三極管基本放大電路

1、.1.1.晶體三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)晶體三極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)2個(gè)PN結(jié)：集電結(jié)、發(fā)射結(jié)集電結(jié)、發(fā)射結(jié)3個(gè)區(qū)：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)3個(gè)引腳：集電極（集電極（c)c)、基極、基極(b)(b)、發(fā)射極、發(fā)射極(e)(e)PNP型 NPN型 三極管的兩種結(jié)構(gòu)及電路圖形符號(hào)注意符號(hào)中箭頭方向的區(qū)別！有箭頭的一側(cè)為發(fā)射極，箭頭方向表示發(fā)射極正向電流方向用V表示.第2節(jié) 三極管基本放大電路1.1.放大電路的基本知識(shí)放大電路的基本知識(shí) 放大電路也稱放大器，收音機(jī)、電視機(jī)、擴(kuò)音機(jī)都是放大電路的典型應(yīng)用，下圖所示為擴(kuò)音機(jī)結(jié)構(gòu)和外型示意圖。首首先話筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)擴(kuò)音機(jī)內(nèi)部的放大電先話

2、筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)擴(kuò)音機(jī)內(nèi)部的放大電路對(duì)其放大后，送給揚(yáng)聲器，最后揚(yáng)聲器又把被放大的電信號(hào)路對(duì)其放大后，送給揚(yáng)聲器，最后揚(yáng)聲器又把被放大的電信號(hào)還原成了聲音信號(hào)。還原成了聲音信號(hào)。.【放大電路的概念放大電路的概念】 能把外界送入微弱的電信號(hào)不失真地放大不失真地放大至所需數(shù)值并送給負(fù)載的電路就稱為放大電路?！痉糯箅娐返姆诸惙糯箅娐返姆诸悺?按信號(hào)的大小信號(hào)的大小分，可分為小信號(hào)放大器小信號(hào)放大器和大信號(hào)放大信號(hào)放大器大器；按信號(hào)的頻率信號(hào)的頻率分，可分為直流放大器直流放大器、低頻放大器低頻放大器、中頻放大器中頻放大器、視頻放大器、高頻放大器視頻放大器、高頻放大器等；按放大器的構(gòu)成形

3、式放大器的構(gòu)成形式分，可分為分立元件分立元件放大器和集成電路放大器放大器和集成電路放大器；按用途用途分，可分為電壓放大器電壓放大器、電流放大器電流放大器和功率放大器功率放大器。本章所學(xué)的是低頻小信號(hào)放大器低頻小信號(hào)放大器。【放大器的方框圖放大器的方框圖】 實(shí)際放大器的類型各種各樣，但都可以用以下的框圖來表示。放大器由信號(hào)源、放大電路、直流電源信號(hào)源、放大電路、直流電源和負(fù)載負(fù)載四部分組成。其中信號(hào)源代表被放大的弱小電信號(hào)；負(fù)載代表實(shí)際用電設(shè)備(例如揚(yáng)聲器、顯像管等)。（a）組成框圖 (b)內(nèi)部結(jié)構(gòu).2.2.基本共射放大電路基本共射放大電路特點(diǎn)特點(diǎn)1 1 只有一個(gè)三極管作為放大元件只有一個(gè)三極管

4、作為放大元件2 2 輸入回路和輸出回路的公共端是發(fā)射極輸入回路和輸出回路的公共端是發(fā)射極（a）原理電路 （b）實(shí)物圖.發(fā)射極單管放大電路各組成元件的作用發(fā)射極單管放大電路各組成元件的作用 .電路中各電流、電壓的符號(hào)規(guī)定電路中各電流、電壓的符號(hào)規(guī)定 電路中既包含輸入信號(hào)所產(chǎn)生的交流量，又包含直流電源所產(chǎn)生的直流量。為了區(qū)分不同分量，通常做了以下規(guī)定 .放大電路原理圖的畫法1.1.直流通路和交流通路直流通路和交流通路 【直流通路】指靜態(tài)時(shí)放大電路直流電流通過的路徑。 畫直流通路原則 ：將電容視為開路將電容視為開路。 （a）單管共射放大電路 （b）直流通路.【交流通路】指輸入交流信號(hào)時(shí)放大電路交流信

