放大电路的直流通路与静态工作点

放大电路直流通路和交流通路通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源的作用共存，这使得电路的分析复杂化。

为简化分析，引入直流通路和交流通路。

1．直流通路在直流电源的作用下直流电流（静态电流）流过的通路，用于研究电路的静态工作点。

求一个电路的直流通路，有以下三点：①电容视为开路；②电感视为短路；③信号源视为短路，保留内阻。

2．交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究电路的动态参数。

求一个电路的交流通路，有以下两点：①容量大的电容（耦合电容）视为短路；②无内阻的直流电源视为短路。

注意：直接耦合放大电路的静态工作点与信号源内阻和负载电阻有关，而阻容耦合与信号源内阻和负载无关。

在分析放大电路时，应遵循“先静态，后动态”的原则，求解静态工作点利用直流通路，求解动态参数时应利用交流参数，两种通路不可混淆，但二者也是不可分割的。

基于三种电路对电流放大的研究摘要：放大电路时指能量的控制和转换，用能量比较小的输入信号来控制另一个能源，使输出端的负载得到的能量比较大的信号。

放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。

三种放大电路的基本组态：三种放大电路为：共发射极放大电路，共基极放大电路，共集电极放大电路。

1、共发射极放大电路三极管V：实现电流放大。

集电极直流电源Ucc：确保三极管工作在放大状态。

集电极负载电阻Rc:将三极管集电极电流变化转为电压变化，以实现电压放大。

基极偏置电阻Rb:为放大电路提供静态工作点。

耦合电容C1和C2：隔直流通交流。

工作原理：Ui直接加在三级管V的基极和发射极之间，引起基极电流ib作相应的变化。

通过V的电流放大作用，V的集电极电流ic也将变化。

ic的变化引起V的集电极和发射极之间的电压UCE变化。

UCE中的交流分量uce经过C2畅通的传送给负载RL，成为输出交流电压u。

，实现电压放大作用。

（1）静态分析：共发射极放大电路的直流通路和静态工作点（2）求静态工作点上图Q点为静态工作点。

2、共集电极放大电路A是一个共集组态的单管放大电路,b为等效电路。

则由a图电路的基极回路可求得基极电流为电流的放大倍数由图b等效电路可知。

3、共基极放大电路直流通路与静态工作稳定电路相同。

电流的放大倍数没有电流的放大作用。

电压放大倍数具有电压放大作用，没有倒向作用。

共基极放大电路具有输出电压与输入电压同相，电压放大倍数高、输入电阻小、输出电阻大等特点。

由于共基极电路有较好的高频特性，故广泛用于高频或宽带放大电路中。

三种电路的比较：1.共射电路既能放大电压又能放大电流，具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入电阻在三种电路中居中，输出电阻较大，频带较窄。

常做低频放大电路的单元电路。

2. 共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，电压放大倍数接近１，具有电压跟随特点。

常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用。

Value Engineering0引言模拟电子技术中典型的电路之一为基本放大电路，而共射放大电路是最为常用的基本放大电路。

因此，共射放大电路的分析成了放大电路分析的主要内容[1]。

放大电路的分析包括静态分析和动态分析，静态分析是动态分析的基础，合适的静态工作点是放大电路进行放大的前提。

直流通路中带有负载的放大电路的静态分析中，参数U CEQ 的计算在放大电路的静态分析中是一个难点，也是重点[2]。

但一些教材或参考辅导教材是直接给出应用的公式，并没有给出推导过程。

本文主要针对直流通路中带有负载的直接耦合式共射放大电路进行静态分析，特别是对参数U CEQ 给出了三种不同的求解方法。

1共射放大电路三极管构成的基本放大电路根据输入输出信号连接方式的不同，具有三种基本接法：共射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路，其中根据耦合方式的不同，又分为直接耦合式、阻容耦合式、变压器耦合式和光电耦合式。

共射极放大电路由于输入电阻高、输出电压与输入电压反相、既有电压放大作用又具有电流放大作用的特点，在三极管放大电路中用途较为广泛。

共射放大电路是三极管基极输入、集电极输出，图1为输出端未带负载的直接耦合式共射极放大电路，该放大电路的直流通路中输出端未带负载。

图2为输出端带负载的直接耦合式共射极放大电路，该放大电路的直流通路中输出端带有负载。

2静态分析放大电路的静态分析是指在直流通路中计算参数I BQ 、I CQ 、U BEQ 和U CEQ ，其中U BEQ 往往看作是已知参数，对于硅三极管，U BEQ =0.7V ，锗三极管U BEQ =0.2V 。

