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1、項(xiàng)目四:基本放大電路的分析與測(cè)試項(xiàng)目四:基本放大電路的分析與測(cè)試 項(xiàng)目描述N型硅型硅二氧化硅保護(hù)膜二氧化硅保護(hù)膜BECN+P型硅型硅(a) 平面型平面型N型鍺型鍺ECB銦銦球球銦銦球球PP+(b)合金型)合金型emitterbase electrodecollector晶體管的外形和引腳晶體管的外形和引腳EBCECBEBCBEEBC集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)NN集電極集電極C基極基極B發(fā)射極發(fā)射極EPECB符號(hào)符號(hào)集電區(qū)集電區(qū)集電結(jié)集電結(jié)基區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)CBEN集電極集電極C發(fā)射極發(fā)射極E基極基極BNPPN1、內(nèi)部條件、內(nèi)部條件ECRCIC UCE
2、CEBUBE共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路(1)發(fā)射結(jié)正向偏置;)發(fā)射結(jié)正向偏置;(2)集電結(jié)反向偏置。)集電結(jié)反向偏置。對(duì)于對(duì)于NPN型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足:EBRBIBIEUBE 0UBC VB VE輸出輸出回路回路輸入輸入回路回路公公共共端端2、外部條件、外部條件ECRCIC UCECEBUBE共發(fā)射極接法放大電路共發(fā)射極接法放大電路(1)發(fā)射結(jié)正向偏置;)發(fā)射結(jié)正向偏置;(2)集電結(jié)反向偏置。)集電結(jié)反向偏置。對(duì)于對(duì)于PNP型三極管應(yīng)滿足型三極管應(yīng)滿足:EBRBIBIE即即 VC VB 0UBE IB同樣有同樣有: IC IB所以說三極管具有電流控制作用所以說三極管具有
3、電流控制作用,也稱之為電流放大作用。也稱之為電流放大作用。電流關(guān)系:電流關(guān)系:IE=IB+IC=(1+ ) IBECRCIC UCECEBUBEEBRBIBIE = IC IBIC= IB 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線,是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線,是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn),反映了晶體管的性能,內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn),反映了晶體管的性能,是分析放大電路的依據(jù)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線IB = f (UBE )UC E = 常數(shù)常數(shù)ECRCIC UCECEBUBE輸出輸出回路回路輸入輸入回路
4、回路公共端公共端EBRBIBIEIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB =40AIB =60AUCE 0IC IB增加增加IB 減小減小IB = 20AIB = 常數(shù)常數(shù)IC = f (UCE )三極管輸出特性上的三個(gè)工作區(qū)三極管輸出特性上的三個(gè)工作區(qū) IC / mAUCE /V0放放大大區(qū)區(qū)IB= 0 A20A40 A截止區(qū)截止區(qū) 飽和區(qū)飽和區(qū)60 A80 AUCE小小IC小小 (1) 放大區(qū)。放大區(qū)。 此時(shí)。 在曲線上是比較平坦的部分, 表示當(dāng)一定時(shí), 的值基本上不隨CE而變化。在這個(gè)區(qū)域內(nèi),當(dāng)基極電流發(fā)生微小的變化量時(shí), 相應(yīng)的集電極電流將產(chǎn)生較大的變化量
5、, 此時(shí)二者的關(guān)系為 該式體現(xiàn)了三極管的電流放大作用。 對(duì)于三極管, 工作在放大區(qū)時(shí).V, 而。 輸出特性曲線輸出特性曲線IC= IB (2) 截止區(qū)截止區(qū) 指曲線的以下的陰影部分。此時(shí),UBE小于死區(qū)電壓,發(fā)射結(jié)不導(dǎo)通,IB=0,電流三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。有時(shí),為了使三極管可靠截止,常使三極管的發(fā)射結(jié)處于反偏狀態(tài)。當(dāng)管子工作在截止區(qū)時(shí)IB=0、 IC = ICEO 0; UCE EC,晶體管,晶體管C、E之間相當(dāng)于開路。之間相當(dāng)于開路。輸出特性曲線輸出特性曲線 當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置時(shí), 發(fā)射區(qū)不再向基區(qū)注入電子, 則三極管。所以, 在截止區(qū), 。對(duì)三極管, , BC。 (3) 飽和區(qū)飽和區(qū) 。在這
6、個(gè)區(qū)域,。對(duì)NPN三極管, 。 輸出特性曲線輸出特性曲線此時(shí),此時(shí), IB增加時(shí),增加時(shí),IC基本不變,且基本不變,且IC EC / RC ; UCE 0 晶體管晶體管C、E之間相當(dāng)于短路之間相當(dāng)于短路 集電結(jié)處于正偏狀態(tài),因此影響了集電結(jié)收集載流子的能力,即使IB增大,IC也基本不變化,IC不再受IB的控制,這種現(xiàn)象稱為飽和。此時(shí),三極管失去了放大作用, 或關(guān)系不成立。不同值的各條特性曲線幾乎重疊在一起。集射極之間呈現(xiàn)低電阻,相當(dāng)于一個(gè)閉合的開關(guān)。 。三極管飽和時(shí)的管壓降用CES表示。在深度飽和時(shí), 小功率管管壓降通常小于.V。 BCII_ BCII 53704051BC.II 400400
7、605132BC .II 發(fā)射極開路,集電結(jié)反偏,發(fā)射極開路,集電結(jié)反偏,CB之間出現(xiàn)的反向漏電之間出現(xiàn)的反向漏電流。流。ICBO是由少數(shù)載流子是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流,的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流,受溫度的影響大。受溫度的影響大。 溫度溫度ICBO ICBO A+EC AICEOIB=0+bCeICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)ICUCEO 電子愛好者電子元器件網(wǎng)電子發(fā)燒友三極管參數(shù)(例C9013) 使三極管在飽和和截止?fàn)顟B(tài)之間互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)控制使三極管在飽和和截止?fàn)顟B(tài)之間互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí),三極管飽和導(dǎo)通,當(dāng)控制信號(hào)為低電信號(hào)為高電平時(shí),三極管飽和導(dǎo)通,當(dāng)控制信號(hào)為