5、號(hào)流通的路徑。 畫交流通路的原則：直流電源、電容視作短路直流電源、電容視作短路 仍以共射放大電路為例，其交流通路如下圖所示。 共射放大電路的交流通路.【例2-5】畫出下面圖放大電路的直流通路和交流通路。 【解析】畫直流通路的原則是交流信號(hào)視為零、電容視作開路交流信號(hào)視為零、電容視作開路，畫交流通路的原則是直流電源電源、電容視作短路直流電源電源、電容視作短路。畫法如圖所示 (a)放大電路案例解析案例解析(b)直流通路(c) 交流通路.電路的工作原理電路的工作原理 （1 1）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)靜態(tài)是指放大器沒有交流輸入信號(hào)時(shí)放大電路的直流直流工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)是指放大器有交

6、流信號(hào)輸入時(shí)放大電路的工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)是指在靜態(tài)情況下，放大器輸入端的電流IBQ和電壓UBEQ及輸出端的電流ICQ和電壓UCEQ在三極管輸入輸出特性曲線族上所確定的點(diǎn)，用表示。如下圖所示: .（2）設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性）設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 放大器只有當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)時(shí)，三極管才能不失真不失真地對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。放大器的點(diǎn)設(shè)置不合適，將導(dǎo)致放大輸出的信號(hào)產(chǎn)生失真。例如，在音頻放大中表現(xiàn)為聲音失真，在電視掃描放大電路中將表現(xiàn)為圖像比例失真。由點(diǎn)設(shè)置不合適引起的失真主要有截止失真截止失真和飽和失真飽和失真兩類。一般來說，點(diǎn)總是設(shè)在三極管輸出特性曲線放大區(qū)的中央。點(diǎn)過高或

7、過低都將造成輸出信號(hào)產(chǎn)生失真，可以通過調(diào)節(jié)電阻Rb來解決,如下表所示：注意注意：當(dāng)輸入信號(hào)幅度過大時(shí)，即使設(shè)置了合適靜態(tài)工作點(diǎn)，輸出波形仍然會(huì)產(chǎn)生失真。因此共發(fā)射極放大電路一般在小信號(hào)下工作。.（3 3）放大器的工作原理）放大器的工作原理 在單管共射放大電路中，如下圖所示，輸入弱小的交流信號(hào)ui通過電容Cl的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極，相當(dāng)于基-射極間電壓uBE發(fā)生了變化，于是引起iB、iC、uCE隨之發(fā)生變化。uCE通過電容C隔離了直流成分，輸出的只是放大信號(hào)的交流成分uo，而且uo與ui反相。 歸納歸納：在單管共射放大電路中，輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓頻率相同，相頻率相同，相位相反，幅度

8、被放大位相反，幅度被放大，所有這種電路除了有電壓放大作用還有電壓倒相電壓倒相作用。 .3.3.放大電路的偏置電路放大電路的偏置電路 放大電路的偏置電路是為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。偏置電路不僅關(guān)系到放大電路對(duì)輸入信號(hào)能否不失真地放大，還對(duì)放大電路的性能指標(biāo)有重大影響。 常用的偏置電路包括射極偏置電路、集電極-基極偏置電路、溫度補(bǔ)償偏置電路等。射極偏置電路在較寬的溫度變化范圍內(nèi)都能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，而且更換值不同的三極管也具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的效果；集電極-基極偏置電路能夠克服三極管的ICBO和UBE的溫度特性對(duì)ICQ的影響，但不利于克服變化對(duì)ICQ的影響；采用熱敏電阻補(bǔ)償，需通過實(shí)驗(yàn)來選配合

