15基本放大电路实用教案

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1、电子学中放大(fngd)的目的是将微弱的变化信号放大(fngd)成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大(fngd)电路。电压放大电路(dinl)可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：uiuoAu基本概念第1页/共69页第一页，共70页。一、电压(diny)放大倍数Au和源电压(diny)放大倍数Aus二、输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要(ji yo)从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级获取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。另外可以降低信号源内阻的影响，使放大器获得较高输入电压uiAuiiuiriuS+_Auu

2、Suiuo+_第2页/共69页第二页，共70页。三、输出电阻ro放大(fngd)电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。对负载(fzi)而言，ro越小，负载(fzi)电阻RL的变化对输出电压uo的影响就越小，表明放大器的带负载(fzi)能力就越强。AuuSRL+_rouoRL+_uo+_第3页/共69页第三页，共70页。放大(fngd)电路示意图第4页/共69页第四页，共70页。UA大写字母、大写下标，表示(biosh)直流量。uA小写字母、大写下标，表示(biosh)全量。ua小写字母、小写下标，表示(biosh)交流分量。uA

3、ua全量交流分量tUA直流分量 符号约定第5页/共69页第五页，共70页。放大(fngd)电路的分类按用途电压（或电流）放大器功率放大器按工作频率直流放大器交流放大器按电路结构分立元件放大器集成放大器第6页/共69页第六页，共70页。三极管放大电路(dinl)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(jingji)工作原理基本放大电路的组成(z chn)及工作原理第7页/共69页第七页，共70页。uiuo输入(shr)输出(shch)+UCCRBEBRCC1C2T基本(jbn)组成放大元件，iC= iB 。要晶体管工作在放大区，须保证集电结反偏，发射结正偏。+EC第8页/共

4、69页第八页，共70页。集电极电源(dinyun)，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+UCCEBRCC1C2T集电极电阻，将变化的电流转变(zhunbin)为变化的电压。使发射结正偏，并提供(tgng)适当的静态工作点。基极电源与基极电阻耦合电容，为极性电容器隔离输入输出与电路直流的联系，同时能耦合交流，使信号顺利输入输出。+第9页/共69页第九页，共70页。可以省去电路改进：采用(ciyng)单电源供电RB+UCCEBRCC1C2TRB第10页/共69页第十页，共70页。ui=0时IC0IBICIE=IB+IC静态(jngti)工作点RB+UCCRCC1C2T工作(gngzu)原理由于

5、电源(dinyun)的存在，IB0第11页/共69页第十一页，共70页。IBIC( IC,UCE )(IB,UBE)RB+UCCRCC1C2TUBEUCE第12页/共69页第十二页，共70页。(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别(fnbi)对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEICIB第13页/共69页第十三页，共70页。RB+UCCRCC1C2ui0uBEuCEiBiCuoiB=IB+ibiC=IC+icuCE=UCE+uce电源UCC单独作用下的静态(jngti)值，称直流分量输入信号作用下的电压、电流，称为交流(jioli)分量

6、微变信号(xnho)第14页/共69页第十四页，共70页。iBuBEQiCuCEuce怎么(zn me)变化UBE上叠加一微小(wixio)的变化ibtibtictuit(IB ,UBE)(IC,UCE)第15页/共69页第十五页，共70页。uCE须满足回路电压方程，所以其变化必须沿着(yn zhe)该回路电压方程所确定的直线uce相位(xingwi)如何uce与ui反相(fn xin)！iCuCEictucetUCCUCC /RC第16页/共69页第十六页，共70页。各点波形(b xn)RB+UCCRCC1C2uitiBtiCtuCEtuotuiiCuCEuoiB第17页/共69页第十七页，

7、共70页。1. 晶体管必须偏置(pin zh)在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作(gngzu)点，使整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压(diny)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，经电容滤波只输出交流信号。实现放大的条件第18页/共69页第十八页，共70页。放大电路(dinl)分析静态(jngti)分析动态分析估算( sun)法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真放大电路的分析方法第19页/共69页第十九页，共70页。放大电路中各点的电压或电流(dinli)都是在静态直流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作

8、用不同(b tn)。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交、直流所走的通道是不同(b tn)的。交流通路(tngl)：只考虑交流信号的分电路。直流通路(tngl)：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通路(tngl)分析。直流通路和交流通路第20页/共69页第二十页，共70页。例：对直流信号(xnho)（只有+UCC）开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通路RB+UCCRC第21页/共69页第二十一页，共70页。对交流信号(xnho)(输入信号(xnho)ui)短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流