8、低電平時(shí),三極管截止,此時(shí)三極管相當(dāng)于一個(gè)受控制的開平時(shí),三極管截止,此時(shí)三極管相當(dāng)于一個(gè)受控制的開關(guān)。關(guān)。 使三極管工作在放大狀態(tài),利用使三極管工作在放大狀態(tài),利用I IB B對(duì)對(duì)I IC C的控制作用的控制作用來實(shí)現(xiàn)電流放大。來實(shí)現(xiàn)電流放大。三極管能夠放大的內(nèi)三極管能夠放大的內(nèi)部條件和外部條件分部條件和外部條件分別是什么?別是什么?三極管有哪三三極管有哪三個(gè)極?個(gè)極? 測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如下圖所示,試判斷三極管測(cè)量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如下圖所示,試判斷三極管的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。 放大 截止截止飽和飽和 放大放大:把微弱電信號(hào)的幅度放大。把微弱電信號(hào)的幅度放大。 小信號(hào)小信號(hào)
9、大信號(hào)大信號(hào) (利用利用VT的控制作用)的控制作用)對(duì)象:對(duì)象:低頻交流小信號(hào)(變化量)低頻交流小信號(hào)(變化量) 作用:不失真的放大信號(hào)作用:不失真的放大信號(hào) 不失真不失真:一個(gè)微弱的電信號(hào)通過放大器后,輸一個(gè)微弱的電信號(hào)通過放大器后,輸出電壓或電流的幅度得到了放大,但它隨時(shí)間出電壓或電流的幅度得到了放大,但它隨時(shí)間變化的規(guī)律不能變。變化的規(guī)律不能變。放大電路中的符號(hào)放大電路中的符號(hào)3. 總瞬時(shí)值:字母小寫,下標(biāo)大寫,如總瞬時(shí)值:字母小寫,下標(biāo)大寫,如:CECBBEUIIU, 1. 直流量:字母大寫,下標(biāo)大寫,如:直流量:字母大寫,下標(biāo)大寫,如:2. 交流量:字母小寫,下標(biāo)小寫,如:交流量:字
10、母小寫,下標(biāo)小寫,如:5. 符號(hào)法表示交流量:交流量有效值字母上面加點(diǎn),符號(hào)法表示交流量:交流量有效值字母上面加點(diǎn), 如:如:4. 交流量有效值:字母大寫,下標(biāo)小寫,交流量有效值:字母大寫,下標(biāo)小寫, 如:如:CECBBEuiiu,cecbbeuiiu,cecbbeUIIU,cecbbeUIIU ,放大元件放大元件iC= iB,工作在放大區(qū),要工作在放大區(qū),要保證集電結(jié)反偏,保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV一、一、 單管共單管共射射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用各元件作用:各元件作用:使發(fā)射結(jié)正偏,并
11、使發(fā)射結(jié)正偏,并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)IB和和UBE?;鶚O電源與基極電源與基極電阻基極電阻+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV集電極電源,一集電極電源,一般為般為 幾伏到幾幾伏到幾十伏,為電路提十伏,為電路提供能量。并保證供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電結(jié)反偏。集電極電阻集電極電阻RC,一般為幾千歐姆一般為幾千歐姆到幾十千歐姆,到幾十千歐姆,將變化的電流轉(zhuǎn)將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸W優(yōu)樽兓碾妷?。耦合電容:耦合電容:電解電容,有極性,電解電容,有極性,大小為大小為10 F50 F作用:作用:隔直通交隔直通交隔離隔離輸入輸出與電路直流輸入輸出與電路直流的聯(lián)系,同時(shí)能使
12、信的聯(lián)系,同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。號(hào)順利輸入輸出。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用:各元件作用:基本放大電路的習(xí)慣畫法基本放大電路的習(xí)慣畫法+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR1. 三極管工作在放大狀態(tài)三極管工作在放大狀態(tài)2. 要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(保要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(保證不失真的放大)證不失真的放大) 3. 交流信號(hào)能夠很好地輸入輸出(有交流信號(hào)能夠很好地輸入輸出(有完整的輸入輸出回路)完整的輸入輸出回路)組成放大電路的原則:組成放大電路的原則:1.靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)ui=0時(shí)電路
13、的工作狀態(tài)時(shí)電路的工作狀態(tài) 二、放大電路的靜態(tài)分析-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0時(shí)時(shí)由于電源的由于電源的存在,電路存在,電路中存在一組中存在一組直流量(直流量(IB、UBE、IC、UCE)。)。ICIEIB+UBE-+UCE-由于由于(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn),所以稱為性曲線上的一個(gè)點(diǎn),所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)?為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)? 放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn),是為了使三極管放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn),是
14、為了使三極管工作在線性區(qū),以保證信號(hào)不失真。工作在線性區(qū),以保證信號(hào)不失真。開路開路畫出放大電路的直流通路畫出放大電路的直流通路 2. 2. 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算 將交流電壓源短路,將電容開路。將交流電壓源短路,將電容開路。直流通路的畫法:直流通路的畫法:開路開路-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc畫直流通路:畫直流通路:IB : 稱為稱為偏置電流偏置電流Rb : 稱為稱為偏置電阻偏置電阻用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)( UBE、 IB、IC、UCE)IC= IBbBECCBRUVI bCCbCCV7 . 0RVRVCCCCCERIV
