《模拟电路与数字电路 教学课件 ppt 作者 林捷 杨绪业 第2章 基本放大电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路与数字电路 教学课件 ppt 作者 林捷 杨绪业 第2章 基本放大电路（177页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 基本放大电路,2.1共发射极放大电路,2.1.1电路的组成 2.1.2放大电路的直流通路和交流通路 2.1.3共发射极电路图解分析法 2.1.4微变等效电路分析法,2.1.1电路的组成,共发射极电压放大器电路的组成如图2-1所示。,图2-1共发射极电压放大电路,2.1.2放大电路的直流通路和交流通路,图2-1（b）所示电路的直流通路和交流通路分别如图2-2所示。 将图2-1（b）所示电路中的两个电容断开，便得到它的直流通路。 在其交流通路中的直流电源相当于短路，故集电极电阻并联在三极管的c-e之间。,图2-2电容耦合共射极放大电路的直流通路和交流通路,2.1.3共发射极电路图解分析法,
2、图解法的分析步骤是：在三极管输入特性曲线上，画出输入信号的波形，根据输入信号波形的变化情况，在输出特性曲线相应的地方画出输出信号的波形，并分析输出信号和输入信号在形状、幅度、相位等参量之间的关系，如图2-3所示。 图2-3（a）所示为三极管的输入特性曲线和输入信号的波形，图2-3（b）所示为三极管的输出特性曲线和输出信号的波形。,图2-3输入、输出特性曲线及波形,1. 静态工作点的确定 2. 输出信号波形分析,图2-4电容耦合共射极放大电路的直流负载线和交流负载线,当放大器的工作点选得太低或太高时，放大器将不能对输入信号实施正常的放大。,3. 波形失真的类型,图2-5所示为工作点太低时的截止失
3、真的图解分析。,（1） 截止失真,图2-5截止失真的图解分析,图2-6所示为工作点太高时的饱和失真的图解分析。,（2） 饱和失真,图2-6饱和失真的图解分析,2.1.4微变等效电路分析法,图2-7（a）所示为折线化的输入特性，图2-7（b）所示为直流模型。,图2-7三极管的直流模型,放大器静态工作点指的是，在输入信号为零时放大器所处的状态。 当输入信号为零时，放大器各部分的电参数都保持不变，电容器两端的电路互不影响，相当于电容器断路，由此可得共发射极电压放大器的直流通路如图2-8（b）所示。 图2-8（c）所示为交流等效电路。,1. 放大器的静态分析,图2-8共射极放大电路和它的直流通路与交流
4、等效电路,2. 放大器的动态分析,因动态分析是计算放大器在输入信号作用下的响应，所以计算动态分析的电路是放大器的微变等效电路，由原电路画微变等效电路的方法如下： 将电路中的三极管画成图2-8（b）所示的微变等效电路； 因电容对交流信号而言相当于短路，用导线将电容器短路；, 因直流电源对交流信号而言可等效成一个电容，所以直流电源对交流信号也是短路的，用导线将图中的+VCC点与接地点相连。 利用上面介绍的方法对原电路进行处理后，再整理电路，可将微变等效电路整理成便于计算的电路图，如图2-8（c）所示。,由式（2-8）可见，要计算电压放大倍数的大小，还必须知道电阻rbe。rbe是三极管微变等效电路的
5、输入电阻，计算rbe的电路如图2-9所示，计算rbe的公式为 (2-9),图2-9三极管等效电路,【例2-1】在图2-1（b）所示的电路中，已知VCC6V，Rb150k，50，RCRL2k，RS200，求： （1） 放大器的静态工作点Q； （2） 计算电压放大倍数，输入电阻、输出电阻和源电压放大倍数的值； （3） 若Rb改成50，再计算（1）、（2）的值。,由此可得结论：进行放大器静态工作点计算时，若VCEQ的结果为负数，说明三极管工作在饱和区。 放大器工作在饱和区时不必进行动态分析的数值计算。,【例2-2】用万用表测得放大电路中三只三极管的直流电位如图2-10所示，请在圆圈中画出三极管的类型
