第2章交流放大電路

1、第2章交流放大電路2.12.22.32.42.52.62.7共發(fā)射極放大電路靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路共集電極放大電路多級放大電路差動放大電路功率放大電路場效應(yīng)管放大電路1共發(fā)射極放大電路放大電路的基本概念11. 放大電路的功能將微弱電信號進行放大，使接在放大電路輸出端負載上得到的輸出信號，與輸入端所加信號源信號的變化規(guī)律相同，而輸出信號的幅度和功率比輸入信號大得多。如：擴音機能夠?qū)⑤^小2. 放大電路的組成框圖3. 放大電路的分類信話筒揚聲器按頻率分：低頻; 高頻; 寬帶按接法分：共射; 共集; 共基按功能分：電壓放大;功率放大ii信號源i放大器o負載+ui-+uo-擴音機放大電路的基本概念14

2、.放大電路的主要性能指標(1) 電壓放大倍數(shù)I&I&oA&= U&/ U&iuoi信號源放大器負載(2) 電流放大倍數(shù)+U& iU& oA&= I& / I&Ioi(3) 功率放大倍數(shù)AP = Po / Pi = Au Ai(4) 輸入電阻I放+大器riroUr = U&/ I&iii(5) 輸出電阻(去掉負載)ro = U& / I&(6) 通頻帶(7) 失真(非線性失真、頻率失真)放大電路的基本概念11. 放大電路組成的原則(1) 為了不失真的放大交流電壓信號，必須給放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點；(2) 在輸入回路加入輸入信號ui 應(yīng)能引起 uBE 的變化，從而引起基極電流 iB 和集電極

3、電流 iC 的變化；(3) 輸出回路的接法應(yīng)當(dāng)將集電極電流的變化，盡可能多地轉(zhuǎn)化為電壓的變化送到輸出端的負載RL中去。靜態(tài)值：IBICIEUBE UCE不同符號的意義交流瞬時值：ib交流有效值：Ib 交直流總量：iBicIc iCieIe iEubeuce UbeUceuBE uCE放大電路的組成1簡單畫法共發(fā)射極接法放大電路+UCCRCRBRCCBUCCETTRB省去一個直流電源放大電路各元件的作用1 將放大的電流變成電壓 提供靜+UCC態(tài)工作點RCC2RB+ 提供能量T+uiC1RSuRoL1wC+XC =uS 提供信號通路； 阻隔直流通路負載信號源耦合電容直流電源偏置電阻集電極負載電阻放

4、大電路的工作原理1在放大器內(nèi)部 ( C1, C2之間 ) 各電壓電流均為直流+交流；在放大器外部 ( C1左邊, C2右邊 ) 輸入、輸出電壓只有交流。uCEiCiBuuBEcetUCEt+UCCtRCuStRBCu2o+iCiBtC1+uCERStuTRuBEuioL+uS負載放大器信號源ubeUBEibIBicIC靜態(tài)工作點的必要性1設(shè)UBE = 0.6Vui = 0.02 sinw t ViB/AiB/A60Q160ibQ4040設(shè)靜態(tài)工作點iBQ22020IBuBE/V00.600.580.62三極管t不導(dǎo)通0ube= DuBE = uBE UBEuiuBE/Vube= uiUBEi

5、= D i= i IbBBBt放大電路靜態(tài)分析1放大電路沒有輸入信號(ui = 0) 時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)工作點（直流量）UBE、IB、IC 和 UCE?？捎梅糯箅娐返闹绷魍穪矸治?。+UCCRBRCC2+C1+TRLu = 0i放大電路的靜態(tài)分析11.估算法畫出直流通路+UCC+UCCRRCBC2+RBRCICC1+I+UCEBTRL+u = 0iTUBEIE- UBE= UCCIB三極管的 U可估計為RBBE硅管的UBE 約為 0.6V鍺管的UBE 約為 0.2VIC = b IBUCE = UCC ICRC放大電路的靜態(tài)分析12. 圖解

6、法直流通路+UCCRBRCICRRIBCC+TIBUCCUCC+UCEU+IBCE+UBETUBEIE在同一坐標系中，作出三極管的輸入特性和電源的伏安特性 (直線)，交點為 IB 和 UBE 的靜態(tài)值 (誤差較大)；在同一坐標系中，作出三極管的輸出特性和電源的伏安特性 (直線)，交點為 IC 和 UCE 的靜態(tài)值。放大電路的靜態(tài)分析12. 圖解法例：在基本交流放大電路中，已知 UCC = 12V,RC = 4kW，RB = 285kW，試求靜態(tài)值。解：先估算 IB- UBE= UCC= 12 - 0.6IB= 0.04 mA = 40 ARB285將方程UCE = UCC ICRC 所表示的直

