第二章++基本放大电路.pptx

第二章第二章 基本放大电路基本放大电路第一节第一节 基本交流放大电路的组成基本交流放大电路的组成第二节第二节放大电路的图解法放大电路的图解法第三节第三节静态工作点的稳定静态工作点的稳定第四节第四节微变等效电路法微变等效电路法第五节第五节共集电极放大电路共集电极放大电路第六节第六节场效应晶体管放大电路场效应晶体管放大电路第七节第七节阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路第八节第八节功率放大电路功率放大电路习习题题目录目录第一节第一节 基本放大电路的组基本放大电路的组成成返返回回基本放大电路的组成基本放大电路的组成RSRBRCC1+C2uSEBECuo晶晶体体管管放放大大元元件件，起电流控制作用起电流控制作用。电电源源EB给给发发射射结结提提供供正正向电压；向电压；EC给给集集电电结结提提供供反反向电压。向电压。RC一一方方面面给给管管子子合合适适的的电电压压，另另一一方方面面它它将将集集电电极极的的电电流流变变化化转转变变为为电电压压变变化化，实实现现电电压压放大。放大。电电容容C1、C2耦耦合电容，其隔直通交的合电容，其隔直通交的作用。作用。电电阻阻RB限制限制IB大小；大小；RSRBRC+uSuoUCC返回返回放大作用放大作用ui变变化化量量ui 通通过过C1加加至至B极极引引起起iB变变化化iB，从从而而引引起起iC变变化化iC、RC上上压压降降RCiC变变化化，则则uCEUCCiCRC发生变化。发生变化。iB iC uCE 当当电电路路参参数数选选择择适适当当，uo的的幅幅度度将将比比ui大大，但但两者相位相反。两者相位相反。RSRBRC+uSuoUCC放大电路放大交流信号的条件放大电路放大交流信号的条件给三极管提供电流放大的必要条件给三极管提供电流放大的必要条件保证信号的畅通保证信号的畅通练习练习返回返回第二节第二节放大电路的图解法放大电路的图解法 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 非线性失真非线性失真 返返回回符号说明：符号说明：iB=IB+ibiC=IC+ic直流分量：直流分量：IB、IC、IE、UCE交流分量交流分量：ib、ic、ie、uce总电流量：总电流量：iB、iC、iE、uCEiE=IE+ieuCE=UCE+uce返回返回直流通道直流通道在在ui=0时时所所形形成成的的直直流通路称为直流通道。流通路称为直流通道。直直流流通通道道里里只只有有直直流流量量，此此时时称称放放大大电电路路为为静静态。态。画画法法：视视电电容容为为开开路路，画画出电路其余部分。出电路其余部分。RSRBRC+uSuoUCCRBRC+UCCICIB一、放大电路的静态分析一、放大电路的静态分析返回返回静静态态工工作作点点：电电路路处处于于静静态态时时的的IB、UBE、UCE在在晶晶体体管管特特性性曲曲线线上上决决定定的的一一点点Q，叫叫静静态态工工作作点。点。RBRC+UCCICIB1静态工作点的估算法静态工作点的估算法对直流通道列写电压方程对直流通道列写电压方程输入回路：输入回路：（硅硅=0.7V,锗锗=0.3V）输出回路：输出回路：返回返回2.图解法图解法在输出特性曲线上在输出特性曲线上UCE=UCCRCIC直线，直线，其交点为其交点为Q。Q点在点在x、y轴上投轴上投影分别为影分别为UCE、IC，称称UCE=UCCRCIC为为直流负载线直流负载线。IC/mAUCE/VIB=20AIB=40AIB=60AIB=80AIB=100AOUCCQ其斜率为其斜率为ICUCE返回返回IB=0交流通道交流通道只只考考虑虑交交流流信信号号形形成成的的电电路路通通道道称称为为交交流流通道。通道。此时视直流量短路，电路为动态。此时视直流量短路，电路为动态。画法：视直流电压源、电容短路。画法：视直流电压源、电容短路。二、放大电路的动态分析二、放大电路的动态分析返回返回RSRBRCuSuo返回返回 iB/AuBE/VQube=uiibicQQO返回返回iC/mAuCE/VIB=20AQicQQuceOIB=40AIB=60AIB=80AIB=100AIB=0uiiBIBiCICuCEUCE信号是叠加在信号是叠加在静态基础上的静态基础上的,输输出信号与输入信出信号与输入信号相位相反，相号相位相反，相差差180。