1、a,1,第2章基本放大電路1.理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、共集電極放大電路的性能特點(diǎn)。2.掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的估算方法和放大電路的微變等效電路分析法。3.了解放大電路輸入、輸出電阻和多級(jí)放大的概念，了解放大電路的頻率特性。,a,2,放大的概念:,放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。,放大的實(shí)質(zhì):用小能量的信號(hào)通過(guò)三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。,對(duì)放大電路的基本要求：1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。,本章主要討論電壓放大電路。,a,3,2.1基本放大電路

2、的組成,2.1.1共發(fā)射極基本交流放大電路組成,共發(fā)射極基本交流放大電路,a,4,2.1.2基本放大電路各元件作用,晶體管T-放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)。,基極電源EB與基極電阻RB-使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。,共發(fā)射極基本電路,a,5,集電極電源EC-為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。,集電極電阻RC-將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?耦合電容C1、C2-隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。,信號(hào)源,負(fù)載,共發(fā)射極基本電路,a,6,單電源供電時(shí)常用的畫法,共發(fā)射極基本電路,a,7,2.1.3共射放大電路的

3、電壓放大作用,無(wú)輸入信號(hào)(ui=0)時(shí):,uBE=UBEuCE=UCE,a,8,結(jié)論：,(1)無(wú)輸入信號(hào)電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。,(IB、UBE)和(IC、UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。,a,9,UBE,無(wú)輸入信號(hào)(ui=0)時(shí):,？,有輸入信號(hào)(ui0)時(shí),uCE=UCCiCRC,uBE=UBE+uiuCE=UCE+uo,2.2.3共射放大電路的電壓放大作用,a,10,結(jié)論：,(2)加上輸入信號(hào)電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量。,+,集電極電流,直流分量,交流分量,動(dòng)

4、態(tài)分析,靜態(tài)分析,a,11,結(jié)論：,(3)若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。,(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180，即共發(fā)射極電路具有反相作用。,a,12,例：畫出下圖放大電路的直流通路,直流通路,直流通路用來(lái)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB、IC、UCE),對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）,斷開(kāi),斷開(kāi),a,13,對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量),XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。,短路,短路,對(duì)地短路,交流通路,用來(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。,a,14,2.2放大電路的靜態(tài)分析,

5、靜態(tài)：放大電路無(wú)信號(hào)輸入（ui=0）時(shí)的工作狀態(tài)。,分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。,靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE。,靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。,a,15,直流通路,直流通路用來(lái)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB、IC、UCE),對(duì)直流信號(hào)電容C可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）,斷開(kāi),斷開(kāi),2.2.1用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),a,16,2.2.1用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),UCC=UBE+IBRBIB=(UCC-UBE)/RBUCC/RB若UCCUBEICIBUCE=UCC-ICRC,a,17,例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。,已知：UCC=12V，R

6、C=4k，RB=300k，=37.5。,解：,注意：電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)不同,a,18,例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。,由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,a,19,UCE=UCCRCIC,IB=IBQ,Q,翻頁(yè),直流負(fù)載線,返回,UCC,UCC,UCE,IC,+,IB,UBE,+,RB,RC,2.2.2用圖解法確定靜態(tài)值,a,20,iC,翻頁(yè),返回,a,21,圖(a)中，沒(méi)有設(shè)置靜態(tài)偏置，不能放大。,圖(b)中，有靜態(tài)偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的變化，所以不能放大。,翻頁(yè),UCC,RC,C1,C2,T,RL,uo,

7、ui,(a),+,_,+,_,如圖所示電路，能否放大交流信號(hào)？請(qǐng)說(shuō)明理由。,思考與練習(xí),+,+,返回,a,22,圖(c)中，有靜態(tài)偏置,有變化的iB和ic,但因沒(méi)有RC，不能把集電極電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端,所以不能放大交流電壓信號(hào)。,翻頁(yè),+,+,+,返回,a,23,動(dòng)態(tài)當(dāng)放大電路輸入信號(hào)ui后，電路中各電壓、電流便在其靜態(tài)值附近隨信號(hào)變化的而做動(dòng)態(tài)變化。動(dòng)態(tài)分析分析信號(hào)的傳輸情況，即計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)如Au、ri、ro等。,2.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析,分析方法：微變等效電路法，圖解法。,a,24,1.微變等效電路法,分析思路：在變化量很小的情況下工作時(shí)，可在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小

