電工電子技術(shù)基礎(chǔ)之基本放大電路

1、電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)第一篇第一篇第6章 基本放大電路電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 了解放大電路的基本概念及結(jié)構(gòu)組成；熟悉低頻小信號(hào)放大電路及功率放大器的工作原理；理解靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解法，掌握其微變等效電路的估算法；熟練掌握分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路靜態(tài)情況下的特點(diǎn)、動(dòng)態(tài)情況下的特點(diǎn)；理解反饋對(duì)放大電路性能的影響。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁6.1 基本放大電路的概念及工作原理 放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛的一種單元電路。 所謂“放大”，是指將一個(gè)微弱的電信號(hào)，通過某種裝置，得到一個(gè)波形與該微弱信號(hào)相同、但幅值卻大很多的信號(hào)輸出。這個(gè)裝置就是晶體管放大電路?！胺糯蟆弊饔玫膶?shí)

2、質(zhì)是電路對(duì)電流、電壓或能量的控制作用。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 放大電路的放大作用，實(shí)質(zhì)是把直流電源UCC的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號(hào)。輸入信號(hào)的作用則是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大電路輸出信號(hào)的變化重復(fù)或反映輸入信號(hào)的變化。 放大電路的核心元件是晶體管，因此，放大電路若要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入小信號(hào)的放大作用，必須首先保證晶體管工作在放大區(qū)。 晶體管工作在放大區(qū)的外部偏置條件是：其發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。此條件是通過外接直流電源，并配以合適的偏置電路來實(shí)現(xiàn)的。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁三種基本組態(tài)的晶體管放大電路晶體管放大電路一般有三種組態(tài)：bcebecbec 無論放大電路的組態(tài)如何，其目的都

3、是讓輸入的微弱小信號(hào)通過放大電路后，輸出時(shí)其信號(hào)幅度顯著增強(qiáng)。必須清楚：幅度得到增強(qiáng)的輸出信號(hào)，其能量并非來自于晶體管，而是由放大電路中的直流電源提供的。晶體管只是實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，并傳遞給負(fù)載。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁1. 放大電路的組成原則 放大電路的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱小信號(hào)的幅度放大，單憑晶體管的電流放大作用顯然無法完成。必須在放大電路中設(shè)置直流電源，使其保證晶體管工作在線性放大區(qū)。因此，放大電路的組成原則為：(1) 核心元件晶體管必須發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；(2) 輸入回路的設(shè)置應(yīng)使輸入信號(hào)耦合到晶體管輸入電路，以保證晶體管的以小控大作用；(3) 輸出回路

4、的設(shè)置應(yīng)保證晶體管放大后的電流信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成負(fù)載需要的電壓形式；(4) 不允許被傳輸小信號(hào)放大后出現(xiàn)失真。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁2. 共射放大電路的組成及各部分作用 共發(fā)射極放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的放大電路形式，其電路組成的一般形式為：放大電路的核心元放大電路的核心元件件三極管三極管耦合電容耦合電容基極電阻基極電阻基極電源基極電源集電極電阻集電極電阻集電極電源集電極電源耦合電容耦合電容 上圖所示為雙電源組成的共發(fā)射極基本放大電路。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 實(shí)際應(yīng)用中，共射放大電路通常采用單電源供電，各部分的作用分別如下：晶體管在放大電路晶體管在放大電路中起以小控

5、大的能中起以小控大的能量控制作用量控制作用向放大電路提供能向放大電路提供能量，并保證晶體管量，并保證晶體管工作在放大區(qū)工作在放大區(qū) 基極偏置電阻基極偏置電阻的作用是為放大的作用是為放大電路提供合適的電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)。有極性電解電有極性電解電容的作用是隔容的作用是隔離直流和讓輸離直流和讓輸入交流信號(hào)順入交流信號(hào)順利通過。利通過。有極性電解電容的作有極性電解電容的作用是隔離直流和讓放用是隔離直流和讓放大的交流信號(hào)順利輸大的交流信號(hào)順利輸出。出。RC的作用是將放大的集電極電流的作用是將放大的集電極電流轉(zhuǎn)換成晶體管的輸出電壓。轉(zhuǎn)換成晶體管的輸出電壓。3DG6管管RBC1RCC2UC