15、U +TRb1RCCVc例:用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。例:用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知:已知:VCC=12V,RC=4K ,Rb=300K , =37.5。解:解:A400.04mA30012bCCB RVImA5 . 104. 05 .37BC II6V41.512CCCCCE RIVU請(qǐng)注意電路中請(qǐng)注意電路中IB和和IC的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR3、靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析、靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析圖解分析法的思路:圖解分析法的思路:把電路分為線性部分和非線性部分,分別畫把電路分為線性部分和非線性部分,分別畫出相應(yīng)的圖形,然后求解。出相應(yīng)的圖形,然后求解。UC
16、E=VCCICRCVCCICUCECCCRV直流負(fù)載線直流負(fù)載線由估算法求出由估算法求出I IB B,I IB B對(duì)應(yīng)的輸對(duì)應(yīng)的輸出特性與直流出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)就是工作點(diǎn)Q QQIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)IC+CRciuVb1TuCC+b2R-oC+b-過(過(VCC,0)和和(0,VCC/RC)兩點(diǎn)作直線兩點(diǎn)作直線直流負(fù)載線的斜率直流負(fù)載線的斜率為:為:CR1 iBuBEQuiibic1. 交流放大原理(設(shè)輸出空載)交流放大原理(設(shè)輸出空載)假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上,輸假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上,輸入一微小的正弦信號(hào)入一微小的正弦信號(hào) uiib靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)三
17、、圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況三、圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況iCuCEuce注意:注意:uce與與ui反相!反相!uiiBiCuCEuo各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反1b+b2CRcCVRCCb1結(jié)論:結(jié)論:(1)放大電路中的信號(hào))放大電路中的信號(hào)是交直流共存,可表示成:是交直流共存,可表示成:ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu 雖然交流量可正負(fù)變化,但雖然交流量可正負(fù)變化,但瞬時(shí)量方向始終不變瞬時(shí)量方向始終不變(2 2)輸出)輸出u uo o與輸入與輸入u ui i相比,幅度相比,幅度被放大了,頻率不變,但相位相被放大了,頻率
18、不變,但相位相反。反。uituBEtiBtiCtuCEtuot對(duì)交流信號(hào)對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui)2.放大器的交流通路放大器的交流通路交流通路交流通路分析動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情況交流通路的畫法:交流通路的畫法: 將直流電壓源短路,將電容短路。將直流電壓源短路,將電容短路。短路短路短路短路置零置零-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi疊加原理疊加原理交流通路交流通路+R-uoTuRbRLic+3.交流負(fù)載線交流負(fù)載線輸出端接入負(fù)載輸出端接入負(fù)載RL:不影響不影響Q點(diǎn)點(diǎn) 影響動(dòng)態(tài)!影響動(dòng)態(tài)!+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRic其中:其中:CLL/RRR
19、 uce=-ic(RC/RL) = -ic RL+R-uoTuRbRLic+交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系:有如下關(guān)系:即交流負(fù)載線的斜率為:即交流負(fù)載線的斜率為:L1Ruce=-ic(RC/RL)= -ic RL或或ic=(-1/ RL) uce交流負(fù)載線的作法:交流負(fù)載線的作法:斜斜 率為率為- -1/RL 。(。( RL= RLRc )經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。點(diǎn)。 交流負(fù)載線的作法:交流負(fù)載線的作法:iCuCEVCCCCCRVQIB交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜斜 率為率為- -1/RL 。( RL= RLRc )經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。點(diǎn)。 注意:注意:(1)交流負(fù)載線是有交流)交流負(fù)載
20、線是有交流 輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 (2)空載時(shí),交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。)空載時(shí),交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。直流負(fù)載線的斜率為:直流負(fù)載線的斜率為:CR1 iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號(hào)信號(hào)(1)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(負(fù)載開路)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(負(fù)載開路)iC4非線性失真與非線性失真與Q Q的關(guān)系的關(guān)系iCuCEuo(2)Q點(diǎn)過低點(diǎn)過低信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真(削頂失真)(削頂失真) 信號(hào)波形信號(hào)波形iCuCEuo(3)Q點(diǎn)過高點(diǎn)過高信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真(削底失真)(削底失
21、真)信號(hào)波形信號(hào)波形截止失真和飽和失真截止失真和飽和失真統(tǒng)稱統(tǒng)稱“非線性失真非線性失真”小結(jié)放大電路中的符號(hào)放大電路中的符號(hào)3. 總瞬時(shí)值:總瞬時(shí)值:CECBBEUIIU, 1. 直流量:直流量:2. 交流量:交流量:CECBBEuiiu,cecbbeuiiu,字母小寫,下標(biāo)大寫,如:字母小寫,下標(biāo)大寫,如:字母大寫,下標(biāo)大寫,如:字母大寫,下標(biāo)大寫,如:字母小寫,下標(biāo)小寫,如:字母小寫,下標(biāo)小寫,如:耦合電容:耦合電容:電解電容,有極性,電解電容,有極性,大小為大小為10 F50 F作用:作用:隔直通交隔直通交隔離隔離輸入輸出與電路直流輸入輸出與電路直流的聯(lián)系,同時(shí)能使信的聯(lián)系,同時(shí)能使信號(hào)
