晶体管放大电路

1、晶体管放大电路2第1页/共43页3 6.1 晶体管放大电路的基本概念6.1.1 概述概述一、放大电路的主要任务一、放大电路的主要任务：把微弱的电信号加以放大，然后送到：把微弱的电信号加以放大，然后送到负载（某种用电设备）如仪表扬声器等负载（某种用电设备）如仪表扬声器等实质：能量转换装置实质：能量转换装置二、放大器的分类：按哪个极作为接地端分为：共基极电路、共射极电路、共集电极电路按功能分：电压放大器、电流放大器、功率放大器按频率高低分：低频、中频、高频放大器第2页/共43页4.2RsRBus+ui+UBBRL+uo+UCCRCC1C2V+第3页/共43页5（1）晶体管V 放大元件，用基极电流i

2、B控制集电极电流iC。（2）电源UCC和UBB 使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻RB 用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）电容Cl、C2 用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常采用电解电容器。第4页/共43

3、页6 Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB + + 共发射极放大电路的实用电路（固定式偏置电路）第5页/共43页7(1)静态工作点及作用: 是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都处不变（直流）的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。用直流通路进行分析一 静态分析静态分析静态工作点的作用 静态工作点保证一个放大器不失真的静态工作点保证一个放大器不失真的把输入信号放大并输出即放大电路必把输入信号放大并输出即放大电路必须有一个合适的静态工作点须有

4、一个合适的静态工作点. 6.2 晶体管放大电路的基本分析方法第6页/共43页8(2)静态工作的计算方法:画出放大电路的直流通路(即把放大电路中的电容看作开路,交流电源看作短路RC+UC CVRB+UC E Q+UB E Q IC QIB QCCBEQBQBBUUUccIRRBQCQIICCQCCCEQRIUU第7页/共43页9IB=00UCE/V20A40A60A80AIC/mAQICQUCEQUCCRCUCCIB=40A的输出特性曲线由UCE=UCCICRC所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为UCEQ静态工作点的

5、作图求解方法第8页/共43页10是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE=UCEQ-icRc(负号表示uce反向)、电流iB=IBQ+ib和iC=ICQ+ic均包含交、直流两个分量。二 （1）. 电压放大的过程交流输入信号ui 通过输入耦合电容C1引起晶体三极管T基射极电压u BE变化，使基极电流iB作相应变化；由于三极管T的电流放大作用，使集电极电流（iC= iB）相应作更大变化，较大的iC在RC上产生的交流输出电压通过输出耦合电容C2送到负载RL上。只要电路元件选择合适，输出

6、电压uO比输入电压ui要大很多，从而实现了电压放大作用。 第9页/共43页11(2)电压放大倍数的计算：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（相当于短接）。RsRBus+uiRL+uoVRCibic第10页/共43页12 电压放大倍数beLbbebLbbecLorRIrIRIrIRUUAiu式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时beCrRAu第11页/共43页13beB/ rRIURiii 输入电阻Ri输出电阻ROCoRIUR注意:输出电阻不包括负载电阻第12页/共43页14例6-1 在图8.8所示电路中，已知Ec = 12V，R

7、c = 4 k，RB = 400 k，RL = 4 k， = 50 ,r be = 1.2 k 。试求：（1）静态工作点；（2）负载电阻RL接入前、后放大器的电压放大倍数；（3）如果输入电压的有效值Ui = 10mV，求负载电阻RL接入前后放大器输出电压的有效值。解：（1）计算静态工作点 I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V（2）计算电压放大倍数 负载接入前： Au = = = 167 负载接入后： RL= = = 2 k Au= =

8、 = 83.5 第13页/共43页153）计算输出电压的有效值负载接入前： Uo = |Au| Ui = 1670.01 = 1.67 V负载接入后： Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可见，放大器带上负载后，放大倍数和输出电压会明显下降。第14页/共43页16RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第15页/共43页17EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第16页/共43页18LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ L

9、ebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI第17页/共43页19rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 第18页/共43页20 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRL

10、EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIor第19页/共43页21 LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo第20页/共43页22第21页/共43页23. 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100，试求: :(1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE； 画出微变等效电路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第22页/共43页24mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EB

11、BECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC第23页/共43页25各极之间通过耦合电容及下级输入电阻连接。优点：各级静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存在零点漂移问题。缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不能在集成电路中采用。阻容耦合放大电路的特点阻容耦合放大电路的特点Rsus+uiRC1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+6.4 多级放大

12、电路6.4.1 多级放大电路的分类:第24页/共43页262 变压器优点:前后两级的静态工作点互不影响缺点:耦合电容使信号能量受到损耗3 （a）变压器耦合 （b）直接耦合优点:前后两极的静态工作点相互影响缺点:前后两级的信号传递不受损耗第25页/共43页27（1）静态分析：各级单独计算。（2）动态分析电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。21o1oo1ouuiiuAAUUUUUUA注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电阻考虑到前级的负载电阻之中。如计算第一级的电压放大倍数时，其负载电阻就是第二级的输入电阻。输入电阻就是第一级的输入电阻。输出电阻就是最后一级的输出电阻。阻容耦合放大电

13、路分析6.4.2 阻容耦合放大电路的分析第26页/共43页28例例 在图示两级组容耦合放大电路中，已知12CCUV，30B11Rk，15B21Rk，3C1Rk，3E1Rk，20B12Rk，10B22Rk，5 . 2C2Rk，2E2Rk，5LRk，5021，7 . 0BE2BE1UUV。求：（1）各级电路的静态值；（2）各级电路的电压放大倍数1uA、2uA和总电压放大倍数uA；（3）各级电路的输入电阻和输出电阻。Rsus+uiRC1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+第27页/共43页29解解 （1）静态值的估算。第一级：

14、）（V 412153015CCB12B11B12B1URRRU）（mA 1 . 137 . 04E1BE1B1E1C1RUUII）（）（A 22mA 501 . 11C1B1II）（V 4 .5)33(1 .112)(E1C1C1CCCE1RRIUU第二级：）（V 412102010CCB22B21B22B2URRRU）（mA 65. 127 . 04E2BE2B2E2C2RUUII）（）（A 33mA 5065. 12C2B2II）（V 62. 4)25 . 2(65. 112)(E2C2C2CCCE2RRIUU第28页/共43页30（2）求各级电路的电压放大倍数1uA、2uA和总电压放大倍

15、数uA。首先画出电路的微变等效电路。如图所示。三极管 V1的动态输入电阻为：15001 . 126)501 (30026)1 (300E11be1Ir()5 . 1(k)三极管 V2的动态输入电阻为：110065. 126)501 (30026)1 (300E22be2Ir()1 . 1(k)第29页/共43页31第二级输入电阻为：94. 01 . 1/10/20/be2B22B212rRRri（k）第一级等效负载电阻为：72. 094. 0/3/2C1L1irRR（k）第二级等效负载电阻为：67. 15/5 . 2/LC2L2RRR（k）第一级电压放大倍数为：245 . 172. 050be

16、1L111rRAu第二级电压放大倍数为：761 . 167. 150be2L222rRAu两级总电压放大倍数为：1824)76()24(21uuuAAA第30页/共43页32（3）求各级电路的输入电阻和输出电阻。第一级输入电阻为：3 . 15 . 1/15/30/be1B12B111rRRri（k）第二级输入电阻在上面求出，为 0.94 k。第一级输出电阻为：3C1o1 Rr（k）第二级输出电阻为：5 . 2C2o2 Rr（k）第二级的输出电阻就是两级放大电路的输出电阻。第31页/共43页33知识拓展1. 电子门铃的原理 2. 闪光陀螺的原理第32页/共43页341. 电子门铃的原理电子门铃是

