第1章放大电路的基本原理和分析方法课件

1、第一章 放大电路的基本原理和分析方法 1.1 共发射极放大电路1.2 共集电极放大电路1.3 共基极放大电路1.4 共源极放大电路1.5 共漏极放大电路返回1.1 共发射极放大电路1.1.1 电路组成1.1.2 静态分析1.1.3 动态分析1.1.4 静态工作点的稳定1.1.5 频率特性返回1.1.1 电路组成1.合理的直流偏置电路：发射结正偏,集电结反偏。第三章直流电源翻页返回2.能使交流信号有效的输入、输出。组成 原则基极 电阻 输入 电容RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0集电极电阻 三极管：电流放大输出电容 C1、 C2 同时又起到耦合交流的作用，其电容值应足够大，以保证

2、在一定的频率范围内，耦合电容上的交流压降达到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。耦合电容的作用 C1 用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路。 翻页返回 C2 用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。负载信号源RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLIB，IC，UBE，UCE 直流分量ib，iC，ube，uce 交流分量iB，iC，uBE，uCE 总 量Ib，IC，Ube，Uce 交流分量有效值0iBtIBibIbm各种符号关系：翻页符号含义：RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL返回直流通路电容开路直流通路和交流通路翻页返回RBRCICIBUCEUBE+UCCR

3、BRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL交流通路电容短路 直流电源短路翻页返回RB+ui+u0RLRCubeuceicibii1.1.2 静态分析 静态分析内容：在直流电源作用下，确定三极管基极电流、集电极电流和集电极与基极之间的电压值（IB 、IC 、UCE）。 当放大器没有输入信号（ui=0)时，电路中各处的电压电流都是直流恒定值，称为直流工作状态，简称静态。静态分析方法：估算法图解法翻页返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC静态估算法：翻页直流通路（求解IB 、IC UCE、）返回UCC = R

4、B IB + UBEUCC = UCE + RCICIB = RBUCCUBEIC = IBUCE = UCC RC ICUCCRBRBRCICIBUCEUBE+UCCRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC例3.1.1 在图示放大电路中，已知UCC=12V，RC=3K， RB=240 k，=40。试求放大电路的静态工作点。解：根据直流通路可得出：IB = = 50A UCCRB12240IC = IB = 40 50 = 2mAUCE = UCC RCIC = 123 2 = 6V翻页返回RBRCICIBUCEUBE+UCCRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+

5、u0RLiBiC静态图解法UBE =UCC - RBIBIB = IBQ下页输入回路静态图解：翻页iB = （uBE）UBE = UBEQ线性部分非线性部分线性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+UCCUCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCQB0UCE = UCC RCICIB = IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuCE0IC = f（UCE）IB =常量输出回路静态图解翻页IC = ICQUCE = UCEQ直流负载线返回UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCiCuCEIB =IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0输入、输出

6、回路静态图解分析UBE = UBEQIB = IBQUCE = UCEQIC = ICQ翻页UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回 当放大器有输入信号（ui 0)时，电路中各处的电压电流都处于变动工作状态，简称动态。 动态分析任务：在静态值确定后，当接入变化的输入信号时，分析电路中各种变化量的变动情况和相互关系。动态分析方法：图 解法微变等效电路分析翻页1.1.3 动态分析 返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC1.图解法：uBE = UBE + UimsintUimtUBEuBE输入电路的动态图解在输入特性曲线上uBE和iB是如何变化呢？翻页返回RBRCU

7、CEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC第3章上页下页输入电路的动态图解动态工作范围：Q1Q2返回翻页输出回路的动态图解uCE = UC2 + u0 = UCEQ + u0uO = （RC/RL）ic 翻页RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiCRB+ui+u0RLRCubeuceicibii返回翻页返回小结当输入交流信号时，iB、ic、uCE都含有交、直流两个分量，分别由输入信号ui和直流电源 UCC引起。从波形图可以看出动态分量是在静态基础上叠加上去的,所以各个量的瞬时值大小在变化，但极性不变。仅分析动态信号：从相位上看，ui 、 ib、 ic 同相 ,