6、C電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁3. 共射放大電路的工作原理3DG6RBC1RCC2UCCcebuiu0ibiCuCEiBIB基極固定偏置電流基極固定偏置電流放大后的集電極電流放大后的集電極電流 iC通過通過RC將放大的將放大的電流轉(zhuǎn)換為放大的電流轉(zhuǎn)換為放大的晶體管電壓輸出。晶體管電壓輸出。uCE經(jīng)經(jīng)C2濾掉了直流濾掉了直流成分后的輸出電壓成分后的輸出電壓信號(hào)電流和基極信號(hào)電流和基極固定偏流的疊加固定偏流的疊加顯然，放大電路內(nèi)部各電流、電壓都是的。uit0輸入交流信號(hào)電流輸入交流信號(hào)電流iBt0IBiCt0ICuCEt0ICRCu0t0輸入信號(hào)電壓輸入信號(hào)電壓電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首

7、頁頁需放大的信號(hào)電壓 ui通過C1轉(zhuǎn)換為放大電路的輸入電流，與基極偏流疊加后加到晶體管的基極，基極電流iB的變化通過晶體管的以小控大作用引起集電極電流 iC變化；iC通過RC使電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，即： 放大電路內(nèi)部各電壓、電流都是交直流共存的。其直流分量及其注腳均采用大寫英文字母；交流分量及其注腳均采用小寫英文字母；疊加后的總量用英文小寫字母，但其注腳采用大寫英文字母。例如：基極電流的直流分量用表示；交流分量用 表示；總量用 表示。當(dāng) iC增大時(shí)，uCE就減小，所以 uCE的變化正好與 iC相反，這就是它們反相的原因。uCE經(jīng)過C2濾掉了直流成分，耦合到輸出端的交流成分即為輸出電壓 u

8、0。若電路參數(shù)選取適當(dāng)，u0的幅度將比 ui 幅度大很多，亦即輸入的微弱小信號(hào) ui 被放大了，這就是放大電路的工作原理。共射放大電路工作原理電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁放大電路中各電放大電路中各電壓、電流的符號(hào)壓、電流的符號(hào)有何規(guī)定有何規(guī)定? ? 放大電路的基本概念放大電路的基本概念是什么？放大電路中是什么？放大電路中能量的控制與變換關(guān)能量的控制與變換關(guān)系如何？系如何？ 說明共發(fā)射極電壓放大器說明共發(fā)射極電壓放大器輸入電壓與輸出電壓的相位輸入電壓與輸出電壓的相位關(guān)系如何？關(guān)系如何？ 如果共發(fā)射極電壓如果共發(fā)射極電壓放大器中沒有集電極放大器中沒有集電極電阻電阻RC，能產(chǎn)生電壓，能產(chǎn)生電壓

9、 放大嗎？放大嗎？ 基本放大電路的組基本放大電路的組成原則是什么？以成原則是什么？以共射組態(tài)基本放大共射組態(tài)基本放大電路為例加以說明電路為例加以說明 電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁6.2 基本放大電路的靜態(tài)分析 輸入信號(hào)ui=0、只在直流電源UCC作用下電路的狀態(tài)稱“”。靜態(tài)分析就是要求出此時(shí)的IB、IC和UCE三數(shù)值。C1C2ICUBEUCE3DG6RBRCUCCcebIC=IBUCE=UCCICRCIB=RBUCC-UBE直流下耦合電容C1、C2相當(dāng)于開路由直流通道求工作點(diǎn)上的IB：IB由晶體管放大原理可求得IC：由圖又可求得工作點(diǎn)上UCE：式中式中ICRC前面的負(fù)號(hào)表示輸出前面的負(fù)號(hào)

10、表示輸出電壓與集電極電流電壓與集電極電流IC反相，即反相，即與輸入電壓反相。與輸入電壓反相。1.放大電路靜態(tài)分析的估算法電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁ICIEIBUBEUCERBRCUCCceb 已知圖示電路中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50，試求該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。V42. 4386. 110mA86. 10372. 050A2 .372507 . 010CECBUIIIB=37.2A所以靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IC=1.86mAUCE=4.42V計(jì)算中一定要弄明白各量的單位，不允許寫錯(cuò)！電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁UBE(V)IB0.5V 0.7Vuit0ibtt1

11、t1t2t3t4t3t2t4 此時(shí)此時(shí)ui小于死區(qū)的部分將無法得到小于死區(qū)的部分將無法得到傳輸，只有大于死區(qū)的部分才能轉(zhuǎn)傳輸，只有大于死區(qū)的部分才能轉(zhuǎn)換成電流換成電流ib通過晶體管。通過晶體管。由于輸入信號(hào)大部分無法通過由于輸入信號(hào)大部分無法通過晶體管，晶體管，ib電流波形與電流波形與ui波形完波形完全不一樣了，造成輸入信號(hào)輸全不一樣了，造成輸入信號(hào)輸入時(shí)的入時(shí)的“”。輸入信號(hào)輸入信號(hào)電壓波形電壓波形假如不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)為保證傳輸信號(hào)不失真地輸入到放大器中得到放大，必須在放大電路中設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 利用晶體管的輸入、輸出特性曲線求解靜態(tài)工作點(diǎn)的方法稱為圖解法。

