第6章基本放大电路6.1基本放大电路6.2三极管共射极单级放大电路6.3分压式偏置放大电路6.4共集电极放大电路
6.5场效应管放大电路本次课内容放大电路的静、动态指标放大电路静态分析的近似计算法、图解法放大电路动态分析的图解
法、微变等效电路法三极管和FET的微变等效电路静态工作点与波形失真的关系6-2分压式偏置电路温度的改变、集电极工
作电源电压的改变、元件参数的变化等均会使原本合适的静态工作点位置发生变化，从而使输出波形失真。所以静态工作点的稳定与否关系着电路能
否正常地不失真地放大的问题。共射极放大电路的特点反相电压放大，且电压放大能力较大。输入阻抗较小（从信号源获得的电流较大，在信
号源内阻上的信号损失较大，即对信号源影响较大）。输出阻抗较大（引入负载电阻后，信号在输出电阻上的损失较大，负载得到的信号电压较小
，即负载能力较弱）。起电压放大作用，常作为多级放大电路的中间级。本次课内容静态工作点稳定对波形失真的影响静态工作点不稳定的
因素分压式静态工作点稳定电路的工作原理共射极放大电路的特点共集电极放大电路的静、动态分析共集电极放大电路的特点6-4场
效应管放大电路由于场效应管具有高输入阻抗、低噪声等特点，当将场效应管放大电路作为多级放大器的输入级
时，尤其在信号源内阻较大时，会具有一般晶体管放大电路很难达到的独特优点。单极型场效应管构成的放大电
路和双极型三极管放大电路类似。在电路中，场效应管的源极、漏极和栅极分别相当于三极管的发射极、集电极和基极。场效应管放大电
路也有三种组态：共源极放大电路（CS，CommonSource）、共漏极放大电路(CD，CommonDrain)和共
栅极放大电路(CG，CommonGate)，其特点分别和三极管放大电路中的共射极、共集电极、共基极放大电路类似。
与三极管放大电路一样，场效应管放大电路的分析过程也是先进行静态分析，确定合适的静态工作点，再进行动态
分析，分析放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻等性能指标。分析的方法有图解法和估算法，本节主要介绍场效应管放大电路的估算
法。2-5-1场效应管的直流偏置电路与静态分析场效应管放大电路和三极管放大电路一样，必须先确定一个合
适的静态工作点，使场效应管工作在合适的放大区域，然后才有可能对交流输入信号进行有效地不失真放大。在三极管放
大电路的静态分析中，由于三极管是电流控制器件，需要合适的偏置电流，因此其静态工作点是由基极偏置电流IB控制集电极电流IC来确
定的。场效应管是电压控制器件，需要合适的偏置电压，它的静态工作点是由栅源偏置电压uGS控制漏极电流ID来确定的。1.
直流偏置电路场效应管放大电路常用的直流偏置电路有两种。1）自给偏压电路
如图所示的自给偏压电路和三极管的射极偏置电路相似，一般是在源极接入电阻Rs而构成的。由于图中的场效应管为耗尽型管子，即
使在栅源电压uGS为0时，也有漏极电流ID(IS)流过Rs，在Rs上产生压降。因为场效应管的直流输入电阻非常大，所以
场效应管栅源之间的电阻可以看成是无穷大，因此，Rs上的压降就加在管子的源极和栅极之间，即?UGS=-ISRs=
-IDRs由于这个偏置电压是靠管子自己的电流ID产生的，因此叫做自给偏压电路。电路
中各元件的作用如下：Rs为源极电阻，它决定静态工作点的位置，大约为几十千欧姆。和三极管的射极电阻
类似，源极电阻Rs的存在也使电路具有一定的稳定静态工作点的能力。Cs为交流旁路电容，约为几十微法。
Rg为栅极电阻，构成栅源之间的直流通路，为了不使放大电路的输入电阻变小，Rg不能太小，一般为几
百千欧姆到10MΩ。Rd为漏极电阻，它使场效应管放大电路的电流控制作用转换为电压放大输出。
C1、C2为耦合电容，容值约为0.01到几μF之间。应该注意的是，自给偏压
电路并不适用于增强型场效应管。因为增强型管子在零栅源偏压时是没有漏极电流的，所以无法采用这种偏置形式，只能采用下面的分压式偏
置电路。2）分压式偏置电路自给偏置电路虽然简单，但并不适用于所有的管型，而且当静态工作点决定
后，UGS和ID就确定了，所以Rs的选择范围很小，不利于静态工作点的选择和稳定，而分压式偏置电路就灵活得多。在下图所示的
分压式偏置电路中，Rg1和Rg2为分压电阻，由于栅极电阻Rg上没有电流（IG＝0），因此场效应管栅极的电位场效应管的
源极电位Us为?Us=IDRs?所以，栅源电压为2.静态工
作点的计算对于耗尽型管子，有ID=IDSS(1-UGS/UGS(off))2,且只
能采用分压式偏置。，只要将此式与栅源偏置电压表达式联立求解，即可得到静态工作点的电流和电压值。
2.5.2交流分析如果输入信号较小，场效应管工作在线性放大区，也就是场效应管的饱和
区，那么和分析三极管放大电路一样，也可以采用微变等效电路分析法，此时，我们首先要知道的就是场效应管的微变等效模型。
