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文档简介
1、1第第5章章 基本放大电路基本放大电路5.1 放大电路的概念及性能指标放大电路的概念及性能指标5.3 射极输出器射极输出器5.2 共发射极放大电路共发射极放大电路2一放大电路的基本概念一放大电路的基本概念5.1 放大电路的概念及性能指标放大电路的概念及性能指标3 原因很简单,信号太微弱,不足以驱原因很简单,信号太微弱,不足以驱动负载(如喇叭、显示仪表)动负载(如喇叭、显示仪表)毫伏级毫伏级 细胞电生理实验中所检测到的细胞膜细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流只有离子单通道电流只有ApA1210 4放大器放大器直流电源直流电源uot放大作用实质就是一种能量控制作用放大作用实质就是一种能
2、量控制作用放大电路是一种能量控制部件放大电路是一种能量控制部件按照输入的小信号的变化规按照输入的小信号的变化规律产生输出大信号律产生输出大信号5信号源信号源输入电压输入电压输出电压输出电压供电电源供电电源RLRS SU iU OU iI OI放大电路放大电路放大电路的一般表示法放大电路的一般表示法6放大电路的性能指标放大电路的性能指标A、放大倍数(增益)、放大倍数(增益)()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 iOiIIARLRS SU iU OU iI OI放大电路放大电路7C、输出电阻、输出电阻 Ls0oooRUIUrro是表明放大电路带负载能力的指
3、标。是表明放大电路带负载能力的指标。A放大电路放大电路RSSUoUoI+roB、输入电阻、输入电阻RLRS SU iU OU iI OI放大电路放大电路 iiiIUrr ri i衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。8RB+ECEBRCC1C2T放大元件放大元件iC= iB,工作在放大区,工作在放大区,要保证发射结正要保证发射结正偏,集电结反偏。偏,集电结反偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点5.2.1 基本共射的组成及各元件的作用基本共射的组成及各元件的作用9共射放大电路共射放大电路使发射结正偏,使发射结正偏,并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作
4、点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2T10共射放大电路共射放大电路集电极电源,集电极电源,为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T11共射放大电路共射放大电路集电极电阻,集电极电阻,将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+ECEBRCC1C2T12共射放大电路共射放大电路耦合电容耦合电容隔离输入输隔离输入输出与电路直出与电路直流的联系,流的联系,同时能使信同时能使信号顺利输入号顺利输入输出。输出。RB+ECEBRCC1C2T13单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC
5、1C2T14RB单电源供电单电源供电+ECRCC1C2T152. 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2Tui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态静态162. 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)17(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。QIBQUBEQQUCEQICQIBUBE0ICUCE018
6、RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo交流放大原理交流放大原理动态动态uBE19实现放大的条件(构成放大电路的基本原则)实现放大的条件(构成放大电路的基本原则)1、晶体管必须工作在放大区即发射结正偏,、晶体管必须工作在放大区即发射结正偏,集电结反偏。集电结反偏。2、注意参数选择,使输出不失真。、注意参数选择,使输出不失真。3、输入回路能将变化的输入电压信号转化成、输入回路能将变化的输入电压信号转化成变化的基极电流。变化的基极电流。4、输出回路能将变化的集电极电流转化成变、输出回路能将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压。化的集电极电压。20:直流量直流量:字母大写,下标大写。:字母大写
7、,下标大写。 。交流量交流量:字母小写,下标小写。:字母小写,下标小写。瞬时量瞬时量:字母小写,下标大写。:字母小写,下标大写。21无电压放大能力。无电压放大能力。因为没接入因为没接入RC,信号无,信号无法引出。法引出。无电压放大能力。无电压放大能力。因为因为UBEQ=0,管子静态,管子静态时工作于截止区。时工作于截止区。22 放大电路没有输入信号(放大电路没有输入信号(ui0)时的工作状)时的工作状态称为静态。态称为静态。IBQ23 为什么要预先加一定的直流电为什么要预先加一定的直流电流或直流电压?流或直流电压?原因:原因:PN结的单向导电性。结的单向导电性。IBQ24uot25RB+VCC
8、RCUCEIBICBCCBBECCBRVRUVI BCII CCCCCERIVU 静态分析就是求静态值静态分析就是求静态值26QUCEQICQCCCCCERIVU iCuCEIBRB+VCCRCUCEIBICBCCBBECCBRVRUVI 直流负载曲线直流负载曲线VCCCCCRV27解:解:AmARVIBCCB 4004. 030012 mAIIBC5 . 104. 05 .37 VRIVUCCCCCE645 . 112 已知:已知:VCC=12V,RC=4K ,RB=300K , =37.5。试求该电路的静态工作点。试求该电路的静态工作点。C1C2RB+VCCRCT+-esRs+-uiRL+
9、-uO28 在静态工作点的基础上,给电路输入交流信号在静态工作点的基础上,给电路输入交流信号ui,此时电路的工作状态称为动态。此时电路的工作状态称为动态。 输入、输出电压和电流输入、输出电压和电流的波形;的波形;波形的失真波形的失真;计算计算Au、ri、ro29iC放大器的动态工作波形放大器的动态工作波形uCEiC tiB tQiB uBEuiAmAuCEA动态工动态工作范围作范围QQQQQ30结论结论放大电路中的信号是交、直流共存的。放大电路中的信号是交、直流共存的。iB=IB+ibiC=IC+icuCE=UCE+uce输出电压和输入电压是同频率的正弦波。输出电压和输入电压是同频率的正弦波。
