共基极放大电路的基本结构和功能
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&&& (1)共基极放大电路的结构&&& 共基极放大电路的输入信号加载到晶体三极管发射极(e)和基极(b)之间，而输出信号取自晶体三极管的集电极(c)和基极(b)之间，由此可见基极(b)为输入信号和输出信号的公共端，因而该电路称为共基极(b)放大电路。图4-8所示为共基极放大电路的基本结构。&&& 图4-8共基极放大电路的基本结构
&&&&&&&&&&& &&& 如图4-8所示，该电路主要是由晶体三极管VT、电阻器和耦合电容组成的。电路中的4个电阻都是为了建立静态工作点而设置的，其中R。还兼具集电极(C)的负载电阻；电阻R1．是负载端的电阻；两个电容C1和C2都是起到通交流隔直流作用的耦合电容；去耦电容Cb是为了使基极(b)酌交流直接接地，起消除交流负反馈的作用。&&& (2)共基极放大电路的功能&&& 在共基极放大电路中，信号由发射极(e)输入，由晶体三极管放大后由集电极(c)输出，输出信号与输入信号同相。它的最大特点是频带宽，常用作晶体三极管宽频带电压放大器，如图4-9所示。
&&&&&&&&&&& &&& 在该电路中，直流电源通过负载电阻R。为集电极提供偏置电压。同时，偏置电阻R2和R，构成分压电路为晶体三极管基极提供偏置电压。信号从输入端输入电路后，经耦合电容C．输入到晶体三极管的发射极，由晶体三极管放大后，经耦合电容C：输出同相放大的信号，其原理与共发射极放大电路类似，负载电阻R。两端电压随输入信号变化而变化，而输出端信号取自集电极和基极之间，对于交流信号直流电源相当于断路，因此输出信号相当于取自负载电阻R，两端，因而输出信号和输入信号相位同相。
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一个电路教会你设计NPN三极管放大电路
　　现在踏足到消费类电子，为了保持超高的性价比，在日常设计中经常用分离元器件。比如声音功放，需要一个电压和电流放大，两个几个电阻电容完成。但是后端还需要DSP的处理了。别的不说，现在就分析下设计的前前后后。本文引用地址：
　　我们常见的交流信号放大电路如图所示：
　　首先要计算出静态工作点：
　　对于交流信号，我们进行如下分析：假如输入电压引变化 ，则射极电流变化 ，由于 ，那么集电极上变化的电压为
　　由于C2为&隔直通交&的作用，在基极引入的直流电压被过滤掉，通过整理可以得到电路的放大倍数为
　　从上式中可以看出，R4与电路的放大倍数成反比，也就是我们常说的负反馈，因此该电路就是经典的共射负反馈电路，R4为发射极反馈电阻。由于负反馈的引入，该电路在R4电阻的作用下可以有效的抑制晶体管hef的分散性和由温度引起的Vbe变化而产生的发射极电流的变化，即常说的负反馈增加了系统的稳定性。
　　在实际的电路设计中，利用以上的计算公式和选取三极管的数据手册，可以实现简单的，满足功能需求的三极管放大电流。如下图为2SC2412的数据手册，在该手册中可以看出三极管的耐压最大值和电流最大值，这在电路设计中很重要。比如Vbeo为7v，如果在设计中没有注意到这个限制，采用了高于7v的输入电压，那么就会烧毁三极管。还有另外一个需要注意的就是Ic的大小， 2SC2412的Ic最大为150mA，在设计中如果没有注意到这个参数，使Ic过大，也会引起烧毁三极管的结果。
　　上图描述的是2SC2412的频率特性：频率特性与发射极之间的电流关系。其中纵坐标ft为晶体管的特征频率，是交流电流放大系数为1时的频率。从图中可以看出早80-450Mhz之间，发射极电流Ie有很大的变化。为获得好的频率曲线，在20mA&40mA该款晶体三极管的频率特性最好。因此，找一款适合设计的晶体管，特征频率表也是硬件工程师的一项工作。
　　在实际电路的设计中，通常会遇到削顶或削底的现象： Vc的数学表达式为
　　从数学角度看，Vc变化可以从0&Vcc，当R3的阻值过大时，去极限0，那么在Vc的电压表现中表现为电压曲线为一条直线0，这就是削底失真。相反，如果R3过小，会发生削顶失真。为了简化设计中碰到的这些问题，在设计电路中通常将Vc的电位设置在0&Vcc之间，这样，在一定程度上减小了失真现象的产生。
　　另外一个需要注意的事项是基极偏置电阻的确定。在确定基极偏置电阻时候，需要明确两个事情：a、晶体三极管的基极电流是集电极电流的1/hef，b、基极偏置电阻组成的回路中流过的电流要比晶体三极管基极电流大10倍以上，才能忽略基极电流，通常为了方便，取一个合适、便于计算的数值。
　　关于耦合电容的选取也要有严谨的态度。从事实角度看，需要从三极管的等效模型来进行分析：C1与输入电阻组成一个高通的滤波电路，输出电阻和C2也构成同样性质的电流。因此，在确定C1的大小时，需要根据