9、通路第22页/共69页第二十二页，共70页。ICUCEUCE=UCCICRCICUCEUCCQ直流负载(fzi)线IB直流通(litng)路RB+UCCRC直流负载(fzi)线第23页/共69页第二十三页，共70页。ic其中(qzhng)：uceRBRCRLuiuo交流通路交流(jioli)负载线第24页/共69页第二十四页，共70页。ICUCEECQIB交流(jioli)负载线因为 所以交流负载线比直流负载线陡一些交流信号的变化沿着斜率为：的直线，这条直线通过Q点。第25页/共69页第二十五页，共70页。一、估算( sun)法（1）根据直流通(litng)路估算IBIBUBERB称为偏置电阻

10、(dinz)，IB称为偏置电流。+UCC直流通路RBRC静态分析第26页/共69页第二十六页，共70页。（2）根据(gnj)直流通道估算UCE、ICICUCE直流通路RBRC+UCC第27页/共69页第二十七页，共70页。二、图解法先估算IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载(fzi)线，与IB 对应的输出特性曲线与直流负载(fzi)线的交点就是Q点。ICUCEQUCC第28页/共69页第二十八页，共70页。例：用估算( sun)法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意(zh y)电路中IB 和IC 的数量级第29页/共69页第二十九页，共70

11、页。一、三极管的微变等效电路1. 输入(shr)回路iBuBE当信号(xnho)很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiB对输入(shr)的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。对于低频小功率三极管：动态分析第30页/共69页第三十页，共70页。2. 输出(shch)回路iCuCE所以(suy)：(1) UCE一定(ydng)时输出端相当于一个受ib 控制的电流源。不完全水平(2) 考虑 UCE对 iC的影响UCEICIBicibICUCE第31页/共69页第三十一页，共70页。ibicicrce很大，一般(ybn)忽略。3. 三极管的微变等效电路rbeibib rcerbeibibb

12、ce等效cbeube+_uce+_uce+_ube+_第32页/共69页第三十二页，共70页。二、放大(fngd)电路的微变等效电路将交流(jioli)通路中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL第33页/共69页第三十三页，共70页。三、电压放大倍数(bish)的计算特点：负载电阻越小，放大(fngd)倍数越小。在多级放大(fngd)电路中，由于后一级电路是前一级的负载，所以后一级电路的输入阻抗越大，对前一级电路的放大(fngd)倍数的影响越小。rbeRBRCRL第34页/共69页第三十四页，共70页。四、输入电阻的计算(j sun

13、)对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个(zh ge)负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流(dinli)越小。一般总是希望得到较大的输入电阻。第35页/共69页第三十五页，共70页。五、输出电阻的计算(j sun)对于负载而言，放大电路(dinl)相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路(dinl)的内阻就是输出电阻。计算计算(j sun)(j sun)输出电阻的方法：输出电阻的方法：(1) 不含受控源的电路中所有独立电源置零，然后计算端口等效电阻。(2) 所有独立电源置零，保留受控源

14、，加压求流法。第36页/共69页第三十六页，共70页。所以(suy)：用加压求流法求输出电阻：rbeRBRC00+_第37页/共69页第三十七页，共70页。在放大电路中，输出信号(xnho)应该成比例地放大输入信号(xnho)（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号(xnho)不能反映输入信号(xnho)的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号(xnho)，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(xnho)进入截止区或饱和区，造成非线性失真。失真(sh zhn)分析第38页/共69页第三十八页，共70页。iCuCEuo可输出的最大不失真(sh zhn)信号

15、选择(xunz)静态工作点ib第39页/共69页第三十九页，共70页。iCuCEuo1. Q点过低，信号进入(jnr)截止区放大(fngd)电路产生截止失真输出波形输入波形ibiBuBE第40页/共69页第四十页，共70页。iCuCE2. Q点过高，信号(xnho)进入饱和区放大电路(dinl)产生饱和失真ib输入波形uo输出波形第41页/共69页第四十一页，共70页。iBuBEucetiBuBEiCuCEucetibt直流负载线，斜率为-1/RC交流负载线，斜率为-1/(RC /RL)RC放大电路的静态工作点不仅(bjn)决定了放大电路是否会产生失真，还影响电压放大倍数、输入电阻等动态参数第

16、42页/共69页第四十二页，共70页。为了保证放大电路(dinl)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(dinl)（固定偏置电路(dinl)）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。静态(jngti)工作点的稳定TUBEICEOQIC、UCE放大电路的静态工作点不仅决定了放大电路是否会产生失真，还影响电压放大倍数、输入电阻等动态参数。由于电路元件老化、电源电压波动、温度对三极管参数的影响等都会造成放大电路静态工作点的不稳定。第43页/共69页第四十三页，共70页。一