8、ui与 uo反相, 且输出电压uo的幅度比输入电压ui大得多。从瞬时极性看，如设晶体管的发射极电位为零，则b与c电位一正一负或一高一低，两者总是相反。必须选择合适的静态工作点，否则放大器将不能正常工作。翻页返回NuCEiCiBiBUCEUBEICEOICmICIBQQ0M0uCEtIB=0工作点与波形失真翻页返回Q点过低引起的截止失真OOuCEuBEuCEUCESUCEIBICQQMNiciciBUomtuiOQ点过高引起的饱和失真翻页返回 图(a)中，没有设置静态偏置，不能放大。图(b)中，有静态偏置,但ui被EB 短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。翻页UCCRCC1C2TRLuoui

9、(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如图所示电路，能否放大交流信号？请说明理由。思考与练习+返回图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和ic, 但因没有RC ，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。翻页UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+返回ic三极管的微变等效电路uceubeib ibcbe翻页返回ubebrbe ec ibibic rceuce_2.微变等效电路分析法： 由于rce阻值比输出端的负载大很多,通常可视为开路,从而得到简化的微变等效电路 三极管的微变等效电路只能用来分析放大电路变化量之间的关系。 三极管

10、简化的微变等效电路翻页返回ubebrbe ec ibibicuce_ 先画出放大电路的交流通路。放大电路的微变等效电路 将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替。 翻页返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiCRB+ui+u0RLRCubeuceicibiiui_rbe ibibicRCRBuo_RL1、电压放大倍数（1）带负载时的电压放大倍数=（RC/RL）Ib rbe Ib= （RC/RL）rbe（2）不带负载时的电压放大倍数Au=UiUoAu=UiUo= RCrbe翻页返回Ui_rbe IbIbIcRCRBUo_RL2、放大电路的输入电阻ri =RB / rbe

11、 对基本放大电放大电路放大电路的输入电阻定义为：=IiriUi翻页返回riUi_rbe IbIbIcRCRBUo_RLIi3、放大电路的输出电阻 对负载而言,放大电路相当于一个具有內阻的信号源，信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。 RS放大电路IUS=0Uro=RCI可用外加电压法 求roro翻页roU+返回rbe IbIbIcRCRBUo_RLUS_IiRS1. 静态工作点的漂移ICUCE0UCCUCCRCQ1IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 20AIB = 80AIB = 60AIB = 40AIB = 20AQ2Q1为25C时的静态工作点Q2为65C时的静态工作点

12、1.1.4 静态工作点的稳定翻页返回温度升高时，静态工作点将沿直流负载线上移。稳定静态工作点的物理过程：温度升高ICIEUE（= VB UE）IBIC2. 分压式偏置电路UBEI1IBVBUBE翻页I1 =（510）IB ，VB=35V（硅管）I1 =（1020）IB ，VB=13V （锗管）返回RB2+ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCVBIE+_UEUBE+_I1静态工作点的估算VB = UCCRB1 + RB2RB2VB UBEIC IE = REUCE UCC（RC + RE）ICIB = IC翻页返回RB2+ui+RLRCi

13、cibTC2C1+RB1CERE+UCCRB2RCICIBRB1RE+UCCVBIEUBE+_+_UCE例3.1.2 用估算法计算图示电路的静态工作点 。20+10RB1 +RB2VB = UCC= 12 = 4VRB210解：静态工作点为：IC IE = = = 1.65mA REVB UBE24 0.7UCE UCC （RC+RE）IC = 12（2+2）1.65 = 5.4VIB = = =0.044mA1.6537. 5IC翻页返回RB2+ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCC10K12V2K20K10K2KB例3.1.3 已知 UCC = 20V，RC =5.1k，

14、RL = 5.1k, = 80 (1) 放大电路的电压放大倍数Au, 输入电阻ri和输出电阻ro (2)如果无旁路电容CE，求电压放大倍数Au , 输入电阻ri和输出电阻ro 解：晶体管的静态基极电位为VB = UCC = 20 = 4.62VRB2 30RB1 + RB2 100 + 30 设静态时晶体管基极发射极间电压为0.7V，则发射极电流为IE = = = 1.96mA VB UBE 4.620.7 RE 2翻页返回+RB2ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCC30K100k2KB试求:rbe = 200 +（1+） = 200 + （1+80） 1.27kIE262

