第2章 基本放大电路例题解析
例2．1 三极管组成电路如图2．2(a)～(f)所示，试判断这些电路能不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。
解： 解此类题要注意以下问题：
(1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。对NPN型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的正极接集电极C，负极接“地”；对PNP型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的负极接集电极C，正极接“地”。
(2)判断有无完善的直流通路。 (3)判断有无完善的交流通路。
(4)在前三步判断得到肯定的结果时，再根据电路给出的参数值计算、判断三极管是否工作在放大区。电路的分析如下：
图(a)电路由NPN管组成，静态情况下发射结无正向偏置，电路没有合适的静态工作点，
图2．2
不具备放大作用。
图(b)电路由NPN管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，也不具备合适的静态工作点，不能放大。
图(c)电路由NPN管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条件，但发射结的偏置电源VBB将输入的交流信号旁路而不能进入三极管b，e间的输入回路，所以尽管电路具备合适的静态工作点，仍不能对交流信号进行正常的放大。
图(d)电路由PNP管组成，三极管发射结正偏，集电结反偏，交流信号能进入b，e间的输入回路，经放大后在输出端出现，放电路能进行正常的放大。
图(e)电路由PNP型管组成，三极管的发射结、集电结均满足放大的偏置条件，输入信号
1
图2．3
也能进入输入回路，但输出端无电阻Rc，故输出交流信号将经电源VCC被地短路，因此电路也不能进行正常的放大。
图(f)电路由PNP管组成，三极管的偏置满足放大的条件，二极管VD为反向偏置，在电路中起温度补偿的作用，放电路能正常的放大。
例2．2 图2．3(a)固定偏流放大电路中，三极管的输出特性及交、直流负载线如图2．3 (b)，试求：
(1)电源电压VCC，静态电流IB、IC和管压降VCE的值； (2)电阻Rb、RC的值；
(3)输出电压的最大不失真幅度VOM；
解 (1)由图解法可知，直流负载线与输出特性横坐标轴的交点的电压值即是VCC值的大小，由图2．3 (b)，读得Ib≈20μA，VCC≈6V。由Q点分别向横、纵轴作垂线，得IC＝1mA，VCE＝3V。
(2)由直流通路基极回路得
RB?VCC6V3??300?10? ?6IB20?10A由集射极回路得
RC?VCC?VCE?3k?
IC(3)由交流负载线②与静态工作点Q的情况可看出，在输入信号的正半周，输出电压VCE在3V到0．8V范围内，变化范围为2．2V；在信号的负半周输出电压VCE在3V到4．6V范围内，变化范围为1．6V。输出电压的最大不失真幅度应取变化范围小者，故VOM为1．6V。
例2．3 用示波器观察NPN管共射单级放大电路输出电压，得到图2．4所示三种失真的波形，试分别写出失真的类型。
2
解：（a）截止失真（顶部失真）；(b)饱和失真（底部失真）；(c) 大信号失真 (输入信号过大引起的削波失真)。
例2.4 在图2.5所示的基本放大电路中，设晶体管β＝100，VBEQ＝-0．2V，rbb’＝200Ω，Cl，C2足够大，它们在工作频率所呈现的电抗值分别远小于放大级的输入电阻和负载电阻。
(1)估算静态时的IBQ，ICQ和VCEQ； (2)估算晶体管的rbe的值； (3)求电压放大倍数； 解
IBQ?VCC?VBEQRB???10?(?0.2)?V470?103???21?10?6A
ICQ??IBQ?100?(?20?10?6)??2.1?10?3A
图2．4
VCEQ?VCC?ICQRC??10?(?2.1?3)??3.7V rbe?rbb'?(1??)AV??2626?200?(1?100)?1440? IEQ2.1?RCrbe??100?3k???208
1.44k?例2．5 放大电路如图2.6（a）所示。已知图中Rb1＝10kΩ， Rb2＝2．5kΩ，Rc＝2kΩ，Re＝750Ω，RL＝1．5kΩ，Rs＝10kΩ，Vcc＝15V，β＝150。设Cl，C2，C3都可视为交流短路，试用小信号分析法计算电路的电压增益AV，源电压放大倍数AVS，输入电阻Ri，输出电阻Ro。
3
解 由于三极管的小信号模型参数与静态工作点有关，所以，在进行小信号模型分析以前，首先进行静态分析并求三极管的H参数。
(1)静态分析，确定rbe
VB?VCCRb2?15?2.5???V?3V ?Rb1?Rb2?10?2.5?V?VBE3?0.7IE?B?A?3mA
Re0.75?1032626rbe?200?(1??)?200?(1?150)?1.5k?
