一、放大电路的组成与各元件的作用

Rb和Rc：提供适合偏置--发射结正偏，集电结反偏。C1、C2是隔直(耦合)电容，隔直流通交流。

共射放大电路

Vs ，Rs：信号源电压与内阻; RL：负载电阻，将集电极电流的变化△ic转换为集电极与发射极间的电压变化△VCE

二、放大电路的基本工作原理

静态(Vi=0,假设工作在放大状态) 分析，又称直流分析，计算三极管的电流和极间电压值，应采用直流通路(电容开路)。

基极电流：IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb

集电极电流：IC=ICQ=βIBQ

集-射间电压：VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 　动态(vi≠0)分析：

放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现 ，其实质上是一种能量转换器。

三、构成放大电路的基本原则

放大电路必须有合适的静态工作点：直流电源的极性与三极管的类型相配合，电阻的设置要与电源相配合，以确保器件工作在放大区。输入信号能有效地加到放大器件的输入端，使三极管输入端的电流或电压跟随输入信号成比例变化，经三极管放大后的输出信号(如ic=β*ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。

电压传输特性和静态工作点

一、单管放大电路的电压传输特性

图解分析法：

输出回路方程：

输出特性曲线：

AB段：截止区，对应于输出特性曲线中iB<0的部分。

BCDEFG段：放大区

GHI段：饱和区

作为放大应用时：Q点应置于E处(放大区中心)。若Q点设置C处，易引起载止失真。若Q点设置F处，易引起饱和失真。

用于开关控制场合：工作在截止区和饱和区上。

二、单管放大电路静态工作点(公式法计算)

单电源固定偏置电路：选择合适的Rb，Rc，使电路工作在放大状态。

工作点稳定的偏置电路：该方法为近似估算法。

分压式偏置电路：

稳定工作点的另一种解释：温度T↑→IC↑→IE↑→VE↑(=IERe)↓(VB固定) ，则 IC↓ IB↓ VBE↓ (=VB-VE)。

在静态情况下，温度上升引起IC增加，由于基极电位VB基本固定，该电流增量通过Re产生负反馈，迫使IC自动下降,使Q点保持稳定。Re愈大，负反馈作用愈强，稳定性也愈好。但Re过大，输出的动态范围(ΔVCE)变小，易引起失真。Rb1、Rb2愈小，VB愈稳定。但它们过小将使放大能力下降。工程设计时，应综合考虑电阻阻值的影响。

共基极放大电路

共基极的放大电路，如图1所示，

三极管共基极放大电路

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 )。

三极管的三种放大电路

电流增益：

三极管的三种放大电路

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：

三极管的三种放大电路

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。

三极管共发射极放大电路

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：

三极管的三种放大电路

电压增益：

三极管的三种放大电路

负号表示输出信号与输入信号反相(相位差180°)。

功率增益：

三极管的三种放大电路

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，

三极管共集电极放大电路

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：

三极管的三种放大电路

电压增益：

三极管的三种放大电路

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。

三极管三种放大电路特性比较

晶体管接法 电流增益 电压增益 输入阻抗 输出阻抗 应用电路

共发射极 β》1 Aν>1

反相放大 中 中高 信号放大器

共基极 α≤1

最小 Aν>1

最大 最低 最高 高频电路

高频响应好

共集电极 γ>1

最大 Aν≤1

最小 最高 最低 阻抗匹配

射极跟随器

共发射极放大电路偏压

三极管自给偏压电路

　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) 。

带电流反馈的三极管基极偏压电路

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。

三极管分压式基极偏流电路

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

三极管的三种放大电路

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三极管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。