電子技術(shù)電子教案第2A章課件

1、第 2 章 基本放大電路 本章點(diǎn)睛信號(hào)產(chǎn)生電路基本放大或集成放大電路功率放大電路 電源電路負(fù)載在進(jìn)行本章的學(xué)習(xí)之前，先來(lái)看看下面的幾個(gè)問(wèn)題你知道嗎？問(wèn)題1：“本章點(diǎn)睛”中的圖是什么？問(wèn)題2：什么是“放大”呢？“放大電 路”是作什么用的？問(wèn)題3：用什么器件來(lái)完成放大的作用？基本放大電路的組成及工作原理放大器的分析方法常見(jiàn)的放大電路放大器的頻率特性多級(jí)放大器本章小結(jié)主要要求： 了解基本放大電路的組成2.1 放大電路基礎(chǔ)知識(shí)掌握其工作原理,及靜態(tài)工作點(diǎn)的求解了解放大器的主要性能指標(biāo)2.1.1 基本單級(jí)放大電路的連接形式放大器的輸入輸出端口晶體管V具有放大作用,是放大器的核心;基極電阻Rb,與基極電流

2、集電極電流和三極管的電壓偏置有密切關(guān)系;集電極電阻Rc,把放大的電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出;耦合電容C1和C2,具有隔直通 交作用,傳遞交流信號(hào)又使放 大器不受信號(hào)源和輸出負(fù)載的影響. 按放大目的的不同,放大器又分交流放大器,直流放大器,脈沖放大器,下面以共射極交流基本放大電路為例分析: 適當(dāng)選取Rb ,RC, UCC參數(shù),晶體管就能工作在放大區(qū):若晶體管射基極等效動(dòng)態(tài)電阻為rbe,加入輸入信號(hào)ui前iB= IB,則分析電路:符號(hào)說(shuō)明: 以基極電流為例,iB代表基極電流的瞬時(shí)值,IB代表直流分量,ib代表交流分量,有效值用Ib表示,復(fù)數(shù)量量用 表示.2.1.2 基本放大電路中常見(jiàn)元器件的作用 適當(dāng)選取

3、Rb ,RC, UCC參數(shù),晶體管就能工作在放大區(qū):若晶體管射基極等效動(dòng)態(tài)電阻為rbe,加入輸入信號(hào)ui前iB= IB,則分析電路符號(hào)說(shuō)明: 以基極電流為例,iB代表基極電流的瞬時(shí)值,IB代表直流分量,ib代表交流分量,有效值用Ib表示,復(fù)數(shù)量量用 表示.2.1.3 基本放大電路的工作原理放大電路的工作原理: ui經(jīng)過(guò)輸入端電容C1與UBE疊加到晶體管輸入端,使基極電流iB發(fā)生變化,進(jìn)而使集電極電流ic發(fā)生變化, ic在RC上的壓降使晶體管輸出端電壓發(fā)生變化,最后經(jīng)過(guò)電容C2輸出交流電壓uo(從圖中可見(jiàn)uo與 ui相位相反,稱(chēng)為放大器的倒相作用,適當(dāng)選取RC, uo會(huì)比ui大的多)微弱的電壓信

4、號(hào)uiicuoBJTRC利用晶體管的控制作用，把直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能2.1.4 放大電路的主要性能指標(biāo)1.放大倍數(shù)或增益電壓放大倍數(shù)Au電流放大倍數(shù)Ai功率放大倍數(shù)Ap 工程上經(jīng)常用以10為底的對(duì)數(shù)來(lái)表示電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)的大小， 單位是B(貝爾， Bel)2.最大輸出幅度放大器能供給的最大輸出電壓(最大輸出電流)的大小,用Uomax和Iomax表示.3.輸入電阻Ri從放大電路的輸入端看進(jìn)去的等效電阻被稱(chēng)為放大電路的輸入電阻4.輸出電阻輸出電阻是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻當(dāng)用恒壓源時(shí),總是希望輸入電阻越大越好,可以減小輸入電流,減小信號(hào)源內(nèi)阻上的壓降,增加輸出電壓的幅值;放大器

5、的輸出電阻越小越好,增加輸出電壓的穩(wěn)定性,改善負(fù)荷性能2.2晶體管共發(fā)射極放大電路 主要要求： 掌握放大電路的靜態(tài)分析法。 掌握放大電路的動(dòng)態(tài)分析。2.2.1 放大電路的靜態(tài)分析輸出特性曲線(xiàn)上的Q點(diǎn)輸入特性曲線(xiàn)上的Q點(diǎn) 處于靜態(tài)狀況下的電路,只有直流成分而無(wú)交流成分,可刪去電容,變?yōu)橹绷魍?【例2.2.1】硅三極管放大電路如圖2.2.2所示，已知40，試計(jì)算該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。2.1.2 放大電路的動(dòng)態(tài)分析小信號(hào)等效 電路分析法 1. 晶體管及其小信號(hào)等效模型2.1.2 放大電路的動(dòng)態(tài)分析小信號(hào)等效 電路分析法 2. 小信號(hào)等效電路分析法（a）共發(fā)射極基本放大電路 （b）交流通路 （c）小信

