电工学下册第十五章基本放大电路.ppt

第15章 基本放大电路,15.1 基本放大电路的组成,15.2 放大电路的静态分析,15.4 静态工作点的稳定,15.8 多级放大电路及其级间耦合,15.6 放大电路中的负反馈,15.5 射极输出器,15.10 互补对称功率放大电路,15.11 场效应管及其放大电路,15.3 放大电路的动态分析,15.7 放大电路中的频率特性,15.9 差动放大电路,,本章要求：,1. 理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、 共集电极放大电路的性能特点 掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法 3. 了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念， 了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的 工作原理 4. 理解反馈的概念，了解负反馈对放大电路性能的 影响 5. 了解差动放大电路的工作原理和性能特点 6. 了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义第15章 基本放大电路,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出对放大电路(又称放大器)的基本要求 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。

2. 尽可能小的波形失真 另外还有交流输入电阻、交流输出电阻、通频带等其它技术指标本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路电压放大器(又称前置放大器):将微弱信号进行电压放大 功率放大器:输出足够功率,能够推动执行元件,,放大器 的分类,15.1 基本放大电路的组成,15.1.1 共发射极基本放大电路组成,共发射极基本电路,电压和电流符号 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo uo 0,电路要正常工作，必须保证在任何时刻三极管都工作在放大状态，因此电路参数要合适,直流偏置电路I/O信号耦合电路,uBE :瞬时值 UBE :直流值 ui:交流值 Ui:有效值,放大过程,改变发射结电压vBE,使iB 、iE变化,使iC 变化,通过外电路使电压 变化,发射结正偏，集 电结反偏,,,,三极管本身是电流控制元件，只有电流放大作用15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,晶体管T--放大元件, iC= iB要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区 基极电源EB与基极电阻RB--使发射结 处于正偏，并提供大小适当的基极电流。

共发射极基本电路,15.1 基本放大电路的组成,15.1.2 基本放大电路各元件作用,集电极电源EC --为电路提供能量并保证集电结反偏集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压耦合电容C1 、C2 --隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出信号源,负载,共发射极基本电路,15.1 基本放大电路的组成,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,15.1.3 共射放大电路的电压放大作用,无输入信号(ui = 0,静态)时:,uo = 0 uBE = UBE (= UC1 ) uCE = UCE,,结论：,(1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 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UBE,无输入信号(ui = 0)时:,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE = UCC iC RC,,uo 0 uBE = UBE+ ui = UC1+ ui uCE = UCE+ uo,15.1.3. 共射放大电路的电压放大作用,结论：,,(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向和极性始终不变。

集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析,静态分析,结论：,,(3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用4) 输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用1. 实现放大的条件,(1) 晶体管必须工作在放大区发射结正偏，集 电结反偏 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号 (5)输入信号幅值不能太大,以保证任何时刻晶体管都工作于放大区否则输出信号产生失真.,2. 直、流通路和交流通路,因电容对交、直流的作用不同在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路而对直流可以看成开路这样，交、直流所走的通路是不同的直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路， 用来计算静态工作点交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路， 用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等动态参数例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q (UBE 、 IB 、 IC 、 UCE ),对直流信号:电容 C 可看作开路（即将电容断开）, 交流电压源短路,交流电流源开路,断开,断开,,短路,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C 可看作短路。

忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路短路,短路,对地短路,交流通路,只能用来计算交流分量，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数15.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态分析方法：估算法、图解法 分析对象：各极电压电流的直流分量 所用电路：放大电路的直流通路设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，以得到幅值尽可能大的输出信号，静态是动态的基础静态工作点Q：IB、IC、UCE 、UBE 静态分析：确定放大电路的静态值15.2.1 用估算法确定静态值,1. 直流通路估算 IB,根据电流放大作用,2. 由直流通路估算UCE、IC,硅管UBE 0.7V,当UBE<< UCC时，,由KVL: UCC = IB RB+ UBE,由KVL: UCC = IC RC+ UCE,所以 UCE = UCC IC RC,例1：用估算法计算静态工作点已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5解：,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,可见： UBE0, UCB0，集电结反偏，三极管工作在放大状态。

例2：用估算法计算图示电路的静态工作点由例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同由KVL(基尔霍夫电压定律)可得：,由KVL可得：,15.2.2 用图解法确定静态值,用作图的方法确定静态值,步骤： 1. 用估算法确定IB,优点： 能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路 的影响2. 给出输出特性，确定IC 和UCC ，画出直流负载线,直流负载线方程,输出特性,15.2.2 用图解法确定静态值,,直流负载线斜率,,,,,直流负载线,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,O,15.3 放大电路的动态分析,动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态分析方法： 微变等效电路法，图解法 所用电路： 放大电路的交流通路动态分析: 计算交流电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等分析对象： 各极电压和电流的交流分量目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计 打基础15.3.1 微变等效电路法,,微变等效电路： 作用：把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件线性化的条件： 晶体管在小信号（微变量）情况下工作。

因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替微变等效电路法： 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等微变等效电路的引出,复习：等效变换,等效变换的条件： 对应端间在相同电压(Uab、Ubc、Uca)作用下，对应端的电流(Ia、Ib、Ic)也一一相等经等效变换后，不影响其它部分的电压和电流（对外等效） 对应的任意两端间的等效电阻也必然相等晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化1. 晶体管的微变等效电路,UBE,,15.3.1 微变等效电路法,(1) 输入回路,Q,输入特性,晶体管的 输入电阻,,1. 晶体管的微变等效电路,UBE,,对于小功率三极管：,rbe一般为几百欧到几千欧15.3.1 微变等效电路法,Q,输入特性,晶体管的 输入电阻,晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系2) 输出回路,rce愈大，恒流特性愈好 因rce阻值很高，一般忽略不计晶体管的输出电阻,输出特性,输出特性性工作区是 一组近似等距的平行直线。

晶体管的电流放大系数,晶体管的输出回路(C、E之 间)可用一受控电流源 ic= ib 等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系一般在20200之间，在手册中常用hfe表示O,,,,ib,晶体三极管,微变等效电路,,,1. 晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替2. 放大电路的微变等效电路,,,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路交流通路,微变等效电路,,,交流通路的获得,注意：微变等效电路是在静态工作点处等效得到的，由交流通路计算交流分量已经考虑了直流的影响,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示微变等效电路,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时，,因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关负载电阻愈小，放大倍数愈小式中的负号表示输出电压的相位与输入相反例1：,3.电压放大倍数的计算,例2：,由例1、例2可知，当电路不同时，计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。

要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系交流通路的获得,4.放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻定义：,输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻例1：,,,,ri,说明:Ii=Ui/RB+Ib， 1/ri= Ii/ Ui,5. 放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高; 2. 输入电阻低; 3. 输出电阻高.,,例3：,求ro的步骤： 1) 断开负载RL,3) 外加电压,4) 求,,,,,外加,,2) 令 或,,,,外加,例4：,,,,,,,注意：微变等效电路只能用于计算动态参数,,返回调用处,15.3.2 动态分析图解法:复习静态分析,,。