22、順利輸入輸出。號(hào)順利輸入輸出。+b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用:各元件作用:1.靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 二、放大電路的靜態(tài)分析-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0時(shí)時(shí)由于電源的由于電源的存在,電路存在,電路中存在一組中存在一組直流量(直流量(IB、UBE、IC、UCE)。)。ICIEIB+UBE-+UCE-Ui=0時(shí)電路的工作狀態(tài)時(shí)電路的工作狀態(tài)開路開路畫出放大電路的直流通路畫出放大電路的直流通路 2. 2. 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算 將交流電壓源短路,將電容開路。將交流電壓源短路,將電容開路。直流通路的畫法:直流通路的畫法:開
23、路開路-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc畫直流通路:畫直流通路:IB : 稱為稱為偏置電流偏置電流Rb : 稱為稱為偏置電阻偏置電阻用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)( UBE、 IB、IC、UCE)IC= IBbBECCBRUVI bCCbCCV7 . 0RVRVCCCCCERIVU +TRb1RCCVcUCE=VCCICRCVCCICUCECCCRV直流負(fù)載線直流負(fù)載線由估算法求出由估算法求出I IB B,I IB B對(duì)應(yīng)的輸對(duì)應(yīng)的輸出特性與直流出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)就是工作點(diǎn)Q QQIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)IC+CR
24、ciuVb1TuCC+b2R-oC+b-過(過(VCC,0)和和(0,VCC/RC)兩點(diǎn)作直線兩點(diǎn)作直線直流負(fù)載線的斜率直流負(fù)載線的斜率為:為:CR1 iBuBEQuiibic1. 交流放大原理(設(shè)輸出空載)交流放大原理(設(shè)輸出空載)假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上,輸假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上,輸入一微小的正弦信號(hào)入一微小的正弦信號(hào) uiib靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)三、圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況三、圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況iCuCEuceuce與與ui關(guān)系?關(guān)系?反反相相對(duì)交流信號(hào)對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui)2.放大器的交流通路放大器的交流通路交流通路交流通路分析動(dòng)態(tài)工作情況分析動(dòng)態(tài)工作情
25、況交流通路的畫法:交流通路的畫法: 將直流電壓源短路,將電容短路。將直流電壓源短路,將電容短路。短路短路短路短路置零置零-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi疊加原理疊加原理iCuCEuo可輸出可輸出的最大的最大不失真不失真信號(hào)信號(hào)(1)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(負(fù)載開路)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)(負(fù)載開路)iC4非線性失真與非線性失真與Q Q的關(guān)系的關(guān)系iCuCEuo(2)Q點(diǎn)過低點(diǎn)過低信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)稱為截止失真稱為截止失真(削頂失真)(削頂失真) 信號(hào)波形信號(hào)波形iCuCEuo(3)Q點(diǎn)過高點(diǎn)過高信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)稱為飽和失真稱為飽和失真(削底失真)(削底失真)信號(hào)
26、波形信號(hào)波形截止失真和飽和失真截止失真和飽和失真統(tǒng)稱統(tǒng)稱“非線性失真非線性失真”模型分析法分析放大電路的交流信號(hào)模型分析法分析放大電路的交流信號(hào)基本放大電路的整體分析基本放大電路的整體分析分壓式偏置的共射放大電路的整體分析分壓式偏置的共射放大電路的整體分析四、模型分析法分析放大電路的交流信號(hào)四、模型分析法分析放大電路的交流信號(hào)條件:交流小信號(hào)條件:交流小信號(hào)+i-ube+-ubTce+ci+bucei+-+ibecu-二端口網(wǎng)絡(luò)思路:將非線性的三極管等效成一個(gè)線性電路思路:將非線性的三極管等效成一個(gè)線性電路(一)三極管的微變等效模型(一)三極管的微變等效模型iBuBE uBE iB iBiCu
27、CE iC+iibebb-cebe-+rccubie+u1. 三極管等效模型是一個(gè)交三極管等效模型是一個(gè)交流模型,只能進(jìn)行交流分析,流模型,只能進(jìn)行交流分析,不能進(jìn)行靜態(tài)分析不能進(jìn)行靜態(tài)分析2. 交流模型的值與靜態(tài)工交流模型的值與靜態(tài)工作點(diǎn)密切相連作點(diǎn)密切相連注意:rbe的計(jì)算:的計(jì)算:由由PN結(jié)的電流公式:結(jié)的電流公式:)1(eTEB/SE UUIIEBEe1dUdIrTE/TS)(eTEBUIUIUU EETemV26IIUr(常溫下)(常溫下)其中:其中:rbb=100300,通常取通常取200進(jìn)行估算。進(jìn)行估算。+bceberbbrBICIIEber)mA(mV26)(1200EbeI
28、r所以:所以:ebbbebbbbbbebe)(1)(1rriririiur (二)放大電路的交流分析(二)放大電路的交流分析1. 畫出放大電路的微變等效電路畫出放大電路的微變等效電路(1)畫出放大電路的交流通路)畫出放大電路的交流通路 (2)將交流通路中的三極管)將交流通路中的三極管 用等效模型代替用等效模型代替-+.cuLoibbeRricibi.iiRubR+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+R-uoTuRbRLic+2 2、動(dòng)態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù) Au 、 Ri 、 RO的計(jì)算:的計(jì)算:bebiriu beLiourRuuALCLRRR/ 負(fù)載電阻越小,放大倍數(shù)越小。負(fù)載電阻
