第6章基本放大电路

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1、2019年10月25日星期五,1,6.1. 基本放大电路的组成 6.2 放大电路的静态分析 6.3 放大电路的动态分析 6.4 分压偏置放大电路 6.5 射极输出器,第6章 基本放大电路,2019年10月25日星期五,2,第6章 基本放大器 重点,一、记住基本放大器： a 电路结构 b 元件的作用。,二、分析简单的放大电路： a 静态计算 、 b 动态计算。,2019年10月25日星期五,3,共发射极放大电路的组成,6.1 基本放大电路的组成,2019年10月25日星期五,4,共发射极基本电路,6.1.1 共发射极放大电路的组成,电路组成： 晶体管T 基极电源EB与基 极电阻RB 集电极电源E

2、C 集电极电阻RC 耦合电容C1 、C2,2019年10月25日星期五,5,（1）晶体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。 （2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。 （3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。 （4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。 （5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，

3、起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。,2019年10月25日星期五,6,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,6.1.2 放大电路的简化,2019年10月25日星期五,7,共发射极放大电路的实用电路,2019年10月25日星期五,8,共射极放大电路,1. 晶体管T的作用,放大元件满足 iC= iB， T应工作在放大区， 即保证发射结正偏，集电结反偏。,ib,ic,ie,一、放大电路各元件作用,2019年10月25日星期五,9,2. 集电极电源 UCC作用,共射极放大电路,集电极电 源作用，是为 电路提供能量。 并保证集

4、电结 反偏。,2019年10月25日星期五,10,3. 集电极负载电阻 RC作用,共射极放大电路,集电极电 阻的作用是将 变化的电流转 变为变化的电 压。,2019年10月25日星期五,11,4. 基极电阻RB的作用,RB,共射极放大电路,基极电阻能提供适当的静态工作点。并保证发射结正偏。,2019年10月25日星期五,12,5. 耦合电容C1和C2作用,(1) 隔直作用 隔离输入、输出 与电路的直流 通道。,(2)交流耦合作用 能使交流信号 顺利通过。,共射极放大电路,2019年10月25日星期五,13,放大电路的三个动态性能指标:,(1)放大电路的输入电阻 ri,(2)放大电路的输出电阻

5、r0,(3) 电压放大倍数 Au,二、放大电路的动态性能指标,2019年10月25日星期五,14,1、放大电路的输入电阻,放大电路对信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri ，即,输入电阻对交流而言是动态电阻。,2019年10月25日星期五,15,2、放大电路的输出电阻,对于负载而言，放大电路相当于信号源(可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻r0 ，它也是动态电阻。,2019年10月25日星期五,16,3. 电压放大倍数,2019年10月25日星期五,17,三、 放大电路的工作特点,1、无输入信号(ui = 0)

6、时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,2019年10月25日星期五,18,结论：,无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。,(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。,2019年10月25日星期五,19,UBE,无输入信号(ui = 0)时:,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui iB = IB+ ib iC = IC+ ic uCE = UCE+ uo,2、 有输入信号(ui 0)时:,交直流信号共存,2019年1

7、0月25日星期五,20,结论：,加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析,静态分析,2019年10月25日星期五,21,结论：,若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。,输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用。,2019年10月25日星期五,22,3. 实现放大的条件,(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电

8、流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,2019年10月25日星期五,23,4. 直流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无交流信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点。,交流通路：有交流信号时交流分量（变化量）的通 路，用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数。,2019年10月25日星期五,24,6.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时

9、的工作状态。,静态分析：确定放大电路的静态值。 静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,分析放大电路可分为静态分析和动态分析。,2019年10月25日星期五,25,分析方法：估算法、图解法。 分析对象：各极电压电流的直流分量。 所用电路：放大电路的直流通路。,设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,静态工作情况分析,2019年10月25日星期五,26,6.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值（估算法）,静态分析,1. 画放大电路的直流通路方法,直流

10、通路,直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,2019年10月25日星期五,27,基极电流,集电极电流,IC = IB,集-射极电压,UCE= UCC - RCIC,2. 静态值计算,当UBE UCC时,发射极电流,2019年10月25日星期五,28,IC = IB =37.5 0.04 = 1.5 mA,2019年10月25日星期五,29,例2：用估算法计算静态工作点。,已知：EC=12V，RC=3.3k，RB=280k， =50。,解：,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,2019年10月25日星期

11、五,30,例3：用估算法计算图示电路的静态工作点。,由例1、例3可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。,由KVL可得：,由KVL可得：,2019年10月25日星期五,31,如图所示，(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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Q。,输入输出特性曲线,静态工作点Q 在输入输出特性曲线上的位置,2019年10月25日星期五,32,UCE= UCC ICRC,IB,2. 直流负载线,直流负载线斜率,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,2019年10月25日星期五,33,IC = 0 时 UCE=UCC,可在图上作直流负载线

12、。,UCE= 0 时,根据 UCE=UCC - RCIC,2019年10月25日星期五,34,（2）求静态值,基极电流,= 40 A,IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V,由图中Q点得:,集电极电流,发射极电流,IC = IB =37.5 4010-61=1.5mA,IE = ( 1+)IB = 1.5mA,2019年10月25日星期五,35,6.3 放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,分析方法： 微变等效电路法，图解法。 所用电路： 放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,分析对象： 各极

13、电压和电流的交流分量。,目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系。 简单分析一下失真情况。,动态分析的内容,2019年10月25日星期五,36,6.3.1 放大电路的动态性能指标,(1)放大电路的输入电阻 ri,(2)放大电路的输出电阻 r0,(3) 电压放大倍数 Au,2019年10月25日星期五,37,微变等效电路： 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。,线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。,微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放

14、大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,6.3.3 微变等效电路法,2019年10月25日星期五,38,当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作线段可认为是直线。 定义三极管的输入电阻rbe ，表示其输入特性。,UBE,1. 晶体管的微变等效电路,（1）三极管的输入电阻 rbe,Q,2019年10月25日星期五,39,ib,晶体三极管,微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,2019年10月25日星期五,40,对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：,式中， IE ：发射极电流的

15、静态值; ：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧(动态电阻)。,2019年10月25日星期五,41,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，直流电源对交流可看作短路。,短路,短路,对地短路,交流通路,画放大电路的交流通路方法,2019年10月25日星期五,42,三极管的微变等效电路,2019年10月25日星期五,43,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,放大电路的微变等效电路,2019年10月25

16、日星期五,44,（1） 当 RL时,分两种情况：,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,3.电压放大倍数的计算,2019年10月25日星期五,45,（2） 当 RL=（输出端开路）时,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,负载电阻RL越小，放大倍数 Au 越低。,2019年10月25日星期五,46,RL = RC RL = 2k,2019年10月25日星期五,47,4. 放大电路输入电阻ri 的计算,放大电路对信号源来说，是一个负载，可 用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负 载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri ，即,输入电阻对交流而言是动态电阻。,2019年10月25日星期五,48,放大电路的输入电阻 ri,定义：,2