12、其分析步驟一般為：2. 用圖解法求解靜態(tài)工作點(diǎn)(1)按已選好的管子型號(hào)在手冊(cè)中查找、或從晶體管圖示儀上描繪出管子的輸入、輸出特性如下圖所示： uBEiBiCuCE電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁(2)畫出直流負(fù)載線。此步驟是圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)鍵。 由放大電路的直流通道可得：UCEICIEIBUBERBRCUCCcebUCE=UCCICRCUCE=0， 可得：IC=UCC/RCIC=0 可得：UCE=UCCICUCEUCCRCUCC連接兩點(diǎn)作出直流負(fù)載線(3)確定靜態(tài)工作點(diǎn)只有IBQ對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)才是 點(diǎn)IBQ直流負(fù)載線上交點(diǎn)有多個(gè)電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁固定偏置的放大電路存在很 溫

13、度TQ點(diǎn)ICUCEVCICUCEQ 若若 溫度上升，將造成溫度上升，將造成輸出特性曲線上移。輸出特性曲線上移。靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q隨之上移隨之上移Q 如果VCIB的小信號(hào)條件。C2C1CERC3DG6cbeREUCCRB2RB1I1I2IBB2B1B2CCBRRRUV的大小顯然的大小顯然與溫度無關(guān)。與溫度無關(guān)。分壓式偏置共射放大電路的分壓式偏置共射放大電路的 偏置電阻RB1和RB2應(yīng)選擇適當(dāng)數(shù)值，使之符合：I1I2IB 的條件。在小信號(hào)條件下，IB可近似視為0值。 忽略IB時(shí)，RB1和RB2可以對(duì)UCC進(jìn)行分壓。即：電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁分壓式偏置共射放大電路的靜態(tài)分析 上述分析

14、步驟，就是分壓式偏置的共發(fā)射極電壓放大電路的估算法。顯然，基極電位VB的高低對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響非常大。UBERCcbeREUCCRB2RB1I1I2IBB2B1B2CCBRRRUV)(ECCCCCERRIUUIEICUCECBII EBEBECRUVII電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁ICUCE基極電位VB的高低對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn) 的影響 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是對(duì)放大電路的基本要求。基極電位VB選擇偏高或偏低時(shí)，Q點(diǎn)隨之上移或下行。設(shè)VB較高時(shí)：ibu0Q點(diǎn)的上移造成放點(diǎn)的上移造成放大過程中信號(hào)的一大過程中信號(hào)的一部分進(jìn)入飽和區(qū)，部分進(jìn)入飽和區(qū)，發(fā)生飽和失真，集發(fā)生飽和失真，集電極電流電極電流。放

15、大電路輸出放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)生飽電壓同樣產(chǎn)生飽和失真。由于共和失真。由于共射電路輸入、輸射電路輸入、輸出反相，因此輸出反相，因此輸出電壓呈出電壓呈。輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形iCVB值大Q點(diǎn)高，失真！電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁ICUCE基極電位VB設(shè)置較低時(shí)對(duì) 點(diǎn)的影響 VB設(shè)置的高低，取決于兩個(gè)基極偏置電阻的數(shù)值選擇，當(dāng)RB1太大時(shí)， VB值就會(huì)較低，引起靜態(tài)工作點(diǎn)Q下行：ib輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形Q點(diǎn)下行造成放大過程點(diǎn)下行造成放大過程中信號(hào)的一部分進(jìn)入截中信號(hào)的一部分進(jìn)入截止區(qū)，發(fā)生截止失真，止區(qū)，發(fā)生截止失真，集電極電流呈集電極電流呈。iCu0放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)放大電路輸

16、出電壓同樣產(chǎn)生截止失真。由于共射電生截止失真。由于共射電路輸入、輸出反相，因此路輸入、輸出反相，因此輸出電壓呈現(xiàn)輸出電壓呈現(xiàn)。VB值小Q點(diǎn)低，失真！電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁VB的高低對(duì)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)影響很大。溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響也不能忽視。分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路由于加設(shè)了，因此當(dāng)溫度升高時(shí)，具有。設(shè)放大電路環(huán)境溫度升高，此時(shí):EBCRVI由于電路具有對(duì)溫度變化的自調(diào)節(jié)能力，因此集電極電流通常恒定，即:溫度變化IC基本不受影響I1I2IBIEUCCRERB1RB2RCcbeUBEUCE TI IB BIC IE VE VBEIC只要基極電位和只要基極電位和射極反饋電阻不射極反饋

