第3章 基本放大电路的结构和识图方法
3.1 晶体管放大电路的结构和识图方法
3.1.1 共发射极放大电路的识图方法
1. 共发射极放大电路的基本结构和功能
（1）共发射极放大电路的结构
共发射极放大电路是指以发射极（e）为输入信号和输出信号的公共接地端的基本放大电路。其电路的基本结构如图3-1所示，主要包括一只三极管、四只电阻器和两个电容器。
图3-1 共发射极放大电路的基本结构
电路中偏置电阻器Rb1和Rb2通过电源给晶体管基极（b）供电；负载电阻器Rc是通过电源给晶体管集电极（c）供电；两个电容器都是起到通交流隔直流作用的耦合电容器；电阻器RL则是承载输出信号的负载电阻器。
NPN型与PNP型晶体管放大器的最大不同之处在于供电电源：采用NPN型晶体管的放大器，供电电源是正电源送入晶体管的集电极（c）；采用PNP型晶体管的放大器，供电电源是负电源送入晶体管的集电极（c）。
输入信号是加到晶体管基极（b）和发射极（e）之间，而输出信号又是取自晶体管的集电极（c）和发射极（e）之间，由此可见发射极（e）为输入信号和输出信号的公共端，因而称共发射极（e）晶体管放大器，常用于晶体管电压放大器电路中。
共发射极放大电路输入与输出信号的相位关系，如图3-2所示，对交流信号而言电阻阻抗很小可视为短路。
图3-2 共发射极放大电路输入与输出信号的相位关系
（2）共发射极放大电路的基本功能
由共发射极放大电路构成的共发射极晶体管放大器常作为电压放大器来使用，在各种电子设备当中广泛使用。它的最大特色是具有较高的电压增益。由于输出阻抗比较高，因此这种电压放大器的带负载能力比较低，不能直接驱动扬声器等低阻抗的负载。
如图3-3所示为晶体管电压放大器（共发射极结构形式），结构特点是发射极（e）接地，基极（b）输入信号放大后由集电极（c）输出与输入信号反相的信号。在每个电极处都有电阻器为相应的电极提供偏压。其中+Vcc是电压源；电阻器R1和R2构成一个分压电路，通过分压给基极（b）提供一个稳定的偏压；电阻器R3是集电极电阻器，交流输出信号经电容器C3从负载电阻器上取得；电阻器R4是发射极（e）上的负反馈电阻器，用于稳定放大器工作，该电阻值越大，整个放大器的放大倍数越小；电容器C1是输入耦合电容器；电容器C3是输出耦合电容器；与电阻器R4并联的电容器C2是去耦合电容器，相当于将发射极（e）交流短路，使交流信号无负反馈作用，从而获得较大的交流放大倍数。
图3-3 晶体管电压放大器（共发射极晶体管放大器）
设置偏压电阻器，改变放大器中的偏压值，使晶体管工作在放大区，进行线性放大。线性放大就是成正比的放大，信号不失真的放大。如果偏压失常，晶体三极管就不能进行线性放大，或不能工作，电压放大器线性与非线性工作状态如图3-4所示。
图3-4 电压放大器线性和非线性工作状态
（3）共发射极放大电路中的直流和交流通路
对一个放大电路进行分析主要要做两方面的工作：一是确定静态工作点，即求出当没有输入信号时，电路中三极管各极的电流和电压值，它们是Ib、Ic、Ube和Uce。如果这些值不在正常范围，放大器便不能进行正常放大；二是计算放大器对交流信号的放大能力及其他交流参数进行动态分析，以确定放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro等。
从共发射极放大单元电路结构图可知，该电路在工作时，既有直流分量又有交流分量。为了便于分析，一般将直流分量和交流分量分开研究，因此将放大电路划分为直流通路和交流通路。所谓直流通路，是放大电路未加输入信号时，放大电路在直流电源EC的作用下，直流分量所流过的路径。
● 直流通路。由于电容器对于直流电压可视为开路，因此，当集电极电压源确定为直流电压时，可将电压放大器中的电容器省去，晶体管电压放大器直流电路如图3-5所示。
图3-5 晶体管电压放大器直流电路
