第六章 基本放大电路.ppt

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1、第六章 基本放大电路,第一节 基本交流放大电路的组成 第二节 放大电路的图解法 第三节 静态工作点的稳定 第四节 微变等效电路法 第五节 共集电极放大电路 第六节 阻容耦合多级放大电路与功率放大电路,RS,ri,Ui,ro,RL,Uo,6.1 基本交流放大电路的组成,6.1.1 放大电路的基本概念,信号源,放大电路,负载,返回,RS,RB,+UCC,RC,C1,C2,T,ui,uo,正电源,基极电阻,集电极电阻,输入耦合电容,输出耦合电容,输入电压,输出电压,负载电阻,三极管,+,+,US,6.1.2 基本交流放大电路的组成,*静态分析就是求静态工作点(静态指直流，因此求静态工作点要在放大电路

2、的直流通路中求。) *直流通路是指直流电流所流过的路径。画法：视电容为开路，画出电路其余部分。,6.2 放大电路的图解法,6.2.1 放大电路的静态分析,返回,静态工作点：电路处于静态时的IB、UBE、UCE在晶体管特性曲线上决定的一点Q，叫静态工作点。,1静态工作点的估算法,对直流通路列写电压方程 输入回路：,（ 硅=0.7V, 锗=0.3V）,输出回路：,2. 用图解法分析静态工作点,UCE=UCCICRC,直流负载线,与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点,IB,静态UCE,静态IC,uCE怎么变化,？,假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui,Q,1. 动态分析的过程,

3、6.2.2 用图解法对放大电路进行动态分析,ic,uCE的变化沿一条线 交流负载线（当无负载电阻RL时，交流负载线就是直流负载线）,Q,t,uo比ui幅度放大且相位相反,2. 动态分析的结论：,* 共射放大电路：uo比ui幅度放大，但相位相反。 * 两种成份(直流成份、交流成份)两个通路(直流通路、交流通路),可输出的最大不失真信号,t,t,Q,1. 静态设置合适，输出电压不失真,6.2.3 非线性失真,iC,uCE,uo,2. Q点过低，信号进入截止区,t,t,t,截止失真,Q,ic,uo,3. Q点过高，信号进入饱和区,饱和失真,IC,iC,t,t,t,Q,双向失真：既使Q点合适，但输入信

4、号过大，可能同 时产生截止和饱和失真,小结：,上述失真针对NPN型三极管放大电路而言，PNP型管 子结论恰好相反。,(2) 改善办法：,(3) 非线性失真：包括饱和失真、截止失真、双向失真。,6.3 静态工作点的稳定,6.3.1 温度对静态工作点的影响,固定偏置放大电路能设置静点，但不能稳定静态工作点。, 温度 ,ICBO, ,UBE,IC, ,温度上升，工作点Q上移，易发生饱和失真； 温度下降，工作点Q下移，易发生截止失真。,返回,(ICEO),静态工作点稳定的共发射极放大器,I2=（510）IB I1= I2 + IB I2,IE = IC +IB IC,分压式偏置电路,RE射极直流负反馈

5、电阻,CE 交流旁路电容,静态工作点稳定过程,UB,UBE=UB-UE=UB - IE RE,UB被认为较稳定,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,直流通路及静态工作点估算,IB=IC/,UCE = UCC - ICRC - IERE,IC IE =UE/RE = （UB- UBE）/ RE,UBE 0.7V,电容开路,画出直流通路,uBE,6.4 微变等效电路法,6.4.1 晶体管的微变等效电路,返回,相当于一个 受控的恒流源,等效的实质：将晶体管等效为线性元件的电路。 等效条件：信号变化范围小(微变)。,1.两个短路(电容、电源) 画出放大电路的交流通路。,2.将交流通路中

6、的晶体三极管用微变等效电路来代替。,6.4.2 放大电路的微变等效电路,B,C,例：画微变等效电路。,B,C,E,B,C,E,6.4.3 放大器的性能分析,1. 放大倍数,2. 输入电阻ri,3. 输出电阻ro,ro可在输入电压为零，负载开路的条件下求得。,* 一般希望ro小好,小结：关于ri、 ro、 Au的讨论,(1) ri的讨论,* 涉及放大(信号)的电阻,* 体现了本级放大与信号 源的联系,*,* 一般希望ri大好,* 涉及放大(信号)的电阻,* 体现了本级放大与负载 的联系,*,* 在分压式偏置的共射放大电路中，若无旁路电容CE：,(3) Au的讨论,* 在适当范围内，增大、RC可提