17、電阻不變，集電極電流變，集電極電流始終維持不變！始終維持不變！電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 通過分析可知，交流放大電路中如果不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，輸入的交流信號(hào)就無法全部通過放大電路，造成傳輸過程中信號(hào)的嚴(yán)重失真；若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適，同樣會(huì)發(fā)生傳輸過程中的飽和失真和截止失真。 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)顯然是放大電路保證傳輸質(zhì)量的必要條件，其設(shè)置的原則是：保證正常的輸入信號(hào)不失真的輸出且保證靜態(tài)工作點(diǎn)的相對(duì)穩(wěn)定。 分壓式偏置的共射放大電路顯然可以實(shí)現(xiàn)上述原則。通過選擇合適的分壓電阻RB1和RB2，可獲得一個(gè)恰當(dāng)?shù)幕鶚O電位值，以確保晶體管的發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏。這樣，在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中晶體管就

18、會(huì)始終工作在放大區(qū)，使放大電路正常工作。電路中的反饋電阻則起到了穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，從而抑制了由于溫度變化對(duì)放大電路產(chǎn)生的影響。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁放大電路中為什么要放大電路中為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？靜設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定對(duì)放態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定對(duì)放大電路有何影響？大電路有何影響？ 放大電路的失真包括放大電路的失真包括哪些？如何消除失真哪些？如何消除失真？兩種失真下集電極？兩種失真下集電極電流的波形和輸出電電流的波形和輸出電壓的波形有何不同？壓的波形有何不同？ 影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因素有哪些？其中哪個(gè)因素影素有哪些？其中哪個(gè)因素影響最大？如何防范？響最大

19、？如何防范？ 靜態(tài)時(shí)耦合電容靜態(tài)時(shí)耦合電容C1、C2兩端有無電壓？若有，兩端有無電壓？若有，其電壓極性和大小如何其電壓極性和大小如何確定？確定？ 能否說出能否說出RE和和CE在放大電路中所在放大電路中所起的作用。起的作用。 電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁6.3 基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析 放大電路加入交流輸入信號(hào)的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路輸入的是交流微弱小信號(hào)；電路內(nèi)部各電壓、電流都是交直流共存的疊加量；放大電路輸出的則是被放大的輸入信號(hào)。求解放大電路的動(dòng)態(tài)輸入電阻 、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)等參量的過程稱為動(dòng)態(tài)分析。1.共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析CERCUCCRB1RB1RCcbeRLR

20、B2TRSuSC2C1RE分壓式偏置共發(fā)射極放大電路分壓式偏置共發(fā)射極放大電路輸入信號(hào)源輸入信號(hào)源放大電路放大電路負(fù)載負(fù)載電源為電源為0時(shí)可時(shí)可視為視為“地地”電容相當(dāng)于電容相當(dāng)于“交流短路交流短路”RB1相當(dāng)于接相當(dāng)于接于基極與于基極與“地地”之間之間RC相當(dāng)于接相當(dāng)于接于集電極與于集電極與“地地”之間之間分壓式偏置共發(fā)射極放大電路的交流通道分壓式偏置共發(fā)射極放大電路的交流通道 由于發(fā)射極為輸入、輸出回路的公共支路，因之而稱為共發(fā)射極組態(tài)的放大電路。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁電容CE在電路中起何作用？+UCCCERERB1RB2C2RCC1Tcbe 電容CE的作用：交流通路中，射極電

21、容將反饋電阻短路，則Au不受影響。如果把射極電容去如果把射極電容去掉，對(duì)電路會(huì)產(chǎn)生掉，對(duì)電路會(huì)產(chǎn)生何影響？何影響？如果把射極電容CE去掉，交流通道反饋電阻RE仍起作用，則IE減小，rbe增大，負(fù)載不變情況下，電壓放大倍數(shù)Au降低。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁2. 微變等效電路法 微變等效電路法就是在滿足小信號(hào)條件下，將晶體管線性化，把放大電路等效為一個(gè)近似的線性電路，然后應(yīng)用線性電路的求解方法求出ri、r0、Au的方法。RB1RCcbeRB2T 一般情況下，由高、低頻小功率管構(gòu)成的放大電路都符合小信號(hào)條件。因此其輸入、輸出特性在小范圍內(nèi)均可視為線性。ibibRB1RCRB2rbe晶體管的

22、微變等效電路。其中晶體管的微變等效電路。其中rbe是是晶體管輸入端的等效電阻，受控電晶體管輸入端的等效電阻，受控電流源相當(dāng)晶體管的集電極電流。顯流源相當(dāng)晶體管的集電極電流。顯然微變等效電路反映了晶體管電流然微變等效電路反映了晶體管電流的的作用。作用。晶體管交流輸入等效電阻mAmV26)1 (300EbeIr電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁RB1RCRB2rbe共射電壓放大器的微變等效電路法ibib晶體管的微變晶體管的微變等效電路等效電路iiuiu0i0=0iC基極電流基極電流集電極電流集電極電流放大電路放大電路的輸入電的輸入電壓和電流壓和電流放大電路放大電路的輸出電的輸出電壓和電流壓和電流電

23、路交流等效輸入電阻：ri=rbe/RB1/RB2由于小信號(hào)電路有RB1和RB2 rbe ，所以 ri rbe 顯然交流等效輸出電阻：r0=RC電路中電壓放大倍數(shù)：beCbebCbi0uArRriRiuu若電路接入負(fù)載，beLbeLCu/ArRrRRRL此時(shí)電路放大倍數(shù)：電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁共發(fā)射極放大電路微變等效電路法的動(dòng)態(tài)分析結(jié)果為：bebeB2B1i/rrRRiurii式中負(fù)號(hào)反映了式中負(fù)號(hào)反映了輸出電壓與輸入輸出電壓與輸入電壓的反相關(guān)系電壓的反相關(guān)系顯然，放大電路帶上負(fù)載顯然，放大電路帶上負(fù)載后，其電壓放大倍數(shù)將降后，其電壓放大倍數(shù)將降低低 。負(fù)載越大，。負(fù)載越大，RL等效

24、等效電阻越小，放大倍數(shù)下降電阻越小，放大倍數(shù)下降越多。越多。 共發(fā)射極放大電路的主要任務(wù)是對(duì)輸入的小信號(hào)進(jìn)行電壓放大，因此電壓放大倍數(shù)Au是衡量放大電壓性能的主要指標(biāo)之一。 共射放大電路的電壓放大倍數(shù)隨負(fù)載增大而下降很多，說明這種放大電路的帶負(fù)載能力不強(qiáng)。 AbeCurR C0Rr / ALCLbeLuRRRrR其中，電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁微變等效電路 ibibRB1RCRB2rbeRe動(dòng)態(tài)分析： ebeLuC0ebeB2B1i)1 (A ),/(/RrRRRRrRRR 顯然電路中加了交流反饋電阻Re后，電路中的電壓放大倍數(shù)進(jìn)一步降低了。共射放大電路中含有交流反饋電阻的動(dòng)態(tài)分析電工

25、電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 輸入電阻ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流的大小。為減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)，總希望Ri大些。另外，較大的輸入電阻ri，也可降低信號(hào)源內(nèi)阻RS的影響，使放大電路獲得較強(qiáng)的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由于RB比rbe大得多，ri近似等于rbe，一般只有幾百歐至幾千歐，阻值比較低，即共射放大器輸入電阻不理想。 對(duì)負(fù)載而言，總希望放大電路的輸出電阻越小越好。因?yàn)榉糯箅娐份敵鲭娮鑢0越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，則放大電路的帶負(fù)載能力就越強(qiáng)。而共射放大電路的輸出電阻r0在通常只有幾千歐至幾十千歐，因此共射放大器的輸出電阻也不理想。 電壓放大倍數(shù)與晶體管

26、的電流放大倍數(shù)、動(dòng)態(tài)輸入電阻rbe及集電極電阻RC、負(fù)載電阻RL均有關(guān)。由計(jì)算式可看出，當(dāng)rbe 和RL一定時(shí)，Au與成正比。共射電壓放大器由于自身的特點(diǎn)，較廣泛地應(yīng)用于放大電路的輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁1、下圖中設(shè)UCC和RC為定值，當(dāng)基極電流增加時(shí)，IC能否成正比地增加？最后接近何值？此時(shí)UCE=？當(dāng)基極電流減小時(shí)，IC又如何變化？最后達(dá)到何值？這時(shí)的UCE約等于多少？ic(mA)uCE(V)UCEQUCCQ2Q1UCCRC80A60A40A20AIB=0。值，這時(shí)最后接近倍減小，仍能成大區(qū)范圍內(nèi)在放減小時(shí)，。當(dāng)，倍關(guān)系，最后接近不再具有與，左右；繼續(xù)增加

27、此時(shí)值，倍增加，最后接近飽和成內(nèi)增加時(shí)，在放大區(qū)范圍當(dāng) 0 0/1VCCCEBCBCECCCBCBCEBCBUUIIIURUIIIUIII電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 說一說下圖所示各電路能否放大交流信號(hào)？為什么？C2C1RCTUCCRB2uiu0(a)C2C1RCTREUCCRB2RB1uiu0(d)C2C1RCTUCCRB1uiu0(b)C2C1RCTUCCRB2RB1uiu0(c)VB=UCC，飽和失真飽和失真VB=UBE，截止失真截止失真NPN管的電管的電路，電容極路，電容極性接反且無性接反且無反饋環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)。PNP管的電管的電路，電源、路，電源、電容極性均電容極性均接反。接