ube uouBEUBE返回返回三、非线性失真三、非线性失真1静态工作点的设置静态工作点的设置要要使使放放大大器器能能正正常常工工作作，必必须须设设置置一一个个合合适适的静态工作点，否则将会引起非线性失真。的静态工作点，否则将会引起非线性失真。非线性失真：截止失真、饱和失真、双向失真。非线性失真：截止失真、饱和失真、双向失真。截止失真截止失真原因：原因：Q点太低，放大器到了截止区点太低，放大器到了截止区改善：提高改善：提高Q点，一般减少点，一般减少RB，增加，增加IB，使使IBIBM饱和失真：饱和失真：原原因因：工工作作点点Q太太高高，使使放放大大器器工工作作到到了了饱和区。饱和区。改善：降低改善：降低Q，增大，增大RB，减少，减少IB。返回返回iC/mAuCE/Vicuceuce截止现象：截止现象：ib、ic负半周削波负半周削波;uce正半周削波正半周削波饱和现象：饱和现象：ib不不失失真真，ic正正半半周周削削波波;uce负负半半周周削削波。波。为为了了防防止止失失真真，工工作作点点最最好好使使Q位位于于负负载载线线中中点点，即即UCE大大约为约为UCC一半左右。一半左右。icQQQQQQ ibib返回返回OIB=20AIB=40AIB=60AIB=80AIB=100A晶体晶体管状态判断管状态判断当当UBE0.5V，当当IBIBSBE、BC正偏，正偏，VT饱和饱和当当0IBIBS，VT放大放大IBS=（UCC0）/RC返回返回RCUoUCCRBUiIC/mAUCE/VIB=20AUCCQ例、已知固定偏置电路，例、已知固定偏置电路，当当RB、UCC不变，不变，RC增加时，增加时，Q点将如何移点将如何移动；动；当当RC、UCC不变，不变，RB减少时，减少时，Q点将如何点将如何移动；移动；当当RB、RC不变，不变，UCC减少时，减少时，Q点将如点将如何移动。何移动。解解:当当RB不变，不变，RC增加，直流负载线斜率减小，增加，直流负载线斜率减小，Q点左移点左移Q1当当RC不变，不变，RB减少，减少，IB增加，增加，Q点左上移点左上移Q2当当RB、RC不变，不变，UCC减少时，直流负载线左移减少时，直流负载线左移Q点左下移点左下移Q3UCC返回返回IB=40AIB=60AIB=80AIB=100AO第三节第三节静态工作点的稳定静态工作点的稳定 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 分压式偏置电路分压式偏置电路返返回回一、温度对静态工作点的影响一、温度对静态工作点的影响 温度温度 ICBOUBEIC 温度上升，工作点温度上升，工作点Q上移，易发生饱和失真；上移，易发生饱和失真；温度下降，工作点温度下降，工作点Q下移，易发生截止失真。下移，易发生截止失真。返回返回二、分压式偏置电路二、分压式偏置电路RB1RB2RERC+UCCRsRLusC1C2CEIBI2I1RB1、RB2偏置电阻，偏置电阻，固定基极电位固定基极电位VB;RE射射极极电电阻阻，固固定定射极电流射极电流IE;CE隔直通交电容。隔直通交电容。工作点估算工作点估算返回返回+工作点稳定过程工作点稳定过程uBE/V iB/A靠靠RE上上压压降降的的变变化化稳稳定定工工作作点点；加加入入RE后后，电压放大倍数下降，在电压放大倍数下降，在RE两端并联电容两端并联电容CE。返回返回O例例、图图示示电电路路中中，=50，今今用用直直流流表表测测出出3组组UB、UE、UC值值，试试分分析析各各组组电电压压，电电路路是是否否正正常常工作？若不正常，试分析可能出现的问题。工作？若不正常，试分析可能出现的问题105k15k1k5k+12V6kC1C2CE123VBVEVC00.751.4000.7120.38.51.不正常，可能不正常，可能RB1断路。断路。2.不正常，不正常，晶体晶体管饱和，可能管饱和，可能RE或或CE短路。短路。3.正常。正常。返回返回+第四节第四节微变等效电路法微变等效电路法 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路 共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路 放大器的性能分析放大器的性能分析 返返回回一、晶体管的微变等效电路一、晶体管的微变等效电路1.