　　进行计算。对于Rin来说，是R1、R2和R4等效后电阻的并联值。对于确认C2时，需要考虑负载的特性，因为不同的负载特性会影响滤波器的截止频率。
　　至此，三极管设计的基本关键点已经完成，在实际设计中，在这些基础之上，能完成性能更加完善的电路。
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晶体管放大电路基础
4．估算放大电路的静态工作点应当在直流通路中进行，而估算放大电路性能指标 （如增益、输入电阻和输出电阻等）则应在交流通路中进行。
5．射极输出器的特点是：输入电阻高，输出电阻低。电压增益小于1，电压跟随性 好，且具有一定的电流和功率增益。
6．差分放大器由两个对称的共发射极放大器通过发射极电阻耦合而组成，其最重要 特点是对差模信号和共模信号具有完全不同的放大性能。差模输入电压是取自信号源的有 效信号或有用信号；而共模输入电压往往是温度变化、电源电压波动和电磁干扰等因素而 引入的有害信号或无用信号。共模抑制比Kcm用来全面衡量差分放大器放大差模信号和 抑制共模信号的能力。
7．多级放大电路有三种耦合方式：阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。
8．在实际放大电路中几乎无一例外地采用反馈。正反馈可形成振荡，负反馈可改善 放大电路的性能，如稳定静态工作点、改变放大电路的输入电阻和输出电阻、减小非线性 失真等。负反馈放大电路的这些优点是以降低放大倍数为代价的。
9．判别反馈性质的最简单方法是瞬时极性法：若反馈信号至基极，则反馈信号的极 性和原假设的基极信号极性相反为负反馈，极性相同为正反馈；若反馈信号至发射极，则 反馈信号的极性和原假设的发射极信号极性相同为负反馈，极性相反为正反馈。前者反馈 形式为并联反馈，后者反馈形式为串联反馈。反馈信号取自负载两端的电压时为电压反 馈，否则就是电流反馈。
10.负反馈放大器有4种类型：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈 和电流并联负反馈。各种类型的负反馈将对放大电路的众多性能指标具有相应的改善。
一、填空题
1．在共发射极放大电路中，输出电压U。和输入电压Ui相位
2．放大电路按晶体管连接方式不同可分为
3．放大电路中晶体管的静态工作点是指
4．在共发射极放大电路中，输出电压和输入电压的相位
5．放大电路设置静态工作点的目的是
6．放大电路的主要功能就是
不失真地放大。
通路可以近似估算放大电路的静态工作点；利用
可以近似估算放大电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。
8．对于一个放大电路来说，一般期望输入电阻
些，以减轻信号源的负担； 输出电阻
些，以增大带负载的能力。
9．小功率晶体管的输入电阻rbe一
（经验公式）
10.影响放大电路静态工作点的因素有
因老化而发生
● ..,.,..A.~ ~b.j..L.A_~~~ dd~L .~_ ~
电工与电子技术基础
喹函巧。吁哩加公z。““乒-“莎矗“
变化等，其中
的影响最大。
11．温度升高时，放大电路的静态工作点会上升，可能引起
作点稳定，通常采用
12．一个良好的差分放大器，对
信号应有足够的抑制能力。
失真，为使工
信号应有很高的放大倍数，对
13.两个大小
的输入信号称为共模信号；两个大小
的输入信号称为差模信号。
14．差分放大器的实质是能够克服
的一种多级
放大电路，它具有灵 活的
方式，是一种常用的
电路，也是组成
输入电路的主要形式。
15．衡量差分放大器性能优劣的主要指标是
16.多级放大电路常用的级间耦合方式有
17.在多级放大电路中，
的输入电阻是
输出电阻是
的信号源内阻；
放大电路输出信号是
路的输入信号电压。
18．反馈放大电路是由
19．负反馈有
20．电压反馈的作用是
21．直流负反馈能稳定放大器的
电路组成。
4种基本形式。
，电流反馈的作用是____。
，交流负反馈能改善放大器的
二、判断题
1．共发射极放大电路输出电压和输入电压相位相反，所以该电路有时被称为反相器。
2．放大电路不设置静态工作点时，由于晶体管的发射结有死区和晶体管的输入特性 曲线的非线性，会产生失真。(
3．放大电路具有能量放大作用。(
4．晶体管是构成放大电路的核心，具有电压放大作用。(
5．在晶体管放大电路中，晶体管发射结加正向电压，集电结加反向电压。(
6．放大电路能放大信号的能量来源于电源Vcc。(
7．晶体管工作的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。．(
8．晶体管工作在饱和区时，发射结和集电结均处于正偏。(
