《第2章晶体放大管资料教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章晶体放大管资料教程（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 晶体管放大电路,知识点,2.1 共发射极基本放大电路 2.2 共集电极放大电路 2.3 差动放大电路 2.4 功率放大电路,2.1 共发射极基本放大电路,2.1.1 放大电路的基本知识,2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用,2.1.3 放大电路的静态分析,2.1.4 放大电路的动态分析,2.1.5 共发射极放大电路工作点稳定,2.1.1 放大电路的基本知识,1、放大电路的功能及基本要求,放大电路是电子技术中应用十分广泛的一种单元电路。所谓“放大”，是指将一个微弱的电信号，通过某种装置，得到一个波形与该微弱信号相同、但幅值却大很多的信号输出。这个装置就是晶体管放大电路。“放大”作
2、用的实质是电路对电流、电压或能量的控制作用。,放大器实质：能量转换装置,向放大器提供输入的电信号,提供放大所需能源,终端执行元件,放大电路功能简介,放大电路的放大作用，实质是把直流电源UCC的能量转移给输出信号。输入信号的作用则是控制这种转移，使放大电路输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。,ui,放 大 电 路,微弱输入小信号ui,u0,幅度大大增强的输出信号u0,放大器的放大作用,放大电路的核心元件是晶体管，因此，放大电路若要实现对输入小信号的放大作用，必须首先保证晶体管工作在放大区。 晶体管工作在放大区的外部偏置条件是：其发射结正向偏置、集电结反向偏置。此条件是通过外接直流电源，并配以
3、合适的偏置电路来实现的。,放大器的放大作用,（1）一定的输出功率,（2）一定的放大倍数,（3）失真要小,（4）工作稳定,放大电路的基本要求：,1、放大电路的功能及基本要求,放大电路的基本参数，是描述放大电路性能的重要指标。,（1）放大倍数 放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标，用字母A表示，常用的表示方法有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等，其中电压放大倍数应用最多。 放大电路的输出电压有效值Uo（或变化量uo）与输入电压有效值Ui（或变化量ui）之比，称为电压放大倍数Au，即,或,2、放大电路的基本参数,（2）输入电阻ri 输入电阻ri为放大电路输入端（不含信号源内阻Rs）的交流等效
4、电阻，如图2-2所示。它的电阻值等于输入电压与输入电流之比，即,图2-2 放大电路的输入电阻与输出电阻,2、放大电路的基本参数,（3）输出电阻ro 输出电阻ro为放大电路输出端（不包括外接负载电阻RL）的交流等效电阻，如图2-2所示。其数值等于输出电压与输出电流之比，即:,从放大电路的性能来说，输入电阻越大越好，输出电阻越小越好。,2、放大电路的基本参数,共发射极放大电路的组成及放大作用,根据输入和输出回路公共端的不同，放大电路有共基极放大电路、共发射极放大电路和共集电极放大电路3种基本形式:,共发射极放大电路,共集电极放大电路,共基极放大电路,2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用,无
5、论放大电路的组态如何，其目的都是让输入的微弱小信号通过放大电路后，输出时其信号幅度显著增强。必须清楚：幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是由放大电路中的直流电源提供的。晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并传递给负载。,2.1.2 共发射极放大电路的组成及放大作用,下图就是共发射极放大电路。 这个电路的信号由三极管的基极输入、集电极输出，发射极是输入、输出回路的公共端，所以这个电路称为共射放大电路。,1、共发射极放大电路的组成,放大电路组成的原则 发射结正偏，集电结反偏；保证三极管处于放大区。 输入信号得到足够的放大和顺利地传送。,各构成元件的作用分别如下：,（1
