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第 2 章 基本放大电路

第 2 章 基本放大电路. 2.1 概述. 2.2 晶体管放大电路的组成及其工作原理. 2.3 　图解分析法. 2.4 　微变等效电路分析法. 2.5 分压式偏置稳定共射放大电路. 2.6 　共集电极放大电路. 2.7 　共基极放大电路. 2.8 　场效应管放大电路. 2.1 概述. 2.1.1. 放大电路的基本概念. 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。. 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。.

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第 2 章 基本放大电路

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Presentation Transcript

  1. 第 2 章 基本放大电路 2.1 概述 2.2 晶体管放大电路的组成及其工作原理 2.3　图解分析法 2.4　微变等效电路分析法 2.5 分压式偏置稳定共射放大电路 2.6　共集电极放大电路 2.7　共基极放大电路 2.8　场效应管放大电路

  2. 2.1概述 2.1.1.放大电路的基本概念 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。

  3. 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。 2.1.2.放大电路的主要技术指标 1.放大倍数——表示放大器的放大能力

  4. （1）电压放大倍数定义为: AU=UO/UI（重点） （2）电流放大倍数定义为: AI=IO/II （3）互阻增益定义为: Ar=UO/II （4）互导增益定义为: Ag=IO/UI

  5. ii 输入电阻： ui Ri=ui / ii ~ 2. 输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的 等效电阻 RS Ri uS Au 输出端 输入端 信号源 一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。

  6. 输出端 输出端 3. 输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻。 Au uS ~ Ro uso ~

  7. 3dB带宽 放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线 4. 通频带 A Am 0.7Am f 上限截止频率 下限截止频率 fH fL 通频带： fbw=fH–fL

  8. . U 输出电阻的定义： o R = =  = o R , U 0 . L S I o 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。

  9. 2.2晶体管放大电路的组成及其工作原理 2.2.1 共射基本放大电路的组成 及其工作原理

  10. 一．放大原理 三极管工作在放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。 2.2.1 共射基本放大电路的组成及其工作原理 B C E 放大原理： →△IC（b△IB） →△UBE →△IB →△UCE（-△IC×Rc） → 电压放大倍数：

  11. +V （+12V） CC R ui I C C O iB t 3 + R b 1 T IBQ 2 U V I CE BB O B t U BE iC - ICQ uCE O t O UCEQ t uo O t 符号说明

  12. RL uo ui 放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。 二.单管共射极放大电路的结构 及各元件的作用 +VCC RC C1 C2 T 输出 Rb 输入 VBB 参考点

  13. RL 共射放大电路组成 +VCC 使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。 RC C2 T C1 Rb 基极电源与基极电阻 VBB

  14. RL 集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。 +VCC RC C2 C1 T Rb VBB

  15. +VCC RC C2 C1 T Rb RL VBB 集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。 共射放大电路

  16. RL uo ui 作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。 耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F~50F +VCC RC C2 C1 + + T Rb VBB

  17. +VCC RC C2 C1 T Rb RL VBB 单电源供电 可以省去

  18. +VCC RC C2 C1 T RL 单电源供电 Rb

  19. 2.3图解分析法 引 言 2.3.1 静态工作情况分析 2.3.2 动态工作情况分析

  20. 引　言 一、分析三极管电路的基本思想和方法 基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待， 利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。 直流通路(ui = 0)分析静态。 交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。 画交流通路原则： 1. 固定不变的电压源都视为短路； 2. 固定不变的电流源都视为开路； 3. 视电容对交流信号短路

  21. 2.3.1 静态工作情况分析 放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。 静态分析的任务是根据电路参数和三极管的 特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC和UCE。 可用放大电路的直流通路来分析。

  22. +VCC RC C2 C1 T RL Rb 为什么要 设置静态 工作点？ 放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。

  23. +VCC RC Rb C2 C1 开路 开路 RL 一、静态工作点的估算 画出放大电路的直流通路 直流通路的画法： 将交流电压源短路 将电容开路。

  24. +VCC RC Rb 直流通道 用估算法分析放大器的静态工作点 （ IB、UBE、IC、UCE）

  25. +VCC RC Rb IB UBE （1）估算IB（ UBE0.7V) Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。

  26. +VCC RC Rb （2）估算UCE、IC IC= IB IC UCE

  27. +VCC RC Rb 例2.3.1：用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=4K， Rb=300K ，=37.5。 UBE0.7V 解：  请注意电路中IB和IC的数量级

  28. +VCC RC Rb C2 C1 IB T RL ui=0时 二 用图解法确定静态工作点 1.静态工作点——Ui=0时电路的工作状态 IC0 由于电源的存在IB0 IC IE=IB+IC 无信号输入时

  29. +VCC RC Rb C2 C1 IB T RL UCE UBE 静态工作点 IC ( IC,UCE ) (IB,UBE)