7、高Au。,* 空载(RL开路)时的 最大。,* Au表达式中的负号表示共射放大 电路的输出电压与输入电压反相。,RL,* 考虑信号源内阻的放大倍数,RB,RC,+,+,uo,UCC,RS,uS,ui,例1、电路如图，=40，计算放大倍数。(UBE=0),解：（1）确定Q,（2）求rbe,若上例中含RS=500,则 ？,（3）求,例2、 一个固定偏置电路,要求 100 ,晶体管为3DG6 ,=20,IC =1mA,UCC=12V,确定RC、RB,并求UCE。设UBE=0。,解：,uo,例3、,已知：RB1=40k , RB2=20k , RC=2.5k, RE=2k , UCC=12V , UB

8、E=0.7V , =40, RL=5k。试计算Q、Au、Ri、Ro。,RB1,RB2,RE,RC,+UCC,Rs,RL,us,解：,解题步骤,UB, UE,IE,IC ,IB,UCE,= 4V,UE = UBUBE = 4V0.7V = 3.3V,= 1.65mA,IC IE = 1.65mA,= 41A,UCE, UCCIC( RC+RE ),= 12V1.65(2+2.5)V,= 4.575 V,A,=0.846k,6.5.1 共集电极放大电路的分析,1、静态分析,2、 动态分析,作微变等效电路，C1、C2、UCC短路。,6.5 共集电极放大电路,返回,rbe,ib,1. 放大倍数,2.

9、输入电阻ri,ri 越大，电源电阻RS 分压越小，对信号衰减越小。,3. 输出电阻ro,ro 越小，带负载后输出电压变化越小，带负载能力越强。,1. 射随器特点,输出电阻低,输出电压与输入电压相同,输入电阻高,6.5.2 共集电极放大电路的特点及应用,用于多级放大电路的输入级输入电阻高，减轻信号源负担，净输入电 压高。用于多级放大电路的输出级输出电阻低，提高带负载能力。用于多级放大电路的中间级由于ri相当于前一级负载电阻；ro相当于后 一级信号源内阻，因此起一种阻抗变换与 缓冲的作用。,2. 射随器的应用,例、已知射随器RS=2k,RB=150k,RE=2k，RL2k，UCC= +12V，50

10、，rbe=846，求:静态工作点Q、Au、Aus 、ri 。(UBE0),6.6 阻容耦合多级放大电路与功率放大电路,第一级的输出通过C2、ri2送到第二级输入端，称这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式叫阻容耦合。,二 级,一 级,各级之间的静态工作点是独立的，互不干涉。前级的负载为下一级的输入电阻。,6.6.1 阻容耦合放大电路,返回,放大器的输入电阻为一级的输入电阻，放大器的输出电 阻为末级的输出电阻。总放大倍数为各级放大倍数之积。不宜放大直流及变化缓慢的信号。,RS,RB1,RB2,RC1,RE1,RB3,RB4,RC2,RE2,C1,C2,CE1,CE2,C3,+UCC,RL,V

11、T1,VT2,通频带,Au0,0.707Au0,fL0,fH0,fL0 下限截止频率,fH0 上限截止频率,幅频特性,两级阻容耦合放大电路的频率特性,Au,0.707Au,fL,fH,通频带,两级放大电路的放大倍数增加，通频带变窄。,O,放大电路的电压放大倍数 对不同频率的正弦信号的稳态响应称为频率响应。它分为幅频特性与相频特性。放大电路的放大倍数与频率的关系称为幅频特性。,fL fL0 fH fH0,1. 功率放大电路的基本要求,功率放大电路主要作用是向负载提供功率的 放大电路。,(1) 功率放大器的特点,输出功率大。,转换功率高。,输出信号幅值大，易产生非线性失真。,信号幅值大，需用图解法