6、）晶体管V。电流放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。,（2）电源VCC和VBB。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。,共发射极放大电路,（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。,各构成元件的作用分别如下：,共发射极放大电路,（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，
7、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。,在实际电路中，用电源UCC代替UBB，基极电流IB由UCC经RB提供。同时为了简化电路的画法，习惯上不画出UCC的符号，而只在其非接地的一端标出它对地”的电压值UCC和极性（“+”或“”）。如图（b）所示。,（a）共发射极放大电路,（b）共发射极放大电路的实际电路,共发射极放大电路的实际电路：,动画演示 共发射极放大 电路的组成,2、共发射极放大电路的工作原理,（1）设置静态工作点的必要性,放大电路输入端未加交流信号（即ui=0）时的工作状态称为直流状态，简称静态。 如图2-5所示。,
8、其中Q称为静态工作点放大器中没有输入交流信号时，晶体管各极直流电流电压（IB、UBE、IC、UCE）的数值称为放大器的静态工作点所对应的值。,图2-5 静态工作点,（1）设置静态工作点的必要性,要使三极管正常工作，必须保证它的发射结正向偏置。如不设静态工作点而直接在基极加交流信号，那么，只有在交流信号的正半周且电压幅值超过门限电压时三极管才导通，而在门限电压以下和负半周时三极管将截止，从而发生严重失真而不能正常工作。如图2-6所示。,图2-6 不加基极偏置电压的放大器输出波形失真,（1）设置静态工作点的必要性,因此，可在交流信号未输入时，使三极管的发射结就有一个正向偏压，即使三极管的各极有一个
9、合适的直流工作状态，即静态工作状态。当加入交流信号以后，信号电压将叠加在原来的直流之上，在工作点两侧发生变化，从而使输出量随输入量线性变化，即模拟放大。如图2-7所示。,图2-7 工作点合适的放大器输出波形,结论：要使放大器正常工作，必须选取合适的静态工作点，静态工作点不能太高，也不能太低。输入信号不能太大。,（2）共发射极放大电路的工作原理,基极固定偏置电流,放大后的集电极电流,iC通过RC将放大的电流转换为放大的晶体管电压输出。,uCE经C2滤掉了直流成分后的输出电压,信号电流和基极固定偏流的叠加,显然，放大电路内部各电流、电压都是交直流共存的。,输入交流信号电流,反相！,输入信号电压,需
10、放大的信号电压 ui通过C1转换为放大电路的输入电流，与基极偏流叠加后加到晶体管的基极，基极电流iB的变化通过晶体管的以小控大作用引起集电极电流 iC变化；iC通过RC使电流的变化转换为电压的变化，即： uCE=UCC- iCRC,放大电路内部各电压、电流都是交直流共存的。其直流分量及其注脚均采用大写字母；交流分量及其注脚均采用小写字母；叠加后的总量用小写字母，但其注脚采用大写字母。例如：基极电流的直流分量用IB表示；交流分量用ib表示；总量用iB表示。,由上式可看出：当 iC增大时，uCE就减小，所以 uCE的变化正好与 iC相反，这就是它们反相的原因。uCE经过C2滤掉了直流成分，耦合到输
11、出端的交流成分即为输出电压 u0。若电路参数选取适当，u0的幅度将比 ui 幅度大很多，亦即输入的微弱小信号 ui 被放大了，这就是放大电路的工作原理。,（2）共发射极放大电路的工作原理,检验学习结果,你会做吗？,放大电路的基本概念是什么？放大电路中能量的控制与变换关系如何？,基本放大电路的组成是什么？以共射组态基本放大电路为例加以说明,例 题,解：图2-9（a）的电路中，VBB经Rb向三极管的发射结提供正偏电压， VCC经RC向集电结提供反偏电压，因此三极管工作在放大区，但是， 由于VBB为恒压源，对交流信号起短路作用，因此输入信号ui加不到三 极管的发射结，放大器没有放大作用。,【例2-1
