《电子技术iv【15章】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术iv【15章】（158页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第15章 基本放大电路,15.1 共发射极放大电路的组成,15.2 放大电路的静态分析,15.4 静态工作点的稳定,15.6 射极输出器,15.8 互补对称功率放大电路,15.9 场效应管及其放大电路,15.3 放大电路的动态分析,15.5 放大电路中的频率特性,15.7 差分放大电路,1,2,扩音机示意图,放大的对象：,放大的本质：,放大电路的特征：,小的变化量,能量的控制和转换,功率放大,放大电路的必备元件：,放大的前提：,有源元件(晶体管或场效应管),不失真,放大的概念与主要指标,典型运放F007电路原理图,任何放大电路均可看成为二端口网络。,信号源,负载,主要指标：放大倍数、输入电阻、
2、输出电阻、通频带,4,(1) 放大倍数：,电压放大倍数：,放大电路,电流放大倍数：,放大电路输出量与输入量之比。,放大倍数表明放大电路对输入量的放大能力。,5,(2) 输入电阻 Ri：,从输入端看进去的等效电阻。,输入电阻的定义：,信号源电压 与输入电压 的关系：,输入电阻越大，信号电压损失越小。,一般采用测电压的方法测量输入电阻,6,(3) 输出电阻 Ro,任何放大电路的输出对于负载都可以等效成一个有内阻的电压源，电压源的内阻称为输出电阻Ro。,+,-,输出电阻Ro越小，负载电阻变化时，输出电压信号的变化越小，输出越稳定，称放大电路带负载能力越强。,7,ua交流分量,UA直流分量,uA全量,
3、电压,符号的规定,8,(4) 通频带,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,| Auo |,fL,fH,下限截止频率,上限截止频率,通频带,fbw=fHfL,中频段,由于电容的影响，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。在中频段可认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。,低频段,高频段,9,输出电阻测量方法：,+,-,根据电流相等原理：,所以：,输入端正弦电压 ，分别测量空载和输出端接负载RL的输出电压 、 。,10,15.1 基本放大电路组成,负载,交流信号源,晶体管T-放大元件iC= iB。保证集电结反偏、发射结正偏,晶体管工作在放大区
4、。,基极电源EB与基极电阻RB-使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。,共发射极基本电路,极性电容器,12,15.1.1 共发射极基本放大电路组成,集电极电源EC -为电路提供能量。保证集电结反偏。,集电极电阻RC-将变化的电流变为变化的电压。,耦合电容C1 、C2 -隔离输入、输出与放大电路直流的联系，并使交流信号顺利输入、输出。 作用：隔直流阻交流（隔直通交）。,信号源,共发射极基本电路,负载,13,单电源供电时画法,共发射极基本电路,14,无输入信号(ui = 0)时：,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,15.1.2 共射放大电路的电压放大作用,15,结论1：无
5、输入信号电压时，三极管各电极均为恒定电压和电流: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（ Quiescent point ）。,16,UBE,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo,17,结论2：加输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生变化，都在直流量的基础上叠加一个交流量，但方向始终不变。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析
6、,静态分析,18,结论3,电压放大作用：若参数选取得当，输出电压可大于输入电压。 反相作用：输出电压与输入电压在相位上相差180。,19,(15-20),放大电路分析,静态分析,动态分析,微变等效电路法,图解法,(IBQ，UBEQ),( ICQ，UCEQ ),(Au，ri，ro),图解法利用晶体管特性曲线,估算法利用静态等效电路,直流通路：直流电流所流经的通路。,交流通路：交流电流所流经的通路。,在放大电路工作在动态时，“交、直流共存”，但“通路有别”。,用于静态分析。对于直流通路：电容视为开路；信号源视为短路但保留其内阻。,用于动态分析。对于交流通路：大容量电容（耦合电容、旁路电容等）视为短
7、路；直流电源视为短路。,注意：必须分清直流通路和交流通路以及各自的用途,直流通路和交流通路,(15-21),使输入信号在其整个变化范围内被放大电路不失真地放大。,静态工作点Q ：(IBQ、UBEQ)(ICQ、UCEQ )。,确定放大电路的静态值。,所用电路：放大电路的直流通路。,两种分析方法: 估算法、图解法,静态分析的目的:,设置Q点的目的：,15.2 放大电路的静态分析,直流通路,画出放大电路的直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、UBE 、 IC 、UCE ),对直流信号电容 C 看作开路（将电容断开）,断开,断开,23,1. 直流通路估算IB,根据电流放大作用：,2. 估
8、算UCE、IC,当UBE UCC时，,列输入回路方程（KVL）: UCC = IB RB+ UBE,列输入回路方程（KVL）: UCC = IC RC+ UCE, UCE = UCC IC RC,24,15.2.1 用估算法确定静态值,例1：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5。,解：,注意：电路中IB 和IC 的数量级不同。,25,例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。,注意：例1、例2电路不同时，计算静态值的公式也不同。,由KVL得：,由KVL得：,26,用作图的方法确定静态值。,步骤：1. 画出直流通路。,优点： 能直观地分析和了解静