8、范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線，三極管就可以等效為一個(gè)線性元件。這樣就可以將非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。然后用線性電路的分析方法來(lái)計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)。,三極管的微變等效電路放大電路的微變等效電路計(jì)算放大電路的性能指標(biāo),a,25,晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。,1)晶體管的微變等效電路,對(duì)于小功率三極管：,rbe一般為幾百歐到幾千歐。,(1)輸入回路,晶體管的輸入電阻,a,26,若是小信號(hào)微變量，可用電壓和電流的交流量來(lái)代替。即,UBE=ubeIB=ibUCE=uceIC=ic,a,27,(2)輸出回路,輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線。

9、當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)，,集電極和發(fā)射極之間可等效為一個(gè)受ib控制的電流源,a,28,ib,晶體三極管,微變等效電路,3)晶體管的微變等效電路,晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。,晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。,a,29,對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量),XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。,短路,短路,對(duì)地短路,交流通路,用來(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。,a,30,2.放大電路的微變等效電路,將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。,交流通路,微變等效電路,a,3

10、1,分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。,微變等效電路,2.放大電路的微變等效電路,將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。,a,32,1、電壓放大倍數(shù),（1）帶負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù),（2）不帶負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù),翻頁(yè),返回,a,33,2、放大電路的輸入電阻,對(duì)基本放大電放大電路,翻頁(yè),返回,Ui,_,rbe,Ib,Ib,Ic,RC,RB,Ii,a,34,3、放大電路的輸出電阻,對(duì)負(fù)載而言,放大電路相當(dāng)于一個(gè)具有內(nèi)阻的信號(hào)源，信號(hào)源的內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。,RS,放大電路,可用外加電壓法求ro,翻頁(yè),U,+,返回,rbe,

11、Ib,Ib,Ic,RC,RB,Uo,_,RL,US,Ii,RS,a,35,例1：,a,36,5.放大電路輸出電阻的計(jì)算,放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。,定義：,輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。,輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。,a,37,共射極放大電路特點(diǎn)：1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.,例3：,求ro的步驟：1)斷開(kāi)負(fù)載RL,3)外加電壓,4)求,外加,2)令或,a,38,外加,例4：,a,39,

12、動(dòng)態(tài)分析圖解法,RL=,由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。,a,40,ib,晶體三極管,微變等效電路,1.晶體管的微變等效電路,晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。,晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。,a,41,2.放大電路的微變等效電路,將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。,交流通路,a,42,3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算,當(dāng)放大電路輸出端開(kāi)路(未接RL)時(shí)，,因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。,負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。,式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。,例1：,a,43,3.電壓放大倍

13、數(shù)的計(jì)算,例2：,由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic的關(guān)系。,a,44,4.放大電路輸入電阻的計(jì)算,輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。,ri較小1）Ii大，信號(hào)源的功率大，增加其負(fù)擔(dān)。的后果2）Ui減小，ri上分壓小，Uo減小。3）ri為前級(jí)的負(fù)載ri較小，Au。,a,45,a,46,5.放大電路輸出電阻的計(jì)算,定義：,輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無(wú)關(guān)。,輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。,a,47,共射極放大電路特點(diǎn)

14、：1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.,例3：,求ro的步驟：1)斷開(kāi)負(fù)載RL,3)外加電壓,4)求,外加,2)令或,a,48,外加,例4：,a,49,小結(jié),1.關(guān)于Au,1)RC或RL增大，Au也增大。2）rbe,（1）IE一定時(shí)，大，rbe大，但不是成線性比例增加。（2）一定時(shí)，IE稍增加，rbrbe，Au。（比效果好，IE受限制。,a,50,3）uo與ui反相4）考慮電源內(nèi)阻（RS）Au=U/ES=UO/UiU/ES=-,2.關(guān)于rirO（ri較大好，rO較小好）ri較小1）Ii大，信號(hào)源的功率大，增加其負(fù)擔(dān)。的后果2）Ui減小，ri上分壓小，Uo減小。3）ri為前級(jí)的負(fù)載r

