电工与电子技术 教学课件 ppt 作者 孙立坤 等 第8章　基本放大电路

1、电工与电子技术,主编,第8章 基本放大电路,8.1 晶体管单管放大电路 8.2 多级放大电路 8.3 放大电路中的负反馈 8.4 正弦波振荡器,8.1 晶体管单管放大电路,8.1.1 共发射极基本放大电路的组成,图8-1 共发射极基本放大电路,8.1 晶体管单管放大电路,1)VT：晶体管，具有电流放大作用，是放大电路的核心器件。 2)UCC：直流电源，一是为电路提供能源，二是为电路提供电压，使发射结正偏，集电结反偏，满足晶体管放大的外部条件。 3)RB：基极电阻，电源通过RB向基极提供合适的基极电流。 4)RC：集电极电阻，电源通过RC为集电极供电，并可将放大的电流转换为放大的电压输出。 5)C1、C2：耦合电容，耦合输入、输出端的交流信号，并起隔离直流电的作用。 6)RL：负载电阻，可以是后级放大电路，也可以是耳机、扬声器、继电器等。 8.1.2 共发射极基本放大电路的工作原理,8.1 晶体管单管放大电路,为了便于分析，对放大电路工作过程中各电量的符号作如下规定： 1)直流量用大写字母、大写下角标表示，如IB, 2)交流量用小写字母、小写下角标表示，如ib, 3)总变化量是交直流的叠

2、加，用小写字母、大写下角标表示，如iB, iC, uCE等。 1.静态工作情况,图8-2 放大电路的直流通路,8.1 晶体管单管放大电路,例8-1 在图8-1中，已知UCC=10V，RB=250k，RC=3k，=50，试求放大电路的静态工作点。 解：根据式(8-1)，式(8-2)，式(8-3)可得 2.动态工作情况,图8-3 共发射极基本放大电路各极电压和电流的工作波形,8.1 晶体管单管放大电路,1)输出电压uo的幅值大于输入电压ui的幅值，说明放大电路有放大作用。 2)ui、ib、ic三者频率相同，相位相同，而uo与ui相位相反，这就是共发射极放大电路的 “反相”作用。 8.1.3 静态工作点的选择与波形失真 静态工作点的选择对放大电路有很大的影响，选择不当，容易引起失真。 1.截止失真,图8-4 截止失真,8.1 晶体管单管放大电路,2.饱和失真,图8-5 饱和失真,8.1.4 工作点稳定的放大电路,8.1 晶体管单管放大电路,由于晶体管的参数受温度的影响很大，如温度升高时，晶体管的和ICEO都会增大，晶体管的集电极电流IC就要随之增大。,图8-6 分压式放大电路,8.1 晶体管

3、单管放大电路,1.RB1和RB2组成分压电路，稳定基极电位 2.发射极电阻RE稳定静态工作点 8.1.5 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻 1.放大电路的交流通路,图8-7 共发射极基本放大电路的交流通路,8.1 晶体管单管放大电路,2.电压放大倍数 3.输入电阻 4.输出电阻 例8-2 在图8-1所示电路中，已知UCC=10V，RB=250k，RC=3k，=50，rbe=1k，RL=3k，试求放大电路的Au、Ri、Ro。 解：由式(8-4)可得电压放大倍数为 8.1.6 射极输出器 射极输出器也是应用比较广泛的电路，其电路如图88a所示。,图8-8 射极输出器,8.1 晶体管单管放大电路,1)电压放大倍数小于1，但近似等于1。 2)与共发射极电路相比具有很高的输入电阻。 3)与共发射极电路相比具有很低的输出电阻。 4)主要用于输入级(其较高的输入电阻可以使放大电路获取较高的输入电压)、输出级(其较低的输出电阻可以减小后级信号源内阻，使负载上获取较高的输出电压)和中间隔离级(其隔离了前后两级之间的相互影响，因而也称为缓冲级)。,8.2 多级放大电路,8.2.1 多级放大电路的组成 放大