17、一个简单有趣实用的电子小制作。其原理很简单，通过它的学习可以掌握一些基本的电子知识。（一）主要元件和工作原理如图所示，这是一个晶体管如图所示，这是一个晶体管RCRC移相音频振荡器，移相音频振荡器，R R4 4 和和R RP P 是偏置电阻，是偏置电阻，C C4 4是耦合电容，是耦合电容，S S是门铃按钮。当是门铃按钮。当按下按下S S时，电源接通，通过时，电源接通，通过C C1 1C C3 3、R R1 1 R R3 3 组成移相组成移相电路，共移相电路，共移相1801800 0，实现了正反馈，通过晶体管具有，实现了正反馈，通过晶体管具有放大作用电路起振，从扬声器中发出悦耳的声音。放大作用电路

18、起振，从扬声器中发出悦耳的声音。第33页/共43页35SR52KR110KR210KR310KRP100KR55.1K+ C410 C18200 C28200C38200 B8VT3DG6E3V 电子门铃的原理图第34页/共43页362. 闪光陀螺的原理闪光陀螺是一个十分有趣的电子玩具，它在静止时不发光，看闪光陀螺是一个十分有趣的电子玩具，它在静止时不发光，看不到光环。但是，当你把闪光陀螺旋转起来后，它便会交替出不到光环。但是，当你把闪光陀螺旋转起来后，它便会交替出现红绿两种颜色的两个光环，内外轮流闪光，令人赏心悦目。现红绿两种颜色的两个光环，内外轮流闪光，令人赏心悦目。（1 1）闪光陀螺的电

19、路是一个典型的自激多谐振荡器，它两个晶体）闪光陀螺的电路是一个典型的自激多谐振荡器，它两个晶体管管VTVT1 1和和VTVT2 2以及电阻、电容等组成，两个发光二极管以及电阻、电容等组成，两个发光二极管VDVD1 1、VDVD2 2分别接分别接在两个晶体管的集电极回路中，如图所示。当某个晶体管导通时，在两个晶体管的集电极回路中，如图所示。当某个晶体管导通时，该侧的发光二极管便被点亮。电源开关该侧的发光二极管便被点亮。电源开关S S被接通后，电路起振，两被接通后，电路起振，两个晶体管个晶体管VTVT1 1和和VTVT2 2轮流导通，两个发光二极管轮流导通，两个发光二极管VDVD1 1、VDVD2

20、 2便交替闪亮。便交替闪亮。（2 2）两个发光二极管）两个发光二极管VDVD1 1、VDVD2 2可选用高亮度的发光二极管，一个为可选用高亮度的发光二极管，一个为红色，另一个为绿色。红色，另一个为绿色。（3 3）电源开关）电源开关S S是一个离心开关，在静止时离心开关是一个离心开关，在静止时离心开关S S处于断开状处于断开状态，整个电路不工作。当陀螺旋转起来后，利用离心力的作用，态，整个电路不工作。当陀螺旋转起来后，利用离心力的作用，S S闭合，接通电源，电路起振。闭合，接通电源，电路起振。第35页/共43页37VT29041VT19041+ C147C2 +47R451R315R215R15

21、1VD1（红）VD2（绿）E3VS第36页/共43页38.2RsRBus+ui+UBBRL+uo+UCCRCC1C2V+第37页/共43页39 电压放大倍数beLbbebLbbecLorRIrIRIrIRUUAiu式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时beCrRAu第38页/共43页40例6-1 在图8.8所示电路中，已知Ec = 12V，Rc = 4 k，RB = 400 k，RL = 4 k， = 50 ,r be = 1.2 k 。试求：（1）静态工作点；（2）负载电阻RL接入前、后放大器的电压放大倍数；（3）如果输入电压的有效值Ui = 10mV，求负载电阻RL接入前后放大器输出电压

22、的有效值。解：（1）计算静态工作点 I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V（2）计算电压放大倍数 负载接入前： Au = = = 167 负载接入后： RL= = = 2 k Au= = = 83.5 第39页/共43页413）计算输出电压的有效值负载接入前： Uo = |Au| Ui = 1670.01 = 1.67 V负载接入后： Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可见，放大器带上负载后，放大倍数和输出电压会明显下降。第40页/共43页42LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI第