电子技术第2章基本放大电路演示教学

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1、回顾：三极管的主要参数,1. 电流放大系数，,直流电流放大系数,交流电流放大系数,当晶体管接成发射极电路时，,表示晶体管特性的数据称为晶体管的参数，晶体管的参数也是设计电路、选用晶体管的依据。,注意：,和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且ICE0 较小的情况下，两者数值接近。,常用晶体管的 值在20 200之间。,例：在UCE= 6 V时， 在 Q1 点IB=40A, IC=1.5mA； 在 Q2 点IB=60 A, IC=2.3mA。,在以后的计算中，一般作近似处理： = 。,Q1,Q2,在 Q1 点，有,由 Q1 和Q2点，得,2.集-基极反向截止电流 ICBO,ICBO是由少数载

2、流子的漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。 温度ICBO,3.集-射极反向截止电流(穿透电流)ICEO,ICEO受温度的影响大。 温度ICEO，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,ICUCE=PCM,安全工作区,由三个极限参数可画出三极管的安全工作区,判断,因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。 当温度升高时，本征半导体中空穴和自由电子的个数都增加，而且它们增加的数量相等。 对于实际的晶体二极管，当加上正向电压时它立即导通，当加上反向电压时，它立即截止 可利用三极管的一个PN结代替同材料的二极管。,5.如图用万用表测得电路中硅三极管的对地电位，则三极管处于截止状态。 6.三极

3、管并不是两个PN结的简单 组合，它不能用两个二极管代替。 7. 下图中三极管处于放大工作状态，判断是NPN还是PNP.,8V,4V,3.7V,- 4V,2V,1.7V,思考题,1本征硅中若掺入5价元素的原子，则多数载流子应是_,掺杂越多，则其数量_, 相反，少数载流子应是_，掺杂越多，则数量_。 2PN结空间电荷区又称为_区，再平衡条件下，电性显_，因为在区内_所带的电量相等。P区侧应带_，N区应带_。空间电荷区内的电场称为_，其方向从_指向_。,9,第2章 基本放大电路,2.1 共发射极放大电路 2.2 图解分析法 2.3 微变等效电路 2.4 静态工作点稳定的放大器 2.5 射极输出器 2

4、.6 阻容耦合多级放大电路 2.7 放大电路中的负反馈,放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。,电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图。,Au,第2章 基本放大电路,基本放大电路的组成,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,共射极放大电路,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。,输入,输出,参考点,共射放大电路组成,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,基极电源与基极电阻,+,+,静态：未加输入信号时放大器的工作状态。,IB,U

5、BE,共射放大电路,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,+,+,共射放大电路,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,+,+,共射放大电路组成,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,作用：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。,+,+,单电源供电,可以省去,+,+,RB,单电源供电,+,+,符号规定,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA,小写字母、大写下标，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,uA,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,uA=UA+ ua,基本放大电路的工作原理,由于电源的存在IB0,IC0,IC,IE

6、=IB+IC,无信号输入时,静态工作点,+,+,基本放大电路的工作原理,IC,( IC,UCE ),(IB,UBE),RL,静态工作点,+,+,(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。,放大电路的直流通道,+,+,直流通道,（1）估算IB（ UBE 0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,1.用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）,共射极放大电路的静态分析,（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic= IB,例：用估算法计算静态工作点。,已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K ，=37.5。,解：,

7、请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,2.用图解法分析放大器的静态工作点,UCE=ECICRC,直流负载线,与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点,IB,静态UCE,静态IC,uCE怎么变化,？,交流放大原理,假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui,静态工作点,uCE的变化沿一条直线 交流负载线,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,+,+,实现放大的条件,1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,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

8、容滤波只输出交流信号。,放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,交流输入信号ui,放大器的交流通道,+,+,共射极放大电路的动态分析,交流通道,交流负载线,其中：,交流量ic和uce有如下关系：,交流负载线的作法,IB,过Q点作一条直线,斜率为:,交流负载线,直流负载线,动态工作情况图解分析,输入回路 工作情况,输出回路工作情况分析,失真分析：,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,失真输出波形较输入波形发生畸变，称为 失真,uo,可输出的最大不失

9、真信号,合适的静态工作点,静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真,ib,ui,结论：iB 波形失真, 截止失真,截止失真时的输出 uo 波形。,uo = uce,Q点过低，信号进入截止区,O,IB = 0,Q,t,O,O,t,iC,uCE/V,uCE/V,iC / mA,uo = uce,ib(不失真),ICQ,UCEQ,Q点过高，信号进入饱和区,微变等效电路法,1、,三极管的微变等效电路,首先考察输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,b,e,

10、c,b,e,对于小功率三极管：,rbe的量级从几百欧到几千欧。,考察输出回路,所以：,输出端相当于一个受 ib控制的电流源。,且电流源两端还要并联一个大电阻rce。,rce的含义,rce很大,rce很大，一般忽略。,三极管的微变等效电路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic =ib,2、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,交流通道,微变等效电路,3、电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,4、输入电阻的计算：,对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,输入电阻的定义：,输入电阻是动态电阻。,电路的输入电阻越大，从信号

11、源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,5、输出电阻的计算：,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,所以：,用加压求流法求输出电阻：,内容回顾,简单的共射极放大器,电容开路，画出直流通道,内容回顾,用估算法求静态工作点,内容回顾,电容短路,直流电源短路，画出交流通道,内容回顾,用晶体管的微变等效电路代替晶体管，画出该电路的微变等效电路，并计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻,ri=RB/ rbe,ro=RC, 2.4 静态工作点稳定的放大电路,为了保证放

12、大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。 对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,温度对UBE的影响,温度对值及ICEO的影响,总的效果是：,uCE,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。,静态工作点稳定的放大器,UBE=UB-UE =UB - IE RE,I2=（510）IB I1= I2 + IB I2,IE = IC +IB IC,分压式偏置电路,RE射极直流负反馈电阻,CE 交流旁路电容,+,+,UB,静态工作点稳定过程,UB,U

13、BE=UB-UE =UB - IE RE,UB被认为较稳定,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,E,C,B,+,+,UB,直流通道及静态工作点估算,IB=IC/,UCE = EC - ICRC - IERE,IC IE =UE/RE = （UB- UBE）/ RE,UBE 0.7V,电容开路,画出直流通道,电容短路,直流电源短路，画出交流通道,交流通道及微变等效电路,B,E,C,交流通道,微变等效电路,微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,ri= RB1/ RB2/ rbe,ro= RC,例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下： RB1=100k， RB2=

14、33k， RE=2.5k, RC=5k， RL=5k， =60。 求：（1）估算静态工作点； （2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍 数、输入电阻、输出电阻； （3）若信号源有RS=1 k 的内阻，带载电 压放大倍数将变为多少？,RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(1)估算静态工作点,IC IE =UE/RE = (UB- UBE)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mA,IB=IC/=1.2/60=0.02mA=20A,UCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V,RB1=1

15、00k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(2)空载电压放大倍数、带载电压 放大倍数、输入电阻、输出电阻,ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k,ro= RC =5k,RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(3)信号源有RS=1 k 的内阻时，带载电压放大倍数为Aus载,ri=RB1/ RB2/ rbe,ri= RB1/ RB2/ rbe =1.52 k,RS =1 k,信号源有内阻时，电压放大倍数Aus减小。 输入电阻越大，若ri RS ，则Aus Au, 2.5 射极输出器,特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大， 输出电阻小,RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100 EC=12V,+,+,直流通道及静态工作点分析：,EC=IBRB+ UBE +IERE =IBRB+ UBE +(1+ ）IBRE =IB RB+ (1+ ）RE + UBE,IC= IB 或 IC IE,静态工作点估算举例：,RB=570k RE=5.6k RL=5.6k =100 EC=12V,动态分析,交流通道及微变等效电路,交流通道及微变等效电路,动态分析