1．场效应管的微变等效模型场效应管是一个三端的电压控制器件，将其输入和输出端口看成一个双口网络后，
可以得到如图所示的共源极接法的低频微变等效模型。在等效模型的输入回路中，由于场效应管的rgs相
当大，在其简化模型中栅极和源极之间等效为开路。因为场效应管为电压控制器件，所以场效应管的输出回路等效为电压控制电流源，g
m为场效应管的跨导，也就是受控源的系数。gm的数值可以利用图解法在管子的特性曲线上求得，也可由跨导gm的定义求导得出，即
2．微变等效电路分析法1）共源极放大电路共源极放大电路从管子的栅极输入信号，漏极取出信号，
以源极为输入和输出回路的公共端。共源极放大电路和微变等效电路如图（a）所示。从微变等效电路可以出：现
将输出电压用栅源电压表示为(2）输入电阻。由于栅源之间开路，故可知电路的输入电阻约为
ri=rgs//［Rg+(Rg1∥Rg2)］≈Rg+(Rg1∥Rg2)所以，接入Rg的目的就是为了不使电路的输入电阻由于
Rg1和Rg2的影响而降低太多。因此，Rg一般选的较大，约为几百千欧姆到10MΩ左右。（3）
输出电阻。根据输出电阻的定义，将输入电压源短路，保留内阻，并将负载开路后，从输出端看进去的等效电阻就是输出电阻ro。由
于控制电压Ugs为零，因此受控源支路相当于开路，输出电阻就是Rd，即
ro=Rd通过分析可知，共源极电路和共射极电路类似，具有较大的电压放大
倍数，输入和输出电压信号反相，输出电阻由漏极电阻（共射极电路为集电极电阻）决定，不同的是由于场效应管本身的输入电阻很大，因
此共源极电路的输入电阻也很大。例2-8如图为带源极偏置电阻的共源极放大电路，试求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
解微变等效电路，如上图所示。因为其中R′L=Rd∥RL。据微变等效电路可知?ri
=Rg+（Rg1∥Rg2）?ro=Rd
?2）共漏极放大电路——源极输出器共漏极电路的典型电路形式如图所示。
和三极管电路相似，由于共漏极电路是从管子的源极输出信号的，因此又称为源极输出器。共漏极电路与共集电极电路具有类似的特点：电
压放大倍数小于1且近似为1，并具有电压跟随的特点；输入电阻大；输出电阻小。由微变等效电路可求出电路的主要性能指标。
2）共漏极放大电路——源极输出器共漏极电路的典型电路形式如图（a）所示。和三
极管电路相似，由于共漏极电路是从管子的源极输出信号的，因此又称为源极输出器。共漏极电路与共集电极电路具有类似的特点：电压放
大倍数小于1且近似为1，并具有电压跟随的特点；输入电阻大；输出电阻小。由图（b）的微变等效电路可求出电路的主要性能指标
。(1）电压放大倍数。由图2-48（b）可得输出电压和输入电压的表达式为（2
）输入电阻。?ri=Rg+(Rg1∥Rg2)(3）输出
电阻。由输出电阻的定义，得到用于计算输出电阻的微变等效电路如图所示。由于测试电压影响到栅源电压支路
，因此需要按照定义进行ro的计算，电路的输出电阻计算如下：3）共栅极放大电路
由于共栅极放大电路的输入电阻较小，不能发挥场效应管栅极和沟道之间的高阻特点，因此较少使用，这里不再介绍。
3.三种场效应管基本放大电路的性能比较三种场效应管放大电路的主要性能比较列于表2-2。
RL=1k?时（2）RL=1k?和?时，求Au。RL=?时可见：射极输出器带负载能力强。比较:空载时,A
u=0.995RL=5.6K?时,Au=0.990自给偏压电路分压式偏置电路
场效应管的微变等效模型（a）场效应管共源极双口网络;（b）微变等效模型
共源极放大电路（a）共源极放大电路电路图;（b）微变等效电路故电压放大倍数为其中，
R′L=Rd∥RL。例2-8的电路图例2-8的微变等效电路图故电压放大倍数为共
漏极放大电路——源极输出器（a）共漏极放大电路的电路图;（b）微变等效电路式中，R′L=Rs∥RL故电压放大倍数
为（2-48）交流负载线ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路iC和uCE是交直流量，与交流
量ic和uce有如下关系所以：即：交流信号的变化沿着斜率为的直线。这条直线通过Q点，称为交流负载线。交流负载线的作法I
CUCEUCCQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线各点波形RB+UCCRCC1C2uitiB
tiCtuCtuotuiiCuCuoiB失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放
大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的不失真的输出信号，要把Q设置在
交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区，
