第16章基本放大电路1.ppt

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1、电子技术电子技术 第第1616章章 基本放大电路基本放大电路电工学电工学 2.1 概论概论 2.2 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法 2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 2.5 射极输出器射极输出器 2.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 2.7 阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路*2.8 差动放大电路差动放大电路*2.9 场效应管放大电路场效应管放大电路第第16章章 基本放大电路基本放大电路2.1.1 放大的概念放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放大放大成较大的信号

2、。这里所讲的主要是电压放大电路。成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的四电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：端网络表示，如图：uiuoAu 2.1 概论概论2.1.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标一、电压放大倍数一、电压放大倍数AuiouUUA|Ui 和和Uo 分别是输入和输出电压分别是输入和输出电压的有效值。的有效值。二、输入电阻二、输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。那么就要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大是衡量放大电路从其

3、前级取电流大小的参数。输入电阻越大，电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuIiUSUiiiiIUr 三、输出电阻三、输出电阻roAuUS放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，我们而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。等效电路的内阻就是输出电阻。roUS如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻ro？步骤：步骤：1.所有的电源置零所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源将独立源置零，保留受控源)

4、。2.加压求流法。加压求流法。UIIUro方法一：方法一：计算。计算。方法二：方法二：测量。测量。Uo1.测量开路电压。测量开路电压。roUs2.测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。LoooR)UU(r1roUsRLUo步骤：步骤：3.计算。计算。四、通频带四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数放大倍数随频率变随频率变化曲线化曲线2.1.3 符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。小写字母、大写下标，表示全量。

5、ua小写字母、小写下标，表示交流分量。小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理 2.2 基本放大电路的组成基本放大电路的组成一、基本放大电路的组成一、基本放大电路的组成uiuo输入输入输出输出RCC1C2TRBEBEC+UCC放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RB+U

6、CCEBRCC1C2T一、基本放大电路的组成一、基本放大电路的组成使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+UCCEBRCC1C2T1.各元件的作用各元件的作用集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+UCCEBRCC1C2T集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+UCCEBRCC1C2T耦合电容耦合电容隔离输入输隔离输入输出与电路直出与电路直流的联系，流的联系，同时能使信同时能使信号顺利输入号顺利输入输出。输出。

7、RB+UCCEBRCC1C2T可以省去可以省去2.电路的改进：电路的改进：RB+UCCEBRCC1C2T单电源供电电路单电源供电电路+UCCRCC1C2TRB各点波形各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB二、二、基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理实现放大的条件实现放大的条件:晶体管是一个电流控制元件。晶体管是一个电流控制元件。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。晶体管放大作用的实质晶体管放大作用的实质:1.晶体管的发射结正偏，集电结反偏。晶体管的发射结正偏，集电结反偏。用较小的基极电流控制较

8、大的集电极电流。用较小的基极电流控制较大的集电极电流。能量是守恒的，不能放大。能量是守恒的，不能放大。放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.3.1 直流通路和交流通路直流通路和交流通路 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为

9、它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通路：交流通路：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通路：直流通路：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+UCC）开路开路开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通路直流通路RB+UCCRC对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLui

10、uo交流通路交流通路ui=0时时由于电源的由于电源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ关于静态工作点关于静态工作点RB+UCCRCC1C2T2.3.2 静态分析静态分析IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+UCCRCC1C2T(IBQ,UBEQ)和和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ一、估算法：一、估算法：（1）根据直流通道估算）根据直流通道估算IBIBUBEBBECBRUEIBCRE7.0BC

11、RERB称为称为偏置电阻偏置电阻，IB称为称为偏偏置电流置电流。+EC直流通路直流通路RBRC（2）根据直流通路估算）根据直流通路估算UCE、IBICUCECEOBCIIICCCCERIEUCI直流通路直流通路RBRC例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：A40mA04.030012BCBREImA5.104.05.37BCIIV645.112CCCCCERIUU请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。1.直流负载线直流负载线ICUCEUCEIC满足什么关系？满足什么关系？1.三极管

12、的三极管的输出特性。输出特性。2.UCE=ECICRC 。ICUCEECCCREQ直流直流负载线负载线与输出与输出特性的特性的交点就交点就是是Q点点IB直流通路直流通路RB+ECRC二、图解法：二、图解法：2.方法方法先估算先估算 IB，然后在输出特性曲线上作出直，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是载线的交点就是Q点。点。ICUCEBBECBRUEIQCCREEC2.3.3 动态分析动态分析:一、微变等效电路法一、微变等效电路法 输入回路输入回路:iBuBE当信号很小时，将输入特性当信号很小时，将输入特性

13、在小范围内近似线性。在小范围内近似线性。uBE iBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信号而言，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻三极管相当于电阻rbe。)mA()mV(26)1()(300EbeIrrbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：对于小功率三极管：1、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路 输出回路输出回路iCuCE)(bBcCCiIiIibBiI所以：所以：bcii(1)输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制的电流源。的电流源。近似平行近似平行(2)考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出的影响，输出端还要并联一个大电阻端还

14、要并联一个大电阻rce。cceceiurrce的含义的含义 iC uCEubeibuceicubeuceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibib rcerbe ibibbce等等效效cbe2、放大电路的微变等效电路、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRL3、电压放大倍数的计算、电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数

15、越小。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI负号表示输入与输出反相负号表示输入与输出反相4、输入电阻的计算、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiiIUr是动态电阻。是动态电阻。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbeBrR/beriiiIUr电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。小，因此一般总是希望得到较大的的输入

16、电阻。5、输出电阻的计算、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。源的电路不适用）。(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。流法。CoooRIUr所以：所以：用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：oUrbeRBRCiIbIcIbI00oI二、图解法二、图解法icLcecRui1其中：其中：CLLRRR/uceRBRCRLuiuo交流通路交流通路iC 和和 uCE是全量，与交流量是全量，与交流量ic和和uce有如下关系有如下关系CciiCEceuu所以：所以：LCECRui1即：交流信号的变化沿着斜率为：即：交流信号的变化沿着斜率为：LR1的直线。的直线。这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。1.交流负载线的作法交流