29、越小,放大倍數(shù)越小。-+.cuLoibbeRricibi.iiRubRLboRiu (1)電壓放大倍數(shù) AuAu=uo/uiiiiuRibeb/rRber(2)輸入電阻)輸入電阻Ri 根據(jù)輸入電阻的定義:根據(jù)輸入電阻的定義:-+-+RbrbeibbiiicioLcRu.Ru.iiRRo定義:定義:放大+iuR+uS-S電路iRRL+Ou-當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)AuSiouuuA sousuuA 由圖知:由圖知:ssiiiuRRRu 所以:所以:siiosousuuuuuuA usiiARRR 上式可以看出,上式可以看出, Ri越大,越大,ui就越接近就越接近u
30、S。從信號(hào)源從信號(hào)源汲汲取信號(hào)的能力就越強(qiáng)取信號(hào)的能力就越強(qiáng)。 所以一般來說,所以一般來說,Ri越大越好。越大越好。cibbeRricbibRiioRcoooRiuR 所以:所以:(3)輸出電阻)輸出電阻Ro根據(jù)定義:根據(jù)定義:oi00,ooosL= uRiuRou+- 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的,Ro越小,放大電路帶負(fù)越小,放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng),反之則差。載的能力越強(qiáng),反之則差。 兩種分析方法特點(diǎn)比較兩種分析方法特點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)圖解分圖解分析法析法形象直觀,適用于形象直觀,適用于Q點(diǎn)分點(diǎn)分析、非線性失真分析、最析、非線性失真分析、最大不失
31、真輸出幅度的分析,大不失真輸出幅度的分析,能夠用于大、小信號(hào)。能夠用于大、小信號(hào)。作圖麻煩,只能分析作圖麻煩,只能分析簡(jiǎn)單電路,求解誤差簡(jiǎn)單電路,求解誤差大,不易求解輸入電大,不易求解輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。參數(shù)。微變等微變等效電路效電路分析法分析法任何復(fù)雜的電路,可方便任何復(fù)雜的電路,可方便求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。輸入電阻、輸出電阻等。只能用于分析小信號(hào),只能用于分析小信號(hào),不能用來求解靜態(tài)工不能用來求解靜態(tài)工作點(diǎn)作點(diǎn)Q。分析步驟:分析步驟: 畫直流(通路),畫直流(通路),求求Q點(diǎn)點(diǎn)。 由由Q點(diǎn),點(diǎn),定參量定參量(rbe
32、值)值)。 由交流,由交流,畫微變畫微變(等效電路)。等效電路)。 由由微變微變,求指標(biāo)求指標(biāo)。 可方便求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電可方便求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。阻等。微變等效電路分析法微變等效電路分析法beLiourRuuA iiiuRibeb/rRberCuRRiuR 0,ooosL=bBECCBRUVIIC= IBCCCCCERIVU 靜態(tài)分析:在直流通路上進(jìn)行靜態(tài)分析:在直流通路上進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析:在微變等效電路上進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析:在微變等效電路上進(jìn)行 基本放大電路的整體分析基本放大電路的整體分析 )mA(mV26)(1200EbeIr例例 共射放大電路如圖所
33、示。設(shè):共射放大電路如圖所示。設(shè):VCC12V12V,Rb=300k=300k, ,Rc=3k=3k, , RL=3k=3k,BJTBJT的的 =50=50。+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR1 1)試求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)試求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q Q。A40300kV12bCCBQ RVI2mAA4050QBCQ II6V3k2mAV12CCQCCCEQ RIVU解:解:+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR2)2)估算電路的電壓放大倍數(shù)估算電路的電壓放大倍數(shù)AU 、輸入電阻、輸入電阻Ri和輸出電阻和輸出電阻Ro。解:畫微變等效電路解:畫微變等效電路-+.cuLoibb
34、eRricibi.iiRubR)mA(mV26)(1200EbeIr 993)mA(2mV2651200750.993kk3k50beLu rRARi=rbe/Rbrbe=993Ro=Rc=3k+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR 3) 若輸出電壓的波形出現(xiàn)如若輸出電壓的波形出現(xiàn)如 下失真下失真 ,是截止還是飽和,是截止還是飽和 失失真?應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件?如何調(diào)節(jié)?真?應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件?如何調(diào)節(jié)?解:解:為截止失真。為截止失真。調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)可以改變:調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)可以改變:1. Rb2. Rc3.VccbBECCBRUVIIC= IBCCCCCERIVU VCCICUCECCCRV
35、QIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)IC應(yīng)減小應(yīng)減小Rb。靜態(tài)工作點(diǎn)合適了,輸出信號(hào)就不會(huì)出現(xiàn)失真了么? 對(duì)對(duì)于固定偏置的基本放于固定偏置的基本放大電路而言,電大電路而言,電路定后,路定后,UBE、 和和ICEO也定了下來,靜態(tài)工也定了下來,靜態(tài)工作點(diǎn)也定了下來。但是,這三個(gè)參數(shù)隨溫度作點(diǎn)也定了下來。但是,這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化,因此,電路的靜態(tài)工作點(diǎn)也隨著改而變化,因此,電路的靜態(tài)工作點(diǎn)也隨著改變。變。( (一)一) 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響Q變變UBE ICEO變變T變變IC變變iBuBE25 C50CTUBEIBICiBuBEiCuCEQQ 溫度上溫度上升時(shí),升時(shí),輸出特輸出