● 交流通路。在交流分析中，由于交流供电电压源的内阻很小，对于信号来说相当于短路，所以VCC端的交流电压为0 V，称为交流接地。交流接地与实际的接地端可视为同一点，发射极（e）通过电容器C2交流接地，晶体管电压放大器交流电路如图3-6所示。
图3-6 晶体管电压放大器交流电路
2. 共发射极放大电路的工作原理
信号经共射极放大单元电路后输出反相放大的信号，其工作原理如图3-7所示。进行分析时，我们可以将输入信号的变化曲线，认为是输入端电流的变化曲线。在1/4周期时，电流呈增大状态，那么根据晶体管的放大功能Ic=βIb，可知Ic电流也是增大的趋势，所以根据欧姆定律
，Ic↑，则
↑，那么由负载电阻器RL上的输出电压
可得，Ic↑，
↑，Vcc不变，
↓，即输出如图3-7（a）所示曲线。其他周期以此类推，如图3-7（b）、（c）、（d）所示，由此可见，输出电压与输入电压相位相反。
图3-7 共发射极放大单元电路的工作原理
3. 共发射极放大电路的识图方法
图3-8所示是由两级共发射极放大器组成的宽频带放大器。输入、输出和极间耦合均采用电容方式，C4、C8为发射极去耦电容器，用以消除交流负反馈，增强交流信号放大的能力，接在-15 V电源中的电感器（10 μH）和R6、C3、R11、C7、C2等均为滤波器，用以滤除电源中的波纹。
图3-8 由两级共发射极放大器组成的宽频带放大器
调整带“※”号的电容器可使带内频率特性达±1 dB。带“※”号的电容器为高频补偿电容器。
为了提高上图宽频带放大器的输出功率，增强带负载的能力，在VT2的输出端，增设一级发射极跟随器VT3，VT3主要是对VT2的输出信号进行了电流放大，交频输出放大器如图3-9所示。
图3-9 高频输出放大器
3.1.2 共集电极放大电路的识图方法
1. 共集电极放大电路的基本结构和功能
（1）共集电极放大电路的基本结构
共集电极放大电路的基本结构如图3-10所示，其组成的主要器件和共发射极放大电路基本相同，不同之处有两点：其一是将集电极电阻器Rc移到了发射极（用Re表示），其二是输出信号不再取自集电极而是取自发射极。
图3-10 共集电极晶体管放大器的基本结构
该电路中，两个偏置电阻器Rb1和Rb2是通过电源给晶体管基极（b）供电；Re是晶体管发射极（e）的负载电阻器；两个电容器都是起到通交流隔直流作用的耦合电容器；电阻器RL则是加载输出信号的负载电阻器。
与共发射极（e）晶体管放大器一样，NPN型与PNP型晶体管放大器的最大不同之处也是供电电源的不同。
由于晶体管放大器单元电路的供电电源的内阻很小，对于交流信号来说正负极间相当于短路。交流电等效于电源，也就是说晶体管集电极（c）相当于接地。输入信号是加载到晶体管基极（b）和发射极（e）与负载电阻器Re之间，也就相当于加载到晶体管基极（b）和集电极（c）之间，输出信号取自晶体管的发射极（e），也就相当于取自晶体管发射极（e）和集电极（c）之间，因此集电极（c）为输入信号和输出信号的公共端，故称为共集电极放大电路。
（2）共集电极放大电路的基本功能
共集电极放大电路是从发射极输出信号的，信号波形与相位基本与输入相同，因而又称射极输出器或射极跟随器，简称射随器，常用作缓冲器。如图3-11所示为共集电极电流放大器。共集电极晶体管放大器常作为电流放大器使用，它的特点是高输入阻抗，电流增益大，但是电压输出的幅度几乎没有放大，也就是输出电压接近输入电压，而由于输入阻抗高而输出阻抗低的特性，带负载的能力，也作为阻抗变换器使用。
图3-11 晶体管电流放大器（共集电极晶体管放大器）
（3）共集电极放大电路的直流和交流通路
对共集电极放大电路进行分析时，也可分为直流和交流两条通路，如图3-12所示。
图3-12 共集电极放大电路的直流和交流通路
