第71章基本放大电路

1、第7章 模拟电路 7.1 三极管基本放大电路三极管基本放大电路三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理第7章 模拟电路 放大电路的基本概念放大电路的基本概念 一一. .放大的基本概念放大的基本概念 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。主要讲电压放大电路。第7章 模拟电路 放大倍数放大倍数A 输入电阻输入电阻ri 输出电阻输出电阻ro第7章 模拟电

2、路 放大倍数又称放大倍数又称增益增益，是衡量放大电路放大能力，是衡量放大电路放大能力的指标。通常采用正弦量为输入信号的指标。通常采用正弦量为输入信号us。A放大电路放大电路RLRSSUiUoUoIiI+信号源信号源负载负载电压放大倍数电压放大倍数：iouUUA电流放大倍数：电流放大倍数：ioiIIA第7章 模拟电路注意：注意： 1.上述两种放大电路没有本质区别，只是考虑的上述两种放大电路没有本质区别，只是考虑的侧重点不同，而且它们之间可以相互转换。侧重点不同，而且它们之间可以相互转换。 2. A是一个复数，既有大小，又有正负，正表示是一个复数，既有大小，又有正负，正表示输入与输出信号同相位，负

3、表示输入与输出信号反相输入与输出信号同相位，负表示输入与输出信号反相位。位。第7章 模拟电路iiiIUr A放大电路放大电路RLRSSUiUiI+ri一般来说，一般来说， ri越大越好。越大越好。（1） ri越大，越大，Ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时，ri越大，越大，ui就越接近就越接近us。sisiiUrRrU RLRssUiUoUoIiI+rirooU +放大电路放大电路 ri的大小将影响放大电的大小将影响放大电路从信号源中获得输入电压路从信号源中获得输入电压的大小，故的大小，故ri是衡量放大电是衡量放大电路对

4、信号衰减程度的指标。路对信号衰减程度的指标。第7章 模拟电路 Ls0oooRUIUr ro 越小，负载电阻越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响越小，故的变化对输出电压的影响越小，故ro是表明放大电路是表明放大电路带负载能力带负载能力的指标，的指标，ro大表明放大电路带负载大表明放大电路带负载的能力差的能力差。A放大电路放大电路RSSUoUoI+roRLRssUiUoUoIiI+rirooU +放大电路放大电路ooLoUrRRUL由等效电路可见：由等效电路可见：第7章 模拟电路1、 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成起放大作用起放大作用保证保证us加到发射加到发射结，不影响发射结，

5、不影响发射结偏置结偏置保证信号输保证信号输送到负载，送到负载，不影响集电不影响集电结偏置结偏置提供能量，并使提供能量，并使BJT工作在放大区工作在放大区将将iC转换为转换为uo提供提供BJT所需的所需的偏置电压偏置电压7.2 基本放大电路的组成及原理基本放大电路的组成及原理第7章 模拟电路2、 共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理 若电路参数选择得当，若电路参数选择得当，uo的幅度将比的幅度将比ui大得多，大得多，从而达到放大的目的。从而达到放大的目的。oCECCBCBBEi21uuRiiiiuCCu）（ ui=0时，电路中只有直流，时，电路中只有直流， BBEBBBRUVIB

6、CII第7章 模拟电路符号规定：符号规定：直流量：字母大写，下标直流量：字母大写，下标大写。大写。IB，IC，UCE。交流量：字母小写，下标交流量：字母小写，下标小写。小写。ib，ic，uce。瞬时量：字母小写，下标瞬时量：字母小写，下标大写。大写。iB，iC，uCE。第7章 模拟电路 3.具体电路组成 电路如图7.1所示。 图图7.1 基本放大电路基本放大电路第7章 模拟电路7.3 设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性 静态静态 us=0 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态， 也称直流工作状态。也称直流工作状态。动态动态us0 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。时

7、，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 放大电路建立正确的静态放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道通道和交流通道。(1) (1) 静态和动态静态和动态第7章 模拟电路ui=0时时由于电源的由于电源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+ECRCC1C2T具体工作原理分析第7章 模拟电路IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第7章 模拟电路 (IBQ,UBE

8、Q) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于三极管的输分别对应于三极管的输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第7章 模拟电路IBUBEQICUCEuCE怎么变化怎么变化假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化ibtibtictuit第7章 模拟电路uCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线uce相位如何相位如何uce与与ui反相！反相！ICUCEictucet第7章 模拟电路各点波形各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB第7章 模拟电路设输入正弦交流

9、信号为ui，则 uBE= UBEQ +ui iB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE = UCEQ + uce ， 最后，通过隔直电容隔直电容的作用，uCE中的交流成分uce到达输出端，形成输出电压uo。上述各电流、电压波形如下图所示。第7章 模拟电路实现放大的条件实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏发射结正偏，集电结集电结反偏反偏。2. 正确设置静态工作点，使正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压转化成输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流变化的基极电流。4. 输出回路输出回路将变化的集电极电流