28、反。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁V412102010CCB2B1B2BURRRV Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)mA65. 127 . 04EBEQBEQRUUIICQA33mA5065. 1CQBQIIV75. 3)23(65. 112)(ECCQCCCEQRRIUU電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁k95. 01

29、. 1/10/20/beB2B1irRRR(2)(2)用微變等效電路法計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au及輸入、輸出電阻RB1RCRB2rbek1 . 1.65mA1mV26)501 (300ber681 . 13/350/beLCurRRAk3C0RR電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁試述放大電路輸出電試述放大電路輸出電阻的概念。為什么總阻的概念。為什么總希望放大電路的輸出希望放大電路的輸出電阻電阻r0盡量小一些呢？盡量小一些呢？ 電壓放大倍數(shù)的概念是電壓放大倍數(shù)的概念是什么什么?電壓放大倍數(shù)是電壓放大倍數(shù)是如何定義的？共發(fā)射極如何定義的？共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍放大電路的電壓放大倍數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？

30、數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？ 試述放大電路輸入電阻的概試述放大電路輸入電阻的概念。為什么總是希望放大電路念。為什么總是希望放大電路的輸入電阻的輸入電阻ri盡量大一些？盡量大一些？ 何謂放大電路的動(dòng)何謂放大電路的動(dòng)態(tài)分析？動(dòng)態(tài)分析態(tài)分析？動(dòng)態(tài)分析分析步驟？你能否分析步驟？你能否說出微變等效電路說出微變等效電路法的思想？法的思想？ 電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁7.4 共集電極放大電路1. 電路的組成TRBREu0uiUCCC1RLC2 觀察左圖，可見共集電極放大電路的特點(diǎn)是：晶體管的集電極直接與直流電源UCC相接，負(fù)載接在發(fā)射極電阻兩端。顯然，電路的輸入極仍為基極，輸出極卻是發(fā)射極。RBREUCCIB

31、ICIE靜態(tài)分析ECCCCEBCEBBECCBEBBEBBCC )1 ()1 (RIUUIIRRUUIRIURIU，UBE電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁 顯然，集電極為輸入、輸出回路共同的交流“地”端，因此稱之為共集電極放大電路。RBREu0ui交流情況下UCC=0，相當(dāng)于“地”電位C1RBC2RB相當(dāng)于接在基極與“地”之間耦合電容C1、C2相當(dāng)于短路微變等效電路ibibRLRBrbeREuiu0)1 ()/()1 (LbLEboRiRRiuLbbeb)1 (RiriuiLbeLou)1 ()1 (ARrRuui電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁LbeLou)1 ()1 (ARrRuui通

32、常(1+)RLrbe，故式中分子小于約等于分母，即共集電極放大電路的Au小于和約等于1。 因Au為正值，說明ui與u0相位相同；又因ui u0，說明電路中的電壓并沒有被放大。但電路中ie=(1+)ib，說明電路仍有電流放大和功率放大作用。此外， u0是由射極輸出的，因之共集電極放大電路又稱為“射極輸出器”。求電路的輸入電阻ri)1 (/LbeBRrRri求電路的輸出電阻r0be0rr 射極輸出器的Ri較大，通常可達(dá)幾十千歐至幾百千歐。 顯然，射極輸出器的r0較小，僅為幾十歐至幾百歐。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁射極輸出器的電壓放大倍數(shù)小于1約等于1，即u0跟隨ui變化。輸入電阻較高。輸出

33、電阻較低。射極輸出器電路 射極跟隨器具有較高的輸入電阻和較低的輸出電阻，這是射極跟隨器最突出的優(yōu)點(diǎn)。射極跟隨器常用于多級(jí)放大器的第一級(jí)或最末級(jí)，也可用于中間隔離級(jí)。用作輸入級(jí)時(shí)，其高輸入電阻可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級(jí)時(shí)，其低輸出電阻可以減小負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，并易于與低阻負(fù)載相匹配，向負(fù)載傳送盡可能大的功率。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁射極輸出器與共發(fā)射極輸出器與共發(fā)射極放大器相比，有何射極放大器相比，有何特點(diǎn)？特點(diǎn)？ 射極輸出器的發(fā)射極電阻射極輸出器的發(fā)射極電阻RE能能否像共發(fā)射極放大器一樣并聯(lián)否像共發(fā)射極放大器一樣并聯(lián)一個(gè)旁路電容一個(gè)旁路電容CE來提