  30. IC IB Q Q IB IB IC UBE UCE UCE UBE (IB,UBE) 和( IC,UCE )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。

  31. IC Q IB 静态IC VCC UCE 静态UCE 直流负载线 UCE=VCC–ICRC 由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q

  32. iC iB VBB RB Q Q uBE uCE VCC VBB iC iB Q Q ICQ VCC RC uBE uCE UCEQ VCC 三、电路参数对静态工作点的影响 1. 改变 RB，其他参数不变 R B iB  Q 趋近截止区； R BiB Q 趋近饱和区。 2. 改变 RC ，其他参数不变 RCQ趋近饱和区。

  33. iC/mA 60 A 5 50 A 4 40 A 30 A 3 20 A 2 10 A 1 O iB= 0 uCE/V 例 2.3.2 设 RB = 38 k，求 VBB = 0 V、3 V 时的 iC、uCE。 [解] 5 V 0.3 当VBB= 0 V： iB  0， UCE 0.3V  0， iC 0， uCE 5 V 当VBB = 3 V： iC  5 mA

  34. VCC RC C +  RB B S E iC = VCC /RC 截止 状态 饱和 状态 iC  0 iB iB  0 uCE 5V uCE  0 三极管的开关等效电路 判断是否饱和 临界饱和电流ICS和IBS： iB > IBS，则三极管饱和。

  35. IC IB ib ic ib Q UBE UCE ui 2.3.2 用图解法确定动态工作情况 1. 交流放大原理（设输出空载） 静态工作点 假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui

  36. IC ic UCE uCE uCE怎么变化 ？ uCE也沿着负载线变化 UCE与Ui反相！

  37. iC +VCC RC Rb C2 － ＋ － C1 ＋ uCE uo iB ui 各点波形 uo比ui幅度放大且相位相反

  38. +VCC 置零 RC Rb C2 C1 短路 短路 RL uo ui 2.放大器的交流通路 交流通路——分析动态工作情况 交流通路的画法： 将直流电压源短路，将电容短路。 对交流信号(输入信号ui) 1/C0

  39. RL RC uo ui Rb 交流通路

  40. +VCC RC Rb C2 C1 RL 3.交流负载线 输出端接入负载RL：不影响Q 影响动态！

  41. ic uce RL RC uo ui Rb uce=-ic（RC//RL） = -ic RL 交流负载线 其中：

  42. uce=-ic（RC//RL）= -ic RL 或ic=（-1/ RL） uce 交流量ic和uce有如下关系： 这就是说，交流负载线的斜率为： 交流负载线的作法： ①斜 率为-1/R'L 。（ R'L= RL∥Rc） ②经过Q点。

  43. IC Q VCC UCE 交流负载线 直流负载线 ①斜 率为-1/R'L 。 （ R'L= RL∥Rc） IB ②经过Q点。 注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。 （2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。

  44. iC iB C1 + uCE  RC RL + uBE – RB + – ui + – + – VCC VBB 例 2.3.3 硅管，ui= 10 sin t (mV)，RB = 176 k， RC = 1 k， VCC = VBB = 6 V，图解分析各电压、电流值。 令 ui = 0，求静态电流 IBQ [解]

  45. iC/mA iC iB ic ib 60 5 Q 50 4 Q 40 3 Q 30 2 20 iB=10 A 1 UCEQ t t uCE/V uCE/V uce uBE/V t t 直流负载线 (交流负载线) iB/A 6 ICQ 30 IBQ Q uBE/V O O O O 6 0.7 V O O ui Ucem

  46. 当 ui = 0 uBE = UBEQ iB = IBQ iC = ICQ uCE = UCEQ 当 ui = Uim sin t ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = –Ucem sin t uo = uce iB =IBQ+ Ibmsin t iC =ICQ+ Icmsin t uCE =UCEQ–Ucem sint =UCEQ+Ucem sin(180° –t)

  47. iC iC iB iB ic ib Q Q uCE t O O O O t uBE/V uCE O O t uBE/V uce ui t 放大电路的非线性失真问题 因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。 1. “Q”过低引起截止失真 交流负载线 NPN 管： 顶部失真为截止失真。 PNP 管： 底部失真为截止失真。 不发生截止失真的条件：IBQ > Ibm 。

  48. 集电极临界 饱和电流 iC iC Q VCC uCE t O O uCE O t 2. “Q”过高引起饱和失真 NPN 管： 底部失真为饱和失真。 PNP 管： 　　顶部失真为饱和失真。 ICS IBS — 基极临界饱和电流。 不接负载时，交、直流负载线重合，VCC= VCC 不发生饱和失真的条件： IBQ + I bm  IBS

  49. +VCC RC C2 + RB iC + uo  C1 iB + V +  RL ui 饱和失真的本质： 负载开路时： 受 RC 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RC 。 接负载时： 受 RL 的限制，iB 增大，iC 不可能超过 VCC/RL 。 (RL= RC // RL)

  50. 选择工作点的原则： 当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，“Q”可设得低一些； 为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些； 　　为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。

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