《电工电子技术》全套课件-第6章-基本放大电路

1、晶体管知识复习1.基本结构：三个极、三个区、两个结基区：较薄掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高BEC基极发射极集电极NNP发射结集电结以NPN型为例2. 输入输出特性曲线：三个工作区(即工作状态)(1) 输入特性：发射结电压UBE与基极电流IB的关系；死区电压：硅管0.5V锗管0.1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VUBEIB工作压降： 硅管UBE0.60.7V锗管UBE0.20.3V(2) 输出特性：集电极电流IC与管压降UCE的关系；IC(mA )1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A当UCE大于一定的数值时，IC只与

2、IB有关，IC=IB，称为线性区(放大区)此区域UCEUBE,集电结正偏，称为饱和区此区域中: IB =0 ， UBE 0， UCE UBE 发射结正偏，集电结反偏IC = IB 电流放大作用UBE0， UCE UBE IC = IB 发射结正偏，集电结正偏无电流放大作用放大区截止区饱和区6.1 基本放大电路的组成及工作原理 6.2 基本放大电路的分析基本放大电路 第6章 6.3 放大电路的类型及特点本章学习目标理解基本放大电路的组成原则。理解放大电路的工作原理。理解基本放大电路的各项性能指标的意义。掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。掌握利用微变等效电路分析基本放大电路放大倍数Au，输入电

3、阻ri和输出电阻ro 方法。了解常用基本放大电路的类型及特点。 放大器将输入的信号放大扬声器由放大后的信号驱动6.1 基本放大电路的组成及工作原理放大的概念在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大，使之变成较大的信号。例如：扩音机电路。扩音机的主要组成部分是放大器。放大器话筒将声音信号转换成微弱电信号电路工作电源放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真，放大的前提判断电路能否放大的基本出发点放大元件T：工作在放大区，要保证发射结正偏集电结反偏。6.1.1 基本放大电路的组成ui输入uo输出RBECEBRCC1C2VT使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。

4、基极电源与基极电阻RBECEBRCC1C2VT为电路提供能量。并保证集电结反偏。RBECEBRCC1C2VT集电极电源变化的电流转变为变化的电压。RBECEBRCC1C2VT集电极电阻RBECEBRCC1C2VT耦合电容：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。单电源供电可以省去RB+ECEBRCC1C2VTRB+ECRCC1C2VT单电源供电6.1.2 基本放大电路的工作原理交流电压放大器:输入：交流小信号 ui输出：交流大信号 uo正常工作时，直流电源供电各极的电压、电流为：iB，uBE，iC，uCE均为直流与交流的叠加！RB+ECRCC1C2uiuoiBiCuBEuCEu

5、i=0时由于电源的存在IB0IC0IBICIE=IB+ICRB+ECRCC1C2VT1. 静态：当 ui=0时IB、UBE， IC、UCE 均为直流信号！RB+ECRCC1C2VTIBICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)iBtIBuBEtUBEiCtICuCEtUCE均为直流！(IB,UBE) 和( IC,UCE )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。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEICIBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化？假设uBE有一微小的变化2. 动态：当 输入ui时ICUCEicuCE的变化沿一条直线:负载线ucuCE相位如何？u

6、CE与uBE反相！RB+VCCRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE满足：uCE=UCC-iCRCRB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形各点波形表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量iBtIBiCtICuCEtUCE均为直流+交流！uBEtUBEiB = IB + ib uBE = UBE + ube iC = IC + ic uCE = UCE + uce 表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量ibubeuceic3. 静态工作点的作用1.当ui=0时IBQ=0，ICQ= IBQ =0，UCEQ=VCC晶体管处于截止状态。RB+VCCRCC1C2uiuO若其峰值小于b-e

7、间的开启电压Uon,则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。uit0Uontuo0VCC2.当ui0时RB+VCCRCC1C2若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于Uon的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。Uontuo0VCCt0uiRB+VCCRCC1C2 只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真。这就必须设置合适的静态工作点。归纳1、放大器正常工作时，需设置合适的静态工作点，目的是避免非线性失真；2、放大器正常工作时，所有的电压、电流均为直流+交流；3、基本放大器正常工作时，输出电压与输入电压反相位。放大电路的主要性能指标：

8、放大倍数A；输入电阻Ri；输出电阻 Ro；通频带 fbw；非线形失真系数D；最大不失真输出电压；最大输出功率Pom与效率Rs+-+-RL+-放大电路RiRo+-信号源信号源内阻输入电压输出电压输入电流输出电流6.1.3 基本放大电路的性能指标1、电压放大倍数AuiouUUA=Ui：输入电压。Uo：输出电压。电压放大倍数反映了放大器的放大能力。电压放大倍数与放大器的结构和器件参数有关。一级放大器的电压放大倍数有限。采用放大器级连的方法，可取得大电压放大倍数。uiuoAu1Au2AunAu3uo1ui2uo2ui3Au = Au1 Au2 Au3 Aun多级放大2、输入电阻 ri放大电路一定要有前

9、级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。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。Au输入电阻：USIiUiiiiIUr=电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。3、输出电阻 ro放大电路对其负载而言，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。roAuUS?输出电阻大一些好还是小一些好？UOrosURL输出电阻越小，在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定所以，输出电压越小，带负载能力越强！4.通频带fAuAum0.7Aum