9、态值的变化对放大电路的影响。,27,15.2.2 用图解法确定静态值,UCC,2. 列输入回路方程：UBE =UCCIBRB,3. 在输入特性曲线上，作直线 UBE =UCCIBRB ，两线的交点即是Q点，得到IBQ。,直流负载线斜率,直流负载线,Q点:由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点。,28,5. 在输出特性曲线上，作出直流负载线 UCE=UCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到UCEQ 和ICQ。,4. 列输出回路方程：UCE=UCCICRc,(直流负载线方程),(15-29),例：用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,1. 改变RB，保持UCC ，Rc ， 不变；
10、,RB增大，Q 点下移；移近截止区;,RB减小，Q点上移；移近饱和区。,2. 改变UCC ，保持 RB，Rc ， 不变；,升高UCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,(15-30),3. 改变Rc，保持RB，UCC， 不变；,4. 改变，保持RB，Rc，UCC 不变；,增大Rc ，直流负载线斜率改变，则Q点向饱和区移近。,Q2,增大 ，ICQ 增大，UCEQ 减小，则 Q 点移近饱和区。,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,所用电路：放大电路的交流通路。,动态分析: 计算Au、ri、ro等。,分析对象：各极电压和电流的交流分量。,目的：找出
11、Au、ri、ro与电路参数的关系。,分析方法：微变等效电路法、图解法。,15.3 放大电路的动态分析,31,XC 0，C 看作短路;忽略电源内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流看作短路。,交流通路,用来计算AU、ri、ro等动态参数。,短路,短路,对地短路,32,画出交流通路：对交流信号(输入信号ui的交流分量),微变等效电路： 把非线性元件晶体管组成的放大电路等效为一个线性电路。把非线性的晶体管线性化，等效为线性元件。,线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。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大电路Au、
12、ri、ro等。,15.3.1 微变等效电路法,33,34,晶体管微变等效电路（交流等效模型）,在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。,输入输出关系特性,晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。,信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。,1. 晶体管的微变等效电路,UBE,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧。,(1) 输入回路,Q,输入特性,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe确定ubeib。,35,rbb ：基区体电阻。,rbe ：基射之间结电阻。,利用PN结的电流方程可求得:,三极管的输入电阻
13、rbe：,(2) 输出回路,几十千欧几百千欧 rce愈大，恒流特性愈好，因rce阻值很高，可忽略。,输出特性,输出特性在线性工作区是一簇近似平行等距的直线。,晶体管的输出回路(C、E之间)用一受控电流源 ic= ib等效代替，由确定icib。,一般在20200之间，在手册中常用hfe表示。,37,ib,晶体三极管,微变等效电路,38, 微变等效电路只适合对交流信号的分析。, 没有考虑结电容的作用，所以只适合低频信号的情况。,晶体管的b、e之间可用电阻rbe等效代替， c、e之间可用一个受ib控制的电流源等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替！,交
14、流通路,微变等效电路,39,设输入正弦交流，等效电路中电压、电流用相量表示。,微变等效电路,40,3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时：,因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。,负载电阻愈小，放大倍数愈小。,负号表示输出电压与输入电压反相!,例1：,41,例2：,结论： 电路不同，计算电压放大倍数 Au的公式也不同。 根据微变等效电路找出uiib的关系、uoic的关系。,42,例1,43,4.放大电路输入电阻的计算,对信号源(或前级放大电路)，放大电路是负载，用电阻来等效，该电阻是信号源的负载电阻（放大电路的ri ）。,ri只针对交流信号，动态电阻。,输入电阻是表
15、明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。 ri，则Ii，此时信号源在其内阻上的电压损失也就越小。 因此，总希望输入电阻较大。,44,5.放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或后级放大电路) 是一个信号源，可将它戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的ro 。,ro:动态电阻，与负载无关。,ro:表明放大电路带负载能力的参数。 ro，负载变化时输出电压的变化愈小，希望ro较小。,45,共射极放大电路特点： 放大倍数高；输入电阻低；输出电阻高。,例3,求ro的步骤： (1) 断开负载RL,(3) 外加电压,(4) 求,外加,(2) 令 或,46,外加,例4,47,(15-48),思考:对信号源电压的放大倍数？,(15-49),已知图示放大中晶体管的=50，rbe=1K,UBE=0.7V;要求电路静态时ICQ=2mA,发射极、集电极对地电压分别为UEQ=1V,UCQ=4V。,放大电路分析举例,1、估算Rb、Rc、Re的值,2、设各电容的容量足够大，对交流信号可设为短路，RL=Rc。求电路的放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro。,例：,(15-50),解：1、,放大电路分析举例,2、,微变等效电路如下：,15.3.2 图解法,51,由交流通路得：,+,_,uCE = UCEQ + uce = UCEQ icRL,=UCEQ (iC ICQ) RL,