7、線，畫在三極管輸出特性曲線的坐標平面上。N點：IC = UCC / RC = 3 mA，UCE = 0直線的兩個端點M點：IC = 0,UCE = UCC = 12V放大電路的靜態(tài)分析12. 圖解法利用圖解法求解靜態(tài)工作點IC/mA直流負載線UCCN80 A3RC60 A2靜態(tài)工作點40 A1.51Q20AMIB = 0A0UCE /V12 U 6 24810CC求得靜態(tài)值為：IC = 1.5 mA，UCE = 6V，IB = 40 A靜態(tài)工作點與電路參數(shù)的關(guān)系1U和R 不變，R 增大為RIB 減小為IB ，工作點Q 向右下方移動CCCBBIC/mAUCCN80 A3RC60 A靜態(tài)工作點24

8、0 A1.5QIBQ120AMIB=0A0UCE /V12 U 6 24810CC（UBE=0.7V，=49），下面關(guān)于靜電路態(tài)工作點描述正確的是IB=26uAIE=1.3mAIC=26uAVCE=8.72V提交DCBA多選題 1分電路如右上圖所示，假設(shè)其靜態(tài)工作點處于Q點（見右下圖）。請問：當(dāng)分別增大和減小時，靜態(tài)工作點向哪個方向移動？增大時，向QH移動增大時，向QL移動減小時，向QH移動減小時，向QL移動提交DCBA多選題 1分放大電路的動態(tài)分析1放大電路有輸入信號 (ui 0) 時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。放大器中各電壓和電流都是直流分量和交流分量的疊加。微變等效電路分析法分析步驟：1. 畫出

9、放大電路的交流通路；2. 畫出三極管微變等效電路；熟練后可省去3. 畫出放大電路的微變等效電路；4. 利用放大電路的微變等效電路，進行動態(tài)分析，即求電壓放大倍數(shù) A&u、輸入電阻 ri、輸出電阻 ro。放大電路的動態(tài)分析11. 三極管的微變等效電路icibicCCBibBubeTubeb ibuceucerbeEE三極管微變等效電路的使用條件：(1) 分析小信號(微變)：信號較大時，參數(shù)將發(fā)生變化；(2) 分析交流量：不能用于求靜態(tài)值；(3) 分析低頻信號：200 Hz 300 kHz。放大電路的動態(tài)分析1+UCC2. 交流通路C1, C2對交流可視為RBRCC2+C1短路；U對交流可視+CC

10、為短路，據(jù)此畫出放大電路的交流通路。因為交流電流通過UCC 時，不產(chǎn)生交流壓降。交流通路+RS+TRuLouuSiic+T+uoibiiuceRCRLRS+RBuiu +S放大電路的動態(tài)分析13. 基本放大電路的微變等效電路CB+RS+U& SI&bbI&U&U&rbeRLRBRCobiEriro交流通路ic+T+uoibiiuceRCRLRS+RBuiu +S放大電路的動態(tài)分析1I&i4. 動態(tài)分析CB+RSrbeI&bI&RRR&UoU& ibBbCL+U& SEriro(1) 電壓放大倍數(shù)RL = RC /RL其中R- bI&U&A&u= 輸出與輸入反相源電壓放大倍數(shù)obLU& iI&b

11、 rbe(2) 輸入電阻U&oA&uS=U& iri =U& SI&iRB / r be riA&uri + RS- bRLrbe放大電路的動態(tài)分析14. 動態(tài)分析(3) 輸出電阻輸出電阻的概念I(lǐng)&放b I&b+RSI&b大rR&UUiC器從放大器的輸出端，可將放大器看作負載的信號源， 輸出電阻即是信號源的內(nèi)阻。利用外加電源法，從輸出端求受控源電路的等效電阻。= U&首先將負載去掉，信號源除源，求得roI&U&S = 0放大電路的動態(tài)分析14. 動態(tài)分析(3) 輸出電阻I&CBI&b= 0+U&RSrRBRCbI&b = 0beU& S= 0Ero由U& 在 rbe 中引起的電流為0，受控電流