9、適的RT值及特性，也可使靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定；二極管補(bǔ)償，可在一定程度上進(jìn)一步提高靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性。.*4 4、放大電路三種組態(tài)的特點(diǎn)放大電路三種組態(tài)的特點(diǎn)三極管在電路中的三種基本連接方式 如下：（a）共射級(jí)接法 (b)共基極接法 (c)共集電極接法.【共基極放大電路】輸入信號(hào)是由三極管的發(fā)射極與基極兩端輸入的，再由三極管的集電極與基極兩端獲得輸出信號(hào)因?yàn)榛鶚O是共同接地端，所以稱為共基極放大電路?！竟布姌O放大電路】輸入信號(hào)是由三極管的基極與集電極兩端輸入的，再由三極管的發(fā)射極與集電極兩端獲得輸出信號(hào)。因?yàn)榧姌O是共同接地端，所以稱為共集電極放大電路。.三種組態(tài)放大電路的比較三種組態(tài)放大電路的比較

10、 KKKK.2.2.靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算 靜態(tài)時(shí)，放大電路中各處的電壓、電流均為直流量各處的電壓、電流均為直流量。對(duì)直流通路作電路分析，求解輸入、輸出電路的電流、電壓即放大電路的靜態(tài)分析，從而確定出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。 以單管共射放大電路為例，其直流通路如右下圖所示。設(shè)電路參數(shù)VCC、Rb、RC和三極管放大倍數(shù)已知，忽略三極管的UBEQ（硅管UBEQ0.7V，鍺管UBEQ0.3V）,可以推導(dǎo)得： bCCRVbRUVIBEQCCBQICQIBQ UCEQ VCCICQ RC 由上述公式求得的IB、 IC和UCE值即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q。.【例2-5】用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC1

11、2V，RC=4k， Rb=300k，=37.5，忽略UBEQ?！窘馕觥?mAIIBQCQ5 . 1105 . 11045 .3735VVRIVUCCQCCCEQ6104105 . 11233案例解析案例解析uARVIbCCBQ40104103001253 .第4節(jié) 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定 在前面學(xué)到，放大電路要想實(shí)現(xiàn)放大不失真，必須設(shè)置合理的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。在共發(fā)射極基本放大電路中，可以通過VCC、Rb 、Rc等參數(shù)來確定靜態(tài)工作點(diǎn)。但是由于這種電路的基極電流是基本固定的，當(dāng)環(huán)境溫度變化（或更換管子）引起管子參數(shù)變化時(shí)，會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，從而引起放大信號(hào)失真。 由于溫度的變化溫度的變化是影

12、響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的主要因素，下面我們就來討論溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。.1.1.溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高會(huì)造成三極管的特性參數(shù)的變化，主要會(huì)引起ICQ增大，造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，如右下圖所 示。 具體過程具體過程（1）溫度升高，特性參數(shù)ICBO增大，使ICQ增大；（2）溫度升高，特性參數(shù)值增大，即使IB不變，由于IC=IB，則ICQ增大；（3）溫度升高，特性參數(shù)UBEQ下降，由于 ，則ICQ增大。 可見，共發(fā)射極基本放大電路受溫度影響極易造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，因此，在實(shí)際應(yīng)用中很少采用。為了能自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，常采用分壓式偏置放大

13、電路分壓式偏置放大電路和射極偏置放大電路射極偏置放大電路。 bRUVIBEQCCBQ.2.2.分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路 分壓式偏置放大電路及實(shí)物圖如下。其中，基極下偏置電阻Rb2可以使電源電壓Vcc經(jīng)Rb1與Rb2串聯(lián)分壓后為基極提供穩(wěn)定電壓UB，發(fā)射極電阻Re的作用是穩(wěn)定靜態(tài)電流IE（IC），發(fā)射極旁路電容Ce的作用是提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的損耗，使放大器放大能力不會(huì)因?yàn)镽e而降低。(a)電路圖 (b)連線圖.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理(1)溫度升高，則引起ICQ增大，則IEQ流經(jīng)Re產(chǎn)生的電壓UEQ也隨之增大；(2)而UEQ=UBQ-UBEQ，因?yàn)閁BQ是電

