電子技術(shù)15基本放大器-1-3

第十五章基本放大器15.2放大電路的靜態(tài)分析15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析15.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定15.5射極輸出器15.6放大電路的頻率特征15.1基本放大電路的組成第十五章基本放大器15.8差動(dòng)放大電路15.9互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路15.10場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路15.7多級(jí)放大電路及其極間耦合方式

本章要點(diǎn)：1.基本概念：放大、靜態(tài)、靜態(tài)工作點(diǎn)、動(dòng)態(tài)、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。

（重點(diǎn)）2.基本放大電路的組成原則。（重點(diǎn)）3.放大電路的圖解法和等效電路法。（重點(diǎn)）4.靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電路性能的影響及其穩(wěn)定方法（重點(diǎn)）5.射極輸出器的特點(diǎn)。（重點(diǎn)）6.多極放大電路的類型和典型電路的分析。（重點(diǎn)）7.差分放大電路和功率放大電路。（了解）8.場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路。（自學(xué)了解）第十五章基本放大器一、放大的概念放大的對(duì)象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真15.1基本放大電路的組成從輸入端看進(jìn)去的等效電阻將輸出等效成有內(nèi)阻的電壓源，內(nèi)阻就是輸出電阻。電壓放大倍數(shù)從輸出端看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻：輸出電阻Ro二、性能指標(biāo)三、放大電路的組成原則1、輸入回路和輸出回路必須有直流偏置電源，以保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；2、電阻取值要適當(dāng)，使放大電路有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；3、輸入信號(hào)必須能夠作用于放大管的輸入回路（即輸入信號(hào)能送到放大管的輸入端）；4、輸出信號(hào)能輸出到負(fù)載。放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。四.共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用各元件作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)IB和UBE?；鶚O電源與基極電阻集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。一般幾千歐到幾十千歐。耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F~50F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。++各元件作用：基本放大電路的習(xí)慣畫法15.2

放大電路的靜態(tài)分析分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號(hào)不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。

共射放大電路的幾個(gè)概念無(wú)輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí)電路的狀態(tài)。+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1、什么是靜態(tài)？

什么是靜態(tài)工作點(diǎn)？靜態(tài)時(shí)，IB、IC、UBE、UCE的值。

什么是動(dòng)態(tài)？有輸入信號(hào)ui

時(shí)電路的狀態(tài)。

15.2放大電路的靜態(tài)分析2.什么是直流通路和交流通路？

因電容對(duì)交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流分量不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路。直流通路：無(wú)交流信號(hào)時(shí)放大電路的等效電路，用來(lái)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。（此時(shí)電容相當(dāng)于開(kāi)路）交流通路：只有交流信號(hào)作用時(shí)放大電路的等效電路，用來(lái)計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。（此時(shí)電容相當(dāng)于短路）1.靜態(tài)工作點(diǎn)——Ui=0時(shí)電路的工作狀態(tài)IB、IC、UCEui=0時(shí)由于電源的存在，電路中存在一組直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？

放大電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號(hào)不失真。開(kāi)路畫出放大電路的直流通路

2.靜態(tài)工作點(diǎn)(IB、IC、UCE)的估算將交流電壓源短路，將電容開(kāi)路。直流通路的畫法：開(kāi)路15.2.1

用估算法確定靜態(tài)值1.

直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當(dāng)UBE<<UCC時(shí)，由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBRB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)15.2.2

用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：

1.用估算法確定IB優(yōu)點(diǎn)：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對(duì)放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC

和UCCUCE

=UCC–ICRC直流負(fù)載線方程+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBUCE/VIC/mAO15.2.2

用圖解法確定靜態(tài)值直流負(fù)載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRC直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)RC↑→直流負(fù)載線斜率越小→

Q點(diǎn)移向飽和區(qū)。電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響：返回12RB↑→Q點(diǎn)↓UCC↑→IB↑→Q點(diǎn)↑

→直流負(fù)載線向右平移→

Q點(diǎn)↑例題15.2.2(15.2.7,P88)

15.3

放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路只有交流信號(hào)作用時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法（重點(diǎn)），圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:

計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。15.3.1微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。1.晶體管的微變等效電路15.3.1微變等效電路法共發(fā)射極接法晶體管P39符號(hào)定義

有效值初相位角頻率最大值回顧：交流分量瞬時(shí)值UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來(lái)確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO發(fā)射極電流的靜態(tài)值(2)輸出回路輸出特性

輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。當(dāng)UCE為常數(shù)時(shí)，晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來(lái)確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。iCiBiCuCEQrce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻iCuCEiCuCE當(dāng)IB為常數(shù)時(shí)，++++icbecrceberce-u+bi+-beu簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路rce＞105，忽略。二.放大器的微變等效電路(1)畫出放大器的交流通路(2)將交流通路轉(zhuǎn)化成微變等效電路計(jì)算放大倍數(shù)計(jì)算輸入電阻計(jì)算輸出電阻對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)1.放大器的交流通路交流通路——分析動(dòng)態(tài)工作情況交流通路的畫法：

將直流電壓源短路，將電容短路。短路短路置零交流通路2.畫出放大器的微變等效電路3、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。4、輸入電阻的計(jì)算：根據(jù)輸入電阻的定義：定義：當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)：由圖知：所以：所以：5、輸出電阻的計(jì)算：根據(jù)定義：0+-RS例.1共射放大電路如圖所示。設(shè)：VCC＝12V，Rb=300kΩ,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,BJT的b

=60。1、試求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。解：2、估算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。解：畫微變等效電路Ri=rbe//Rb≈rbe=861ΩRo=Rc=3kΩ1.根據(jù)ui在輸入曲線，求iB和uBE。一.圖解法的方法步驟

(輸出端帶負(fù)載)+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE三.放大器動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析iBuBEQuiiB假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào)uiDC交流負(fù)載線直流負(fù)載線′iC/mA4321O48121620B80mAA60mA40mA20mAuCE/VQ交流負(fù)載線—指動(dòng)態(tài)時(shí)與的關(guān)系曲線。2.作交流負(fù)載線特點(diǎn)：斜率為，且過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)。3.圖解分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。注意：uo與ui反相！iBuBEQuiiBic1.交流放大原理（設(shè)輸出空載）假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào)uiib靜態(tài)工作點(diǎn)iCiCEuce注意：uce與ui反相！結(jié)論：（1）放大電路中的信號(hào)是交直流共存，可表示成：雖然交流量可正負(fù)變化，但瞬時(shí)量方向始終不變（2）輸出uo與輸入ui相比，幅度被放大了，頻率不變，但相位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot

四.非線性失真分析

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過(guò)高，

晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uO

適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1若Q設(shè)置過(guò)低，

晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。

適當(dāng)增加基極電流可