1、第2章 基本放大電路,2.1 共發(fā)射極放大電路的組成,2.2 放大電路的靜態(tài)分析,2.4 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定,2.6 射極輸出器,2.8 互補對稱功率放大電路,2.3 放大電路的動態(tài)分析,放大的概念:,放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。,放大的實質: 用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉化成交流能量輸出。,對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、通頻帶等其它技術指標。,2.1.3 共射放大電路的電壓放大作用,無輸入信號(ui = 0)時:,uo = 0 uBE =

2、 UBE uCE = UCE,結論：,(1) 無輸入信號電壓時，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)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。,UBE,無輸入信號(ui = 0)時:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有輸入信號(ui 0)時,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo,2.1.3. 共射放大電路的電壓放大作用,結論：,(2) 加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大 小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎上疊加了 一個交流

3、量，但方向始終不變。,+,集電極電流,直流分量,交流分量,動態(tài)分析,靜態(tài)分析,結論：,(3) 若參數(shù)選取得當，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。,1. 實現(xiàn)放大的條件,(1) 晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集 電結反偏。 (2) 正確設置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大 區(qū)。 (3) 輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電 流。 (4) 輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的 集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。,2. 直、流通路和交流通路,直流通路：無信號時電流（直流電流）的通路， 用來計算靜

4、態(tài)工作點。,交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路， 用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、 輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。,2.2 放大電路的靜態(tài)分析,靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態(tài)。,分析方法：估算法、圖解法。 分析對象：各極電壓電流的直流分量。 所用電路：放大電路的直流通路。,設置Q點的目的： (1) 使放大電路的放大信號不失真； (2) 使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎。,靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE 。,靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。,2.2.1 用估算法確定靜態(tài)值,1. 直流通路估算 IB,根據(jù)電流放大作用,2. 由直流通路估算UCE、IC,當UBE

5、 UCC時，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC,例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。,解：,注意：電路中IB 和 IC 的數(shù)量級不同,例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。,由例1、例2可知，當電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,2.2.2 用圖解法確定靜態(tài)值,用作圖的方法確定靜態(tài)值,步驟： 1. 用估算法確定IB,優(yōu)點： 能直觀地分析和了解靜 態(tài)值的變化對放大電路 的影響。,2. 由輸出特性確定IC 和

6、UCE,直流負載線方程,2.2.2 用圖解法確定靜態(tài)值,直流負載線斜率,直流負載線,由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點,O,2.3 放大電路的動態(tài)分析,動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui 0）時的工作狀態(tài)。,分析方法： 微變等效電路法，圖解法。 所用電路： 放大電路的交流通路。,動態(tài)分析: 計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。,分析對象： 各極電壓和電流的交流分量。,目的： 找出Au、 ri、 ro與電路參數(shù)的關系，為設計 打基礎。,2.3.1 微變等效電路法,微變等效電路： 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個

7、線性元件。,線性化的條件： 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似代替。,微變等效電路法： 利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。,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。,晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。,當信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內可近似線性化。,1. 晶體管的微變等效電路,UBE,對于小功率三極管：,rbe一般為幾百歐到幾千歐。,2.3.1

8、微變等效電路法,(1) 輸入回路,Q,輸入特性,晶體管的 輸入電阻,晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和 ib之間的關系。,(2) 輸出回路,輸出特性,輸出特性在線性工作區(qū)是 一組近似等距的平行直線。,晶體管的電流放大系數(shù),晶體管的輸出回路(C、E之 間)可用一受控電流源 ic= ib 等效代替，即由來確定ic和 ib之間的關系。,一般在20200之間，在手冊中常用hfe表示。,O,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,分析時假設輸入為正弦交流，所以等效電路

9、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。,3.電壓放大倍數(shù)的計算,當放大電路輸出端開路(未接RL)時，,式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。,例1：,4.放大電路輸入電阻的計算,放大電路對信號源(或對前級放大電路)來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。,定義：,輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。,輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大

10、的輸入電阻。,例1：,5. 放大電路輸出電阻的計算,放大電路對負載(或對后級放大電路)來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內阻即為放大電路的輸出電阻。,定義：,輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關。,輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時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。,共射極放大電路特點： 1. 放大倍數(shù)高; 2. 輸入電阻高; 3. 輸出電阻底.,例3：,求ro的步驟： 1) 斷開負載RL,3) 外加電壓,4) 求,外加,2) 令 或,2.3.2動態(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

11、大倍數(shù)。,非線性失真-飽和失真,如果Q設置不合適，晶體管進入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。,若Q設置過高，,晶體管進入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。,適當減小基極電流可消除失真。,非線性失真截止失真,若Q設置過低，,晶體管進入截止區(qū)工作，造成截止失真。,適當增加基極電流可消除失真。,如果Q設置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。,iC,uCE,Q,溫度升高時，輸出特性曲線上移,結論： 當溫度升高時， IC將增加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管 T進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。,O,2.4.2 分壓式偏置電路,1. 穩(wěn)定Q點的原理,基極電位基本恒定，不

12、隨溫度變化。,VB,2.4.2 分壓式偏置電路,1. 穩(wěn)定Q點的原理,VB,集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。,Q點穩(wěn)定的過程,VE,VB,VB 固定,RE：溫度補償電阻 對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好； 對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。,2. 靜態(tài)工作點的計算,估算法:,VB,例1:,在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求:,(1) 靜態(tài)工作點 IB、IC 及 UCE； (2) 畫出微變等效電路； (3)

13、輸入電阻ri、ro及 Au。,解:,(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。,直流通路,(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。,微變等效電路,2.6 射極輸出器,因對交流信號而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，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。,求Q點：,2.6.1 靜態(tài)分析,直流通路,共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：,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。,射極輸出器的應用,主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。,1. 因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號

14、源負擔。,2. 因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力。,3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。,2.8 互補對稱功率放大電路,2.8.1 對功率放大電路的基本要求,功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉、電動機旋轉等。,(1) 在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。,(2) 由于功率較大，就要求提高效率。,晶體管的工作狀態(tài),甲類工作狀態(tài) 晶體管在輸入信號 的整個周期都導通 靜態(tài)IC較

15、大，波形好, 管耗大效率低。,乙類工作狀態(tài) 晶體管只在輸入信號 的半個周期內導通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真, 管耗小效率高。,甲乙類工作狀態(tài) 晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。,1. OTL電路,(1) 特點,T1、T2的特性一致； 一個NPN型、一個PNP型 兩管均接成射極輸出器； 輸出端有大電容； 單電源供電。,(2) 靜態(tài)時(ui= 0), IC1 0， IC2 0,OTL原理電路,電容兩端的電壓,(3) 動態(tài)時,設輸入端在UCC/2 直流基礎上加入正弦信號。,T1導通、T2截止； 同時給電容充電,T2導通、T1截止； 電容放電，相當于電源,若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。,ic1,ic2,交流通路,uo,輸入交流信號ui的正半周,輸入交流信號ui的負半周,(4) 交越失真,當輸入信號ui為正弦波時， 輸出信號在過零前后出現(xiàn)的 失真稱為交越失真。,交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線性， ui 死區(qū)電壓,晶體管導通不好。,采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于截止點，即工作于甲乙類狀態(tài)。,克服交越失真的措施,動態(tài)時，設ui 加入正弦信