IE3(2)画出H参数小信号等效电路
先画出放大电路的交流通路，即将直流电源VCC和所有的耦合电容、旁路电容都视为短路画出交流通路，然后根据交流通路画出H参数小信号等效电路如图2．6(b)所示。
(3)求动态指标
根据H参数小信号等效电路得
2?1.5??150???Vo?(Rc//RL)2?1.5???85.7 AV??????Virbe1.5??????Ri?Vi?Rb1//Rb2//rbe?1Ii11??1??k??0.85k? ??102.51.5??RO?RC?2k? AVS?VoVoViRi0.85???AV???85.7???6.71 VsViVsRi?Rs0.85?10图2.6
由以上分析结果可看出，由于Rs的存在而且较大，使AVS比AV比小得多。
例2．6 放大电路如图2．7所示，已知图中VCC=+12V，Rbl=15kΩ，Rb2＝30kΩ，Re=3 kΩ， Rc＝3．3kΩ，β＝100， VBE＝0．7V，电容C1、C2足够大。
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(1)计算电路的静态工作点IBQ、ICQ和VCEQ (2)分别计算电路的电压放大倍数
AV1?VO1V和AV2?O2。 ViVi(3)求电路的输入电阻Ri。
(4)分别计算电路的输出电阻Ro1和Ro2。 解：
(1)确定静态工作点(放大电路的直流等效电路略)：
Vb115VB?VCC??12?4V
Vb1?Vb215?302．7
ICQ?IBQ?VB?VBEQReICQ?4?0.7?1.1mA 3??1.1?11?A 100VCEQ?VCC?ICQ(RC?Re)?12?1.1?(3.3?3)?5V
(2)估算放大电路的电压放大倍数：
rbe?rbb'?(1??)2626?200?(1??)?2.6k? IE1.1由VOl端输出时，电路为射极跟随器：
AV1?VO1(1??)Re101?3???0.99 Virbe?(1??)Re2.6?101?3VO2??Rc100?3?????1.08 Virbe?(1??)Re2.6?101?3''由VO2端输出时，电路为共射放大电路：
AV2?(3) Ri＝Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re]=15//30//[2.6+(100+1)×3]≈9.7kΩ
R?rbeRs?rber2.6(4) Ro1?Re//s??be??26?
1??1??1??101上式中，由于信号源内阻Rs=0， 所以Rs?Rs//Rb?0。
RO2≈Rc=3.3kΩ
例2．7 已知图2.8所示共基放大电路的三极管为硅管，β=100，试求该电路的静态工作点Q，电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻Ro。
' 5
解 (1)求静态工作点
作出图2．8（a）的直流通路如图2．8(b)所示，由直流通路得：
VB?VCCRb2?15?60???V?7.5V ?Rb1?Rb2?60?60?ICQ?IEQ?ICQVB?VBEQRe?7.5?0.7?2.35mA
2.9IBQ???2.35?0.0235mA?23.5?A 100(2)求AV、Ri和RO。
根据交流通路画出图2．8(a)的小信号模型等效电路如图2．8(c)。
rbe?200?(1??)2626mV?200?(1?100)?1.32k? IE2.35mA由图2．8(c)可知放大倍数：
2.1?1??100??Vo??Ib(Rc//RL)?2.1?1??51 AV????Vi?Ibrbe1.32??????图2.8
Ri?Re//rbe?13? 1??6
RO?RC?2.1k?
