工藝技術(shù)_基本放大電路知識講座

2 1 第2章基本放大電路 2 2 放大的概念 在電子技術(shù)中 利用晶體三極管組成放大電路 其目的是將微弱的電信號進(jìn)行放大 推動負(fù)載正常工作 例如 擴音機電路的示意圖如下 微弱 聲音信號 電信號 主要討論常用的基本放大電路的結(jié)構(gòu) 工作原理 分析方法及其應(yīng)用 2 1共射極放大電路 2 3 2 1 1共射極放大電路的組成與工作原理 組成放大電路的基本條件是 能放大2不失真 P N N 二極管的正向特性 死區(qū) 如果輸入信號小于死區(qū)電壓時 二極管不通 這樣 被放大的信號就失真了 2 4 基本放大條件 能放大 不失真 死區(qū) 輸入信號小于死區(qū)電壓時 發(fā)射結(jié) 二極管 不通 放大信號失真了 如何解決這個問題 2 5 死區(qū) 輸入信號小于死區(qū)電壓時 發(fā)射結(jié) 二極管 不通 放大信號失真了 1將信號減小 不行 2讓三極管先導(dǎo)通 將小信號再疊加上 行 三極管工作在線性區(qū) 2 6 基本放大條件 能放大 不失真 兩個電源能否串連 如何將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號 2 7 基本放大條件 能放大 不失真 如何將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號 串電阻 2 8 基本放大條件 能放大 不失真 輸出電壓波形失真了 解決 解決 2 9 基本放大條件 能放大 不失真 解決 解決 加隔直電容 2 2 10 基本交流電壓放大電路 2 11 各元件的作用 1 晶體管T 是放大元件 iC iB 也是控制元件 控制EC所提供的能量 2 12 集電極電源 為電路提供能量 并保證集電結(jié)反偏 幾伏 十幾伏 2 13 3集電極電阻RC 將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?幾千歐 十幾千歐 2 14 4 基極電源EB和基極電阻RB 使發(fā)射結(jié)正偏 并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點 EB一般為幾伏 RB一般為幾十千歐以上 2 15 5耦合電容 隔直流 通交流 一般為幾微法到幾十微法 2 16 改進(jìn)電路 可以省去 RB 2 17 電源的簡化法 忽略電源內(nèi)阻 2 18 2 1 3放大電路的靜態(tài)分析 放大電路分析 靜態(tài)分析 動態(tài)分析 估算法 圖解法 微變等效電路法 圖解法 計算機仿真 2 19 靜態(tài) 不加輸入信號 放大信號 分析的問題 合理確定靜態(tài)值 靜態(tài)工作點 分析的方法 估算法和圖解法 一 估算法 直流通道 2 20 1 根據(jù)直流通道估算IB RB稱為偏置電阻 IB稱為偏置電流 靜態(tài)分析 1 估算法 2 21 2 根據(jù)直流通道估算UCE IC IC UCE 2 22 2 圖解法 先估算IB 然后在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線 與IB對應(yīng)的輸出特性曲線與直流負(fù)載線的交點就是Q點 2 23 例 用估算法計算靜態(tài)工作點 解 請注意電路中IB和IC的數(shù)量級 已知 UCC 12V RC 4K RB 300K 37 5 2 24 例 用圖解法求靜態(tài)工作點 作直流負(fù)載線 得靜態(tài)工作點Q 2 25 2 1 4放大電路的動態(tài)分析 一 微變等效電路法 1 三極管的微變等效電路 首先考察輸入回路 當(dāng)信號很小時 將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性 uBE 對輸入的小交流信號而言 三極管相當(dāng)于電阻rbe 2 26 對于小功率三極管 rbe的數(shù)量級從幾百歐到幾千歐 2 27 考察輸出回路 所以 輸出端相當(dāng)于一個受ib控制的電流源 輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce 2 28 rce的含義 rce的阻值很大 2 29 rce很大 一般忽略 三極管的微變等效電路 2 30 弄清楚等效的概念 1 對誰等效 2 怎么等效 e b c b e c 2 31 2 放大電路的微變等效電路 1 放大電路的交流通路 交流通路 只考慮交流信號的分電路 畫交流通路的原則 電容短路 直流電源短路 2 32 交流通路 2 33 將交流通路中的三極管用微變等效電路代替 uo ic RC 放大電路的微變等效電路 2 34 3 電壓放大倍數(shù)的計算 負(fù)載電阻越小 放大倍數(shù)越小 rbe RC RB S R RL 2 35 4 輸入電阻的計算 輸入電阻是動態(tài)電阻 1 輸入電阻的概念 等效 對于信號源來說 放大電路是電源的負(fù)載 這個負(fù)載的大小就可以用一個等效電阻來表示 這個等效電阻就叫放大電路的輸入電阻 2 36 2 輸入電阻的計算 思考 2 37 5 輸出電阻的計算 