10、将变化的集电极电流转化成转化成变化的集电变化的集电极电压极电压，经电容滤波只输出交流信号。，经电容滤波只输出交流信号。第7章 模拟电路7.4 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析估算法（近似分析法）估算法（近似分析法）图解法图解法动态分析动态分析微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真第7章 模拟电路 是指以三极管的特性曲线为基础，用作是指以三极管的特性曲线为基础，用作图的方法确定放大电路的工作状态。图的方法确定放大电路的工作状态。：当输入信号当输入信号us=0时，电路中各电压、电时，电路中各电压、电流均为直流，故称静态。管子在静态时

11、的电压、电流均为直流，故称静态。管子在静态时的电压、电流（流（IBQ、ICQ、UCEQ、）称静态工作点、）称静态工作点Q。：当放大电路输入信号后，电路中各电压当放大电路输入信号后，电路中各电压、电流便在其静态值附近随信号变化，称动态。、电流便在其静态值附近随信号变化，称动态。 常用的放大电路分析法有常用的放大电路分析法有图解法图解法和和微变等效电路微变等效电路法法。分析的步骤都是先静态分析后动态分析。静态。分析的步骤都是先静态分析后动态分析。静态分析确定静态工作点分析确定静态工作点Q，动态分析计算放大电路的性，动态分析计算放大电路的性能指标如能指标如A、ri、ro等。等。第7章 模拟电路直流通

12、道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，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的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可

13、以分别在不同的通道分析。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。第7章 模拟电路例：例：对直流信号（只有对直流信号（只有+EC）开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC第7章 模拟电路对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路第7章 模拟电路表7.3 放大电路中各电流、电压的名称和符号第7章 模拟电路放大电路的静态分析放大电路的静态分析 近似分析法近似分析法静态分析有静态分析有近似计算法近似计算法和和图解分析法图解分析法两种。两种。静态情况下放大器各电流的通路称为放大器的直流通路

14、。画直流通路的原则是：画直流通路的原则是：电容开路，电感短路电容开路，电感短路。IBQ、ICQ和和VCEQ这些量代表的这些量代表的工作状态称为工作状态称为静态工作点静态工作点，用用Q表示。表示。第7章 模拟电路cCQCCCEQCEQcCQCCBQCQ-0-RIVUURIVII则： 在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位VB、VE和和VC即可确定三极管的静态工作状态。即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的根据直流通道可对放大电路的静态静态进行计算进行计算CCBEQCCbBQBEQBQb-+0VVVR IUIR则：第7章

15、模拟电路例例1、电路如下图所示，电路如下图所示，VCC=15V，=100，UBE=0.7V，问：问：(1)Rb=50k时，时，Uo=? b=26BBBEBVUIAR2.6m ACBIICCCC00CCCC-V+I R+U =0U =V-I R=2V则 ：解：解：第7章 模拟电路例例2、电路如图所示，晶体管导通时电路如图所示，晶体管导通时UBE =0.7V，=50。试分析。试分析V BB为为 0V、1V三种情况下三种情况下，三极管的输出电压三极管的输出电压uo的值。的值。 (1)当当VBB =0时，时，T 截止，截止，uo=12V；解：解：(2)当当VBB =1V时，因为时，因为b=60BBBE

16、BVUIAR3mACBIICCCC00CCCC-V+I R +U =0U =V-I R =9V则：第7章 模拟电路放大电路的微变等效模型放大电路的微变等效模型 所谓“微变”是指微小变化的信号，即小信号。在低频小信号条件下，工作在放大状态的三极管在放大区的特性可近似看成线性的。这时，具有非线性的三极管可用一线性电路来等效，称之为微变等效模型。（a）（b）第7章 模拟电路（1）三极管基极与发射极之间等效交流电阻）三极管基极与发射极之间等效交流电阻rbe 当三极管工作在放大状态时，微小变化的信号使三极管基极电压的变化量ube只是输入特性曲线中很小的一段，这样ib与ube可近似看作线性关系，用一等效阻

17、rbe 来表示，即： rbe = ube/ib rbe称为三极管的共射输入电阻；（a）（b）26()300(1)()beEQmVrImA对于低频小功率管，对于低频小功率管，rbe的估算式可写成的估算式可写成:第7章 模拟电路（2）三极管集电极与发射极之间等效为受控电流源）三极管集电极与发射极之间等效为受控电流源（a）（b） 只有基极电ib变化，ic才变化，并且ic=ib，因此，三极管集电极与发射极之间可用一受控电流ib来等效，其大小受基极电流ib的控制，这反映了三极管的电流控制作用。第7章 模拟电路请注意如下问题请注意如下问题： 电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源为一受控源，而不是独立

18、的电源。 电流源的流向不能随意假定，而是由电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。决定。 该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。三极管三极管的的简化简化微变等效电路微变等效电路第7章 模拟电路 1. 半导体三极管是由两个PN结构成的，它具有放大作用需要两个条件：内部条件和外部条件内部条件和外部条件。所谓的放大作用实际是一种能量控制能量控制作用。三极管是一种电流控制型器件，它工作在放大状态时具有受控特性和恒流特性。三极管的特性受温度影响比较大。小结小结第7章 模拟电路 2. 三极管放大电路由三极管、偏置电源以及有关元件组成。放大电路存在两种状态：无输入信号时的静态静态和有输入信号时的动态动态。静态值在特性曲线上对应的点为静态工作点，动态时的交流信号叠加在静态值上， uBE= UBEQ +ube iB=IBQ+ib i