放大电路静态分析的方法有两种：图解法和公式法。

图解法是在三极管输入特性曲线坐标面内画出输入端的直流负载线（u be 与i b 之间的关系式），与输入特性曲线交点对应的坐标即为参数I BQ 和U BEQ ；在三极管输出特性曲线坐标面内画出输出端直流负载线（u ce 与i c 之间的———————————————————————作者简介:黄艳（1974-），女，安徽砀山人，硕士研究生，2007年毕业于中国矿业大学，讲师，研究方向为检测技术与自动化装置。

习题七7-1 什么是静态工作点？如何设置静态工作点？若静态工作点设置不当会出现什么问题？估算静态工作点时，应根据放大电路的直流通路还是交流通路？答：所谓静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点，设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。

可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点。

若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。

估算静态工作点是根据放大电路的直流通路。

7-2 试求题图7-1各电路的静态工作点。

设图中的所有三极管都是硅管。

解：图(a)静态工作点VR I U U mA I I A mA I c c cc ce b c b 3.14101107.9247.9194.050194194.0101207.024333=⨯⨯⨯-=-==⨯===≈⨯-=-βμ 图(b)和图(c)的发射结反向偏置，三极管截止，所以I b =0，I c =βI b ≈0，三极管工作在截止区，U ce ≈U cc 。

图(d)的静态工作点)1.3712(]10)212(1065.212[)]()6(6[65.226026.0165.21027.06333--=⨯+⨯⨯--=+----≈=≈=≈+==⨯-=-e c c ce e c e b e R R I U mA I I A mA I I mA I μβ依此I c 电流，在电阻上的压降高于电源电压，这是不可能的，由此可知电流要小于此值，即三极管工作在饱和状态。

图(e)的静态工作点V R I U U mA I I I I mA I V U e e cc ce e b e c e B 3.161021085.3240475.018085.3185.31027.08810310)6030(2433333=⨯⨯⨯-=-==+=+=≈=⨯-==⨯⨯⨯+=-β 7-3 放大电路的输入电阻与输出电阻的含义是什么？为什么说放大电路的输入电阻可+24V c 2k R e =100 R e 2k (a) (b) (c)题图7-1 习题7-2电路图以用来表示放大电路对信号源电压的衰减程度？放大电路的输出电阻可以用来表示放大电路带负载的能力？答：输入电阻就是将放大电路看为一个四端元件，从输入端看入的等效电阻。

直流通路与静态工作点无信号输入（us＝0）时，放大电路的工作状态称为静态。

静态时，电路中各处的电压、电流均为直流量。

由于电路中的电容、电感等电抗元件对直流没有影响，因此，对直流而言，放大电路中的电容可视为开路（电感可视为短路），据此所得到的等效电路称为放大电路的直流通路，如图Z0202所示。

静态时，晶体管各极的直流电流、电压分别用IB、UBE、IC、UCE表示。

由于这组数值分别与晶体管输入、输出特性曲线上一点的坐标值相对应，故常称这组数值为静态工作点，用Q表示。

明显，静态工作点是由直流通路打算的。

静态工作点常用如下近似计算法进行估算：IBRb +UBE = ECICRC +UcE = EC在上常工作状况下，对应不同的IB 值，UBE 的变化很小，作为近似估算，可以认为UBE不变，对硅管近似地取UBE ≈0.7V，对锗管近似地取UBE ≈0.3V。

通常EC》UBE ，因而由上两式可得：由于电子电路中电流一般比较小，在计算过程中，电流IB的单位常取μA电流IC的单位常取mA，电阻的单位为kΩ，电压的单位仍是V。

放大电路既然是放大沟通信号的，为什么还要设置静态工作点呢？这主要是由于晶体管等放大器件是非线性器件所致。

如晶体管的放射结是单向导电的，而且存在着肯定的门限电压，在门限电压四周，输入特性曲线具有严峻的非线性，如图。

若不设偏置，直接输入正弦波电压uI，由图可见，不仅要求uI 要有肯定幅度，而且Ib已消失了严峻的非线性失真，根本达不到不失真放大的目的。

要减小这种失真，就要设置肯定的直流偏置电压UBE ，使沟通信号uI迭加在UBE 之上，从而使加到放射结两端的电压uBE =UBE + uI，基极电流IB= IB + Ib ，成为只有大小变化、而没有极性变化的脉动直流，如图Z0203所示，这就保证了在uI 的整个周期内，晶体管始终工作在线性区域。