34、高電路的來提高電路的電壓放大倍數(shù)？為什么？電壓放大倍數(shù)？為什么？電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁7.5 功率放大器和差動(dòng)放大電路簡介1. 功率放大器的分類 功率放大電路與電壓放大電路沒有本質(zhì)上的區(qū)別。它們都是利用放大器件的控制作用，把直流電源的能量轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)規(guī)律變化的交變能量輸出送給負(fù)載。所不同的是：電壓放大電路的主要任務(wù)是不失真地放大信號(hào)電壓；功率放大電路的主要任務(wù)則是使負(fù)載得到盡可能不失真的信號(hào)功率。功放電路中的晶體管稱為功率放大管，簡稱“功放管”。廣泛用于各種電子設(shè)備、音響設(shè)備、通信及自控系統(tǒng)中。(1)功率放大器按工作狀態(tài)一般可分為：甲類放大器：這種功放的工作原理是輸出器件晶體管

35、始終工作在傳輸特性曲線的線性部分，在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)輸出器件始終有電流連續(xù)流動(dòng)，這種功放失真小，但效率低，約為50%，功率損耗大，一般應(yīng)用在家庭的高檔機(jī)較多。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁乙類放大器：兩只晶體管交替工作，每只晶體管在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，另半個(gè)周期內(nèi)截止。該類功放效率較高，約為78%，但缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生交越失真。甲乙類放大器：兼有甲類放大器音質(zhì)好和乙類放大器效率高的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于家庭、專業(yè)、汽車音響系統(tǒng)中。(2)按放大器功能一般可分為：前級(jí)功放：主要作用是對(duì)信號(hào)源傳輸過來的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行必要的處理和電壓放大后，再輸出到后級(jí)放大器。后級(jí)功放：對(duì)前級(jí)放大器送出的信號(hào)進(jìn)行不失

36、真放大，以強(qiáng)勁的功率驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)。除放大電路外，還設(shè)計(jì)有各種保護(hù)電路，如短路保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、過流保護(hù)等。前級(jí)功放和后級(jí)功放一般只在高檔機(jī)或?qū)I(yè)的場合采用。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁合并式放大器：將前級(jí)放大器和后級(jí)放大器合并為一臺(tái)功放，兼有前二者的功能，通常所說的放大器都是合并式的，應(yīng)用范圍較廣。2. 功率放大器的特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)(1)功率放大器的特點(diǎn)由于功放電路的主要任務(wù)是向負(fù)載提供一定的功率，因而輸出電壓和電流的幅度足夠大；由于要求輸出信號(hào)幅度大，通常使三極管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)，即三極管工作在接近飽和區(qū)與截止區(qū)的工作狀態(tài)，因此輸出信號(hào)存在一定程度的失真。功率放大電路在輸出功

37、率的同時(shí)，三極管消耗的能量也較大，因此三極管的管耗不能忽視。功率放大電路工作在大信號(hào)運(yùn)用狀態(tài)，因此只能采用圖解法進(jìn)近估算。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁(2)功率放大器的技術(shù)要求 由于功放的上述特點(diǎn)，因此實(shí)用中對(duì)功率放大器有一定的技術(shù)要求。（1）效率盡可能高 （2）具有足夠大的輸出功率（3）非線性失真盡可能小 （4）散熱條件要好 功放通常工作在大信號(hào)情況下，所以輸出功率和功耗都較大，效率問題突顯。我們期望在允許的失真范圍內(nèi)盡量減小損耗。 為獲得最大的功率輸出，要求功放管工作在接近“極限運(yùn)用”狀態(tài)。選用時(shí)應(yīng)考慮管子的三個(gè)極限參數(shù)ICM、PCM和U(BR)CEO。 處于大信號(hào)工況下的管子不可避

38、免地存在非線性失真。但應(yīng)考慮在獲得盡可能大的功率輸出下將失真限制在允許范圍內(nèi)。 功放管工作在“極限運(yùn)用”狀態(tài)，因而造成相當(dāng)大的結(jié)溫和管殼溫升。散熱問題應(yīng)充分重視，應(yīng)采取措施使功放管有效地散熱。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁3. 功放電路中的交越失真 左圖電路采用了兩個(gè)導(dǎo)電特性相反的管子，其中T1和T2分別為NPN型管和PNP型管。電路工作時(shí)，一個(gè)管子在信號(hào)的正半周導(dǎo)通，另一管子在信的負(fù)半周導(dǎo)通，兩個(gè)管子在信號(hào)周期內(nèi)交替工作，各自產(chǎn)生半個(gè)周期的信號(hào)波形，在負(fù)載上合成一個(gè)完整的信號(hào)波形，這種功放電路稱作乙類功率放大電路。T1RLu0VCCiLT2iC1VCCiC2ui交越失真：兩個(gè)管子在信號(hào)周