36、特性曲線性曲線上移,上移,造成造成Q點(diǎn)上移點(diǎn)上移。2、溫度對(duì)、溫度對(duì) 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOICiCuCEQQ 溫度上升時(shí)溫度上升時(shí),輸出特性,輸出特性曲線上移,曲線上移,造成造成Q點(diǎn)上點(diǎn)上移。移??傊嚎傊篢ICI1I2IBCCb2b1b2BRRRVU 選選I2=(510)IB I1 I2ICIE+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce1 1、結(jié)構(gòu)及工作原理、結(jié)構(gòu)及工作原理六、分壓式偏置的共射放大電路六、分壓式偏置的共射放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過程:穩(wěn)定過程:TUBEICICIEUECCb2b1b2BRRRVU UBE=UB-UE =UB
37、 - IE ReUB穩(wěn)定穩(wěn)定IB由輸入特性曲線由輸入特性曲線I1I2IBICIE+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce2、直流通路及靜態(tài)工作點(diǎn)估算、直流通路及靜態(tài)工作點(diǎn)估算:CCb2b1b2BVRRRU IB=IC/ UCE = VCC - ICRC - IEReIC IE =UE/Re = (UB- UBE)/ Re 電容開路電容開路 , 畫出直流通路,求畫出直流通路,求Q點(diǎn)。點(diǎn)。+b2cReVRRRb1TCC 將電容、直流電源短路,畫出電路的微變等效電路,求參數(shù)。將電容、直流電源短路,畫出電路的微變等效電路,求參數(shù)。3、動(dòng)態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析+ebbciRiRRb1be
38、rRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiii電壓放大倍數(shù):電壓放大倍數(shù):RL= RC / RL+ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiiebeLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA ebbebi)1(Ririu )/(LCboRRiu 輸入電阻:輸入電阻:ebebii)(1RriuR b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr 輸出電阻:輸出電阻:coRR +ebbciRiRRb1berRuoC+-LRi-+ub2RRiicbiiioR思考:思考:若在若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會(huì)對(duì)會(huì)對(duì)Au、Ri、Ro有什么影響?有什么影響
39、?+b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCecoRR ebeLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr +b2Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2Rce2CeRe1例例 已知已知50,試估算,試估算 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q, 并求解并求解Au、Ri、Ro。 解:解:(1)畫直流,找畫直流,找Q點(diǎn):點(diǎn):直流通路直流通路1)501 (25012Re)1 (XRUIbCCBQ0.040(mA)40AICQIBQ50X0.042(mA) UCCICQ(RC RE )6(V)UCEQUC
40、CICQRCIEQRe(2)定參量)定參量 三極管的交流輸入電阻三極管的交流輸入電阻(3)畫模型)畫模型EQbeImVr26)1 (200mAmV226)501 (200k863. 0863)(BQCQEQIII微變等效電路微變等效電路 (4)求指標(biāo):)求指標(biāo): 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au 輸入電阻輸入電阻R i 輸入電阻輸入電阻R o 9.57863.02/250/XrRRAubeLC)(863. 0/krRrRbebbeikRRCO2+i-ube+-ubTce+ci+iibebb-cebe-+rccubie+u(1)畫出放大電路的交流通路)畫出放大電路的交流通路 (2)將交流通路中的三極
41、管)將交流通路中的三極管 用等效模型代替用等效模型代替-+.cuLoibbeRricibi.iiRubR+CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+R-uoTuRbRLic+2 2、動(dòng)態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù) Au 、 Ri 、 RO的計(jì)算:的計(jì)算:bebiriu beLiourRuuALCLRRR/ 負(fù)載電阻越小,放大倍數(shù)越小。負(fù)載電阻越小,放大倍數(shù)越小。-+.cuLoibbeRricibi.iiRubRLboRiu (1)電壓放大倍數(shù) AuAu=uo/uiiiiuRibeb/rRber(2)輸入電阻)輸入電阻Ri 根據(jù)輸入電阻的定義:根據(jù)輸入電阻的定義:-+-+Rbrbeibbiiicio
42、LcRu.Ru.iiRRo定義:定義:放大+iuR+uS-S電路iRRL+Ou-當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)AuSiouuuA sousuuA 由圖知:由圖知:ssiiiuRRRu 所以:所以:siiosousuuuuuuA usiiARRR 上式可以看出,上式可以看出, Ri越大,越大,ui就越接近就越接近uS。從信號(hào)源從信號(hào)源汲汲取信號(hào)的能力就越強(qiáng)取信號(hào)的能力就越強(qiáng)。 所以一般來說,所以一般來說,Ri越大越好。越大越好。cibbeRricbibRiioRcoooRiuR 所以:所以:(3)輸出電阻)輸出電阻Ro根據(jù)定義:根據(jù)定義:oi00,ooosL= uRiu
43、Rou+- 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的,Ro越小,放大電路帶負(fù)越小,放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng),反之則差。載的能力越強(qiáng),反之則差。 畫直流(通路),畫直流(通路),求求Q點(diǎn)點(diǎn)。 由由Q點(diǎn),點(diǎn),定參量定參量(rbe值)值)。 由交流,由交流,畫微變畫微變(等效電路)。等效電路)。 由由微變微變,求指標(biāo)求指標(biāo)。 可方便求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電可方便求解動(dòng)態(tài)參數(shù)如放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。阻等。微變等效電路分析法微變等效電路分析法分析步驟:分析步驟:若在若在Re兩端并電容兩端并電容Ce會(huì)對(duì)會(huì)對(duì)Au、Ri、Ro有什有什么影響?么影響?+b2