15、i較小，Au。rO作為后級(jí)的輸入（相當(dāng)于電源內(nèi)阻）分壓大，帶載能力差。,a,51,2.3.5動(dòng)態(tài)分析圖解法,RL=,由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。,a,52,2.3.6非線性失真,如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。,若Q設(shè)置過(guò)高，,動(dòng)畫,晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。,適當(dāng)減小基極電流可消除失真。,a,53,若Q設(shè)置過(guò)低，,動(dòng)畫,晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。,適當(dāng)增加基極電流可消除失真。,如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過(guò)大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。,a,54,2.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定,合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大

16、電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。,前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。,a,55,2.4.1溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、ICBO。,上式表明，當(dāng)UCC和RB一定時(shí)，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。,溫度升高時(shí)，IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。,a,56,iC,uCE,Q,溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移,固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，

17、為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。,結(jié)論：當(dāng)溫度升高時(shí)，IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過(guò)熱燒壞三極管。,O,a,57,2.4.2分壓式偏置電路,1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理,基極電位基本恒定，不隨溫度變化。,VB,a,58,直流通路,a,59,VB,集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。,a,60,從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來(lái)看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過(guò)高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)

18、態(tài)范圍。,在估算時(shí)一般選?。篒2=(510)IB，VB=(510)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。,2.參數(shù)的選擇,VE,VB,a,61,Q點(diǎn)穩(wěn)定的過(guò)程,VE,VB,VB固定,RE：溫度補(bǔ)償電阻對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；對(duì)交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。,a,62,估算法:,VB,a,63,動(dòng)態(tài)分析,對(duì)交流：旁路電容CE將RE短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。,如果去掉CE，Au，ri，ro？,旁路電容,a,64,去掉CE后的微變等效電路,如果去掉CE，Au，ri，ro?,a,65,開(kāi)路短路法求,a,66,a,67,無(wú)旁路

19、電容CE,有旁路電容CE,Au減小,分壓式偏置電路,ri提高,ro不變,a,68,對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？,信號(hào)源,考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí),a,69,例1:,在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300，RE2=2.7k，RB1=60k，RB2=20kRL=6k，晶體管=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。,a,70,解:,(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。,直流通路,a,71,(2)由微變等效電路求Au、ri、ro。,微變等效電路,a,72,2.5射極輸出器,因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸

20、出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。,a,73,求Q點(diǎn)：,2.5.1靜態(tài)分析,直流通路,a,74,2.5.2動(dòng)態(tài)分析,1.電壓放大倍數(shù),電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。,微變等效電路,a,75,2.輸入電阻,射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。ri與負(fù)載有關(guān),a,76,3.輸出電阻,射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。,a,77,共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：,1.電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.輸入電阻高；3.輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。,a,78,射極輸出器的應(yīng)用,主要利用它具有輸入電阻高和輸出

21、電阻低的特點(diǎn)。,1.因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。,2.因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。,3.利用ri大、ro小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。,a,79,例1:,.,在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2k,RB=200k，RL=2k，晶體管=60，UBE=0.6V,信號(hào)源內(nèi)阻RS=100，試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)Au、ri和ro。,a,80,解:,(1)由直

22、流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。,直流通路,a,81,(2)由微變等效電路求Au、ri、ro。,微變等效電路,2.6.2阻容耦合,第一級(jí),第二級(jí),負(fù)載,信號(hào)源,兩級(jí)之間通過(guò)耦合電容C2與下級(jí)輸入電阻連接,1.靜態(tài)分析,由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。,兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。,2.動(dòng)態(tài)分析,微變等效電路,第一級(jí),第二級(jí),例2:,如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知1=2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。,解:,(1)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。,第一級(jí)是射極輸出器:,第二級(jí)是分壓式偏置電路,解:,第二級(jí)是分壓式偏置電路,解:,