产生截止失真；截止失真发生在截止区附近。输出波形输入波形ibib失真iCuCEQ点过高，信号进入饱和区,产生饱和失真
;饱和失真发生在饱和区附近。ib输入波形uo输出波形如何判断一个电路是否能实现“不失真”地放大？3.晶体管必须工作在
放大区：发射结正偏，集电结反偏。4.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。 如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断
；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。1.信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。与实现不失真放大的条件相对
应，判断的过程如下：一、温度对UBE的影响iBuBE25oC50oCTUBEIBIC二、温度对?值及ICEO
的影响T?、ICEOICiCuCEQQ′总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。小结TI
C固定偏置电路的Q点是不稳定的。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路
，当温度升高、IC增加时，希望能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。分压式偏置电路具有稳定静态工作点的功能。
分压式偏置电路：RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB
1+UCCRCTRB2RE直流通路RE为射极直流负反馈电阻CE为交流旁路电容TUBEIBICUEIC
本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE1.静态工作点稳
定的原理从输入特性曲线可得I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路2.求静态工作点可以认为几
乎与温度无关，且I2似乎越大，则IC越稳定。但是RB1、RB2太小，将增加功耗。因此一般取几十k?。RB1+UCCRCC1
C2RB2CERERLuiuo例：已知?=50，UCC=12V，RB1=7.5k?，RB2=2.5k?，R
C=2k?，RE=1k?，求该电路的静态工作点。3、动态分析+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERE
RLuirbeRCRLR''B微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路CE的作用：交流通路中，
CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。如果去掉CE，放大倍数怎样？很明显，它将改变电路的电压放大能力和输入电阻。
I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo去掉CE后的交流通路和微变等效电
路：rbeRCRLRER''BRB1RCRLuiuoRB2RE求输出电阻：假设信号源短路，保留其内阻；去掉
负载电阻，在负载电阻原来的位置上引入v,得i，则：rbeRCRER''BRS去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输
入电阻增大（从信号源处取得的电流可以减小）。问题：Au和Aus的关系如何？定义：源电压放大倍数放大电路RLRS6
-3射极输出器(共集电极电路)RB+UCCC1C2RERLuiuoRB+UCCRE直流通道一、静态分析
IBIERB+UCCRE直流通路二、动态分析RBRERLuiuo交流通道共集电极rbeRERL
RB微变等效电路1.电压放大倍数rbeRERLRB2.输入电阻3.输出电阻rorbeRERBRS
电源置0rbeRERBRS射极输出器小结1、射极输出器的电压放大倍数小于1但接近于1(射极跟随器)，其输出电流增大，具
有一定的电流放大能力，故可作为功率放大用；2、射极输出器的输入阻抗较大，所以从信号源取得的电流较小，信号在信号源内阻上的压降较小
，故可作为多级放大电路的输入级；3、射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强（当负载电阻变化时，放大倍数的变化较小），故可作为多级
放大电路的输出级；4、由于射极输出器的输入电阻较大，而输出电阻较小，具有阻抗匹配作用，故也常作为多级放大电路的中间级。RB+
UCCC1C2RERLuiuo例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k?，RE=5.6k?，RL=5.6k?，?