微变等效电路微变等效电路将将晶体晶体管等效为线性元件的电路。管等效为线性元件的电路。等效条件：信号变化范围小。等效条件：信号变化范围小。2晶体晶体管微变等效电路管微变等效电路输入端输入端晶体晶体管输入电阻管输入电阻iB/AuBE/VQuBEiB返回返回O输出端输出端输出等效电阻输出等效电阻iC/mAuCE/V受控电流源受控电流源晶体晶体管管ic=ib 受控电流源受控电流源rbe电阻电阻rce开路开路返回返回iCuCEOBCEBErbeibicib步骤步骤a)做做晶体晶体管等效电路，标注管等效电路，标注B、C、E三极；三极；b)将将晶体晶体管放大电路的管放大电路的UCC、C1、C2短路，短路，将将RB、RC等元件对号入座。等元件对号入座。二二、共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路C返回返回RBRC+uoUCCBCEuiuiRBRCRLrbeibicibRLuo返回返回RB1RB2RERC+UCCRLC1C2BCE uiRB1RCRLrbeibicibuoRB2RE返回返回+uouiRBRC+uoUCCBCEuiuiRBRCRLrbeibicibRLuo返回返回uiRBRCRLrbeibicibuo三、放大器的性能分析三、放大器的性能分析 1.放大倍数放大倍数riro2.输入电阻输入电阻ri3.输出电阻输出电阻roro可在输入电压为零，负载开可在输入电压为零，负载开路的条件下求得。路的条件下求得。iiio返回返回4.考虑信号源内阻考虑信号源内阻RBRC+uoUCCRSuSuiRLRSUSriUi返回返回例例1、电路如图，、电路如图，=40，计算放大倍数。，计算放大倍数。(UBE=0)解：（解：（1）确定）确定Q（2）求）求rbe若上例中含若上例中含RS=500,则则？（3）求）求300k4k+uo+12Vui4k返回返回例例2、一个固定偏置电路一个固定偏置电路,要求要求100,晶体晶体管为管为3DG6,=20,IC=1mA,UCC=12V,确定确定RC、RB,并求并求UCE。设。设UBE=0。解：解：返回返回uo例例3、已知：已知：RB1=40k,RB2=20k,RC=2.5k,RE=2k,UCC=12V,UBE=0.7V,=40,RL=5k。试计算。试计算Q、Au、Ri、Ro。RB1RB2RERC+UCCRsRLus解：解：解题步骤解题步骤VBVEIEICIBUCEVB=RB2RB1+RB2UCC=201240+20=4VVE=VBUBE=4V0.7V=3.3VIE=VERE=3.3V2k=1.65mAICIE=1.65mAIB=IC=1.6540=41AUCE UCCIC(RC+RE)=12V1.65(2+2.5)V=4.575V返回返回AuiRB1RCRLibicrbeibuoRB2=0.946k返回返回第五节第五节共集电极放大电路共集电极放大电路 共集电极放大电路的分析共集电极放大电路的分析 共集电极放大电路的特点及应用共集电极放大电路的特点及应用返返回回一、共集电极放大电路（射随器）的分析一、共集电极放大电路（射随器）的分析RBRE+uoUCCRSuSuiRL1、静态分析、静态分析2、动态分析动态分析作微变等效电路，作微变等效电路，C1、C2、UCC短路。短路。返回返回RBRERLİbİcrbeibRSUSİeUoUi1.放大倍数放大倍数返回返回RBRERLİbİcrbeibRSUSİeUoUiİiİRB2.输入电阻输入电阻ri ri越大，电源电阻越大，电源电阻RS分压越分压越小，对信号衰减越小。小，对信号衰减越小。riro返回返回3.输出电阻输出电阻roRBREİbİorbeİbRSUoİREro越小，带负载后输出电压变化越小，带越小，带负载后输出电压变化越小，带负载能力越强。负载能力越强。返回返回二、共集电极放大电路的特点及应用二、共集电极放大电路的特点及应用1.射随器特点射随器特点输出电阻低输出电阻低输出电压与输入电压相同输出电压与输入电压相同输入电阻高输入电阻高返回返回多级放大电路的输入级多级放大电路的输入级输入电阻高，减轻信号源负担。输入电阻高，减轻信号源负担。输出级输出级输出电阻低，提高带负载能力。输出电阻低，提高带负载能力。中间级中间级ri相当于前一级负载电阻；相当于前一级负载电阻；ro相当于后一级相当于后一级信号源内阻。