9．晶体管工作在截止区时，发射结和集电结均处于反偏。(
10．晶体管工作在放大区时，发射结和集电结均处于正偏。(
11．在共发射极放大电路中，输出电压与输入电压同相。(
12.放大电路的电压放大倍数随负载RI.的增大而减小。(
1。3.放大电路带上负载后，放大倍数和输出电压都会上升。(
晶体管放大电路基础
14.放大电路在工作时，电路同时存在直流分量和交流分量。(
15.实际放大电路常采用分压式偏置电路，就是因为它的输入阻抗小。(
16.分压式偏置电路，静态工作点的稳定与RB和Rc有关，且Rc越大，RB越小，工 作点越稳定。(
17.固定偏置放大电路的优点是静态工作点很稳定。(
18.静态工作点主要有基极电流IB、集电极电流Ic和集射极电压UcE。(
19.放大电路的静态工作点设定后，不受外界因素的影响。(
20.在分压式偏置电路中，如果不接发射极电容CE，就会使电压放大倍数上 升。(
21．自动控制系统中常采用共模输入方式。(
22.两个大小不等、极性相反的输入信号称为差模信号。(
23.共模抑制比越小，差分放大器的性能越好。(
24.只要有信号输入，差分放大器就可以有效地放大输入信号。(
25.差分放大器的共模放大倍数实际上为零。(
26.多级放大电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数之和。(
27.采用直接耦合的放大电路，前后级的静态工作点互相牵制。(
28.分析多级放大电路时，可以把前级的输出电阻看成是后级的输入电阻。(
29.采用变压器耦合的放大电路，前后级静态工作点互相影响。(
30.采用阻容耦合的放大电路，前后级静态工作点互不影响。(
31．负反馈提高了放大电路的放大倍数。(
32.电压串联负反馈可以提高放大电路的输入电阻和电压放大倍数。(
33.电压反馈送回到放大电路输入端的信号是电压。(
34.电流反馈送回到放大电路输入端的信号是电流。(
35.深度负反馈时，放大电路的闭环放大倍数只取决于反馈系数。(
36.反馈可以消除放大电路的非线性失真。(
37.负反馈对放大电路的输入电阻和输出电阻都有影响。(
38．为提高放大电路的放大倍数可以采用正反馈。(
39.串联反馈就是电流反馈，并联反馈就是电压反馈。(
40．负反馈可以提高放大电路放大倍数的稳定性。(
三、选择题
1．放大电路中的饱和失真与截止失真称为(
A．线性失真
B．非线性失真
C．交越失真
2．在放大电路中，当集电极电流增大时，即使晶体管(
A．集电极电压UcE上升
B．集电极电压UcE下降
C．基极电流不变
D．基极电流也随着增大
(3)空载和带负载时的电压放大倍数。 ．
图7-28计算题1图
晶体管放大电路基础
图7-29计算题2图
3．在图7-30所示电路中，RB=120ka，RE=ZkQ，RL一1.6kQ，VC =12V，p=60。试求：
(1)静态工作点；
(2)输入电阻和输出电阻；
(3)空载和带负载时的电压放大倍数。
4．在图7-31所示差分放大器中，设两管的rbe为1kQ，卢一100，Rc一10kQ，发射极恒 流源内阻（即R盥）为100kQ，试求：
(1)单端输出时的差模增益Aud；
(2)单端输出时的共模增益A.c；
(3)单端输出时的共模抑制比KcMR。
图7-30计算题3图
图7-31计算题4图 141
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三个基本元件构成，其中
为输入电压，
为输出开路（RL = &）时的电压增益。所谓受控电压源是一种非独立的电压信号源，它的输出受另一信号控制，在本例中则受
信号的控制，并随
线性变化如
。图中放大电路模型与电压信号源
、信号源内阻Rs以及电阻RL的组合，可在RL两端得到对应
的输出信号
从图1可以看出，由于Ro与RL的分压作用，使负载电阻RL上的电压信号
小于受控电压源的信号幅值，即
可见，其电压增益为
的恒定性受到RL变化的影响，随RL的减小而降低。这就要求在电路设计时努力使Ro&&RL，以尽量减小信号的衰减。理想电压放大电路的输出电阻应为Ro=0。
信号衰减的另一个环节在输入电路。信号源内阻Rs和放大电路输入电阻Ri的分压作用，致使到达放大电路输入端的实际电压只有
显然，只有当Ri&&Rs时，才能使Rs对信号的衰减作用大为减小。这就要求设计电路时，应尽量设法提高电压放大电路的输入电阻Ri。理想电压放大电路的输入电阻应为Ri=& 。 此时，
，信号免受衰减。
从上述分析可知，电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小且负载电阻RL较大的场合。
图1中所有电路模型的下部，输入回路和输出回路之间都有一根连线，并标以“^”符号，这是作为电路输入与输出信号的共同端点或参考电位点。这个参考点对于分析电子电路是必要的，而且是很方便的。