輸出電阻是動態(tài)電阻 1 輸出電阻的概念 等效 放大電路對于負(fù)載來說 是負(fù)載的電壓源 電壓源的內(nèi)阻 就叫放大電路的輸出電阻 2 38 2 輸出電阻的計算 2 39 負(fù)載開路 接負(fù)載 兩式聯(lián)立 得 思考 大好 還是小好 2 40 1交流負(fù)載線 其中 二 圖解法 2 41 iC和uCE是全量 與交流量ic和uce有如下關(guān)系 所以 這就是說 交流信號的變化沿著斜率為 的直線 這條直線通過Q點 稱為交流負(fù)載線 2 42 交流負(fù)載線的作法 IB 過Q點作一條直線 斜率為 交流負(fù)載線 2 43 2圖解分析 1 交流信號得傳輸情況 u0怎么變化 2 44 u0沿交流負(fù)載線變化 u0與ui反相 u0 2 45 2 各點波形 2 46 3失真分析 為了得到盡量大的輸出信號 要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分 如果Q設(shè)置不合適 信號進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū) 造成非線性失真 2 47 uo 可輸出的最大不失真信號 合適的靜態(tài)工作點 2 48 uo Q點過低 信號進(jìn)入截止區(qū) 稱為截止失真 信號波形 2 49 uo Q點過高 信號進(jìn)入飽和區(qū) 稱為飽和失真 信號波形 2 50 2 1 5靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 為了保證放大電路的穩(wěn)定工作 必須有合適的 穩(wěn)定的靜態(tài)工作點 但是 溫度的變化嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點 對于前面的電路 固定偏置電路 而言 靜態(tài)工作點由UBE 和ICEO決定 這三個參數(shù)隨溫度而變化 溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面 T UBE ICEO Q 2 51 溫度對UBE的影響 2 52 溫度對 值及ICEO的影響 總的效果是 2 53 總之 固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的 為此 需要改進(jìn)偏置電路 當(dāng)溫度升高 IC增加時 能夠自動減少IB 從而抑制Q點的變化 保持Q點基本穩(wěn)定 常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點 電路見下頁 2 54 2 55 可以認(rèn)為與溫度無關(guān) 似乎I2越大越好 但是RB1 RB2太小 將增加損耗 降低輸入電阻 因此一般取幾十K 2 56 本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程 2 57 如果去掉CE 放大倍數(shù)怎樣 2 58 去掉CE后的微變等效電路 將RE折算到基極 2 59 去掉CE后的微變等效電路 2 60 2 2共集電極 射極輸出器 放大電路 2 61 靜態(tài)分析 2 62 動態(tài)分析 1 電壓放大倍數(shù) 2 63 1 所以 但是 輸出電流Ie增加了 2 輸入輸出同相 輸出電壓跟隨輸入電壓 故稱電壓跟隨器 討論 2 64 2 輸入電阻 輸入電阻高 對前級有利 2 65 3 輸出電阻 用加壓求流法求輸出電阻 置0 2 66 2 67 2 68 一般 所以 射極輸出器的輸出電阻很小 帶負(fù)載能力強 2 69 討論 1 將射極輸出器放在電路的首級 可以提高輸入電阻 2 將射極輸出器放在電路的末級 可以降低輸出電阻 提高帶負(fù)載能 3 將射極輸出器放在電路的兩級之間 可以起到電路的匹配作用 2 70 2 4多級阻容耦合放大電路 2 71 耦合 耦合方式 直接耦合 阻容耦合 變壓器耦合 2 72 設(shè) 1 2 50 rbe1 2 9K rbe2 1 7K 典型電路 2 73 對耦合電路要求 要求 動態(tài) 傳送信號 減少壓降損失 耦合電路 靜態(tài) 保證各級Q點設(shè)置 波形不失真 2 74 阻容耦合電路的頻率特性 耦合電容造成 三極管結(jié)電容造成 2 75 關(guān)鍵 考慮級間影響 1 靜態(tài) Q點同單級 2 動態(tài)性能 方法 ri2 RL1 性能分析 2 76 考慮級間影響 1 2 77 解 1 微變等效電路 2 78 2 動態(tài)參數(shù) 1 ri R1 rbe1 1 RL1 其中RL1 RE1 ri2 RE1 R2 R3 rbe2 RE1 RL1 RE1 ri2 27 1 7 1 7K ri 1000K 2 9 51 1 7 K 82K 2 ro RC2 10K 2 79 3 中頻電壓放大倍數(shù) 其中 2 80 2 81 2 6差動放大電路 2 82 直接耦合電路的特殊問題 特殊問題 R2 RE2 為設(shè)置合適的Q點而增加 1 前后級Q點相互影響 2 83 2 零點漂移 當(dāng)ui 0時 特殊問題 有時會將信號淹沒 2 84 1 結(jié)構(gòu)