12、也為0，受控電流源視為開路。輸出電阻ro = RC放大電路的動態(tài)分析1放大電路有輸入信號 (ui 0) 時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。圖解法分析步驟：1. 畫出放大電路的交流通路；2. 在輸入特性上作圖，確定 uBE 和 iB 的變化范圍；3. 在輸出特性上作直流負載線(放大器輸出端開路時) 或交流負載線(放大器輸出端接負載時)，根據(jù) iB的變化范圍，確定 iC 和 uCE的變化范圍；= Uom4. 求電壓放大倍數(shù) AuUim放大電路的動態(tài)分析11. 畫交流通路根據(jù)C1, C2對交流可+UCCRBRCC2+C1視為短路；U對交+CC+T流可視為短路，畫出RSuSRuLo+交流通路。因為交流電流通過UC

13、C時，不產(chǎn)生交流壓降。交流通路ic+T+uoibiiuceRCRLRS+RBuiu +S放大電路的動態(tài)分析12. 在輸入特性上作圖iB /AiB /A6060Q1ibQ4040iBQ22020IBuBE/V0.6000.580.62t0uBE/Vu = uibeUBEtiB 的變化范圍為20 60 A。3. 輸出端開路動態(tài)分析iC / mANQ1輸出端開路時交、直流負載線重合iC / mA803602.252.25icQI =40 A1.51.5BQ20.75200.75IC0Mu/V/V0336699CE0t12uCE電壓放大倍數(shù)0Ucem= Uom= UoUCEAuuce (uo)UimU

14、ituCE 的變化范圍為39V。iC 的變化范圍為0.752.25mA。4. 輸出端接負載動態(tài)分析交流負載線利用D uce= D ic RL作交流負載線iC / mA3iC / mAN80QQ1602.2512.25icQI =40 A1.51.50.75BQ2200.75Q20Mu/V/V0336699CE0t12uCE0接負載后, Uom空載輸出電壓負載輸出電壓減小,Au下降。uce (uo)t5.用圖解法分析非線性失真（1）靜態(tài)工作點偏高引起飽和失真iC / mAiC / mA設(shè)靜態(tài)值 IB = 60 A80 mA正半周變平N3Q1IB=60 mAQic2Q40 mA2120mA0 Mu

15、CE /Vt0369120uCE/V0u 波形o負半周變平u(u )ceo發(fā)生 飽和失真5.用圖解法分析非線性失真（2）工作點偏低引起截止失真（a）工作點偏低引起 ib失真iB / AiB / A設(shè)靜態(tài)值 IB = 5 A在 ube 負半周 t1 t2區(qū)間內(nèi)，uBE小于死區(qū)電壓，iB = 0。Q1負半周變平ibQ5uBE uBE/ V/ V00Q2ttt120uit1 t2 t（2）工作點偏低引起截止失真（b）工作點偏低引起 ic、uce(uo)失真iC /mA設(shè)靜態(tài)值IB= 5 A80 Ai/mA3C60 A240 A負半周變平Q1120 A0.750.75iQIB= 5 Ac0.250.2

16、500uCE/V/V00Q39t62uCEuo 的波形正半周變平uce(uo)正半周變平t發(fā)生 截止失真5.用圖解法分析非線性失真（3）輸入信號過大引起非線性失真設(shè)靜態(tài)值IB= 40 AiC / mAiC / mAN80 mA3Q1IB = 60 mA40 mAic2Q120mAQ20uCE /Vt012 M3690uCE/V0u 波形ouce(uo)t兩邊同時發(fā)生失真2工作點穩(wěn)定的放大電路溫度對靜態(tài)工作點的影響2IC/mAIC/mA60C溫度升高引起ICEO和b 增加工作點上移， 靠近飽和區(qū)。6025C338060Q40A22Q40A202011IB= 0I = 0B00IIU/VU/VCE

17、OCEOCECE- UBE= UCC在基本交流放大電路中，IB固定不變，RB而 IC = b IB + ICEO，所以溫度升高時將引起 IC 增加。分壓式偏置電路2+UCC1. 電路的組成與基本放大電路相比，增加了三個元件：I1RB1RCC2+C1IB+T+uoRB2、RE、CE 。2. 穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理設(shè)電路滿足I1 IB，VB+RSRLu+RI2+uiB2RECESRB2 UCCI2 IB，有基極電位基本不變VB =RB1 + RB2由 UV ，有調(diào)整過程= VBEBE溫度升高 I I V UCIC EEBEIB這種穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用，稱為直流負反饋分壓式偏置電路23. 靜態(tài)分析+U

