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1、电工电子技术与技能,温风燕 主编,任务一 学习晶体管基本放大电路的相关知识 一、晶体管基本放大电路 二、分压式偏置放大电路 任务二 认识多级放大电路和放大电路的负反馈 一、多级放大电路 二、负反馈放大电路,课题六 电子助记器的制作与调试,图-1 电子助记器的实物图,一、晶体管基本放大电路,1.电路形式 2.元器件及其作用 3.放大电路的电压、电流符号规定 4.放大电路的静态工作点 5.放大原理 6.小信号放大电路的主要性能指标 7.估算静态工作点 8.波形的失真与消除,1.电路形式,图-2 共发射极基 本放大电路,共发射极基本放大电路如图-2所示。画电路图时，往往省略电源的图形符号，而用其电位
2、的极性及数值来表示。图中+表示该点接电池或直流电源的正极，而电源的负极就接在电位为零的公共端“”上。,2.元器件及其作用,(1)VT 晶体管，起电流放大作用。 (2)+ 直流供电电源，为电路提供工作电压和电流。 (3)b 基极偏置电阻，电源电压通过b向基极提供合适的偏置电流。 (4) 输入耦合电容，耦合输入交流信号u,并起隔离直流电的作用。 (5) 输出耦合电容，耦合输出交流信号u,并起隔离直流电的作用。 (6) 集电极负载电阻，电源通过为集电极供电，其另一个作用为将放大的电流i转换为放大的电压输出。,放大电路没有输入交流信号时，晶体管的各极电压和电流都为直流。当有交流信号输入时，电路的电压和
3、电流是由直流成分和交流成分叠加而成的，为了便于区分不同的分量，通常作以下规定： 电工电子技术与技能课题六电子助记器的制作与调试直流分量用大写字母和大写下标表示，如、U、U。 交流分量用小写字母和小写下标表示，如ib、i、ie、ube、uce。 交直流叠加瞬时值用小写字母和大写下标表示，如i、i、i、u。,3.放大电路的电压、电流符号规定,4.放大电路的静态工作点,图-3 不设置静态工作点产生失真的原因,通常将静态时的基极电流Q称为基极偏置电流，将iQ和uCEQ的交点Q称为放大电路的静态工作点。当放大电路的基极偏置电阻开路后，=0，静态工作点在图-3a所示晶体管输入特性曲线的原点O上。 若设置了
4、合适的静态工作点，晶体管就有一定的静态基极电流Q和电压Q,如图-3b所示。,5.放大原理,图-4 放大电路的电压、电流波形,在图-2所示放大电路中，输入交流信号u通过电容的耦合作用送到晶体管的基极和发射极，电源通过偏置电阻b提供UQ,基射极间电压为交流信号u与直流电压UQ的叠加，波形如图-4a所示。基极电流i产生相应的变化，波形如图-4b所示。 i经放大后获得对应的集电极电 流i，如图-4c所示。i电流 变大时，负载电阻的压降也 相应变大，使集电极对地的电位 降低；反之，i电流变小时，集 电极对地的电位升高。因此集 射极间的电压u波形与i的 变化情况正相反，如图-4d所示。,6.小信号放大电路
5、的主要性能指标,(1)电压放大倍数v 放大电路的输出电压有效值o与输入电压有效值i的比值，定义式为 Av=Uo/U1 (2)输入电阻Ri 放大电路的输入端可以用一个等效交流电阻Ri来表示，它反映了放大电路对信号源所产生的负载效应，定义式为 Ri=Ui/Ii (3)输出电阻Ro 从放大电路输出端看进去的等效交流电阻，注意不应包括外接负载电阻RL，定义式为 Ro= Uo/I0,7.估算静态工作点,(1)画出直流通路 直流通路是指静态时，放大电路直流电流通过的路径，估算静态工作点就是根据直流通路列出方程进行计算。由于电容对直流相当于开路，因此画出直流通路时把电容支路断开即可，如图-5所示。 (2)列
6、方程 根据图-5所示的直流通路得出以下公式 UCEQ=UCC -RCICQ,图-5 共射极放大电 路的直流通路,8.波形的失真与消除,图-6 静态工作点的选择与波形失真的关系,由图-6可以看出，如果静态工作点Q的位置定得太高(如图-6中QA)，那么当ic幅值较大时，其正半周可能进入饱和区，造成输出电压波形负半周被部分切割，这种因晶体管饱和而引起的失真称为饱和失真。反之，如果静态工作点Q的位置定得太低(如图-6中)，当i幅值较大时，其负半周可能进入截止区，造成输出电压的正 半周被部分切割，这种因晶体管截 止而引起的失真称为截止失真。 要使放大电路输出最大的不失真信 号，就应该把静态工作点Q设置在
7、 交流负载线的中点处。,二、分压式偏置放大电路,图-7 分压式偏置放大电路,1.电路组成,图-7所示为分压式偏置放大电路，与固定偏置电路比较增加 了b2、e、e三个元件。,二、分压式偏置放大电路,2.稳定静态工作点的原理 以温度上升引起静态工作点变动为例说明分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理。当温度上升时，由于晶体管的值、EQ及Q增大而引起集电极电流Q增大，发射极电阻e上的压降EQ增大。基极电位BQ由b1、b2串联分压提供，大小基本稳定，因此Q减小，于是集电极电流Q的增加受到限制，达到稳定静态工作点的目的。上述自动稳定静态工作点的过程如下：,一、多级放大电路,图-9 多级放大电路的结构框图