=100，UCC=12V求Au、ri和ro。RL=1k?和∞时，求Au。rbeRERLRB微变等效电路解：（
1）第2章基本放大电路放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真地放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAv6.1基本放大电路6-1-1基本放大电路的组
成三种三极管（FET）放大电路共射（源）极放电路共基（栅）极放大电路共集（漏）电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原
理放大元件iC=?iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RB+ECEBRC
C1C2T++作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作电流。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2
T集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。++集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容：电解电容，有
极性。大小为10?F~100?F作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。经过改进的电路：单电源供电电路
+UCCRCC1C2TRB++6.2三极管共射极单级放大电路放大电路的分析方法放大电路分析静态分析（静
态基极电流、集电极电流、集电极与射极之间的电位差）动态分析（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻）估算法(近似计算法)图解法
微变等效电路法图解法直流通路和交流通路放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。但电容对交、直流的作
用不同。交流通路：只考虑交流信号的分电路。直流通路：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。6-2
-1放大电路的静态分析例：对直流信号（只有+UCC起作用）开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通道RB
+UCCRC对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo
交流通路ui=0时由于电源的存在IB?0IC?0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态工作点RB+UCCRC
C1C2TUCEQ(IBQ,UBEQ)(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对
应于输入、输出特性曲线上的一个点Q，称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ一、
估算法（近似计算法）（1）根据直流通路估算IBIBUBERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+UCC直流通道RBR
C（2）根据直流通道估算UCE、ICICUCE直流通道RBRC+UCCICUCE1.三极管的输出特性。2.
UCE=UCC–ICRC。ICUCEUCCQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+UCC
RC二、图解法先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q
点。ICUCEQUCC也可从输入特性曲线中求得。6-2-2放大电路的动态分析一、微变等效电路法iBuBE从输入
回路看，当信号很小时，将输入特性曲线在小范围内可近似成线性。?uBE?iB对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。
rbe从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：1.三极管的微变等效电路ubeibuceicubeuceicrce很
大，一般忽略。rbe?ibibrcerbe?ibibbce等效cbe三极管的微变等效电路微变等
效电路2、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbe
?ibibiiicuoRBRCRL放大电路的微变等效电路电压放大倍数的计算特点：负载电阻阻值越小，放大倍数越
小。rbeRBRCRL输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是信号源的负载，这个负载电阻的大小可以用输入电阻来表示；输入电阻阻值越大，从信号源取得的电流越小，信号在信号源内阻上的压降越小，我们说“对信号源的影响越小”。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，戴维宁等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留其内阻和受控源;将负载电阻开路，并在负载电阻原来的位置上引入电压，得到一电流，则输出电阻即为该电压与电流的比值。所以：求输出电阻：rbeRBRC很大，可忽略。GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds3、场效应管的微变等效电路uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10ksgR2R1RGRL''dRLRD微变等效电路sgR2R1RGRL''dRLRDro=RD=10k?IBUBEQICUCEibtibtictvit二、图解法uCE的变化沿一条直线ICUCEictucet第2章基本放大电路 |
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