18、CC（1）畫出直流通路(將各電容開路)；12VICRRC4kWB1（2）用估算法求靜態(tài)值 I 、I和U。W30kBCCEIB+ UCE例：已知: b = 50, U= 0.6V, 求靜態(tài)值。VBBETRB2 UCC RB1 + RB2= 10 12 = 3V解：V=RRE2.2kWBB2IE30 + 1010kW= VB - UBE= 3 - 0.6 = 1.09 mA IEICRE2.2= IC= 1.09 = 21.8 AIBb50UCE = UCC ICRC IERE = UCC IC ( RC+RE)= 12 1.09 ( 4 + 2.2) = 5.24V若令RB=RB1/RB2， 與

19、基本放大電路的微變等效電路相同（1）畫出微變等效電路；4. 動態(tài)分析例：已知：（2）求A&、r 、r。uioI&iCBR = 4kW，Lb = 50，+RSrbeRB1I&bI&RB2RRI= 1.09mA。U&UibbCLE+o 30kW 10kW4kW4kW 。U& S求 A& 、r、rEuioriro解：rbe = 300 + (1 + b ) 26(mV)= 300 + (1 + 50) 26 = 1516.5IE(mA)1.09= - bRL= - 50 (4 / 4) = - 65.94A&urbe1.52ri = RB1/RB2/rbe = 30 / 10 / 1.52 = 1.

20、26 kWro = RC = 4 kW5. 引入交流負反饋的計算+UCCRB1RCC2+C1+T+RE1uoRLRB2ui+RE2CE將發(fā)射極電阻分為兩個電阻RE2和RE2的串聯(lián)， 旁路電容CE與RE2并聯(lián)，這樣即可減小負反饋對電壓放大倍數(shù)的影響，又可保證靜態(tài)工作點不變。畫出微變等效電路5. 引入交流負反饋的計算BCbI&bI&bErbe+RB1RB2RCRL U& oU& iRE1I&eriro= -b I&b RL= I&brbe + I&e RE1 = I&b rbe+ ( 1+b )RE1U& oU& ib RLrbe + (1 + b )RE1= U& oA&= -uU& iri =

21、 RB1/RB2/ rbe+ ( 1+b )RE1ro = RC與 A&= - bRL 相比，urbe電壓放大倍數(shù)減小， 輸入電阻增大。3共集電極放大電路共集電極放大電路3從發(fā)射極和地之間取輸出電壓，亦稱為射極輸出器。+UCC+15V+UCC150kWRBCTRB1+T+ UCEC0.5kW2+b =60RS+I+uoBuiRE3kWRL3kWREuS靜態(tài)分析畫出直流通路IEUCC - UBERB + (1 + b )RE=15 - 0.6= 43.24 A例： IB=150 + (1 + 60) 3IE = (1+ b ) IB= (1+ 60 ) 43.24 = 2.64 mA= UCC

22、IERE= 15 2.64 3 = 7.08 VUCE微變等效電路動態(tài)分析由圖可見，輸入回路與輸出回路以集電極為公共點，故稱為共集電極電路。1. 電壓放大倍數(shù)BCbI&b+rbeI&bERSU& iRB+&+RUSRU& oLEriro= (1 + b )I&b RL= I&brbe + I&e RLU& oU& i= I&b rbe+ (1+b )RLA&u 0：U& o與U& i 同相(1 + b )RLrbe + (1 + b )RL= U& oA&=uU& iA&接近 1：U&跟隨U&變化，oiu2. 輸入電阻電路無電壓放大作用， 但能夠放大功率。= RB / rbe+ (1+b )R

23、Lrirbe3.輸出電阻I&I&EB用外加電源法求等效電阻, 重畫微變等效電路+I&bbI&RSRBbREU&U&I&b=R/ R+ rSBbeU&CroroI& = I&+ bI&= (1 + b )bbRS + rbe= RS + rber = U&式中 R = R/ RoSSBI&1 + b= RS + rbe= U&= r / R輸出電阻r/ RooEE1 + bI&電壓放大倍數(shù)小，數(shù)值為0.9 0.99。輸入電阻較大，阻值為幾幾百千歐。輸出電阻較小，阻值為幾十幾百歐姆。4. 射極輸出器的特點：（1） 電壓放大倍數(shù)小于1，但近似等于1。（2） 輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨作用。（3） 輸入電阻高。（4） 輸出電阻低。5.射極輸出器的應(yīng)用可用射極輸出器作多級放大器的輸入級、輸出級或中間級。用射極輸出器作輸入級時，因其輸入電阻高，可以減小放大電路對信號源的影響；作輸出級時，利用它輸出電阻低的特點，可以穩(wěn)定輸出電壓，提高帶負載能力；將射極輸出器接在兩級共發(fā)射級放大電路之間作為中間級，可以起阻抗變換作用，改善整個放大電路的性能。4差動放大電路