6、。,图2-10例2-2题图,解图2-10（a）所示的最低电位点是0V，最高电位点是6V，中间电位点是0.7V，说明该三极管的电流是从6V点往0.7V点流，再流向0V电位点，所以0.7V点所在的管脚内部是P型半导体，另外两个引脚是N型半导体，说明该三极管是NPN硅管。 在电路中NPN硅管发射极的电位最低，所以0电位点是发射极e，6V点是集电极c，0.7V点是基极b。,图2-10（b）所示的最低电位点是-6V，最高电位点是0V，中间电位点是-0.2V，说明该三极管的电流是从0电位点往-0.2V点流，再流向-6V点，所以-0.2V点的管脚内部是N型半导体，另外两个就是P型半导体，说明该三极管是PNP
7、锗管。 在电路中，PNP管发射极的电位最高，所以0电位点是发射极e，-6V点是集电极c，-0.2V点是基极b。,图2-10（c）所示的最低电位点是-5V，最高电位点是0V，中间电位点是-4.3V，说明该三极管的电流是从0电位点往-4.3V点流，再流向-5V点，与图2-10（a）一样，它是NPN硅管，在电路中NPN硅管发射极的电位最低，所以-5V点是发射极e，-4.3V点是基极b，0电位点是集电极c。 三只三极管的类型和引脚排列如图2-11所示。,图2-11例2-2题解图,2.2放大电路的分析,2.2.1稳定工作点的必要性 2.2.2工作点稳定的典型电路 2.2.3复合管放大电路,2.2.1稳定
8、工作点的必要性,图2-1所示的电压放大器电路结构虽然简单，但工作点不稳定。 工作点会随着温度的变化而变化，变化的过程是：当温度T上升时，本征半导体的本征激发现象加强，基极电流BQ将上升，引起集电极电流CQ也上升；集电极电流CQ上升，将引起三极管集电极发射极间电压VCEQ下降。,图2-12工作点变化的流程图,这种变化的过程可用图2-12所示的流程图来表示。 图2-12中的符号“”表示上升，符号“”表示引起，符号“”表示下降。,2.2.2工作点稳定的典型电路,1. 电路的组成,工作点稳定的典型电路如图2-13所示。,图2-13典型的静态工作点稳定电路,由上一节的内容可知，静态分析的任务是确定电路的
9、静态工作点Q（BQ、CQ、VCEQ的值），计算所用的电路是直流通路，画直流通路的方法与前面介绍的相同，该电路的直流通路如图2-14所示。,2. 静态分析,图2-14直流通路,图2-13所示电路稳定工作点的流程图如图2-15所示。,图2-15稳定工作点的流程图,放大器动态分析的任务就是计算电压放大倍数 、输入电阻ri和输出电阻ro。 计算的电路是放大器的微变等效电路，考虑电容Ce对Re的旁路作用，该电路的微变等效电路如图2-16所示。,3. 动态分析,图2-16微变等效电路,图2-17工作点稳定的电路,实际的电路为了改善放大器的交流特性，通常将直流反馈电阻Re分成Re1和Re2，旁路电容Ce并在
10、Re2旁边，如图2-17所示。,图2-18微变等效电路,该电路的微变等效电路如图2-18所示。,2.2.3复合管放大电路,1. 复合管的组成,图2-19（a）、（b）所示为两只同类的三极管组成的复合管，图2-19（c）、（d）所示为两只不同类的三极管组成的复合管。,图2-19复合管的组成,三极管组成复合管的原则如下： 在正确的外加电压下，每只管子的各极电流均有合适的通路； 在正确的外加电压下，每只管子均要正常工作在放大区，为了实现这一目的，三极管VT1的c、e必须和三极管VT2的b、c相连，相连时应保证Vce1Vbc2； 复合管在接法正确的前提下，复合管的类型和引脚与三极管VT1的类型和管脚相
11、对应。,复合管共发射极电路如图2-20所示。,2. 复合管共发射极电路,图2-20复合管共发射极电路,图2-21微变等效电路,2.3共集电极电压放大器,前面讨论的电路公共端是发射极，所以称为共发射极电路。 电压放大器的公共端也可以是集电极，以集电极为公共端的电压放大器称为共集电极电路。,共集电极电压放大器电路的组成如图2-22所示。 与图2-1所示电路比较，差别在于集电极支路的电阻、电容和输出电路都移到发射极。,1. 电路的组成,图2-22共集电极电路,计算静态工作点用的直流通路如图2-23所示。,2. 静态分析,图2-23直流通路,进行动态分析用的微变等效电路如图2-24所示。,3. 动态分