信号源内阻。2.射随器的应用射随器的应用返回返回例例1、已知射随器、已知射随器RS=2kRB=150k,RE=2k，RL2k，UCC=+12V，50，rbe=846，求，求:静态静态工作点工作点Q、Au、Aus、ri。(UBE0)返回返回RB1RB2RE2RC+UCCRLRE1已知：已知：RB1=33k,RB2=10k,RC=3.3k,RE1=200,RE2=1.3k,UCC=12V,rbe=994,=50，RL=5.1k。试计算。试计算Au、Ri、Ro。UiUoRE1RB2RB1rbeRLRCİbİbİc例例2、返回返回RB1RERC+UCCRLRsusC1C2RB2RL静态静态动态动态不含不含分压电阻分压电阻对输入、输出对输入、输出回路列回路列KVL方方程程含含分压电阻分压电阻用分压公式求用分压公式求UB再对输出回路列再对输出回路列KVL方程方程输出从输出从C取取输入输出反相输入输出反相输出从输出从E取取输入输出反相输入输出反相且且AufL0 ,fH fH0 返回返回O相频特性相频特性 f0901802704545 fL0 fH0单级单级阻容耦合阻容耦合放大电路的频率特性放大电路的频率特性中频段（中频段（fL0 f fH0)=180 fL fH360540两级两级阻容耦合阻容耦合放大电路的频率特性放大电路的频率特性中频段（中频段（fL f fH)=0返回返回第八节第八节功率放大电路功率放大电路功率放大电路的基本要求功率放大电路的基本要求功率放大器的工作状态功率放大器的工作状态OCL互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路集成功率放大电路简介集成功率放大电路简介返返回回一、功率放大电路的基本要求一、功率放大电路的基本要求功率放大电路主要作用是向负载提供功功率放大电路主要作用是向负载提供功率的放大电路。率的放大电路。1.功率放大器的特点功率放大器的特点输出功率大。输出功率大。转换功率高。转换功率高。输出信号幅值大，易产生非线性失真。输出信号幅值大，易产生非线性失真。信号幅值大，需用图解法分析。信号幅值大，需用图解法分析。返回返回二、功率放大器的工作状态二、功率放大器的工作状态甲类工作状态甲类工作状态Q点设置在特性曲线的中点，放大管始终处点设置在特性曲线的中点，放大管始终处于导通状态。于导通状态。工作在甲类状态的放大器静态管耗大，效率工作在甲类状态的放大器静态管耗大，效率较低，主要用于电压放大器。较低，主要用于电压放大器。iciCuCEQQicQic返回返回OOOtt甲乙类工作状态甲乙类工作状态Q点设置在点设置在IC0、IC0处，放大管在大半个处，放大管在大半个周期内处于导通状态。周期内处于导通状态。工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很小，工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很小，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。乙类工作状态乙类工作状态Q点设置在点设置在IC0处，放大管只在半个周期内处，放大管只在半个周期内处于导通状态。处于导通状态。工作在乙类状态的放大器静态管耗为工作在乙类状态的放大器静态管耗为0，效，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。返回返回三、三、OCL互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路RLUCCUCCuiuiic1ic2uoVT1、VT2在正、负半周交替导通，互相在正、负半周交替导通，互相补充。补充。电路分析电路分析返回返回ic1ic2导通导通截止截止VT1VT2导通导通截止截止uot交越失真交越失真由于集电结存在由于集电结存在“死区死区”，当，当ui低于某一数值低于某一数值时，时，iC1、iC2基本为零，输出出现一段死区，这种基本为零，输出出现一段死区，这种现象称为现象称为交越失真交越失真。ui交越失真交越失真返回返回交越失真产生的原因交越失真产生的原因 由于晶体管发射结存由于晶体管发射结存在死区；在死区；ui UCEiB0 0