4、电路的输入信号往往都很微弱，一般为毫伏级或微伏级，单级放大电路的电压放大倍数通常只有几十倍，然而在实际应用中，常需要把一个微弱的电信号放大几千倍甚至几十万倍才能满足要求。,图8-9 多级放大电路的组成框图,8.2.2 级间耦合方式,8.2 多级放大电路,在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式称为级间耦合。,表8-1 四种级间耦合方式的电路框图、耦合特点及适用场合,8.2 多级放大电路,表8-1 四种级间耦合方式的电路框图、耦合特点及适用场合,8.2.3 多级放大电路的性能指标 1.电压放大倍数 2.输入电阻和输出电阻,8.2 多级放大电路,例8-3 在图8-10所示两级阻容耦合放大电路中，按给定的参数，并设两管的1=2=60，rbe1=1.3k，rbe2=1k，试估算：(1)第1级、第2级放大器的电压放大倍数；级放大电路总的电压放大倍数；(3)多级放大电路的输入电阻和输出电阻。 解：(1)先估算有关参数:,图8-10 两级阻容耦合放大电路,8.2 多级放大电路,(2)估算第1级、第2级放大电路的电压放大倍数： (3)多级放大电路总的电压放大倍数: (4)多级放大电路的输入电

5、阻和输出电阻:,8.3 放大电路中的负反馈,8.3.1 反馈的基本概念 将放大电路输出信号的一部分或全部返送回输入端并与输入信号叠加的过程，称之为反馈。,图8-11 反馈放大电路的框图,8.3 放大电路中的负反馈,8.3.2 负反馈的类型及其判别方法 1.负反馈的类型 (1)按反馈极性分 若反馈信号Xf与输入信号Xi极性相同，使净输入信号Xi增加，则称为正反馈；正反馈使放大电路的放大倍数增加，如图8-12a所示。,图8-12 正反馈和负反馈,8.3 放大电路中的负反馈,表8-2 负反馈的基本关系式,(2)按反馈在输入端的连接方式分 若反馈电路与信号源相串联，则称为串联反馈。,8.3 放大电路中的负反馈,图8-13 串联反馈和并联反馈,(3)按反馈在输出端的取样对象分 若反馈信号取自输出端负载两端的电压uo，则称为电压反馈。,8.3 放大电路中的负反馈,图8-14 电压反馈和电流反馈,(4)按反馈信号分 若反馈信号只含有直流量，则称为直流反馈。 串联电压负反馈； 并联电压负反馈； 串联电流负反馈；,8.3 放大电路中的负反馈, 并联电流负反馈。 2.反馈类型的判别方法 (1)判别有无反馈

6、 反馈放大电路的特征是存在反馈元件，反馈元件是联系放大电路的输出与输入的桥梁。 (2)判别反馈极性 1)先假定输入信号的瞬时极性。 2)从输入端到输出端依次标出放大电路各点的瞬时极性。 3)根据反馈信号与输入信号的连接情况，确定反馈极性。 (3)判别串联和并联反馈的方法 根据反馈电路在输入端的连接方式来判别是串联还是并联反馈。,8.3 放大电路中的负反馈,(4)判断电压和电流反馈的方法 从输出回路看，若反馈信号取自输出电压，则为电压反馈；若反馈信号取自输出电流，则为电流反馈。,图8-15 判别反馈极性,8.3 放大电路中的负反馈,图8-16 共发射极放大电路 串联与并联反馈的判别,8.3 放大电路中的负反馈,图8-17 串联与并联反馈的判别,(5)判别直流和交流反馈 若反馈电路中存在电容，,8.3 放大电路中的负反馈,根据电容“隔直通交”的特性来进行判别；若反馈电路中没有电容，则构成的反馈是交、直流共存的反馈。,图8-18 直流与交流反馈的判别,例8-4 试判断图8-19所示两级放大电路的反馈类型。,8.3 放大电路中的负反馈,图8-19 例8-4图,解：(1)看联系。,8.3 放大电

7、路中的负反馈,电路中RF、RE1把第2级和第1级放大电路联系起来，说明两级放大电路之间存在反馈。 (2)看极性。 (3)看输入。 (4)看输出。 (5)看电容。 8.3.3 负反馈对放大电路性能的影响 放大电路引入负反馈后，放大倍数有所下降，但却可以改善放大电路的动态性能。 1.提高放大倍数的稳定性 2.改善非线性失真,8.3 放大电路中的负反馈,图8-20 改善非线性失真,3.展宽通频带,8.3 放大电路中的负反馈,图8-21 负反馈展宽通频带,4.改变输入电阻和输出电阻,8.3 放大电路中的负反馈,(1)改变输入电阻 负反馈对输入电阻的影响，只取决于反馈电路在输入端的连接方式。 (2)改变输出电阻 负反馈对输出电阻的影响，只取决于输出端反馈信号的取样方式。,8.4 正弦波振荡器,8.4.1 正弦波振荡器的基本知识 1.正弦波振荡器的组成,图8-22 正弦波振荡器组成框图,(1)放大电路 利用晶体管的电流放大作用使电路具有足够大的放大倍数。,8.4 正弦波振荡器,(2)正反馈电路 将输出信号通过正反馈电路返回到放大电路的输入端，作为输入信号，使电路产生自激振荡。 (3)选频电路 它仅