6、號(hào)等效電路【實(shí)例演示】圖2.2.6為固定偏置共發(fā)射極放大電路的測(cè)試電路與輸入、輸出電壓波形。其中輸入信號(hào)為1kHz的正弦電壓信號(hào)，有效值12mV，萬(wàn)用表實(shí)測(cè)輸出電壓有效值1.65V，放大倍數(shù)約為140倍，輸出電壓與輸入電壓反相。電路中用可變電阻器和一固定電阻串聯(lián)作為基極偏置電阻，用來(lái)調(diào)整基極電流的大小，本例靜態(tài)工作點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)值為UBE=0.71V，IB=51.8A，U CE=7.6V，IC=1.665mA。【例2.2.2】 共發(fā)射極放大電路如圖2.2.7所示。 已知VCC =20V，RC=6k，RB=470k，=45， RL=4k，RS=1.25k，UBE=0.7V，RE=1k，CE為射極旁路

7、電容，在交流時(shí)可認(rèn)為短路。求（1）Q點(diǎn)的數(shù)值；（2）源電壓放大倍數(shù)（3）輸入電阻ri和輸出電阻ro。 3. 靜態(tài)工作點(diǎn)的位置與線(xiàn)形失真的關(guān)系畫(huà)出iC和uCE的變化曲線(xiàn)如圖（b）所示，它們的表達(dá)式為 截止失真時(shí)的輸出電壓波形 2.2.3影響放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因素 晶體管是放大電路的核心，要使晶體管正常發(fā)揮作用，還需要具備一定的外部條件即合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。1.靜態(tài)工作點(diǎn)的意義 當(dāng)ui =0時(shí)，放大電路中沒(méi)有交流成分，稱(chēng)為靜態(tài),或稱(chēng)為直流工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)可以用晶體管的電流,電壓一組數(shù)值來(lái)表示,分別是基極電流IBQ，集電極電流ICQ及集射極電壓UCEQ。它們?cè)谌龢O管特性曲線(xiàn)上所確定的一個(gè)點(diǎn),

8、稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，習(xí)慣上常用Q表示,又稱(chēng)為Q點(diǎn).假設(shè)靜態(tài)工作點(diǎn)沒(méi)有選擇在放大區(qū)中間，沿負(fù)載線(xiàn)偏上或偏下，這時(shí)輸出電壓信號(hào)以靜態(tài)工作點(diǎn)Q為中心沿負(fù)載線(xiàn)波動(dòng)，就可能進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)，輸出電壓信號(hào)就不能保證與輸入電壓信號(hào)相似，這種情況的輸出信號(hào)叫作失真。進(jìn)入截止區(qū)產(chǎn)生的失真稱(chēng)為截止失真，進(jìn)入飽和區(qū)的失真稱(chēng)為飽和失真。 從以上分析可以看出，靜態(tài)工作點(diǎn)是否選擇合適對(duì)克服失真起主要作用。 影響靜態(tài)工作點(diǎn)的主要因素有UCC，RC , Rb 。這三個(gè)因素中，一般UCC確定后不易改變； RC對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)影響相比較?。?Rb是這三個(gè)因素中最主要因素，一般可認(rèn)為IBQ與Rb成反比，飽和失真時(shí)，應(yīng)增大Rb使IBQ減小

9、，降低工作點(diǎn)Q（或減小）；截止失真時(shí)，應(yīng)減小Rb ，使IBQ增大，來(lái)升高靜態(tài)工作點(diǎn)Q.只要調(diào)節(jié)Rb總可以使靜態(tài)工作點(diǎn)工作在放大區(qū)直流負(fù)載線(xiàn)中間，在調(diào)節(jié)有困難時(shí)，再考慮調(diào)節(jié)UCC和RC 。合理選擇以上參數(shù)，直至波形不失真時(shí)為止。2.2.3 影響放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因素 分壓式發(fā)射極偏置電路【例2.2.3】 分壓式射極偏置電路如圖2.2.10所示，60，RE0.5k，RB130k，RB26.8k，RC2k，RL2k，三極管發(fā)射結(jié)壓降為0.7V。求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（2）電壓放大倍數(shù)（3）輸入電阻；（4）輸出電阻. 發(fā)射極偏置電路的小信號(hào)等效電路 （2）電壓增益 2.3 晶體管共集電極放大電

10、路 共集電極放大電路 共集電極放大電路的小信號(hào)等效電路 2.3.2 共集電極放大電路的應(yīng)用1. 共集電極電路用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)2. 共集電極電路用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)依據(jù)KVL有:UBEQ近似等于二極管的正向電壓值,一般取: UBEQ0.3V(硅管)0.7V(鍺管)UCC UBEQIBQUCC RCICQ+ UCEQ UCC =0ICQ = IBQ2.4 晶體管共基極放大電路 2.4.1 共基極放大電路的組成與分析2.4.2 三種晶體管基本放大電路的比較從電壓放大倍數(shù)看，共射極和共基極電路的電壓放大倍數(shù)均很大，只不過(guò)共射極電路的輸入輸出電壓同相，共基極電路的輸入輸出電壓反相，共集電極電路的