例2．8 一个直接耦合两级放大电路如图2．9(a)所示。晶体管Tl和T2均为硅管，β点Q及Rw阻值。 (2)Av、Ri和Ro。
解：(1) 计算静态工作点Q
从已知条件可知：Vi＝0时，调节Rw使Vc2＝0V，即Vo＝0V。则
1
＝β2＝50，VBE＝0．65V。调节Rw后使输入信号Vi＝0时，Vc2＝0V。求：(1)各级静态工作
图2．9
IC2?VC2?(?VCC2)6??1.07mA
RC25.6IB2?IRC1?IC2?2?1.07?0.0214mA?21.4?A 50?VBE20.65??0.217mA RC13IC1?IRC1?IB2?0.217?0.0214?0.238mA IB1?IC1?1?0.238?4.76?A 50IE1?IC1?IB1?0.238?0.00476?0.243mA IE2?IC2?IB2?1.07?0.0214?1.09mA
静态时Vi＝0，相当于输入端短路。
VB1??IB1Rb1?-0.00476?3??0.0143V VE1?VB1?VBE1??0.0143?0.65??0.664V
VC1?VCC1?(?VBE2)?5.35V
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VCE1?VC1?VE1?5.35?(?0.664)?6V VCE2?VC2?(?VCC1)??6V IRe1?VE1?0.664???6.64mA Re10.1IRW??IRe1?IE1?6.64?0.243?6.88mA
所以 Rw?VE1?(?VCC2)?0.664?6??0.776k?
IRw6.88(2)计算AV，Ri和Ro。
画出图2．9(a)电路的微变等效电路如图2．9(b)所示。图中
rbe1?300?(1??1)rbe2?300?(1??2)2626?300?51??5.76k? IE10.2432626?300?51??1.53k? IE11.09'?RLVO11 AV1???'ViRb1?rbe1?(1??1)Re1'式中RL1＝RC1//rbe2=3//1.53=1.01kΩ; Re1=Re1//Rw=0.1//0.776=0.0886kΩ。因而
'AV1?AV2?VO1?50?1.01???3.8 Vi3?5.76?(1?50)?0.0886VO?R?50?5.6??2e2???183 Vo1rbe21.53得 AV?Av1?Av2??3.8?(?18) 3?695Ri?VI?Rb1?rbe1?(1??)Re'1?13.2k? IIRo=Rc2=5.6kΩ
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例2.9 组合放大电路如图2．10所示。已知三极管β＝100，rbe1＝3kΩ，rbe2＝2kΩ，rbe3
＝1.5kΩ，试求放大电路的输入电阻、输出电阻及源电压放大倍数。
解 该电路为共集、共射和共集三级直接耦合放大电路，亦可看作共集—共射—共集（CC—CE—CC）组合放大电路。为了保证输入和输出端的直流电位为零，电路采用了正、负电源，并且用稳压管VZ和二极管VD1分别垫高V2、V3管的射极电位。而在交流分析时，因其动态电阻很小，可视为短路。
VS
图2．10
(1)输入电阻Ri
Ri2?rbe2?2 kΩ
Ri?Ri1RL1?Ri2?rbe1?(1??)(RE1//Ri2)?3?(1?100)(5.3//2)?150k(2)输出电阻Ro
Ro2?RC2?3kΩ
Ro?Ro3Rs3?Ro2?RE3//RC2?rbe3
1???3//3?1.5?45Ω
1?100上式中Rs3为从第三级输出信号源内阻。 (3)源电压放大倍数Avs
?V(1??)(RE1//Ri2)101(5.3//2)?Av1?o1???0.98 ?rbe1?(1??)(RE!//Ri2)3?101(5.3//2)ViRi3?rbe3?(1??)(RE3//RL)?1.5?101(3//0.2)?20kΩ
?V?(RC2//Ri3)100(3//20)?Av2?o2??????130 ?rbe22Vi2
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?V(1??)(RE3//RL)101(3//0.2)?Av3?o???0.95 ?r?(1??)(R//R)1.5?101(3//0.2)Vbe3E3Li3?VRi150?Avs?o?Av1?Av2?Av3??0.98?(?130)?0.95??120 ?R?R2?150Vsis
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