15、61.96Au = = = 148.9 RLrbe80（5.1/5.1）1.27ri = RB1 / RB2 / rbe = 100 / 30 / 1.27 = 1.29krO = RC = 5.1k翻页返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1bec（2）如果无旁路电容CE，求电压放大倍数Au , 输入电 阻ri和输出电阻ro 解：如 图（a）所示，因为静态工作点无变化，所以 rbe = 1.27k。翻页Au = = = = 1.25（ RC / RL）rbe +（1+） RE 80（5.1/5.1）1.27+（1+80）2Ui.UO.返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo

16、_Ui_RB1becRE由图可得：ri = = rbe + （1+）RE.Ui.Ib= 1.27 + （1 + 80）2 = 163.37k输入电阻ri = RB1 / RB2 / ri = 100 / 30 /163.37 = 20.22k 翻页返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1becREriri输出电阻ro = RC = 5.1krO1.1.5 频率特性本节结束返回|Au（f）|fo|Aum|fLfHfBW|Aum|2f27001800900共发射极放大电路的频率特性（a）幅频特性（b）幅频特性1.2 共集电极放大电路UCC = RBIB + UBE + RE(1+）

17、IBIB = UCC UBERB +（1+）REIE = （1+）IBUCE = UCCRE IE静态分析（射极输出器）翻页返回uS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCCRS+uO射极输出器动态分析翻页交流通路返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uOcRS+uSRBRERL+uObe微变等效图的另一种画法翻页微变等效电路图返回.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .RSRBRERLbecIe .Ib .rbeUS .Uo .Ib +电压放大倍数= （1+）RLrbe +（1+）RLri = = = rbe +

18、（1+）RLIb.UirbeIb +（1+）IbRL.Ib.UO.AU = = .Ui（1+）RLIbrbe Ib + （1+）RLIb.翻页RL=RE/RLri = = RB/ri = RB /rbe +（1+）RLIiUi.返回输入电阻.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .+Ui.输出电阻US 0 ，= .当输出端外加电压U时.翻页返回RSRBIbIeI.REcbe.Ibrbe.+U.RSRBRERLbecIe .Ib .rbeUS .Uo .Ib +输出电阻U.U.I = Ie+ = （1+）Ib+ . .REREU= +

19、rbe +（RS/ RB）RE.U1+ = + rbe +（RS/ RB）1 1 1 . I.UrO1+RErbe +（RS/ RB）rO = RE/ 1+计算rO的等效电路 I = + rbe +（RS/ RB）（1+）U .REU. Ib = .Urbe +（RS/ RB） .翻页返回RSRBIbIeI.REcbe.Ibrbe.+U.翻页返回射极输出器的基本特点：电压放大倍数Au1输入电阻ri 大输出电阻 rO 小例1.2.1 在射极输出器中 已知 UCC = 12V， RB = 240k， RE = 3k， RL = 6k， RS = 150， = 50 。 试求（1）静态工作点；（2）

20、Au、ri 和 rO 。翻页返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uO（1）静态工作点IB = = = 0.029mAUCC UBE 127RB +（1+）RE 240 +（1+50）3IE =（1+）IB = （1 + 50）0.029 = 1.48mAUCE = UCCREIE = 1231.48 = 7.56V返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uO（2）Au、ri 和 r0rbe = 200+ （1+） IE26Au = = = 0.99（1+）RL（1+）RLrbe（1+50）（3/6）1.20+（1+50）（3/6）ri = RB / rbe+

21、 （1+）RL = 240 / 1.2+ （1+50）（2/6） = 72.17krO = = = 26.47rbe + RS1+1200 + 1501+50翻页返回.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .= 1.20k= 200+（1+50） 261.48例1.2.2 多级阻容耦合放大电路的分析翻页返回+RLiC2T2C3+RB3RE2+UCCuORB2RCibT1C2C1+RB1CERS+uSRC+RLiC2TC3C2+RB3RE2+UCC+.U01.U0RE1RE1RB2+RCTC2C1+RB1CE+UCCri2.U01.UiRE1RE1电压放大倍数A1 = rbe1 +（1+1）RE11 （RC /ri2）ri1 = RB1/RB2/（1+1）RE1 ， rO2 = RE2/ rbe