析静态工作点，动态范围和波形失真。

分析步骤：①画出三极管的输出特性，根据电路参数求出I BQ ； ②作直流负载线，确定静态工作点；③通过静态工作点作交流负载线；④根据输入信号引起的i b 变化，由交流负载线确定i C 和u CE 的变化范围； ⑤检查是否有失真，确定输出波形。

2．微变等效电路法：主要功能：分析动态参数，计算放大倍数、输入和输出电阻。

分析步骤：①利用估算法或图解法求静态工作点；②根据放大电路的交流通路画出微变等效电路； ③根据三极管参数，利用公式()EQ bb be I 261r r 'β++=求出r be ；④按照线性电路的分析方法求A u 、R i 、R 0 。

对于共射极基本放大电路电压放大倍数A u 、输入电阻R i 、输出电阻R o 的计算公式分别为：A u = -βbe L C r R R // 考虑了信号源内阻R S 的电压放大倍为A uSA uS =Sbe L C R r R R +-//β R i =R b //r beR o = R C3．例题分析右图所示电路中，设三极管的β值为100，U BE ＝0.7V ，r bb ’=200Ω，C 1和C 2足够大，又知U CC ＝10V ，R b ＝490k Ω，R C =RL=3k Ω。

试求：（1）静态时I BQ 、I CQ 、U CEQ ；（2）计算r be ；（3）求电压放大倍数A u ；（4）求输入电阻R i 和输出电阻R o 。

解：（1）根据估算公式可求出静态工作点，其中： I BQ ＝mA 02.04907.010R U U b BEQ CC =-=- I CQ ＝βI BQ =100×0.02=2mAU CEQ =U CC －I CQ R C =10－2×3＝4V（2）根据公式可求出r be ，即：()()Ω=++=β++=k 5.12261001200I 261r r CQ 'bb be （3）根据已知公式可求放大倍数为：()1005.13333100r R //R A be L C u -=+⨯⨯-=β-= （4）电路的输入和输出电阻分别为：R i =R b //r be =1.5k ΩR o ＝R c ＝3k Ω主讲老师建议：✧阅读文字主教材3。

3.2 基本放大电路的分析方法3.2.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。

（1）静态工作状态的计算分析法根据直流通路可对放大电路的静态进行计算(03.08)I= I B (03.09)CV=V CC－I C R c (03.10)CEI、I C和V CE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。

B在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位V B、V E和V C即可确定三极管的工作状态。

（2）静态工作状态的图解分析法放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。

图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析直流负载线的确定方法：1. 由直流负载列出方程式V CE=V CC－I C R c2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点 V CC和V CC/R c,即可画出直流负载线。

3. 在输入回路列方程式V BE =V CC－I B R b4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。

5. 得到Q点的参数I BQ、I CQ和V CEQ。

例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。

图03.09 三极管工作状态判断例3.2：用数字电压表测得V B=4.5V 、V E=3.8V 、V C =8V，试判断三极管的工作状态。

电路如图03.10所示图03.10 例3.2电路图3.2.2 放大电路的动态图解分析(1) 交流负载线交流负载线确定方法：1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/R L'。

2.R L'= R L∥R c，是交流负载电阻。

3.交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。

4.交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。

图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析(2) 交流工作状态的图解分析动画图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1）通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论：1. v i→↑ v BE→↑ i B→↑ i C→↑ v CE→↓ |-v o|↑；2. v o与v i相位相反；3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.可以确定最大不失真输出幅度。