三極管放大電路

電子技術

第四章放大電路的認知及應用模擬電路部分(2-1)

放大電路的認知及應用§4.1三極管基本放大電路§4.2場效應管放大電路§4.3多級放大電路§4.4功率放大電路(2-2)§4.1三極管基本放大電路

一

放大器的概念電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡表示，如圖：uiuoAu(2-4)放大電路應滿足兩個條件：1、輸出信號的功率大于輸入信號的功率。2、力求輸出到負載上的信號波形與輸入信號的波形相同。一個放大器必須含有一個或多個有源器件，如：三極管、場效應管等。同時還包括電阻、電容、電感、變壓器元件。(2-5)1、放大器的基本要求（1）要有足夠的放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的參數(shù)，放大倍數(shù)有電壓放大倍數(shù)（Au）、電流放大倍數(shù)（Ai）和功率放大倍數(shù)（Ap）三種。（2）、要具有一定寬度的同頻帶

放大器放大的信號往往不是單一頻率的，而是在一定頻率范圍內(nèi)變化的。因此，要求放大器具有一定寬度的同頻帶。（3）、非線性失真要小

因為放大電路中晶體三極管是非線性器件，在放大信號的過程中，放大后的信號與原信號相比，波形將產(chǎn)生、畸變，這種現(xiàn)象稱為非線性失真。（4）、工作要穩(wěn)定放大器的各參數(shù)要基本穩(wěn)定，不隨工作時間和環(huán)境條件的變化而變化；同時放大器在沒有外加信號時，它本身也不能產(chǎn)生其它信號，既不能發(fā)生自激震蕩。

(2-6)2、放大電路的分類（1）、按三極管的連接方式分：共發(fā)射極放大器、共基極放大器和共集電極放大器。（2）、按放大信號的工作頻率分：直流放大器、低頻放大器和高頻放大器。(3)、按放大信號的形式分：交流放大器和直流放大器。（4）、按放大器的技數(shù)分：單級放大器和多級放大器。（5）、按放大信號的性質(zhì)分：電流放大器、電壓放大器和功率放大器。（6）、按被放大的信號的強度分：小信號放大器和大信號放大器。（7）、按元器件的集成化程度分：分立元件放大器和集成電路放大器。3、放大器的放大倍數(shù)（1）、電壓放大倍數(shù)是放大器輸出電壓瞬時值與輸入電壓瞬時值的比值。

Au=

U0Ui(2)、電流放大倍數(shù)是放大器輸出電流瞬時值與輸入的瞬時值的比值。

Ai=

i0ii（3）、功率放大倍數(shù)是放大器輸出功率與輸入功率的比值。

Ap=

p0pi

4、放大器的增益

放大倍數(shù)用對數(shù)表示稱為增益G，功率放大倍數(shù)常取用對數(shù)來表示，成為功率增益Gp,單位為分貝（用dB表示）感謝各位評委老師指導

本章將依據(jù)上述原則，介紹幾種常用的基本放大電路的組成，討論它們的工作原理、性能指標和基本分析方法。掌握這些基本放大電路，是學習和應用復雜電子電路的基礎。

(1).電路的組成三極管VT,電源VCC,基極偏置電阻Rb,耦合電容C1和C2，集電極負載電阻RC

二、基本共射極放大電路1、電路組成及各元作用

放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真(2-11)

共射放大電路的基本組成放大元件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。uiuo輸入輸出？參考點RB+ECEBRCC1C2T(2-12)集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T(2-13)集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T(2-14)使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T(2-15)耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T(2-16)可以省去電路改進：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T(2-17)單電源供電電路+ECRCC1C2TRB(2-18)(2).各元件作用

(1)三極管V：實現(xiàn)電流放大。

(2)集電極直流電源UCC:確保三極管工作在放大狀態(tài)。

(3)集電極負載電阻RC:將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?，以實現(xiàn)電壓放大。

(4)基極偏置電阻RB:為放大電路提供靜態(tài)工作點。

(5)耦合電容C1和C2:隔直流通交流。

基本放大電路的工作原理ui=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+ECRCC1C2T(2-20)

（3）.工作原理

(1)ui直接加在三極管V的基極和發(fā)射極之間，引起基極電流iB作相應的變化。

(2)通過V的電流放大作用，V的集電極電流iC也將變化。

(3)iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE變化。

(4)uCE中的交流分量uce經(jīng)過C2暢通地傳送給負載RL，成為輸出交流電壓uo,，實現(xiàn)了電壓放大作用。

2、放大電路中的直流通路和交流通路1）放大電路的直流通路（1）靜態(tài)(放大電路未加入輸入信號即Ui=0時電路的工作狀態(tài)。此時電路中的電壓、電流都是直流信號，IB,IC,UCE稱為放大電路的靜態(tài)工作點，記作：Q（IBQ,ICQ,UCEQ）)(2)直流通路：指放大器中直流電流流經(jīng)路徑。畫直流通路：把電容視為開路，其余保持不變。2.畫出基本放大電路的直流通路？××+TRbRCCVc.靜態(tài)工作點的含義？

所謂靜態(tài)工作點就是輸入信號為零時，電路處于直流工作狀態(tài)，這些直流電流、電壓的數(shù)值在三極管特性曲線上表示為一個確定的點Q，即

IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。+TCCRbVcRIBQICQUCEQUBEQ靜態(tài)工作點Q公式推導