12、】当输入电压为正弦波时，图2-9所示三极管有无放大作用？,图2-9 输入电压为正弦波的电路图,图2-9（b）的电路中，由于C1 的隔断直流作用，VCC不能通过Rb使管子的发射结正偏即发射结零偏，因此三极管不工作在放大区，无放大作用 。,共发射极放大电路的交流通路,3、放大电路的直流通路和交流通路,直流通路 交流通路,指放大电路未加输入信号时，在直流电源VCC的 作用下，直流分量所流过的路径。,共发射极放大电路的实际电路,共发射极放大电路的直流通路,画直流通路的原则：耦合电容、旁 路电容视为开路，电感视为短路 。,指在交流信号ui作用下， 交流电流所流过的路径。,画交流通路的原则：耦合电容、旁
13、路电容视为短路；电源VCC对交流的 内阻很小，可看做短路。,动画演示 直流通路,动画演示 交流通路,2.1.3 放大电路的静态分析,输入信号ui=0、只在直流电源UCC作用下电路的状态称“静态”。静态分析就是要求出此时的IB、IC和UCE三数值。,UBE,放大电路的直流通道,UCE,IC=IB,UCE=UCCICRC,直流下耦合电容C1、C2相当于开路,由直流通道求工作点上的IB：,由图可得,由晶体管放大原理可求得IC：,由图又可求得工作点上UCE：,1.放大电路静态分析的估算法,2.1.3 放大电路的静态分析,已知图示电路中UCC=10V，RB=250K，RC=3K， =50，试求该放大电路
14、的静态工作点Q。,例,解,IB=40A,所以静态工作点Q：,IC=2mA,UCE=4V,注意：计算中一定要弄明白各量的单位，不允许写错！,2.1.3 放大电路的静态分析,例,基本放大电路如图所示，已知VCC=15V，RB=550K，RC=3.9K，RL=5.1K，=40。 求：（1）静态工作点Q； （2）负载RL接入前后的电压放大倍数AU； （3）输入电阻ri ,输出电阻rO 。,2.1.3 放大电路的静态分析,解,（1）静态工作点Q：IBQ=VCC/RB=15 /5500.03mA,ICQ=IBQ=400.03=1.2mA,UCEQ= VCC- ICQRc=15-1.23.910.3V,（2
15、）IEQ= IBQ+ ICQ=0.03+1.2=1.23mA,1.23 K,AU= -RcRL/rbe(Rc+ RL),当不接负载时： AU= -Rc / rbe = -127,当接负载时： AU= -Rc RL / rbe (Rc+ RL) =-72,（3） rirbe1.23 K,rORc3.9K,2.1.3 放大电路的静态分析,2.用图解法求解静态工作点,利用晶体管的输入、输出特性曲线求解静态工作点的方法称为图解法。其分析步骤一般为：,(1) 描绘出三极管的输入、输出特性如下图所示：,2.1.3 放大电路的静态分析,(2)画出直流负载线。此步骤是图解法求静态工作点的关键。,由放大电路的直
16、流通道可得：,UCE=UCCICRC,令,UCE=0， 可得：IC=UCC/RC,令,IC=0 可得：UCE=UCC,连接两点作出直流负载线,(3)确定静态工作点,根据直流通路中的输入回路方程求出IBQ，只有IBQ对应的交点才是Q点,直流负载线上交点有多个,UCC,IBQ,2.1.4 放大电路的动态分析,放大电路加入交流输入信号的工作状态称为动态。求解放大电路的动态输入电阻ri、输出电阻rO及电压放大倍数Au等参量的过程称为动态分析。采用的分析方法有图解法和微变等效电路法。,共发射极放大电路的交流通路,2.1.4 放大电路的动态分析,微变等效电路法,微变等效电路法就是在满足小信号条件下，将晶体管线性化，把放大电路等效为一个近似的线性电路，然后应用线性电路的求解方法求出ri、r0、Au的方法。一般情况下，由高、低频小功率管构成的放大电路都符合小信号条件。因此其输入、输出特性在小范围内均可视为线性。,图中：晶体管交流输入等效电阻,晶体管的微变等效电路。三