因此，只有合理地设置静态工作点，才能不失真地放大信号。

《电路与电子技术基础》参考解答 习题七7-1 什么是静态工作点如何设置静态工作点若静态工作点设置不当会出现什么问题估算静态工作点时，应根据放大电路的直流通路还是交流通路答：所谓静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点，设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时，不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置，集电结反向偏置的三极管放大状态。

可以通过改变电路参数来改变静态工作点，这就可以设置静态工作点。

若静态工作点设置的不合适，在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真（静态工作点偏高）或截止失真（静态工作点偏低）。

估算静态工作点是根据放大电路的直流通路。

7-2 试求题图7-1各电路的静态工作点。

设图中的所有三极管都是硅管。

解：图(a)静态工作点VR I U U mA I I A mA I c c cc ceb c b 3.14101107.9247.9194.050194194.0101207.024333=⨯⨯⨯-=-==⨯===≈⨯-=-βμ 图(b)和图(c)的发射结反向偏置，三极管截止，所以I b =0，I c =βI b ≈0，三极管工作在截止区，U ce ≈U cc 。

图(d)的静态工作点)1.3712(]10)212(1065.212[)]()6(6[65.226026.0165.21027.06333--=⨯+⨯⨯--=+----≈=≈=≈+==⨯-=-e c c ce e c eb e R R I U mAI I A mA I I mA I μβ依此I c 电流，在电阻上的压降高于电源电压，这是不可能的，由此可知电流要小于此值，即三极管工作在饱和状态。

图(e)的静态工作点VR I U U mA I I I I mA I V U e e cc ce e b e c e B 3.161021085.3240475.018085.3185.31027.08810310)6030(2433333=⨯⨯⨯-=-==+=+=≈=⨯-==⨯⨯⨯+=-β7-3 放大电路的输入电阻与输出电阻的含义是什么为什么说放大电路的输-6V R c β β R e R e 2k 30k 2k入电阻可以用来表示放大电路对信号源电压的衰减程度放大电路的输出电阻可以用来表示放大电路带负载的能力答：输入电阻就是将放大电路看为一个四端元件，从输入端看入的等效电阻。

第6章-基本放大电路-填空题：1．射极输出器的主要特点是电压放大倍数小于而接近于1，输入电阻高、输出电阻低。

2．三极管的偏置情况为发射结正向偏置，集电结正向偏置时，三极管处于饱和状态。

3．射极输出器可以用作多级放大器的输入级，是因为射极输出器的。

（输入电阻高）4．射极输出器可以用作多级放大器的输出级，是因为射极输出器的。

（输出电阻低）5．常用的静态工作点稳定的电路为分压式偏置放大电路。

6．为使电压放大电路中的三极管能正常工作，必须选择合适的。

（静态工作点）7．三极管放大电路静态分析就是要计算静态工作点，即计算、、三个值。

（I B、I C、U CE）8．共集放大电路（射极输出器）的极是输入、输出回路公共端。

（集电极）9．共集放大电路（射极输出器）是因为信号从极输出而得名。

（发射极）10．射极输出器又称为电压跟随器，是因为其电压放大倍数。

（电压放大倍数接近于1）11．画放大电路的直流通路时，电路中的电容应。

（断开）12．画放大电路的交流通路时，电路中的电容应。

（短路）13．若静态工作点选得过高，容易产生失真。

（饱和）14．若静态工作点选得过低，容易产生失真。

（截止）15．放大电路有交流信号时的状态称为。

（动态）16．当时，放大电路的工作状态称为静态。

（输入信号为零）17．当时，放大电路的工作状态称为动态。

（输入信号不为零）18．放大电路的静态分析方法有、。

（估算法、图解法）19．放大电路的动态分析方法有微变等效电路法、图解法。

20．放大电路输出信号的能量来自。

（直流电源）二、计算题：1、共射放大电路中，U CC=12V，三极管的电流放大系数β=40，r be=1KΩ，R B=300KΩ，R C=4KΩ，R L=4K Ω。

求（1）接入负载电阻R L前、后的电压放大倍数；（2）输入电阻r i输出电阻r o解：（1）接入负载电阻R L前：A u= -βR C/r be= -40×4/1= -160接入负载电阻R L后：A u= -β(R C// R L) /r be= -40×(4//4)/1= -80（2）输入电阻r i= r be=1KΩ输出电阻r o = R C=4KΩ2、在共发射极基本交流放大电路中，已知U CC = 12V，R C = 4 kΩ，R L = 4 kΩ，R B = 300 kΩ，r be=1K Ω，β=37.5 试求：（1）放大电路的静态值（2）试求电压放大倍数A u。