该电路的直流通路是由电源为晶体管提供直流偏压的电路，晶体管工作在放大状态还是开关状态，主要由它的偏压确定。这种电路也是为晶体管提供能源的电路。
交流通路是对交流信号起作用的电路，电容器对交流信号可视为短路，电源的内阻对交流信号也视为短路。
2. 共集电极放大电路的工作原理
信号经共集电极放大电路后输出同相且几乎等幅的信号（略小于输入信号）。其原理如图3-13所示，由图可知Ui=Ube+Uo，那么可知，Uo=Ui-Ube，而对于三极管基极和发射集之间的电压Ube，远远小于负载上的电压，因此，Uo几乎和Ui相等。在该电路中，放大的仅为电流，因此常作为电流放大器来使用。
图3-13 共集电极放大电路的工作原理
3. 共集电极放大电路的识图方法
图3-14所示是一种采用共集电极放大器结构的高输入阻抗缓冲放大器，第一级采用共漏极结构的场效应管放大器，第二级采用共集电极结构的射极跟随器。实际上是两个缓冲放大器组合的电路。具有很高的电流放大倍数。在输出端设置了两路交流负反馈（C2、C3），将输出信号反馈到VT1的栅极和漏极，从而改善了放大器的频率特性。
图3-14 高输入阻抗缓冲放大器
3.1.3 共基极放大电路的识图方法
1. 共基极放大电路基本结构和功能
共基极放大电路的基本结构如图3-15所示，其中的主要器件是指偏置电阻器、耦合电容器和放大晶体管。电路中的四个电阻器都是为了建立静态工作点而设置的，其中RC还兼具集电极（c）的负载电阻器；电阻器RL是负载端的电阻器；两个电容器C1和C2都是起到通交流隔直流作用的耦合电容器；去耦电容器Cb是为了使基极（b）的交流直接接地，起到去耦合的作用，即起消除交流负反馈的作用。
图3-15 共基极晶体管放大器基本结构
输入信号是加载到晶体管发射极（e）和基极（b）之间，而输出信号取自晶体管的集电极（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）晶体管放大器。
共基极放大电路中，信号由发射极（e）输入，由晶体管放大后由集电极（c）输出，输出信号与输入信号反相。它的最大特点是频带宽，常用作晶体管宽频带电压放大器，图3-16所示为宽频带电压放大器的应用实例。
图3-16 晶体管宽频带电压放大器
2. 共基极放大电路的工作原理
共基极放大电路中（如图3-15所示），直流电源通过负载电阻器RC为集电极提供偏置电压。同时，偏置电阻器R2和R3构成分压电路为晶体管基极提供偏置电压。信号从输入端输入电路后，经C1耦合电容器输入到晶体管的发射极，由晶体管放大后，经耦合电容器C2输出同相放大的信号，其原理与共发射极放大电路类似，负载电阻器RC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器RC两端，因而输出信号和输入信号相位同相。
如图3-17所示是一个调频（FM）收音机高频放大电路的实例，天线接收的高频信号（约100 MHz）由这个放大器进行放大。这种放大器具有高频特性好，而且在高频范围工作比较稳定的特点。
图3-17 共基极放大器应用实例（FM放大器）
该电路中，天线接收信号后，分别经LC组成的串联谐振电路和LC并联谐振电路调谐后输出所需的高频信号，经耦合电容器C1后送入晶体管的发射极，由晶体管2SC2724进行放大。在集电极输出电路中设有LC谐振电路，它与高频输入信号谐振起选频作用。
3. 共基极放大电路的识图方法
图3-18所示是一种采用共发射极-共基极宽频带视频放大器，它是由两个晶体管组成的。视频信号R加到共发射极晶体管VT902的基极，VT902接成共发射极放大器的形式，因而具有较高的增益，VT902集电极的输出直接送到VT901的发射极上，VT901接成共基极放大器的形式，因而具有频带宽的特点，放大后的视频信号由VT901集电极输出送往显像管阴极。该电路充分发挥两种电路的特点，电路简单、性能好。
图3-18 晶体管宽频带视频放大器