《电子技术（第2版）教学课件作者李仁华第二章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术（第2版）教学课件作者李仁华第二章（143页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 基本放大电路,第一节 基本放大电路的组成和电压放大原理 第二节 放大电路分析 第三节 放大器静态工作点的稳定 第四节 共集电极放大电路 第五节 多级放大电路 第六节 差分放大电路 第七节 功率放大电路 本章小结,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,一、放大电路的分类 半导体三极管的主要用途之一是利用其电流放大作用组成各种放大电路。放大电路的应用十分广泛。其主要作用是将微弱的信号进行放大，以便人们测量和利用。所谓放大，表面上看是将小信号的幅度增大，但放大的本质是实现能量的控制。放大电路需要配置直流电源，用能量较小的输入信号去控制这个电源，使之输出较大的能量去推动负载。这种小能量对
2、大能量的控制作用，就是放大电路的放大作用。 放大器的分类如下。 按被放大信号的幅度可分为小信号放大器和大信号放大器。,下一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,按放大器的用途可分为电流放大器、电压放大器和功率放大器。 按构成放大器晶体管的工作状态可分为甲类放大器、乙类放大器和甲乙类放大器。 按晶体管的连接方式可分为共发射极放大器、共集电极放大器和共基极放大器。 按被放大信号的频率可分为直流放大器、低频放大器、中频放大器和高频放大器。 下面以共发射极基本放大电路（以下简称共射基本放大电路）为例，讨论放大电路的电路组成、分析方法以及工作点稳定等问题。,下一页,上一页,返回,第一节
3、基本放大电路的组成 和电压放大原理,二、基本放大电路的组成和电压放大原理（以共发射极基本放大电路为例） 1.共发射极基本放大电路的组成 图2-1是由NPN型管组成的共射基本放大电路，它是最基本的放大电路。us 是信号源，Rs 是信号源内阻，交流信号 ui 从基极回路中输入，输出信号 uo 取自集电极，三极管的发射极接地，它作为输入、输出的公共端，所以这种电路称为共发射极电路(简称共射电路)。下面说明图2-1中各元器件的作用。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,三极管 T。它是放大电路的核心器件，具有放大电流的作用。 基极偏置电阻 RB。其作用是向三极管的基极提供
4、合适的偏置电流，并使发射结正向偏置。选择合理的 RB 值，就可使三极管有恰当的静态工作点。通常 RB 的取值为几十千欧到几百千欧。 集电极负载电阻 RC。RC 的作用是把三极管的电流放大转换为电压放大，如果 RC = 0，则集电极电位等于电源电压，即使由输入信号 ui 引起集电极电流变化，集电极电位也保持不变，因此负载上将不会有交流电压 uo。一般 RC 的值为几百欧到几千欧。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,直流电源 VCC 。VCC 的正极经 RC 接三极管集电极，负极接发射极。VCC 有两个作用，一是通过 RB 和 RC 使三极管发射结正偏、集电结反偏，
5、使三极管工作在放大区；二是给放大电路提供能源。放大电路放大作用的实质是，用能量较小的输入信号，去控制能量较大的输出信号，但三极管自身并不能创造能量，因此输出信号的能量，来源于直流电源 VCC。VCC 是整个放大电路的能源，VCC 的电压一般为几伏到几十伏。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,电容 C1 和 C2。它们起 “ 隔直通交 ” 的作用，避免放大电路的输入端与信号源之间，输出端与负载之间直流分量的互相影响。一般 C1 和 C2 选用电解电容器，取值为几微法到几十微法。用PNP型三极管组成放大电路时，电源的极性和电解电容极性，正好与NPN型组成的电路相反。
6、 电路中符号 “ ” 表示电路的参考零电位点，通常称为 “ 地 ”。这样电路中各点的电位实际上就是该点对 “ 地 ” 之间的电压。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,2.共发射极基本放大电路的工作原理 无输入信号（ui = 0）时的情况：当放大电路没有输入信号时，各处的电压、电流都是不变的直流量，电路处于静止状态电流和电压分别用 IBQ 、ICQ、UBEQ、UCEQ（或 IB、IC、UBE、UCE）表示这 4 个数值可表示为晶体管输入特性和输出特性上的一个点，称为静态工作点，用 Q 表示，如图2-2所示。静态工作点的设置对放大电路工作性能有很大影响。,下一页,上
7、一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,输入端未加输入信号时，电源 VCC 经 RB。给发射结加上正向偏置电压 UBEQ 经 RC 给集电结加上了反向偏置电压，晶体管处于放大状态，于是发射极发射载流子形成了静态基极电流 IBQ、集电极电流 ICQ 和发射极电流 IEQ 静态时的基极电流 IBQ。又称偏置电流，简称偏流基极电阻RB的作用是获得合适的偏流以保证晶体管工作在放大状态，因此又称偏置电阻 ICQ通过 RC 时产生直流电压降 RCICQ，VCC 减去 RCICQ 便是 UCEQ 由于电容的隔直作用，输入端和输出端不会有电压和电流。可见，静态时，除输入和输出端外，晶体管各极电
8、压和电流都是直流，其波形如图2-3各波形中的虚线所示。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,有输入交流信号（ui 0）时的情况。在上述直流状态下，给放大电路加上交流信号 ui，如图2-3所示。这时电路中各处的电压、电流处于变动状态，简称动态。在动态情况下，电路中各电量是由直流电源 VCC 和交流信号电压 ui 共同产生的。各电量总的瞬时值用 iB、iC、uBE 、uCE 表示。总的瞬时值可分解为直流分量和交流分量，交流分量用 ib、ic、ube、uce 表示。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,交流输入信号 ui 通过 C1 耦合到