10、fL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率变化曲线6.2 基本放大电路的分析6.2.1 直流通路与交流通路6.2.2 基本放大电路的静态分析6.2.3 基本放大电路的动态分析放大电路的分析方法分析原则：先静后动，动静分开静态分析：估算静态工作点动态分析：放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真使用交流通路使用直流通路6.2.1 直流通路与交流通路1、直流通路：信号源视为短路，但应保留其内阻。在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。画法：电容视为开路；电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）估算静态工作点用直流通路注意！开路开路Rb+VCCRC直流通路Rc+VCCuiT

11、+-+-uoRbRLC1+-+-C22、交流通路容量大的电容（如耦合电容）视为短路；输入信号作用下交流信号流经的通路画法：无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。动态分析用交流通路注意！交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2Rb+-+-RLTRcic1、静态工作点的估算：UBEQ已知！画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解6.2.2 基本放大电路的静态分析Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路RbRc+VCCTRc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路RbRc+VCCT(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入

12、输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2、静态工作点的影响：iciBuoIBQQuCEiC0ICQUCEQt合适的工作点在负载线的中间。正常工作时不会产生失真。静态工作点合适： uCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt基本共射放大电路的截止失真Q点过低，信号进入截止区。产生截止失真的原因：ICQUCEQuCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt消除截止失真的方法工作点上移：-减小RbICQUCEQQQQuCEiC0UCEQICQibuotQIBQttibuiUBEQ基本共射放大电路的饱和失真0

13、uBEiBQ点过高，信号进入饱和区。产生饱和的原因：消除饱和失真的方法消除方法：增大Rb。归纳：Q点过低（IB小，IC小，UCE大），产生截止失真；输出波形被削掉正半周；Q点过高（IB大，IC大，UCE小），产生饱和失真；输出波形被削掉负半周；调： Rb IB IC Q点调： Rb IB IC Q点Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2调整工作点通过调整Rb实现！注意！画出放大电路的交流通路估算：电压放大倍数输入电阻输出电阻在静态工作点已知的前提下，叠加一交流小信号6.2.3 基本放大电路的动态分析画出放大电路的微变等效电路1、三极管的微变等效电路 在放大电路中,在低频小信号作

14、用下,将三极管工作在线性区。在此条件下，可以用一个线性模型代替三极管，即三极管的微变等效电路。该模型只能用于放大电路动态小信号参数分析。bece输入端口输出端口+-uBEiBiC+-uCE+-+-输入端近似一电阻。晶体管输入电阻rbe输出端近似一受控恒流源。ib+-+-iBuCE=UCEQ0uBEQIBQUBEQuBEiBrbe与 Q点有关; Q点愈高，即IC愈大， rbe愈小!注意！估算公式：IBQQuCEiC0ICQUCEQiCiB+-+-2、利用交流（微变）等效电路进行放大电路动态分析画出放大电路的交流通路估算：电压放大倍数输入电阻输出电阻画出放大电路的微变等效电路Rc+VCCuiT+-

15、+-uoRbRLC1+-+-C2交流通路RbT+_Rc+_RL+-+-Rc微变等效电路RbRL画出直流通路计算ICQIEQ，计算rbeRbRc+VCCTIBQICQ+-+-Rc微变等效电路RbRL电压放大倍数放大电路的输入电阻与信号源内阻无关，输出电阻与负载无关。+-+-Rc微变等效电路RbRL输入电阻输出电阻根据功能分1.电压放大器以小的输入电压控制大的输出电压小信号工作主要考虑电压放大倍数 ，输入输出电阻。2.功率放大器以小的输入功率控制大的输出功率大信号工作主要考虑功率、效率、失真情况及输出电阻。6.3 常用放大器的类型及特点根据信号形式分1.交流放大器放大交流信号阻容耦合（级与级之间的

16、连接形式）2.直流放大器放大直流信号直接耦合（级与级之间的连接形式）1、共射放大器2、射极输出器3、差动放大器根据电路结构分4、互补对称功率放大电路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoRB+ECRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE输入、输出以发射极为公共点；放大倍数高，输入电阻较小，输出电阻较大；一般作放大器的中间级。共射电路RB+ECRCC1C2RERLuiuo1、电路的组成6.3.1 射极输出器2、静态分析：Rb+VccRCReIBQIEQ折算3、动态分析：1、电压放大倍数rbeReRL2、输入电阻输入电阻高rbeReRL3、输出电阻用加压求流法求输出电阻。rbeReRs

17、Ro置0rbeReRsrbeReRs一般所以射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强归纳：输入、输出以集电极为公共点；电压放大倍数小于1，近似为1；射极跟随器；一般作放大器的输入级（输入电阻高）；输出级（输出电阻低）；中间级（减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用）输入电阻高，向信号源索取电流小；输出电阻低，带负载能力强；电流放大能力强（输出电流Ie）；6.3.2 差动放大电路电路结构对称；双电源；双端输入、双端（单端）输出1. 电路结构RP : 调零电位器。调整左右平衡ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP2. 输入信号分类1差模输入:ui1 = -ui2= ud共模输入:2ui1 = ui2 = uC(differential mode)( common mode) 3任意输入: ui1 , ui2差模分量:共模分量:uduC分解2ui1 - ui2=2ui1 + ui2=差模电压放大倍数:共模电压放大倍数: 共模抑制比:（Common - Mode Rejection Ratio)=KCMRR3. 主要性能指标大！0！两边完全对称差放放大的是两