39、期內(nèi)交替工作，由于管子總是存在著死區(qū)電壓，因此在信號(hào)零點(diǎn)附近不會(huì)產(chǎn)生基極電流，造成傳輸信號(hào)波形的嚴(yán)重失真，由于這種失真產(chǎn)生在過零值處，所以稱為交越失真。 觀察電路，可看出此電路沒有基極偏置，所以u(píng)BE1=uBE2=ui。當(dāng)ui=0時(shí)， T1管和T2管均處于截止?fàn)顟B(tài)。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁功放電路中交越失真說明及消除方法 ui/V t00.6-0.6 u0/V t00.6-0.6過零處的過零處的交交越越失真失真 此電路是能消除交越失真的甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱的功放電路。 只要R1、R2數(shù)值適當(dāng)，當(dāng)ui =0時(shí)，可使IC3 、VB2和VB1達(dá)到所需達(dá)到所需大小，為T1和T2發(fā)射結(jié)提供適當(dāng)電壓，

40、以消除過零處的交越失真。D2D1RCREC1T1RLVCCT2u0C2T3R1R2CEui電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁4. 差動(dòng)放大電路(1)零漂現(xiàn)象 直接耦合的多級(jí)放大電路，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)電壓并不為零，而且這個(gè)不為零的電壓會(huì)隨時(shí)間作緩慢的、無規(guī)則持續(xù)變動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移，簡稱零漂。差動(dòng)放大電路就是一種對(duì)零漂有很強(qiáng)抑制作用的放大電路。(2)差動(dòng)放大電路 RC1RC2VCCu0ReVEEui2ui1u02u01T1T2 差動(dòng)放大電路由兩個(gè)對(duì)稱的共射基本放大電路組成。其中T1、T2是兩個(gè)特性完全相同的晶體管，兩管基極信號(hào)電壓ui1、ui2大小相等、相位相反。 差動(dòng)放大電路這

41、種雙端輸入方式稱為差模輸入方式，所加信號(hào)稱為差模信號(hào)，差模信號(hào)是放大電路中需要傳輸和放大的有用信號(hào)，用uid表示，數(shù)值上等于兩管輸入信號(hào)的差值：uid=ui1 ui2電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁RC1RC2VCCu0ReVEEui2ui1u02u01T1T2 溫度變化、電源電壓波動(dòng)等引起的零漂電壓，折合到放大電路輸入端，相當(dāng)于在放大電路輸入端加了“共模信號(hào)”，外界電磁干擾對(duì)放大電路的影響也相當(dāng)于在輸入端加上了“共模信號(hào)”?？梢?，所謂的共模信號(hào)對(duì)放大電路是一種干擾信號(hào)。因此，放大電路對(duì)共模信號(hào)不僅不應(yīng)放大，反而應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抑制能力。 溫度發(fā)生變化時(shí)，差動(dòng)放大電路輸入端相當(dāng)于加了一個(gè)共模信

42、號(hào)，此時(shí)兩管對(duì)共模信號(hào)產(chǎn)生的電流，其變化規(guī)律相同，兩管集電極電壓漂移量也完全相同，從而使雙端輸出電壓始終為零。也就是說，依靠電路的完全對(duì)稱性，使兩管的零漂在輸出端相抵消。因此，零點(diǎn)漂移被抑制。電工電子技術(shù)電工電子技術(shù)首首 頁頁RC1RC2VCCu0ReVEEui2ui1u02u01T1T2 差動(dòng)放大電路的公共發(fā)射極電阻Re是保證靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的關(guān)鍵元件。當(dāng)溫度T兩管的發(fā)射極電流IE1和IE2、集電極電流IC1和IC2均增大由于兩管基極電位VB1和VB2均保持不變兩管的發(fā)射極電位VE升高引起兩管的發(fā)射結(jié)電壓UBE1和UBE2降低兩管的基極電流IB1和IB2隨之減小IC2下降。此過程類似分壓式偏置的共射放大電路中RE的作用。雙端輸出情況下，差動(dòng)放大電路兩管的輸出穩(wěn)定在靜態(tài)值，從而有效地抑制了零點(diǎn)漂移。Re數(shù)值越大，抑制零漂的作用越強(qiáng)。即使電路處于單端輸出方式，電路仍有較強(qiáng)的抑制零漂能力。由于Re上流過兩倍的集電極變化電流，其穩(wěn)定能力比射極偏置電路更強(qiáng)。此外，采用雙電源供電，可以使UB1UB20，從而使電路可適應(yīng)正、負(fù)兩種極性的輸入信號(hào)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。電工電子技