晶体管放大电路- 【PPT课件】

1、晶体管放大电路 6.1 晶体管放大电路的基本概念 6.2 晶体管放大电路的基本分析方法 6.3 射极输出器6.4 多级放大电路1学习要点掌握共射放大电路组成、工作原理、性能特点及分析方法了解射极跟随器基本特点和多级放大器的组成和分析 2 6.1 晶体管放大电路的基本概念6.1.1 概述一、放大电路的主要任务:把微弱的电信号加以放大,然后送到负载(某种用电设备)如仪表扬声器等实质: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36.1.2 低频电压放大电路的组成4(1)晶体

2、管V 放大元件,用基极电流iB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

3、用电解电容器。5共发射极放大电路的实用电路(固定式偏置电路)6(1)静态工作点及作用: 静态: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. 静态分析静态工作点的作用 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须有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7(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8IB=40A的输出特性

4、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静态工作点的作图求解方法9动态: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. 动态分析(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

5、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,输出电压uO比输入电压ui要大很多,从而实现了电压放大作用。 10(2)电压放大倍数的计算交流通路:(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)。11 电压放大倍数式中RL=RC/RL。当RL=(开路)时12 输入电阻Ri输出电阻RO注意:输出电阻不包括负载电阻13例6-1 在图8.8所示电路中,已知Ec = 12V,Rc = 4 k,RB = 400 k,RL = 4

6、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= = = 83.5 143)计算输出电压的有效值负载接入

7、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。15 6.3 射极输出器 因对交流信号而言,集电极是输入与输出回路的公共端,所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出,所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS16求Q点:6.3.1 静态分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS17 6.3.2 动态分析1. 电压放大倍数 电压放大倍数Au1且输入输出

8、同相,输出电压跟随输入电压,故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE18rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 输入电阻 射极输出器的输入电阻高,对前级有利。 ri 与负载有关193. 输出电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE20共集电极放大电路(射极输出器)的特点:1. 电压放大倍数小于1,约等于1;2. 输入电阻高;3. 输出电阻低;4. 输出与输入同相。21射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 1. 因输入电阻高,它常被用在多级放大电路的第一级,可以提高输入电阻,减轻信号源负担。 2. 因输出电阻低,它常被用在多级放大电路

9、的末级,可以降低输出电阻,提高带负载能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点,也可将射极输出器放在放大电路的两级之间,起到阻抗匹配作用,这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。22例1:. 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;(2) 画出微变等效电路;(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS23解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBE

10、IEIBIC24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。1阻容耦合放大电路的特点6.4 多级放大电路6.4.1 多级放大电路的分类:252. 变压器耦合优点: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. 直接耦合 (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26(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。

11、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。阻容耦合放大电路分析6.4.2 阻容耦合放大电路的分析272829303132知识拓展1. 电子门铃的原理 2. 闪光陀螺的原理331. 电子门铃的原理电子门铃是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RC移相音频振荡器,R4 和RP 是偏置电阻,C4是耦合电容,S是门铃按钮。当按下S时,电源接通,通过C1

12、C3、R1 R3 组成移相电路,共移相1800,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。34SR52KR110KR210KR310KRP100KR55.1K+ C410 C18200 C28200C38200 B8VT3DG6E3V 电子门铃的原理图352. 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。(1)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VT1和VT2以及电阻、电容等组成,两个发光二极管VD1、VD2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,该侧的发光二极管便被点亮。电源开关S被接通后,电路起振,两个晶体管VT1和VT2轮流导通,两个发光