44、Rb1b1CCTCRRVRu+-Lo-+uiCb2RceCecoRR ebeLebebLbiou)(1)(1RrRRriRiuuA b2b1ii/RRRR b2b1ebe/)(1RRRr 共集,共基,共射,如何判別?共集,共基,共射,如何判別?判別方法: 1、哪個(gè)極直接交流接地,就是共哪極放大電路 2、看交流信號(hào)從哪個(gè)極輸入,哪個(gè)極輸出,共剩下極放大電路(一一) 共集電極放大電路(射極輸出器)共集電極放大電路(射極輸出器)1、電路結(jié)構(gòu):、電路結(jié)構(gòu):+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu2、 直流通路及靜態(tài)工作點(diǎn)分析:直流通路及靜態(tài)工作點(diǎn)分析:ebCCRRUVI)1(BEB I
45、BIEUBEUCECBEIIIIIICBCeCCCeECCCERIVRIVU eEBEbBCCRIURIV eBBEbB)1(RIURI +RVebCCR3、 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析(1)交流通路及微變等)交流通路及微變等效電路效電路+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR(2)電壓放大倍數(shù):)電壓放大倍數(shù):)/)(1)/)(1LebeLeiouRRrRRuuA )/()1(LebbebiRRiriu )/()1(LeboRRiu +ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSe
46、R1 (3)輸入電阻)輸入電阻+ebbciRiRberuo-LRi-+ubRiicbiii+Ru-+SSeR)/)(1LebebiiRRriuR biiR/RR bLebe)(1R/)R/Rr (4)輸出電阻)輸出電阻+SbuRRberiRbecbe+-iiboRrRRRurRurRuuiuR 1beseebesbesobRe)1(iii be)1(iRu besbrRui bSs/ RRR0,ooosL= uRiuR射極輸出器的特點(diǎn):電壓放大倍數(shù)射極輸出器的特點(diǎn):電壓放大倍數(shù)=1, 輸入阻抗高,輸出阻抗小。輸入阻抗高,輸出阻抗小。射極輸出器的應(yīng)用射極輸出器的應(yīng)用1、放在多級(jí)放大器的輸入端,提
47、高整個(gè)放、放在多級(jí)放大器的輸入端,提高整個(gè)放大器的輸入電阻。大器的輸入電阻。2、放在多級(jí)放大器的輸出端,減小整個(gè)放、放在多級(jí)放大器的輸出端,減小整個(gè)放大器的輸出電阻。大器的輸出電阻。2、放在兩級(jí)之間,起緩沖作用。、放在兩級(jí)之間,起緩沖作用。(二)共基極電路(二)共基極電路+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR1、電路結(jié)構(gòu):2、 靜態(tài)工作點(diǎn)分析:靜態(tài)工作點(diǎn)分析:直流通路:直流通路:CCb2b1b2BVRRRU eBEBECRUUII )(ecCCCeEcCCCCERRIVRIRIVU CBII +S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR+b
48、2Rb1RRVRceCC+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR+ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib3、 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 (畫出其微變等效電路)(畫出其微變等效電路)(1 1)電壓放大倍數(shù))電壓放大倍數(shù)beLciou)/(rRRuuA bebiriu )/(LCboRRiu +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+SSR+ouLR-Rcib(2 2)輸入電阻)輸入電阻eiiiuR (3)輸出電阻)輸出電阻coRR )(1)(1beebebriri +ebbciRiberi-+ueRiiceiiiRu-+
49、SSR+ouLR-RcibeRRR/ii)(1/beerR(三)三種組態(tài)的比較(三)三種組態(tài)的比較電壓增益:電壓增益:beLc)/(rRR 輸入電阻:輸入電阻:beb/rR輸出電阻:輸出電阻:cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR+-RuRVeuib-C1+CCoTRL2C+-RSSu共集共集+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eR共基共基共射共射+b2b-iucC+RR-CCb1RuToL+CV一、一、 多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式
50、多級(jí)放大電路是將各單級(jí)放大電路連接起來,這種級(jí)間連接方式稱為耦合。要求前級(jí)的輸出信號(hào)通過耦合不失真地傳輸?shù)胶蠹?jí)的輸入端。常見的耦合方式有阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合及光電耦合四種形式。下面分別介紹。 1. 阻容耦合阻容耦合 阻容耦合是利用電容器作為耦合元件將前級(jí)和后級(jí)連接起來。這個(gè)電容器稱為耦合電容,如圖4.3.2所示。第一級(jí)的輸出信號(hào)通過電容器C2和第二級(jí)的輸入端相連接。 V1V2Ui.C1Rb1Rc1C2Rb2Rc2C3Uo.UCC(a) 圖4.3.2 阻容耦合兩級(jí)放大電路 (a)電路; (b)直流通路 圖4.3.2 阻容耦合兩級(jí)放大電路 (a)電路; (b)直流通路V1V2Rb1Rc1
51、Rb2Rc2 UCC(b) 阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)是:前級(jí)和后級(jí)直流通路彼此隔開,每一級(jí)的靜態(tài)工件點(diǎn)相互獨(dú)立,互不影響。便于分析和設(shè)計(jì)電路。因此,阻容耦合在多級(jí)交流放大電路中得到了廣泛應(yīng)用。 阻容耦合的缺點(diǎn)是:信號(hào)在通過耦合電容加到下一級(jí)時(shí)會(huì)大幅衰減,對(duì)直流信號(hào)(或變化緩慢的信號(hào))很難傳輸。在集成電路里制造大電容很困難,不利于集成化。所以,阻容耦合只適用于分立元件組成的電路。 2. 變壓器耦合變壓器耦合 變壓器耦合是利用變壓器將前級(jí)的輸出端與后級(jí)的輸入端連接起來,這種耦合方式稱為變壓器耦合,如圖4.3.3所示。將V1的輸出信號(hào)經(jīng)過變壓器T1送到V2的基極和發(fā)射極之間。V2的輸出信號(hào)經(jīng)T2耦合到負(fù)載RL
52、上。Rb11、Rb12和Rb21、Rb22分別為V1管和V2管的偏置電阻,Cb2是Rb21和Rb22的旁路電容,用于防止信號(hào)被偏置電阻所衰減。 V1V2Ui.C1Rb11Ce1UCCRb12Re1Cb2Rb21Rb22Re2Ce2RLT1T2 圖4.3.3 變壓器耦合兩級(jí)放大電路 變壓器耦合的優(yōu)點(diǎn)是:由于變壓器不能傳輸直流信號(hào),且有隔直作用,因此各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立,互不影響。變壓器在傳輸信號(hào)的同時(shí)還能夠進(jìn)行阻抗、電壓、電流變換。 變壓器耦合的缺點(diǎn)是:體積大、笨重等,不能實(shí)現(xiàn)集成化應(yīng)用。 3. 直接耦合直接耦合 直接耦合是將前級(jí)放大電路和后級(jí)放大電路直接相連的耦合方式,這種耦合方式稱為直接耦