9、晶体管的发射结两端，使发射结电压 uBE 以静态值 UBE 为基准上下波动，但方向不变，即 uBE 始终大于零，发射结保持正向偏置，晶体管始终处于放大状态。这时的发射结电压 uBE 包含两个分量，一个是 VCC 产生的静态直流分量 uBE ，另一个是由 ui 引起的交流信号分量 ube，即 uBE = UBE+ ube，忽略 C1 上的交流电压降，ube = ui，则 uBE = UBE + ui,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,发射结电压的变化会引起各极电流的相应变化，而且它们都会有一个静态直流分量和一个交流信号分量，即 iB = IB + ib 因 iC
10、= iB，则 iC = ( IB + ib ) = IB + ib = IC + ic 其中 IC = IB , ic = ib 其波形如图2-3中的波形图所示。iC 的变化引起 RCiC 的相应变化。由于,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,uCE = VCC - iCRC uCE = VCC ( IC + ic ) = VCC ICRC icRC = uce + UCE 其中 UCE = VCC ICRC , uce = icRC uCE 将以 UCE 为基准波动，iC 增加时，uCE 下降，iC 减小时，uCE 增加。它的直流分量 UCE 被 C2 隔离，而
11、交流分量 uce 通过 C2 输出，使得输出端产生了交流输出电压 uo。忽略 C2 上的交流电压降，则 uo = uce = RCic,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,负号表示输出电压 uo 与输入电压 ui 相位相反。只要 RC、足够大，就可以使 uo 比 ui 大。集电极电阻 RC 又称集电极负载电阻，它的作用就是将集电极电流的变化转换成电压的变化，以实现电压放大。而且只要晶体管在输入信号的整个周期内都处于放大状态，uo 与 ui 的波形是相同的，但在这种共射极放大电路中，如图2-3所示，uo 与 ui 的相位是相反的。由于输入回路的电流为 iB，输出回路
12、的电流为 iC，所以在这种电路中，输出的电流大于输入电流，输出信号的功率也大于输入信号的功率。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,请注意，根据能量守恒原理，能量只能转换，不能凭空产生，当然也不可能放大，所增加的能量是由直流电源Vcc提供的。晶体管T起电流放大作用，故称放大元件，通过它控制直流电源使其输出的电流随输入信号的变化而变化。 从以上动态过程的分析可知： 当输入交流信号 ui 时，电路中的 iB、iC、uBE、uCE 都随 ui 变化而变化，它们之间的相互关系如下： ui uBE iB iC uCE uo 由 ui 输入到 uo 输出，这就是电压放大作用。
13、,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,电路中的电量由两个分量组成：一个是静态直流分量；另一个是交流分量。直流分量值应大于交流分量的幅值，以保证管子在交流信号的整个周期内都能正常工作，这就是设置静态工作点的作用。 在共射极放大电路中，ui 与 uo 相位相差180，通常称为反相。图2-3中的输出电压 uo 和输入电压 ui 的波形已表明了这一点。 通过以上的分析可以看到，放大电路需具备以下两点。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,要设置偏置电阻或偏置电路，以产生合适的偏流IB，建立合适的静态工作点，保证输出信号与输入信号的波形相同；
14、能将输入信号耦合到晶体管发射结两端，并将晶体管的电流放大作用转换成电压放大，将放大后的信号输送出去。因而，放大电路的分析又分为静态分析和动态分析两部分。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,3.电路中电压和电流的书写规则 因为三极管放大器中的电压和电流有交流分量、直流分量和总量的区别，在具体电路分析的时候，有的还要用相量（复数）形式表示。所以在书写规则上做了相应规定： 直流分量用大写字母和大写下标表示，例如：基极静态电流IB，集电极静态电流 IC，集电极一发射极静态电压 UCE 等。 交流分量的瞬时值用小写字母和小写下标表示。例如：输入信号电压 ui，输入信号电流
15、 ii，放大器的输出电压 uo 等。,下一页,上一页,返回,第一节 基本放大电路的组成 和电压放大原理,总量是直流分量与交流分量之和，其瞬时值用小写字母和大写下标表示。例如：有输入信号时基极总电流 iB，放大器工作时的集电极电流 iC 和集电极发射极之间的电压 uCE 等。 交流分量的相量用大写字母小写下标表示，再在字母上面加点 “ . ”。,上一页,返回,第二节 放大电路分析,一、直流通路和交流通路 1.直流通路 所谓直流通路就是放大电路未加输入信号时，放大电路在直流电源 VCC 的作用下，直流分量所流过的路径。其画法为：放大电路中的耦合电容、旁路电容视为开路，放大电路中的电感视为短路。这样
16、可得图2-1所示的基本放大电路的直流通路如图2-4所示。,下一页,返回,第二节 放大电路分析,2.交流通路 交流通路是在信号 us 作用下，交流电流所流过的路径。画交流通路的原则有以下两点。 将放大电路的耦合电容、旁路电容都看做短路； 直流电源 VCC 看做短路，将等电位点连接起来。图2-1所示的基本放大电路的交流通路如图2-6 (a)。,下一页,上一页,返回,第二节 放大电路分析,二、静态分析 放大电路没有信号输入时的工作状态称为静态。静态时，放大电路的电流、电压值（IBQ、ICQ 和 UCEQ）称为静态工作点，它们在三极管输出曲线上对应一个点，称为 Q 点。静态时，电源 VCC 通过 RB 给三极管 T 的发射结加上正向偏置，用 UBE 表示，产生的基极电流用 IBQ 表示，集电极电流用 ICQ 表示，此时的集一射电压用 UCEQ 表示图2-4为放大电路的直流通路，因为耦合电容 C1 和 C2 起隔直