10、输出电压与输入电压的相位差是输出电压与输入电压的相位差是18018031 耦合电容耦合电容C1、C2很大,对很大,对交流信号来说,容抗近似为交流信号来说,容抗近似为零,视为短路;零,视为短路; 直流电源直流电源VCC的电压值不的电压值不会因交流信号的加入而变化,会因交流信号的加入而变化,或者说它的交流电压为或者说它的交流电压为0,因此相当于对地短路。因此相当于对地短路。32iBUBEQuBEIBuBE iBBBEbeiur )()(26)1()300200(mAImVrEbe rbeubeuceibic ibBCE+iBiCuBEuCE33三极管的小信号模型三极管的小信号模型BECubeuce
11、ibicrbeubeuceibic ibBCE34 注意问题:注意问题: 三极管的小信号模型只能用于放大电路的动三极管的小信号模型只能用于放大电路的动态性能分析,不能用于计算静态工作点,但其参态性能分析,不能用于计算静态工作点,但其参数与数与Q点有密切相关。点有密切相关。 受控源受控源ib代表三极管的电流控制作用,其方代表三极管的电流控制作用,其方向由向由ib (也即(也即ube)来决定,不能任意假定。)来决定,不能任意假定。35用用小信号模型小信号模型分析法计算放大电路的指标分析法计算放大电路的指标rbeibic ibRBuiRCRLuObeLCbbebLCbbecLCiOurRRIrIRR
12、IrIRRUUA/ 36rbeibic ibRBuiRCRLuObebeBiiirrRIUr /ii37CORr rbeibic ibRBRC38C1C2RB+VCCRCT-+uiRL+-uO已知:已知:VCC=12V,RC=3K ,RB=300K , =50。试求:。试求:(1)静态值静态值IB、IC、UCE;(2)Au、ri、ro解解(1)ARVIBCCB 4030012 mAIIBC24050 VRIVUCCCCCE63212 39rbeibic ibRBuiRCRLuO KIrEbe96. 0226)501(30026)1(300 7995. 05 . 150/ beLCurRRA K
13、rrRrbebeBi96. 0/ KRrCO3(2)画出小信号等效电路)画出小信号等效电路40为了得到尽量大的输出信号,要把为了得到尽量大的输出信号,要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区,设置不合适,信号进入截止区或饱和区,造成造成非线性失真非线性失真。41uiiCuCEuo可输出的可输出的最大最大不失真信号不失真信号42iCuCEuouiuo43iCuCEuouiuo44改善非线性失真的措施改善非线性失真的措施一、设置合适的静态工作点一、设置合适的静态工作点Q Q;二、输入信号不能太大,使工作点二、输入信号不能太大,使工作
14、点不要进入截止区和饱和区。不要进入截止区和饱和区。截止失真截止失真 饱和失真饱和失真45为了保证放大电路的稳定工作,必须有合为了保证放大电路的稳定工作,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。化严重影响静态工作点。对于前面的电路(固定偏置电路)而言,对于前面的电路(固定偏置电路)而言,静态工作点由静态工作点由UBE、 和和ICEO决定,这三个参决定,这三个参数随温度而变化,温度对静态工作点的影响数随温度而变化,温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。主要体现在这一方面。TUBE ICEOQ46温度对温度对UBE的影响的影响iB
15、uBE25 C50CTUBEIBICBBECBRUEI 47温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是:总的效果是:温度上升时,温度上升时,输出特性曲输出特性曲线上移,造线上移,造成成Q点上移。点上移。48总之:总之:TIC固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。为此,需点是不稳定的。为此,需要改进偏置电路,当温度升高、要改进偏置电路,当温度升高、 IC增加时,增加时,能够自动减少能够自动减少IB,从而抑制,从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳定。点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点
16、。电路见下页。电路见下页。49RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo偏置电路偏置电路I1I2IBB2II 2B1RC21RBEII 2B2BRIU C2B1B2BERRR EEBEBBERIUUUU EBEBEBECRURUUII 50RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBCRUI 可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。似乎似乎I2越大越好,越大越好,但是但是RB1、RB2太小,太小,将增加损耗,降低输将增加损耗,降低输入电阻。因此一般取入电阻。因此一般取几十几十K。51RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBTUBEIBICUE
17、IC本电路稳压本电路稳压的过程实际的过程实际是由于加了是由于加了RE形成了形成了负负反馈反馈过程过程52RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBCE将将RE短路,短路,RE对交流不起作对交流不起作用,放大倍数不受影响。用,放大倍数不受影响。如果去掉如果去掉CE,放,放大倍数怎样?大倍数怎样?53rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路EbeiRI )1 (rIUbb LRIUbo EbeLuR)1(rRA 将将RE折算折算到基极到基极54去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路R)1(r/RrEbeBi
18、CoRr rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE555.3 射极输出器射极输出器RB+ECRCC1C2RERLuiuo56静态分析:静态分析:RB+ECRCC2REIBIEEBBECBR)1(RUEI BEI )1(I EECCERIEU 折算折算57动态分析动态分析:LeoRIU LELR/RR LbRI1 )(LebebiRIrIU LbbebRI)1(rI LbbebLbuRI)1(rIRI)1(A LbeLR)1(rR1 )(1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRERL射极输出器动态分析射极输出器动态分析581、,R)1(rLbe
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