《电工电子技术基础》基本放大电路.课稿

《《电工电子技术基础》基本放大电路.课稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电工电子技术基础》基本放大电路.课稿（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、主编主编 杜韦辰杜韦辰 共射 共集电极放大器及其负反馈共射 共集电极放大器及其负反馈 7 2 共集电极放大电路 射极跟随器 7 3 放大电路中的负反馈 7 1 分压式偏置共发射极电压放大器 学习基本放大电路学习基本放大电路 学习目的与要求学习目的与要求 1 掌握基本放大电路的组成及工作原理 了解放大电 路的一些基本概念 2 掌握基本放大电路的图解分析法和微变等效电路分 析法 3 熟练掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析 和动态分析及其特点 基极电源 7 17 1 共发射极电压放大器共发射极电压放大器 双电源共发射极单管放大电路双电源共发射极单管放大电路 EC C2 RC RB C1 3DG

2、6 IC IB IE EB RL 输入回路 输出回路 集电极电阻 约为几至几十欧 NPN型管 耦合电容 耦合电容 基极电阻 约几 十至几百千欧 集电极 电源 约为几 至几十 伏 负载电阻 电路中发射极是输入 输出回路的公共支 路 而且放大的是电压信号 因此称之为共发 射极 电压放大器 电路各部分作用 电路各部分作用 晶体管T 放大器的核 心部件 在电路中起 电流放大作用 电源EC 为放大电路 提供能量和保证晶体 管工作在放大状态 电源EB和电阻RB 使 管子发射结处于正向 偏置 并提供适当的 基极电流IB 耦合电容C1和C2 一般 为几微法至几十微法 利用其通交隔直作用 既隔离了放大器与信号

3、源 负载之间的直流干 扰 又保证了交流信号 的畅通 电阻RC 将集电极的电 流变化变换成集电极的 电压变化 以实现电压 放大作用 单电源共发射极单管放大电路单电源共发射极单管放大电路 UCC C2 RC RB C1 RL 实用中 一般都采用单电源供电 而且把 发射极的公共端作为 地 点 并按习惯画 法把集电极电源以电位形式标在图中 放大电路的直流通道放大电路的直流通道 晶体管放大电路实际上是 一个交 直流共存交 直流共存的电路 当 交流信号ui 0时 电路所处的 工作状态称为 静态 静态时 等效电路称为它的直流通道直流通道 UCC RC RB UCE IC IE IB UBE 直流通道中耦合电

4、容相当于开路 电路中的各电压 电流都 是直流量 电路中仅有直流量时的工作状态称为 静态 放大电路的直流通道放大电路的直流通道 静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q 主要指 IBQ ICQ和UCEQ 静态分析主要是确定放大电路中的静态值 IBQ ICQ和UCEQ 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 UCC RC RB UCE IC IE IB UBE 由直流通道可对由直流通道可对QQ点进行估算 点进行估算 静态工作点 Q 例 例 已知图中UCC 10V RB 250K RC 3K 50 求放大电路的静态工作点Q 解 解 所以 所以 Q IB 37 2 A IC 1 86mA UCE 4

5、 42V 由于放大器一般都 工作在小信号状态 即 工作点在特性曲线上的 移动范围很小 因此晶 体管虽然工作在非线性 状态下 但采用它的等 效线性模型微变等效电微变等效电 路路所分析得出的结果 与其真实状况相比仅有 微小误差 可运用线性 电路模型分析问题则带 给我们极大的方便 RL uS R S ui RC RB u0 uce ic ii ie ib 仅有交流信号作用 下 电容相当于短 路 UCC 0相当于 地 电位 因此电 路为左图所示 放大电路的动态分析 交流通道 uS R S uiRC RB u0 icii ib ib rbe 上述微变等效电路中 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一

6、个线性电路 这个线性电路就是放大器的微变等效电路 对该线性电路进行分 析的方法称为微变等效电路分析法 等效的条件是晶体管在小信 号 微变量 情况下工作 这样就能在静态工作点附近的小范围 内 用直线段近似地代替晶体管的特性曲线 右图所示为晶体管的输入特性曲线 在 Q点附近的微小范围内可以认为是线性的 当uBE有一微小变化 UBE时 基极电流变化 IB 两者的比值称为三极管的动态输入电 阻 即rbe 微变等效电路的基本思路 输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平 线 集电极电流的微小变化 IC仅与基极电流 的微小变化 IB有关 而与电压uCE无关 故集 电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电 流

7、源 即 电压放大倍数 对上述微变等效电路进行分析 式中RL RC RL 共发射 极放大 电路的 微变等 效电路 输入电阻Ri 当RL 开路 时 输出电阻R0 共射极电压放大器由于rbe较小 而使输入电阻Ri不大 而输出 电阻R0 RC 显然不够小 输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的 大小 为了减轻信号源的负担 总希望Ri越大越好 另外 较大的输入电阻Ri 也可以降低信号源内阻RS的影响 使放 大电路获得较高的输入电压 在共发射极放大电路中 由于 RB比rbe大得较多 Ri近似等于rbe 一般在在几百欧至几千 欧 因此是比较低的 即共射放大器输入电阻不理想 输入 输出电阻对放大器

8、输入 输出电阻对放大器 有何影响 有何影响 对负载而言 总希望放大电路的输出电阻越小越好 因为放大器的 输出电阻Ro越小 负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小 使得放 大器带负载能力越强 共发射极放大电路中的输出电阻Ro在几千欧至几 十千欧 一般认为是较大的 也不理想 共发射极电压放大器的电压放大 倍数与晶体管的电流放大倍数 动 态转入电阻rbe及集电极电阻RC 负载 电阻RL均有关 由计算式可看出 当 rbe 和RL一定时 Au与 成正比 共发射极电压放大器的 电压放大倍数与哪些参 数有关 与晶体管的 值成正比吗 共发射极单管放大器的电压放大倍数较高 共发射极单管放大器的电压放大倍数较高

9、 放大电路分析综合放大电路分析综合 有交流信号输入时 电路中的电流 电压随输入信号作相应 变化的状态 由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入 信号ui共同作用下工作 电路中的电压uCE 电流iB和iC均包含两 个分量 uS RS 放大电路输入加ui后 晶体管的UBE就变成 了ui UBE 同时iB ib IB iC ic IC 晶体管 输出电压uCE UCC ICRC 经电容C2滤波后得 到放大器输出电压 u0 UCC iCRC 由于iCRC是随ui的 增加而增加 因 此u0随ui增加而减 小 即输出 输 入电压是反相关反相关 系系 因此共发射 放大电路也称为 反相器 UCC ui C

10、2 RC RB RB2 C1 RLu0 uCE iC ii iE iB IB 图解步骤 1 根据静态分析方法 求出静态工作点Q 2 根据ui在输入特性上求uBE和iB 3 作交流负载线 4 由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE 放大电路静态工作点的图解法放大电路静态工作点的图解法 1 由于C2的隔直作用 uCE中的直流分量UCE被隔开 放大器的 输出电压uo等于uCE中的交流分量uce 且与输入电压ui反相 2 放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比 求出 负载电阻RL越小 交流负载电阻RL 也越小 交流负载 线就越陡 使Uom减小 电压放大倍数Au下降 3 静态工作点Q

11、设置得不合适时 将对放大电路的性能造成影 响 若Q点偏高 当ib按正弦规律变化时 Q 进入饱和区 造 成ic和uce的波形与ib 或ui 的波形不一致 输出电压uo的负半 周出现平顶畸变 称为饱和失真 若Q点偏低 则Q 进入截止 区 输出电压uo的正半周出现平顶畸变 称为截止失真 饱和 失真和截止失真统称为非线性失真 从图解分析过程中可得出如下重要结论 从图解分析过程中可得出如下重要结论 u0上削波出现截止失真 u0下削波出现饱和失真 即 即 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 问题讨论问题讨论 温度升高 UBE减小 ICBO增大 增大 IC增大 对于固定偏置式共发射极放大电路而言

12、静 态工作点由UBE 和ICEO ICB0决定 这几个参 数均随温度的变化而发生变化 Q变 UBE ICEO 变T变 IC变 ICEO增大 与温度基本无关 具有工作点稳定的放大电路具有工作点稳定的放大电路 条件 条件 I1 I2 IB 调节过程 调节过程 则 UCC C E RE uS RS ui C2 RC RB1 RB2 C1 RLu0 uCE iC ii iE iB I2 I1 动态分析 分压式偏置共发射极电压放大器的分析 静态分析 讨论题 静态情况下 放大 电路中C1 C2有无 端电压 极性如 何 若静态工作点Q较高时 输 出易进入饱和区 输出波形将出 现下削波 Q点设置较低时 输 出

13、又易进截止区 输出波形则出 现上削顶 显然无论是上削顶还 是下削顶 都造成了输出波形的 失真 为消除这些失真 应将Q 点下移或上移 上 下削波同时 出现时 说明静态工作点设置的 比较合理 只是输入信号太强不 能完全通过 应减小输入信号 发生饱和失真和截止失真 的原因是什么 其输出波 形有何特点 如何消除上 述失真 两种失真同时出 现 是否Q点不合适 放大电路总是希望输入电阻高些 Ri越大 流入放大器的信号电流衰减越小 电路 输入特性越好 放大电路总是希望输出电 阻低些 R0越低 负载对放大倍数的影响 越小 放大器的带负载能力越强 为什么放大器的输入电 阻尽量大些 输出电阻 尽量小些呢 共发射极

14、放大电路的输 入输出电压的相位如何 反相 反相 UCC UC2 UCE RC RB UC1 UBE UCE UBE ui 0 u0 0 电容电容C C E E 的作用 的作用 例题例题 解 解 图示电路 已知UCC 12V RB1 20k RB2 10k RC 3k RE 2k RL 3k 50 试估算静态工 作点 并求电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 1 用估算法计算静态工作点 2 求电压放大倍数 3 求输入电阻和输出电阻 共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为 共发射极电压放大器的特点可以大致归纳为 具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数 同时输入电阻 和输出电阻又比较适中 在对输入电阻 输

15、出电阻和频率响应 没有特殊要求的场合 一般均可采用 共发射极电压放大器是 目前应用最广泛的基本放大电路 1 静态分析 7 27 2 共集电极放大电路 射极输出器 共集电极放大电路 射极输出器 2 2 动态分析 动态分析 求电压放大倍数 求输入电阻 求输出电阻 电压放大倍数小于1 但约等于1 即电压跟随 输入电阻较高 输出电阻较低 射极输出器的用途 射极输出器的用途 射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出 电阻 这是射极跟随器最突出的优点 射极跟随器 常用作多级放大器的第一级或最末级 也可用于中 间隔离级 用作输入级时 其高的输入电阻可以减 轻信号源的负担 提高放大器的输入电压 用作输 出级时

16、 其低的输出电阻可以减小负载变化对输出 电压的影响 并易于与低阻负载相匹配 向负载传 送尽可能大的功率 射极输出器的特点 射极输出器的特点 图中虚线框内为稳压电路 220V交流电压经变压器变换成所需要的交流电压 然后经桥式整流和电容滤波后 输出电压Ui加到稳压电路的输入端 晶体 管接成射极输出电路 负载RL接到晶体管的发射极 稳压管DZ和电阻R1组成 基极稳压电路 使晶体管的基极电位稳定为UZ 电路的稳压原理是 假如由于某种原因使输出电压U0降低 因VB UZ不变 故UBE增加 使IB和IC均增加 UCE减小 从而使输出电压U0 Ui UCE回升 维持基本不变 整个过程可用流程图表示为 U0 VB VZ UBE IB IC UCE U0 Ui UCE U0 如果U0 调整过程与上述相反 同样可起到稳压作用 射极输出器的应用实例射极输出器的应用实例 IE IC IB R1 UZ IZ Ui RL U0 DZ UBE 220V 串联型晶体管稳压电源 7 37 3 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 1 1 反馈的基本概念反馈的基本概念 反馈就是指放大电路输出信号的一部分或全部 通过反馈