11、電壓放大倍數(shù)最小，小于1約等于1；從電流放大倍數(shù)看，共射極電路同時(shí)具有較高的電流放大倍數(shù)，共集電極電路的電流放大倍數(shù)最大，為（1）倍，共基極電流的電流放大倍數(shù)最小，小于1約等于1；從輸入電阻看，三種電路的輸入電阻按照從大到小的順序?yàn)椋汗布姌O放大電路、共發(fā)射極放大電路和共基極放大電路。從輸出電阻看，共集電極電路的帶負(fù)載能力最強(qiáng)，其余兩種較差。2.5 場(chǎng)效晶體管放大電路簡(jiǎn)介2.5.1 場(chǎng)效晶體管的直流偏置電路與靜態(tài)分析2.5.1 交流分析1.場(chǎng)效應(yīng)晶體管的小信號(hào)等效模型2.場(chǎng)效晶體管放大電路的小信號(hào)等效電路分析2.6 放大電路中的負(fù)反饋2.6.1 負(fù)反饋的基本概念電子電路中常見(jiàn)的兩種反饋存在形式

12、 1. 什么是反饋？怎樣知道一個(gè)放大電路中是否有反饋呢？2. 反饋的框圖與反饋的極性交流反饋和直流反饋 反饋放大電路方框圖 2. 反饋的框圖與反饋的極性3. 負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式 基本放大電路的放大倍數(shù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) 反饋放大電路的放大倍數(shù)閉環(huán)增益 4. 反饋深度2.6.2 反饋放大電路的分類(lèi)1. 電壓反饋和電流反饋2. 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋（a）串聯(lián)反饋 （b）并聯(lián)反饋3. 負(fù)反饋的四種基本類(lèi)型與判別方法根據(jù)反饋放大電路的采樣和比較方式，可以分別構(gòu)成四種負(fù)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋?！纠?.6.1】共集電極放大電路

13、電壓串聯(lián)負(fù)反饋的反饋分析。【例2.6.2】電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的反饋分析【例2.6.3】分析圖2.6.9所示分壓式射極偏置電路的反饋極性并 判斷反饋類(lèi)型?！纠?.6.4】 圖2.6.10所示電路是由NPN三極管構(gòu)成的集電極基極偏置的反相電壓放大電路。（1）分析該電路是否具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用；（2）判斷該電路的交流反饋類(lèi)型，標(biāo)出反饋信號(hào)的位置?！纠?.6.5】 分析判斷圖2.6.11中兩級(jí)放大電路的反饋類(lèi)型和反饋極性。2.6 放大電路中的負(fù)反饋2.6.3 引入負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響1.降低放大電路的增益2.提高增益的穩(wěn)定性【例2.6.6】已知某負(fù)反饋放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小為A=1

14、0000，反饋系數(shù)F=0.01，由于三極管參數(shù)的變化使開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)減小了10%，試求變化后的閉環(huán)放大倍數(shù)Af的大小及其相對(duì)變化量。【解】三極管參數(shù)變化后的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為A=10000（110%）=9000閉環(huán)放大倍數(shù)為98.9閉環(huán)放大倍數(shù)Af的相對(duì)變化量為由此可見(jiàn)，引入負(fù)反饋后，電壓放大倍數(shù)下降，但相對(duì)變化量減小，從而提高了電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。3. 減少非線(xiàn)性失真由于基本放大電路本身的失真和凈輸入信號(hào)的失真相反，在一定程度上互相抵消，輸出信號(hào)的失真可大大減小 4.擴(kuò)展帶寬 可見(jiàn):中頻段的相位差基本是180，輸出與輸入反相，電路相當(dāng)于純電阻電路，高頻段比中頻段滯后，低頻段比中頻段超前。相頻特性

15、和幅頻特性示意圖放大倍數(shù)下降到中頻值的0.707時(shí)相的上限頻率放大倍數(shù)下降到中頻值的0.707時(shí)的下限頻率通頻帶BW=fH-fL波特圖5.對(duì)放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響1）比較方式對(duì)輸入電阻的影響2）采樣方式對(duì)輸出電阻的影響2.6.4 深度負(fù)反饋放大電路的分析方法1.深度負(fù)反饋的概念2深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)放大倍數(shù)的近似估算 【例2.6.7】估算圖所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。解：由前面的分析可知，反饋電阻RF、RE1和反饋電容CF構(gòu)成了級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋，在輸入端有， ， 反饋電壓取自射極電阻 RE1對(duì)輸出電壓的分壓，即可求出閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為 ：本章小結(jié)本章重點(diǎn)學(xué)習(xí)基本放大電路的工作原理和放大電路的基本分析方法，以及放大電路的重要性能指標(biāo)和頻率特性，了解多能放大電路及應(yīng)用。本章以共射極基本放大電路為基礎(chǔ)，分析放大電路的原理和實(shí)質(zhì)，電壓偏置電路的意義。通過(guò)圖解法和微變等效電路法兩種方法，掌握如何設(shè)置工作點(diǎn)，計(jì)算輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)。了解多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式及放大電路的頻率特性。點(diǎn)睛實(shí)例一