17、、温度(wnd)对UBE的影响iBuBE25C50CTUBEIBIC工作电压第44页/共69页第四十四页，共70页。二、温度(wnd)对 值及ICEO的影响T、 ICEOICiCuCEQQ总的效果(xiogu)是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。第45页/共69页第四十五页，共70页。TIC固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加(zngji)时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。常采用分压式偏置(pin zh)电路来稳定静态工作点。第46页/共69页第四十六

18、页，共70页。分压式偏置(pin zh)电路RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo+UCCRCC1C2TRB固定偏置电路第47页/共69页第四十七页，共70页。I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路分压式偏置电路的静态(jngti)分析可认为(rnwi)与温度无关取决于电阻(dinz)分压，不受温度变化影响条件1条件2与三极管参数几乎无关使：若：BE第48页/共69页第四十八页，共70页。I2并非越大越好，由于RB1、RB2太小，将增加损耗(snho)，降低输入电阻。因此一般取几十k。I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路TUBEIBICVEIC本电路稳压

19、(wn y)的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程BE条件1第49页/共69页第四十九页，共70页。试用(shyng)戴维南等效计算图示电路中晶体管的集电极电流 ICR1+12VRCTR2-12VR1+12VRCR212V+ +_ _+ +_ _EeRe第50页/共69页第五十页，共70页。分压式偏置(pin zh)电路的动态分析rbeRCRLRB微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流(jioli)通路RBRCRLuiuo第51页/共69页第五十一页，共70页。CE的作用：交流通路中， CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果(rgu)去掉CE，放大倍数怎样变

20、化？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo第52页/共69页第五十二页，共70页。去掉 CE 后的交流(jioli)通路和微变等效电路：RB1RCRLuiuoRB2RErbeRCRLRERB第53页/共69页第五十三页，共70页。RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下(rxi)图所示，如何分析？第54页/共69页第五十四页，共70页。I1I2IBRB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1RE2直流通路静态(jngti)分析第55页/共69页第五十五页，共70页。RB1

21、+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2交流通路RB1RCRLuiRB2RE1uo动态分析第56页/共69页第五十六页，共70页。交流(jioli)通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLRE1RB第57页/共69页第五十七页，共70页。问题(wnt)：Au 和 Aus 的关系如何？定义(dngy)：放大电路RLRS当信号源内阻与放大电路(dinl)输入电阻相比不能忽视时，总的电压放大倍数受影响提高输入电阻，可以减小信号源内阻对电路放大倍数的影响第58页/共69页第五十八页，共70页。RB+UCCC1C2RERLuiuoRB+UCCRE直流通道射极输出

22、(shch)器共集电极电路(dinl)第59页/共69页第五十九页，共70页。IBIERB+UCCRE直流通道静态(jngti)分析第60页/共69页第六十页，共70页。RB+UCCC1C2RERLuiuorbeRERLRB微变等效电路动态分析第61页/共69页第六十一页，共70页。1. 电压(diny)放大倍数rbeRERLRB第62页/共69页第六十二页，共70页。1.所以无电压放大作用，但仍然有电流放大和功率放大作用，因为Ie=(1+)Ib。2.输入输出电压同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。第63页/共69页第六十三页，共70页。2. 输入电阻rbeRERLRB输入电阻较大，作

23、为(zuwi)前一级放大电路的负载，对前一级的放大倍数影响较小。发射极等效电阻RL等效到基极回路(hul)时，将增大为原先的(1+)倍第64页/共69页第六十四页，共70页。3. 输出电阻用加压求流法求输出电阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置0设第65页/共69页第六十五页，共70页。一般：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载(fzi)能力强。基极回路电阻折算(sh sun)到发射极回路时，将减小为原来的1/(1+)rbeRERBRS第66页/共69页第六十六页，共70页。1.无电压放大作用。2.输入输出电压同相，输出电压跟随输入电压。射极输出(shch)器3.输入电阻高，输

24、出电阻低。第67页/共69页第六十七页，共70页。1. 将射极输出器放在放大电路的首级（即信号源与放大电路之间），可以(ky)提高输入电阻。2. 将射极输出器放在放大电路(dinl)的末级（放大电路(dinl)与负载之间），可以降低输出电阻，提高带负载能力。3. 将射极输出器放在两级放大电路之间，可以起到电路的匹配作用（阻抗(zkng)变换）,这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。射极输出器的使用第68页/共69页第六十八页，共70页。谢谢(xi xie)大家观赏！第69页/共69页第六十九页，共70页。内容(nirng)总结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。第1页/共69页。放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。基极电源与基极电阻。RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。特点：负载电阻越小，放大倍数越小。交流(jioli)负载线，斜率为-1/(RC /RL)。Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。条件1。条件2。本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程第七十页，共70页。