8、,任务二 认识多级放大电路和放大电路的负反馈,图-9所示为多级放大电路的结构框图。,一、多级放大电路,图-10 两级阻容耦合放大电路,现以图-10所示的两级阻容耦合放大电路为例讨论其总的电压放大倍数。 由图6-10可知，多级放大电路是以单级放大电路为基础组成的。由于采用阻容耦合，各级的静态工作点相互独立，互不影响，而交流信号可直接传递。在多级放大电 路中，前级输出信号经耦合 电容加到后级输入端作为输 入信号，所以可将后级的输 入电阻视为前级的负载。,一、多级放大电路,图-11 两级阻容耦合放大电路框图,在图-11所示的两级阻容耦合放大电路框图中，前级的电压放大倍数为,后级的电压放大倍数为,多级
9、放大电路总的放大倍数为每一级电压放大倍数的乘积，若为n级放大电路，则总电压放大倍数,二、负反馈放大电路,1.反馈的基本概念 2.反馈放大电路的组成 3.反馈的类型 4.反馈类型的判断方法 5.负反馈放大电路的四种基本形式 6.负反馈对放大电路性能的影响,所谓反馈，就是将放大电路的输出信号(电压或电流)的一部分或全部送回到输入端，影响净输入信号(电压或电流)的过程。,1.反馈的基本概念,2.反馈放大电路的组成,图-12 反馈放大电路框图,图-12a所示是基本放大电路的框图。为了把放大电路的输出信号送回到输入端，通常外接电阻或电容等元件组成反馈电路，如图-12b所示。图中取样环节为将反馈信号从放大
10、电路输出端取出的环节。取出方式不同，反馈的类型不同。合成环节为反馈信 号送回到放大电路输入端并和 原来的输入信号进行叠加的环 节。叠加的方式不同，反馈的 类型也不同。一般反馈放大电 路如图-12c所示。,3.反馈的类型,(1) 正反馈和负反馈 如果反馈信号与输入信号极性相同，净输入信号增强，这样的反馈叫做正反馈；反馈信号起削弱输入信号的作用，净输入信号削弱，这样的反馈叫做负反馈。正、负反馈示意图如图-13所示。,图-13 正、负反馈示意图,3.反馈的类型,(2)直流反馈和交流反馈 对直流量起反馈作用的叫做直流反馈，对交流量起反馈作用的叫做交流反馈。 (3)电压反馈和电流反馈 根据反馈信号从放大
11、器的输出端取出方式不同，可确定是电压反馈还是电流反馈。电压反馈的取样环节与放大电路输出端并联，如图-14a所示；电流反馈的取样环节与放大电路输出端串联，如图-14b所示。,图-14 反馈信号在输出端的取样方式,3.反馈的类型,(4)串联反馈和并联反馈反馈信号与信号源串联后加至放大电路输入端的反馈称为串联反馈，串联反馈信号在输入端以电压的形式出现，如图-15a所示；反馈信号与信号源并联后加至放大电路的输入端称为并联反馈，并联反馈信号在输入端以电流的形式出现，如图-15b所示。,图-15 反馈信号在输入端的连接方式,4.反馈类型的判断方法,(1)观察放大电路有无反馈元件 反馈放大电路的特征是存在反
12、馈元件，它联系着放大电路的输出与输入。 (2)判别电压反馈和电流反馈的方法 从输出回路看，若反馈信号取自输出电压uo，则为电压反馈；若反馈信号取自输出电流则为电流反馈。如图-16a所示，晶体管集电极为输出端时，若反馈信号取自集电极为电压反馈，若取自发射极为电流反馈。再如图-16b所示， 晶体管发射极为输出端，反 馈信号取自发射极为电压反 馈，取自集电极为电流反馈。,图-16 电压反馈与电流反馈的判别,4.反馈类型的判断方法,图-17 串联反馈与并联反 馈的判别,(3)判别串联反馈和并联反馈的方法 根据反馈电路在输入端的连接方式，可以判别是串联还是并联反馈。若反馈到共射极电路的基极为并联反馈，而
13、反 馈到共射极电路的发射极为 串联反馈，如图-17所示。,4.反馈类型的判断方法,(4)判别反馈的极性 先假定输入信号的瞬时极性。 根据放大电路输入与输出信号的相位关系确定输出信号和反馈信号的瞬时极性。 根据反馈信号与输入信号的连接情况，确定反馈极性。 如图-18a所示，先假定输入信号ui加至晶体管的基极瞬时极性为“+”，若反馈信号返回晶体管基极的极性为“+”，则为正反馈。反之，若反馈信号返回晶体管基极的极性为“”，则为负反馈。若反馈信号返回晶体管发射极的极性为“+”，从图-18b可以看出，它在输入回路中与ui反相，故为负反馈。反之，若反馈信号返回晶体管发射极的极性为“-”，则为正反馈。,图-
14、18 反馈极性的判断,4.反馈类型的判断方法,5.负反馈放大电路的四种基本形式,图-19 电压并联负反馈,(1)电压并联负反馈 图-19所示为电压并联负反馈。,5.负反馈放大电路的四种基本形式,(2)电压串联负反馈 图-20所示为电压串联负反馈。,图-20 电压串联负反馈,5.负反馈放大电路的四种基本形式,图-21 电流并联负反馈,(3)电流并联负反馈 图-21所示为电流并联负反馈。,图-22 电流串联负反馈,(4)电流串联负反馈 图-22所示为电流串联负反馈。,5.负反馈放大电路的四种基本形式,6.负反馈对放大电路性能的影响,图-23 负反馈对非线性失真的改善,引入负反馈后，它对放大器的工作性能会产生以下几个方面的影响： 负反馈使电压放大倍数降低。 负反馈使非线性失真减小。如图-23所示，假定输出的失真波形是正半周大、负半周小，负反馈信号uf与输入信号i进行叠加后使净输入信号i产生预失真，即正半周小、负半周大。这种失真波形通过放大电路放大后正好弥补了放大电路的缺陷，使输出信号比较接近于无失真波形。,