12、分析。,6.6.2 功率放大电路,2. 功率放大器的工作状态,甲类工作状态,Q点设置在特性曲线的中点，放大管始终处于导通状态。工作在甲类状态的放大器静态管耗大，效率较低，主要用于电压放大器。,iC,uCE,O,O,O,t,t,甲乙类工作状态,Q点设置在IC0、 IC0处，放大管在大半个周期内处于导通状态。工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很小，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。,乙类工作状态,Q点设置在IC0处，放大管只在半个周期内处于导通状态。工作在乙类状态的放大器静态管耗为0，效率较高，但有波形失真，主要用于功率放大器。,3. OCL互补对称功率放大电路,VT1、VT2在正、负半周

13、交替导通，互相补充。,电路分析,导通,截止,VT1,VT2,导通,截止,uo,t,交越失真,由于发射结存在“死区”，当ui低于某一数值时，iC1、 iC2基本为零，输出出现一段死区，这种现象称为交越失真。,交越失真,交越失真产生的原因由于晶体管发射结存在死区；ui 死区电压，两个晶体管都截止。,t,R3,调节R1 以产生不大的偏流，使晶体管工作于甲乙类状态，可以克服交越失真。,R1,R2,uo,uoUCC,小结1：定性判断电路能否放大,(1) 看直流： 供电极性对不对， 基极直流到没到。,(2) 看交流： 输入ui能否送入， 输出u0能否形成。,小结2：定量判断电路能否放大,Y,Y,N,N,以

14、 NPN 管 为 例,例1：S分别接在A、B、C上时，判断电路能否放大，50，,设正常工作时UBE0.7,当S接于C时： 因为UB0， 发射结反偏， 三极管截止。 电路不放大,接于B：UBUE 有基极电流,若放大则：ICIB5.65mA UCE6V5.652V5.3V,晶体管为饱和状态，电路不放大,接于A： UBUE,若ICIB1.325mA UCE6V1.3252V3.35V0.7 晶体管为放大状态,电路能放大。,例2：图示电路中，发现输出波形严重失真，若测得UCEUCC，分析晶体管处于什么状态？怎 样改善？ 若UCEUBE，分析放大电路处于什么状态？怎样改善？,RS,RB,RC,+,+,u

15、S,uo,UCC,若UCEUCC URc0 ，即IC0 则电路处于截止状态 应增大IB，减小RB。 若UCEUBE 则电路处于饱和状态 应减小IB，增大RB。,例3：某放大电路不带负载时，开路电压Uo1.5V，而带上5.1k负载，开路电压Uo1V，求输出电阻ro ？,Eo,RL,ro,+,Uo,S,开路时 EoUo1.5V,带上负载,1.55.1= ro + 5.1,ro = 2.55k,例4：某放大电路若RL从6k变为3k时，输出电压Uo从3V变为2.4V，求输出电阻ro ？若RL开路，求Uo？,Eo,RL,ro,+,Uo,S,RL6k,RL3k,得 ro = 2kEo= 4V,若RL开路，

16、 UoEo4V,50A,画直流负载线： 过点(0，4)、(12，0) IB= 50A，得Q 则IC2mA，UCE6V,例5：电路如图，=40，估算静态工作点Q，依曲线 求静态工作点；静态时电容上电压为多少，标出极性； 画微变等效电路；求Au、ri、ro。,UC1UBE0.7V UC2UCE6V,RE,例6：已知=50,画出微变等效电路；计算Q、Au、Ri、Ro。,RB1,RB2,RC,+12V,Rs,RL,us,20k,10k,2k,2k,2k,V= 4V,UE =UBUBE =4V0.7V = 3.3V,= 1.65mA,= 33A,UCE, UCCIC( RC+RE ),= 12V1.65

17、(2+2)V,= 5.4 V,+,+,+,uo,=1k,RL,RB1,Rs,RB2,例7：已知RB1=33k , RB2=8.2k , RC= 10k, RF=390 , RE=3k , UCC=20V , =40，RL=10k。试计算Au、rbe 、ri、ro；要使Uo460mV, Ui？若RS1k，US=?,RE,RC,+UCC,RF,us,= 3.98V,= 1.17mA,uo,+,+,+,US=UoAus= 47.62mV,Ui=UoAu=460/11.7= 39.32mV,例8、电路如图, 已知=50，UCC=+12V，Ui=20mV，试估算静态工作点Q；画微变等效电路；求自M点输出的UoM及自N点输出的UoN。,解：工作点Q,例9：画微变等效电路；求Au1、Au2，当RCRE时，输入正弦波，画输出波形。,uo2,t,O,O,O,