14、源電壓Vcc經(jīng)Rb1、Rb2串聯(lián)分壓后得到的穩(wěn)定值，所以UBEQ將減小。此時(shí)，IBQ減小，ICQ也將減小。上述過程可表示為： 所以，分壓式偏置放大電路具有自動(dòng)調(diào)整功能，當(dāng)當(dāng)ICQ要增加時(shí)，電要增加時(shí)，電路不讓其增加；當(dāng)路不讓其增加；當(dāng)ICQ要減小時(shí)，電路不讓其減?。粡亩仁挂獪p小時(shí)，電路不讓其減小；從而迫使ICQ穩(wěn)定穩(wěn)定。所以該電路具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用?！痉€(wěn)定條件】IRb2IBQ ； UBUBEQ.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算分壓式偏置放大電路的直流通路如右下圖，則有：CCb2b1b2BQVRRRUBQBEQBQCQEQeeUUUIIRRCQBQII)(ecCQCCCEQRRIVU.*

15、第5節(jié) 多級(jí)放大器 實(shí)際應(yīng)用中，放大電路的輸入信號(hào)通常很微弱（毫伏或微伏數(shù)量級(jí)），為了使放大后的信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載，僅僅通過單管放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，很難達(dá)到實(shí)際要求，常常需要采用多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路。采用多級(jí)放大電路可有效地提高放大電路的各種性能，如提高電路的電壓增益、電流增益、輸入電阻、帶負(fù)載能力等 .1.1.多級(jí)放大器的組成多級(jí)放大器的組成 【定義】【定義】多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的單級(jí)放大電路所組成的電路。 【各級(jí)作用】通常稱多級(jí)放大電路的第一級(jí)為輸入級(jí)。對(duì)于輸入級(jí)，一般采用輸入阻抗較高的放大電路，以便從信號(hào)源獲得較大的電壓輸入信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。中間級(jí)主要實(shí)現(xiàn)電

16、壓信號(hào)的放大，一般要用幾級(jí)放大電路才能完成信號(hào)的放大。通常把多級(jí)放大電路的最后一級(jí)稱為輸出級(jí)，主要用于功率放大，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。【多級(jí)放大電路的耦合方式】在多級(jí)放大電路中，各級(jí)放大電路輸入和輸出之間的連接方式稱為耦合方式。常見的連接方式有三種：阻容阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。耦合、直接耦合和變壓器耦合。 .2.2.多級(jí)放大器的簡(jiǎn)單分析多級(jí)放大器的簡(jiǎn)單分析【電壓放大倍數(shù)Au】多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各單級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的乘級(jí)。即: Au=Au1Au2Au3Aun 【輸入電阻Ri】多級(jí)放大電路的輸入電阻Ri等于從第一級(jí)放大電路的輸入端所看到的等效輸入電阻Ri1 即： Ri=Ri1

17、【輸出電阻Ro】多級(jí)放大電路的輸出電阻Ro等于從最后一級(jí)（末級(jí)）放大電路的輸出端所看到的等效電阻Ron即： Ro=Ron .多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路中每個(gè)單管放大電路稱為“級(jí)級(jí)”，級(jí)與級(jí)之間的連接方式叫耦合耦合。下表為三種常用耦合方式的比較。.本章小結(jié)本章小結(jié)1.三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，按結(jié)構(gòu)分為NPN和PNP兩類。三極管的集電極電流受基極電流的控制，所以三極管是一種電流控制器件電流控制器件。在滿足發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的條件下，具有電流放大的作用。三極管的輸出特性曲線可分成截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū)截止區(qū)、飽和區(qū)、放大區(qū)。2.單管發(fā)射放大電路是學(xué)習(xí)其他電路的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)習(xí)后面放大電