7晶體管放大電路

7.1三極管根本放大電路根本放大電路，又稱單管放大電路，一般是指由一個(gè)放大管與相應(yīng)元件組成的簡(jiǎn)單電路。

1.放大電路主要用于放大微弱電信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)，但波形相同。2.輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供給負(fù)載。共發(fā)射極、共集電極、共基極常見的是三極管的三種根本組態(tài)放大電路。放大電路的結(jié)構(gòu)示意框圖放大概念示意圖根本放大電路的組成及工作原理一．三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏?！鱑CE〔-△IC×Rc〕放大原理：→△UBE→△IB→△IC〔b△IB〕電壓放大倍數(shù)：→

BCE-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCE符號(hào)說明二.放大電路的兩種狀態(tài)正常放大信號(hào)時(shí)，電路中既有直流電源，也有動(dòng)態(tài)交流信號(hào)源——電流中是“交、直流并存〞，直流是根底，交流是放大對(duì)象.將直流和交流分開討論：直流分析是靜態(tài)分析，交流分析是動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)和動(dòng)態(tài)

靜態(tài)--，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)--，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。為了不失真地放大信號(hào)，必須設(shè)置合理的靜態(tài)工作點(diǎn)〔防止出現(xiàn)非線性失真〕：1.要加直流偏置；2.所加的偏置要大小適合直流通路和交流通路直流通路--電路中無變化量，電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路交流通路--電路中電容短路，電感開路，直流 電源對(duì)公共端短路

放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道。直流通路TRRVb1b2bCCCCC++vovi電容Cb1和Cb2斷開TRRVbCCC直流通路

即能通過直流的通道。從C、B、E向外看，有直流負(fù)載電阻，Rc

、Rb

。

放大電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的工作過程三.放大電路的分析1.靜態(tài)分析(近似估算法)求靜態(tài)工作點(diǎn)〔IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ〕,判斷是否滿足放大條件。a.畫出電路的直流通路b.根據(jù)電路定律計(jì)算電路各直流值，確定靜態(tài)工作點(diǎn)。Rb+VCCRCC1C2RL直流通道Rb+VCCRCa.畫電路的直流通路（1）估算IB（UBE

0.7V)Rb+VCCRCIBUBERb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。b.近似估算靜態(tài)工作點(diǎn)（IB、UBE、IC、UCE）（2）估算UCE、ICRb+VCCRCICUCEIC=IB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)UBE

0.7VRb+VCCRC2.動(dòng)態(tài)分析〔微變等效電路法〕求動(dòng)態(tài)參數(shù)：電壓放大倍數(shù)Au,輸入電阻ri,輸出電阻ro。

當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí)，就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來代替，從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來處理。1〕三極管的微變等效電路〔非線性器件線性化〕在小信號(hào)變化量的條件下，用線性電路來描述三極管的非線性特征2〕放大電路的微變等效電路在放大電路交流通路中將三極管用其微變代替，即可得到。分析步驟：畫交流通路畫微變等效電路計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au計(jì)算輸入電阻ri計(jì)算輸出電阻ro共射極放大電路uiuo3〕用微變等效電路求動(dòng)態(tài)指標(biāo)負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。畫微變等效電路rbeRbRCRL電壓放大倍數(shù)(Au)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。rbeRbRCRL根據(jù)輸入電阻的定義：輸入電阻當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)：＝Ui.UO.Ui.Us.所以：用加壓求流法求輸出電阻：根據(jù)定義rbeRbRC00輸出電阻求：1.靜態(tài)工作點(diǎn)。

2.電壓增益AU、輸入電阻Ri、輸出電阻R0

。

解：1.IcVCE2.思路：微變等效電路AU、Ri

、R07.2多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路的組成框圖

輸入級(jí)：與信號(hào)源相連接的第一級(jí)放大電路。

輸出級(jí)：與負(fù)載相連接的末級(jí)放大電路。

中間級(jí)：輸入級(jí)與輸出級(jí)之間的放大電路。

多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合形式

多級(jí)放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級(jí)聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級(jí)間耦合必須要保證信號(hào)的傳輸，且保證各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正確。

耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。級(jí)間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號(hào)，漂移信號(hào)和低頻信號(hào)不能通過。電路簡(jiǎn)單，能放大交、直流信號(hào)，各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)“Q〞互相影響，不利于調(diào)整，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重；電路利于集成化，低頻特性好。直接耦合電抗性元件耦合根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)，就可決定級(jí)間耦合電路的形式。

耦合電路的簡(jiǎn)化形式

(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)變壓器耦合阻容耦合多級(jí)放大電路的分析多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)：Au=Au1·Au2···Aun多級(jí)放大電路的輸入電阻：Ri=Ri1