12、析,图2-24微变等效电路,2.4共基极电压放大器,电压放大器除了可以用发射极或集电极作为公共端外，还可以用基极作为公共端，以基极为公共端的电压放大器称为共基极电路。,共基极电路的组成如图2-25所示。该电路的组成与图2-13所示的电路很相似，差别在于输入端移到晶体管的发射极，旁路电容Ce移到基极下偏流电阻Rb2旁边，变成Cb。,1. 电路的组成,图2-25共基极电路,用于静态分析的直流通路如图2-26所示。,2. 静态分析,图2-26直流通路,3. 动态分析,用于动态分析的微变等效电路如图2-27所示。 根据图2-27所示的参考方向可得电压放大倍数的表达式为,图2-27微变等效电路,前面讨论
13、的是三种基本组态的电压放大器，为了比较它们的特点，将计算电路动态参数的公式列成表2-1。,表2-1三种基本组态电压放大器动态参数计算公式表,从表2-1所示的结果可得三种组态电压放大电路的特点是：共发射极电路的电压、电流、功率的增益都比较大，在电子电路中应用广泛；共基极电路因高频响应（后面讨论）好，主要用在高频电路中；共集电极电路独特的优点是输入阻抗高，输出阻抗低，多用于多级放大器的输入和输出电路。,2.5多级放大器,2.5.1阻容耦合电压放大器 *2.5.2共射共基放大器 2.5.3直接耦合电压放大器,小信号放大电路的输入信号一般都是微弱信号，为了推动负载工作，输入信号必须经多级放大，多级放大
14、电路各级间的连接方式称为耦合。 通常使用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。 阻容耦合在分立元件多级放大器中广泛使用，在集成电路中多用直接耦合，变压器耦合现仅在高频电路中有用。,2.5.1阻容耦合电压放大器,1. 电路的组成,阻容耦合多级放大器是利用电阻和电容组成的RC耦合电路实现放大器级间信号的传递，两级阻容耦合放大器的电路如图2-28所示。,图2-28两级阻容耦合放大电路,图2-28所示两级放大器的直流通路与图2-7完全相同，计算静态工作点的方法也相同，这里不再赘述。,2. 静态分析,两级阻容耦合放大器的微变等效电路如图2-29所示。,3. 动态分析,图2-29微变等效电路,*2.
15、5.2共射共基放大器,1. 电路的组成,已知，共发射极电路的电压放大倍数较大，共基极电路的高频特性较好，将两个放大器组合起来可获得电压放大能力较强，又具有较好高频特性的共射共基电路，该电路可作为彩色显示器或电视机的视频放大器。 共射共基放大器的电路组成如图2-30所示。 由图2-30可见，三极管VT1为共射电路，三极管VT2为共基电路。,图2-30共射共基电路,2. 静态分析,图2-31直流通路,计算此类问题的静态工作点时通常不要计算VCEQ，只要计算VCQ即可。利用支路电流法可对电路的静态工作点进行精确计算，计算的方法如下：,将上面的方程组整理成矩阵为,进行动态分析的微变等效电路如图2-32
16、所示。,3. 动态分析,图2-32微变等效电路,2.5.3直接耦合电压放大器,1. 电路的组成,阻容耦合放大器是通过电容实现级间信号的耦合，因电容的容抗是频率的函数，所以阻容耦合放大器对低频信号的耦合作用较差，采用直接耦合放大器可解决这一问题。 直接耦合放大器电路的组成如图2-33所示。 由图2-33可见，只要将阻容耦合放大器中的电容全部拿掉，用导线直接相连即可组成直接耦合放大器。,由前面的分析中已知，静态分析的任务是确定放大器在输入信号等于零时所处的状态。 输入信号等于零，相当于信号源短路，计算静态工作点的直流通路如图2-34所示。,2. 静态分析,图2-33直接耦合放大电路,图2-34直流通路,根据节点电位法可得,第一级放大器，因VCEQ1Von20.7V，限制了该级放大器输出信号的幅度，使它工作在接近饱和的状态；而第二级放大器因BQ2太大，将工作在饱和区，不能对输入信号实施正常的放大作用。 解决这个问题的办法是：提高第二级三极管发射极的电位，使两级放大器都有合适的静态工作点，具体的电路如图2-35所