8、对某个特定频率的信号产生谐振，从而保证了正弦波振荡器具有单一的工作频率。 (4)稳幅电路 使振荡幅度自动平衡在某一水平上，以保证振荡器输出信号振幅稳定。 2.自激振荡的过程 3.自激振荡的条件 1)相位平衡条件：反馈电压uf 与输入电压ui 必须同相位，即为正反馈。 2)幅值平衡条件：反馈电压uf与输入电压ui的幅值必须相等。 8.4.2 LC正弦波振荡器,8.4 正弦波振荡器,LC正弦波振荡器的频率很高，一般都在1MHz以上。 1.变压器反馈式正弦波振荡器 (1)电路分析 图8-23所示为变压器反馈式正弦波振荡器。 (2)振荡频率,图8-23 变压器反馈式正弦波振荡器,8.4 正弦波振荡器,(3)电路特点 便于实现阻抗匹配，使振荡器的效率高、起振容易；调频方便，改变C的大小就可以实现频率调节。 2.电感三点式正弦波振荡器 (1)电路分析 图8-24a所示为电感三点式正弦波振荡器。 (2)振荡频率 (3)电路特点 此电路的优点是容易起振(L1、L2耦合紧密)、调频方便且调节范围较宽；缺点是振荡波形较差，一般选取L2为总匝数的1/81/4，可改善输出波形。,图8-24 电感三点式正弦波振

9、荡器,8.4 正弦波振荡器,3.电容三点式正弦波振荡器 (1)电路分析 图8-25所示为电容三点式正弦波振荡器。 (2)振荡频率 (3)电路特点 此电路的优点是振荡频率高(可达100MHz)、振荡波形好；缺点是调频较困难。,图8-25 电容三点式正弦波振荡器,8.4 正弦波振荡器,8.4.3 RC正弦波振荡器 RC正弦波振荡器适用于低频振荡，一般用于产生1Hz1MHz的低频信号。 (1)电路分析 图8-26所示是RC桥式振荡器。,图8-26 RC桥式振荡器,8.4 正弦波振荡器,(2)振荡频率 (3)电路特点 R和C换成可变电阻和可变电容，输出信号频率就可以在一个相当宽的范围内进行调节。 8.4.4 石英晶体振荡器 石英晶体振荡器广泛应用于石英钟、彩色电视机、计算机等电子设备中。 1.石英晶体谐振器,图8-27 石英晶体的结构和外形,8.4 正弦波振荡器,图8-28 石英晶体的符号、等效电路及电抗-频率特性,2.石英晶体振荡器的分类,8.4 正弦波振荡器,图8-29 串联型石英晶体振荡器,(1)串联型石英晶体振荡器 图所示为串联型石英晶体振荡器。,8.4 正弦波振荡器,(2)并联型石英晶体振荡器 图8-30a所示为并联型石英晶体振荡器，图8-30b所示为交流等效电路。,图8-30 并联型石英晶体振荡器,8.4 正弦波振荡器,图8-31 石英电子钟表结构及原理图,1)石英晶振：其功能是使电路产生稳定频率的振荡信号，是保证走时精度的关键元器件。,8.4 正弦波振荡器,2)集成电路：与外围元件共同产生准确的基准频率，输出稳定的驱动信号和闹时信号。 3)微调电容：石英钟走时偏快时，可增大该电容容量；相反，则减小电容容量。 4)步进电动机：其功能是将电能转换为机械能，电动机定子线圈的铁心均为高磁导率的坡莫合金材料。 本 章 小 结 1.晶体管单管放大电路对学习和掌握放大电路的工作原理和分析方法是十分重要的。 2.静态工作点应选择合适，使动态工作点不能超出晶体管的放大区，否则会产生明显的非线性失真。,8.4 正弦波

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