多級(jí)放大電路的輸出電阻：Ro=Ron

多級(jí)放大器的電壓放大倍數(shù)為各級(jí)放大倍數(shù)的連乘積。因?yàn)楦鱾€(gè)放大級(jí)之間相互影響，所以在計(jì)算各級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載處理。7.3射極輸出器一.共集電極放大電路Rb+VCCC1C2ReRLuiuo1.結(jié)構(gòu)：2.直流通道及靜態(tài)工作點(diǎn)分析：VCC=IBRb+UBE+IERe=IBRb+UBE+(1+〕IBReRb+VCCReIBIEUBEUCEIC=IB3.動(dòng)態(tài)分析交流通道及微變等效電路Rb+ECC1C2ReRLuiuo交流通道及微變等效電路rbeReRLEBCRbReRLuiuoBCERb=LbbebLbRI)1(rIRI)1(￠b++￠b+···（1）電壓放大倍數(shù)rbeReRLIeuA=UoUiRb1、所以2、輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。討論輸出電壓與輸入電壓近似相等，電壓未被放大，但是電流放大了，即輸出功率被放大了。Au〔2〕輸入電阻rbeReRLIRBRi=UiIbrbe+(1+)RL=Ri=UiIi=Rb//[rbe+(1+)RL]RiRiRb3、輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rbeReRsro置0保存RbRsrbeRero=Re//rbe1+當(dāng)RS=0時(shí)〔加電壓求流法〕Rb[例]在射極輸出器中

UCC=12V，RB=240kΩ，RE=3kΩ，RL=6kΩ，RS=150Ω，β=50。試求〔1〕靜態(tài)工作點(diǎn)；〔2〕Au、ri和rO。ro=Re//rbe1+當(dāng)RS=0時(shí)rob++=1Rr//RsbeERSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO〔1〕靜態(tài)工作點(diǎn)IB=————————=—————————=0.029mAUCC－UBE12－7RB+（1+β）RE240+（1+50）×3IE=（1+β）IB=（1+50）×0.029=1.48mAUCE=UCC－REIE=12－3×1.48=7.56VRSuS+－RLiCiBTC2C1++RBRE+UCC+－uO〔2〕Au、ri和r0rbe=200+（1+β）—IE26Au

=———————=————————————=0.99（1+β）R'L（1+β）R'Lrbe（1+50）（3//6）1.20+（1+50）（3//6）ri=RB//［rbe+〔1+β〕R'L］=240//［1.2+〔1+50〕〔2//6〕］=72.17kΩrO=————=——————=26.47Ωrbe+RS1+β1200+1501+50...UO

RSRERLeb

cIb

Ie

.IC

rberir'iUS

.Ii

.βIb

RB+－+－...Uo

.=1.20kΩ=200+（1+50）×——261.48射極輸出器的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)=1，輸入阻抗高，輸出阻抗小。

7.4集成運(yùn)算放大器

一．集成運(yùn)算放大器的組成

集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，一般由四局部組成?！?〕輸入級(jí)一般是由BJT、JFET或MOSFET組成的差分式放大電路，利用它的對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個(gè)輸入端構(gòu)成整個(gè)電路的反相輸入端和同相輸入端。〔2〕電壓放大級(jí)的主要作用是提高電壓增益，它可由一級(jí)或多級(jí)放大電路組成〔3〕輸出級(jí)一般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器所組成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。〔4〕偏置電路是為各級(jí)提供適宜的工作電流。1、

線性區(qū)在線性區(qū)，它的輸出信號(hào)和輸入信號(hào)滿足如下的關(guān)系Uo=Aod〔U+-U-〕通常，集成運(yùn)放的Aod很大，為了使其工作在線性區(qū)，大都引入深度負(fù)反響，以減小運(yùn)放的凈輸入，保證輸出電壓不超出線性范圍。特點(diǎn):〔1〕運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端的電位相等，即U+=U-?！?〕理想運(yùn)放的輸入電流等于零。二、集成運(yùn)放的工作區(qū)分為線性區(qū)和非線性區(qū)2、

非線性區(qū)輸出電壓與輸入電壓之間Uo≠Aod〔U+-U-〕特點(diǎn)〔1〕輸出電壓只有兩種可能的狀態(tài)：U+或U-，而U+不一定等于U-。當(dāng)U+＞U-時(shí)Uo=U+U+＜U-時(shí)Uo=U+〔2〕

運(yùn)放的輸入電流等于零。三、運(yùn)算放大器的應(yīng)用1、反相輸入求和電路在反相比例運(yùn)算電路的根底上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了反相輸入求和電路，見圖。此時(shí)兩個(gè)輸入信號(hào)電壓產(chǎn)生的電流都流向Rf。所以輸出是兩輸入信號(hào)的比例和。反相求和運(yùn)算電路2、同相輸入求和電路在同相比例運(yùn)算電路的根底上，增加一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同相輸入求和電路，如下圖。同相求和運(yùn)算電路

因運(yùn)放具有虛