然而，当前有许多工业控制设备及医疗设备，为了提高安全性和抗干扰能力，在前级信号预放大中，普遍采用所谓的隔离放大，即放大电路的输入与输出电路（包括供电）相互绝缘，输入与输出信号之间不存在任何公共参考点。这种类型的电压放大电路模型如图2所示。输入和输出之间有无公共参考点对本章所有内容的讨论没有影响。
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三极管的三种放大电路
三极管的三种放大电路
　　共基极放大电路
　　共基极的放大电路，如图1所示，
图1　共基极放大电路
　　主要应用在高频放大或振荡电路，其低输入阻抗及高输出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。电路特性归纳如下：
　　输入端（EB之间）为正向偏压，因此输入阻抗低（约20～200 ）　　输出端（CB之间）为反向偏压，因此输出阻抗高（约100k～1M ）。
　　电流增益：
　　 　　虽然AI小于1，但是RL / Ri很大，因此电压增益相当高。
　　功率增益：
　　由于AI小于1，所以功率增益不大。
　　共发射极放大电路
　　共发射极的放大电路，如图2所示。
图2 　共发射极放大电路
　　因具有电流与电压放大增益，所以广泛应用在放大器电路。其电路特性归纳如下：
　　输入与输出阻抗中等（Ri约1k～5k ；RO约50k）。
　　电流增益：
　　电压增益：
　　负号表示输出信号与输入信号反相（相位差180°）。
　　功率增益：
　　功率增益在三种接法中最大。
　　共集电极放大电路
　　共集电极放大电路，如图3所示，
图3 　共集电极放大电路
　　高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用，以改善电压信号的负载效应。其电路特性归纳如下：
　　输入阻抗高（Ri约20 k ）；输出阻抗低（RO约20 ）。
　　电流增益：
　　电压增益：
　　电压增益等于1，表示射极的输出信号追随着基极的输入信号，所以共集极放大器又称为射极随耦器（emitter follower）。功率增益Ap = AI × Av≈β ，功率增益低。
　　三种放大电路特性比较
晶体管接法
Aν＞1反相放大
信号放大器
Aν＞1最大
高频电路高频响应好
Aν≤1最小
阻抗匹配射极跟随器
共发射极放大电路偏压
图4　自给偏压方式
　　又称为基极偏压电路，最简单的偏压电路，稳定性差，容易受β值的变动影响，温度每升高10℃时，逆向饱和电流ICO增加一倍。温度每升高1℃时，基射电压VBE减少2.5mV ，β随温度升高而增加(影响最大) 。
图5　带电流反馈的基极偏压方式
　　三极管发射极加上电流反馈电阻，特性有所改善，但还是不太稳定。
图6　分压式偏置电路
　　此为标准低频信号放大原理图电路，其R1（下拉电阻）及R2为三极管偏压电阻，为三极管基极提供必要偏置电流,R3为负载电阻，R4为电流反馈电阻（改善特性），C3为旁路电容，C1及C3为三极管输入及输出隔直流电容（直流电受到阻碍）,信号放大值则为R3/R4倍数.设计上注意: 三极管Ft值需高于信号放大值与工作频率相乘积,选择适当三极管集电极偏压、以避免大信号上下顶部失真,注意C1及C3的容量大小对低频信号(尤其是脉波)有影响.在R4并联一个C2，放大倍数就会变大。而在交流时C2将R4短路。
　　为什么要接入R1及R4?
　　因为三极管是一种对温度非常敏感的半导体器件，温度变化将导致集电极电流的明显改变。温度升高，集电极电流增大；温度降低，集电极电流减小。这将造成静态工作点的移动，有可能使输出信号产生失真。在实际电路中，要求流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB。这样温度变化引起的IB的变化，对基极电位就没有多大的影响了，就可以用R1和R2的分压来确定基极电位。采用分压偏置以后，基极电位提高，为了保证发射结压降正常，就要串入发射极电阻R4。
　　R4的串入有稳定工作点的作用。如果集电极电流随温度升高而增大，则发射极对地电位升高，因基极电位基本不变，故UBE减小。从输入特性曲线可知，UBE的减小基极电流将随之下降，根据三极管的电流控制原理，集电极电流将下降，反之亦然。这就在一定程度上稳定了工作点。分压偏置基本放大电路具有稳定工作点的作用，这个电路具有工作点稳定的特性。当流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB（一般大于十倍以上）时，可以用下列方法计算工作点的参数值
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