53、合,如圖4.3.4所示。直接耦合所用元件少,體積小,低頻特性好,便于集成化。直接耦合的缺點(diǎn)是:由于失去隔離作用,使前級(jí)和后級(jí)的直流通路相通,靜態(tài)電位相互牽制,使得各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。另外還存在著零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。現(xiàn)討論如下: (1)靜態(tài)工作點(diǎn)相互牽制。如圖4.3.4所示,不論V1管集電極電位在耦合前有多高,接入第二級(jí)后,被V2管的基極鉗制在0.7V左右,致使V2管處于臨界飽和狀態(tài),導(dǎo)致整個(gè)電路無法正常工作。 V1V2Ui.Rb1Rc1Rb2Rc2Uo. UCC 圖4.3.4 直接耦合放大電路 (2)零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。由于溫度變化等原因,使放大電路在輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。產(chǎn)
54、生零點(diǎn)漂移的主要原因是由于溫度變化而引起的。因而,零點(diǎn)漂移的大小主要由溫度所決定。 要使用直接耦合的多級(jí)放大電路,必須解決靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響和零點(diǎn)漂移問題,解決方法我們將在差動(dòng)式放大電路中討論。二、二、多級(jí)放大電路的分析多級(jí)放大電路的分析 注意:求解多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)注意:求解多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)Au、Ri、Ro時(shí),一定時(shí),一定要考慮前后級(jí)之間的相互影響。要考慮前后級(jí)之間的相互影響。 (1)要把后級(jí)的輸入阻抗作為前級(jí)的負(fù)載電阻;)要把后級(jí)的輸入阻抗作為前級(jí)的負(fù)載電阻; (2)前級(jí)的開路電壓作為后級(jí)的信號(hào)源電壓,前級(jí)的輸出阻)前級(jí)的開路電壓作為后級(jí)的信號(hào)源電壓,前級(jí)的輸出阻抗作為后級(jí)的信號(hào)
55、源阻抗??棺鳛楹蠹?jí)的信號(hào)源阻抗。 32133221uuuioioioiouAAAuuuuuuuuA 32120lg20lg20)(lg20uuuulbAAAdBA電壓放大倍數(shù):電壓放大倍數(shù):分貝單位:分貝單位:輸入電阻:輸入電阻:輸出電阻:輸出電阻:1 iiRR 末ooRR 在工程上電壓放大倍數(shù)常用分貝表示,折算公式為uuAdBAlg20)(例例 如圖所示兩級(jí)組容耦合放大電路。如圖所示兩級(jí)組容耦合放大電路。Rb1=20k, Rb2=10k, Rc=2k, Re1=2k, Rb=200k, Re2=1k, RL=2k, 150, 2100 , UCC=12V。(1)判定)判定VT1、 VT2各構(gòu)
56、成什么組態(tài)電路?各構(gòu)成什么組態(tài)電路?(2)分別估計(jì)各級(jí)的靜態(tài))分別估計(jì)各級(jí)的靜態(tài) 工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。(3)計(jì)算放大電)計(jì)算放大電 路的電壓放大路的電壓放大 倍數(shù)倍數(shù)AU、輸入、輸入 電阻電阻Ri、輸出、輸出 電阻電阻Ro 。CCb2b1b2B1VRRRUIB1=IC1/ UCE1 = VCC IC1RC IE1Re1IC1 IE1 =UE1/Re = (UB- UBE)/ Re 2BE2B)1 (ebCCRRUVI22C22B2C2CBEIIIIIIe2C2CCe2E2CCCERIVRIVUe2E22BEb2BCCRIURIVe2B2BE2bB2)1 (RIURIco1RRbeL1be1bL1b
57、i1o1u1rRriRiuuAb2b11i/RRrRbe2/iCLRRR )/)(1)/)(1Le22beLe2i2o22uRRrRRuuA1 bLe2be2i2/ )/)(1RRRrRrRcRRiuRb1)/(be2e2o221uuuAAA三、 放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 在實(shí)際應(yīng)用中,放大器所放大的信號(hào)并非單一頻率,例如,語(yǔ)言、音樂信號(hào)的頻率范圍在2020000Hz,圖像信號(hào)的頻率范圍在06MHz,還有其它范圍。所以,要求放大電路對(duì)信號(hào)頻率范圍內(nèi)的所有頻率都具有相同的放大效果,輸出才能不失真地重顯輸入信號(hào)。實(shí)際電路中存在的電容、電感元件及三極管本身的結(jié)電容效應(yīng),對(duì)交流信號(hào)都具有一
58、定的影響。所以,對(duì)不同頻率具有不同的放大效果。因這種原因所產(chǎn)生的失真稱為頻率失真。 1. 幅頻特性幅頻特性 共射極放大電路的幅頻特性如圖4.3.9所示。從幅頻特性曲線上可以看出,在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi),曲線平坦,這個(gè)頻率范圍稱為中頻區(qū)。在中頻區(qū)之外的低頻區(qū)和高頻區(qū),放大倍數(shù)都要下降。 引起低頻區(qū)放大倍數(shù)下降的原因是由于耦合電容C1、C2及Ce的容抗隨頻率下降而增大所引起。Rb11C1RcC2RL UCCUi.VRb12ReCe(a)|Au|Aum0.707Aum0fLfHf(b) 圖4.3.9共射極放大電路的幅頻特性 (a)電路;(b)幅頻特性 高頻區(qū)放大倍數(shù)的下降原因是由于三極管結(jié)電容和雜散
59、電容的容抗隨頻率增加而減小所引起。結(jié)電容通常為幾十到幾百皮法,雜散電容也不大,因而頻率不高時(shí)可視為開路。在高頻時(shí)輸入的電流被分流,使得IC減小,輸出電壓降低,導(dǎo)致高頻區(qū)電壓增益下降,如圖4.3.10所示。Ui.RcCcRLRbCcbCbe 圖3.10 高頻通路 2. 通頻帶通頻帶 把放大倍數(shù)Aum下降到 時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率稱為下限頻率fL和上限頻率fH,夾在上限頻率和下限頻率之間的頻率范圍稱為通頻帶fBW。umA21LHBWfff(4-34) 兩級(jí)放大電路的幅頻特性如圖4.3.11所示。由圖可見,多級(jí)放大電路雖然提高了中頻區(qū)的放大倍數(shù),但通頻帶變窄了,這是一個(gè)重要的概念。 Aum10.707Aum1
60、0fLfHfAum1|Au1|(a) 圖4.3.11 兩級(jí)放大電路的通頻帶 圖3.11 兩級(jí)放大電路的通頻帶 (b)Aum20.707Aum20fLfHfAum2|Au2| 圖3.11 兩級(jí)放大電路的通頻帶 Aum Aum Aum2Aum0.707Aum0fLfHf|Au|(c)0.49Aum七、基本放大電路的派生電路七、基本放大電路的派生電路復(fù)復(fù)合合管管(一)復(fù)合管共射放大電路電路的組成(二)復(fù)合管共集放大電路(三)共射-共基放大電路電路組成(四)共集(四)共集-共基放大電路共基放大電路電路組成功率放大器功率放大器例例 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)功率放大器的作用:功率放大器的作用: 用作放大電路的用作
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