仔細觀察基本放大電路的直流通路并完成下列題目：1.該圖中有＿＿條支路。２.根據(jù)基爾霍夫電壓定律可列出回路方程：VCCIBQRbUCEQ+TRbRc2

硅管約為_______Ｖ鍺管約為_______Ｖ0.70.3可忽略不計所以：UBEQ放大電路中ICQ=IBQIBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ的公式推導

IBQ=UCEQ=ICQ=IBQ+TRbRCCVc強記不如善悟

——佚名ICQ=IBQ求解下圖基本放大電路的靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ

例

已知：Ｒb=300K?,Ｒc=4K?,ＶＣＣ=12V,β=37.5試一試ICQ=IBQ=37.5×4=1.5mA+TRbRCCVc練一練基本放大電路如圖試回答以下兩個問題：2.已知：Ｒb=200K?,Ｒc=2K?,ＶＣＣ=12V,β=50估算靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ1.已知：Ｒb=400K?,Ｒc=4K?,ＶＣＣ=20V,β=50估算靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQICQ=IBQ=50×60=3mA+TRbRCCVc1.解：ICQ=IBQ=50×50=2.5mA+TRbRCCVc2.解：

三極管本身就是一個非線性器件，其非線性特性主要反映在輸入特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，輸出特性的飽和區(qū)及截止區(qū)。對一個由三極管組成的放大電路來說，非線性失真是不可避免的。而我們要求放大器的非線性失真盡可能小。當靜態(tài)工作點位置選擇不當或信號過大時，將出現(xiàn)嚴重的非線性失真。2、靜態(tài)工作點對波形的影響

(1)飽和失真若Q點位置選得偏高，接近飽和區(qū)時，如QA點，iC信號的正半周和UCE1的負半周被部分削除，這種由于動態(tài)工作點進入飽和區(qū)而引起的失真，稱為“飽和失真”。(2)截止失真當Q點的位置選得偏低，接近截止區(qū)處時，如QB點則信號負半周可能進入截止區(qū)，造成輸出電壓的上半周被部分切掉，產(chǎn)生“截止失真”。uce

(V)ωt

2Π

ube

(V)IcQUcEQ2Π

2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ飽和失真過程演示返回uce

(V)ωt

2Π

ube

(V)IcQUcEQ2Π

2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ截止失真過程演示返回3、靜態(tài)工作點與波形失真關系1、靜態(tài)工作點Q選擇不當，就會使放大器工作時產(chǎn)生信號波形的失真。若Q點在交流負載線上的位置過高，信號的正半周可能進入飽和區(qū)，造成輸出電壓波形負半周被部分削除，產(chǎn)生波形失真。若靜態(tài)工作點在交流負載線上位置過低，則信號負半周可能進入截止區(qū)，造成輸出電壓的上半周被部分切掉，產(chǎn)生截止失真。由于它們都是晶體管的工作狀態(tài)離開線性放大區(qū)進入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)所造成的，因此稱為非線性失真。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號，放大器的靜態(tài)工作點應選在交流負載線中點處。4、消除非線性失真的方法（1）當靜態(tài)工作點偏高，IBQ偏大，出現(xiàn)飽和失真。要消除飽和失真，可能偏置電阻Rb增大，即可使IBQ下降，靜態(tài)工作點下移。（2）當靜態(tài)工作點偏低，IBQ偏小，出現(xiàn)截止失真。要消除截止失真，可能偏置電阻Rb減小，即可使IBQ上升，靜態(tài)工作點上移。（3）為調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點，常將偏置電阻設置成可調(diào)電阻，為防止可調(diào)偏置電阻調(diào)為零電阻時，靜態(tài)工作點電流過大引起三極管損失，又常將可調(diào)偏置電阻與一固定電阻相串聯(lián)，如：圖課本88頁4-10。你學到了什么靜態(tài)工作點Q的估算ICQ=IBQ作業(yè)1.同步練習第23頁第2題2.思考放大電路中RB和RC值能不能隨便取，會出現(xiàn)什么情況？嘗試完成下表：已知vcc=12v,β=40RbRcQ值Q可能出現(xiàn)情況200k?2k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____3k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____10k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____IBQ=___ICQ=____UCEQ=____舉一反三，聞一知十，乃學者用功之深，究理之熟，才能融會貫通，以至于此。

———朱熹謝謝放大電路的交流通路1、動態(tài)（即交流通路）：是指放大電路的輸入端加交流信號時電路的工作狀態(tài)，動態(tài)是電路同時存在交流量和直流量。2、交流通路：是指放大電路中交流信號通過的路經(jīng)。（求：放大電路的放大倍數(shù)Au，輸入電阻ri和輸入電阻r0）3、交流通路的畫法把電容和直流電源視為短路，其余元件不變。

基本交流電壓放大電路

動態(tài)分析

畫出放大電路的交流通路

將直流電壓源短路，將電容短路。下一頁返回上一頁短路短路置零

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++R--uoTuRBRLic+交流通路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁Trbe三極管微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbe微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbeRBRCuiuORL+–+–對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路短路短路對地短路交流通路

用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRBRCC1C2T++RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEicuceRBRCRLuiuo交流通路(2-52)輸入電阻：ri=RB//rBE≈rBE(RB的阻值很大約等于rBE)對于小功率三極管：輸出電阻：r0=rCE//R