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13 放大电路和集成运算放大器
【课题】
13.1 基本放大电路
【教学目标】
描述共发射极单管放大电路结构，解释其工作原理。知道静态工作点及波形失真的概念。知道电压放大倍数、输入和输出电阻概念。
【教学重点】
1．静态工作点的选择与波形失真。
2．静态工作点的稳定。
3．电压放大倍数的计算。
【教学难点】
1．放大电路动态工作情况。
2．饱和失真和截止失真。
【教学过程】
【一、复习】
1．三极管的放大作用。
2．三极管的放大、饱和与截止状态。
【二、引入新课】
三极管的放大作用只有在构成放大电路以后才有实际意义。共射放大电路只是其中较常用、较简单的一种，只有全面掌握本节内容，才能更好地学习电子技术。
【三、讲授新课】
13.1.1　共发射极单管放大电路的结构
1．基本的共发射极单管放大电路，如图13.1所示。
图13.1　基本的共发射极放大电路
VT是NPN型三极管，起电流放大作用。
UCC是放大电路的直流电源，一方面保证三极管工作在放大状态；另一方面为输出信号提供能量。
RB是基极偏置电阻，与UCC配合决定了放大电路基极电流IB的大小。
RC是集电极负载电阻，将三极管集电极电流的变化量转换为电压的变化量，从而实现电压放大。
C1、C2是耦合电容，起“隔直通交”的作用。
2．共射放大电路：发射极是输入、输出回路的公共端。信号源、基极、发射极形成输入回路；负载、集电极、发射极形成输出回路。
*13.1.2　共发射极单管放大电路的工作原理
1．静态工作情况
（1）静态：输入交流信号为零时，电路中各处存在直流电压和直流电流的工作状态。
（2）静态工作点：静态时三极管的IB、IC、UCE值。
（3）直流通路：直流信号在电路中流通的路径可画出的电路，如图13.2所示。
图13.2　基本共发射极放大电路的直流通路
（4）电路的静态工作点：
IB
通常UCC>>UBE，则
IB
IC IB
UCEUCCRCIC
[例13.1]　在图13.1中，已知UCC12 V，RB300 k ，RC 4 k，50，试求放大电路的静态工作点IB、IC和UCE值。
[解]
IB mA0.04 mA40 A
IC = IB(500.04 ) mA 2 mA
UCEUCC RCIC = (1224) V4V
2．动态工作情况
（1）输入交流信号不为零时的工作状态。
（2）动态工作波形。输入信号uiUimsin t（V），波形如图13.3（b）所示。
（3）波形分析：信号ui经过耦合电容C1加在三极管基极和发射极之间，得到uBE（uBE = UBE + ui）的波形（图中波形②），uBE电压的变化引起基极电流iB（iB = IB + ib）的变化（图中波形③），只要三极管处在放大状态，iC（iCICic）的波形（图中波形④）受iB的控制（因iC= iB），uRC（uRC = RC iC）（图中波形⑤）随iC的功能变化而变化，uCE（uCE = UCCuRC）（图中波形⑥）则随iC变化而作相反的变化，经过C2（具有隔直通交的功能）后得到uo（图中波形⑦）波形。uo和ui比较发现，二者相位相反，说明这种电路具有反相作用。
图13.3 放大电路加入交流信号前、后的波形
13.1.3　静态工作点的选择与波形失真
1．静态工作点选择不当，容易引起失真。
（1）工作点设置太低时，出现截止失真，如图13.4所示。
（2）工作点设置太高时，出现饱和失真，如图13.5所示。
图13.4 工作点设置太低时的工作情况 图13.5　工作点设置太高时的工作情况
2．静态工作点设置恰当，随输入信号变化，输出信号正、负半周都能达到最大值而不出现失真，这个工作点是放大电路的最佳工作点。
*13.1.4　静态工作点的稳定
1．分压式放大电路是工作点稳定的放大电路，如图13.6所示。
图13.6　分压式放大电路
2．条件：RB1、RB2和UCC取值合适，使三极管基极电位VB。VE（VEVBUBE）也近似不变。集电极电流IC，就近似恒定不变。
3．工作原理：自动调节：
(
I
C
↑→
I
E
↑→
V
E
↑→
U
BE
（
V
B
－
V
E
）↓→
I
E
↓→
I
C
↓
)
电容CE称为旁路电容，若不加电容CE，交流信号流过发射极电阻RE时，同样会产生电压降，导致交流输出信号减少。
13.1.5 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻
1．电压放大倍数Au
Au =
对图13.6分压式放大电路有
uoRLic RLib，ui rbe ib
式中 RLRCRL；rbe为三极管基极和发射极间的动态电阻（通常为1 k左右）；“－”号表示输出、输入信号反相。
Au
放大电路输出端未接负载时RLRC，电压放大倍数为
Au
因RCRL（RLRCRL），所以放大电路接上负载后，电压放大倍数将下降，也即输出电压将减小。
2．输入电阻Ri和输出电阻Ro
RiRBr ber be
Ri尽可能大一些，以减少前级的负担。
RoRC
Ro要小，Ro越小，放大电路带负载的能力越强。
[例13.2]　在图13.1电路中，已知rbe1 k，其他参数与例13.1一致。试求放大电路的Au、Ri、Ro。
[解]　电压放大倍数
Au
其中
RLk 2 k
Au100
若放大电路未带负载，则有
Au200
输入电阻
RiRBrberbe1 k
输出电阻
RoRC4 k
【四、小结】
1．电压放大倍数Au ；输入电阻R i RBrbe ；输出电阻RoRC。
2．放大电路的两种工作状态分别为静态和动态。
（1）静态：当ui0时，放大电路的工作状态。
① 必须设置静态工作点。
② 静态工作点必须设置合理。
③ 静态工作点必须稳定。
（2）动态：动态是指放大电路加入ui之后的工作状态。放大的过程是：
ui→uBE（= UBE + ube）→iB（= IB+ ib）→iC（=IC+ ic）→uCE（=UCE + uce）→uo
【五、习题】
一、是非题：1；二、选择题：1； 三、填空题：1、2。

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