單級(jí)交流放大電路

單級(jí)交流放大電路第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日2.1放大電路的靜態(tài)分析2.2放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.4射極輸出器2.5場效應(yīng)晶體管放大電路第2章單級(jí)交流放大電路第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日2.1放大電路的靜態(tài)分析2.1.1

放大電路的組成放大的實(shí)質(zhì)：用較小的信號(hào)去控制較大的信號(hào)。第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日（1）晶體管V。放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。（2）電源UCC和UBB。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來源，提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。（3）偏置電阻RB。用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使晶體管有一個(gè)合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負(fù)載電阻RC。將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，一般為幾千歐。（5）電容Cl、C2。用來傳遞交流信號(hào)，起到耦合的作用。同時(shí)，又使放大電路和信號(hào)源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號(hào)的電壓損失，Cl、C2應(yīng)選得足夠大，一般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日共發(fā)射極放大電路的實(shí)用電路第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日2.1.2

估算法靜態(tài)是指無交流信號(hào)輸入時(shí)，電路中的電流、電壓都不變的狀態(tài)，靜態(tài)時(shí)三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ。直流通路：耦合電容可視為開路。第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D解步驟：（1）用估算法求出基極電流IBQ（如40μA）。（2）根據(jù)IBQ在輸出特性曲線中找到對(duì)應(yīng)的曲線。（3）作直流負(fù)載線。根據(jù)集電極電流IC與集、射間電壓UCE的關(guān)系式UCE=UCC－ICRC可畫出一條直線，該直線在縱軸上的截距為UCC/RC，在橫軸上的截距為UCC，其斜率為－1/RC，只與集電極負(fù)載電阻RC有關(guān)，稱為直流負(fù)載線。（4）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并確定UCEQ、ICQ的值。晶體管的ICQ和UCEQ既要滿足IB=40μA的輸出特性曲線，又要滿足直流負(fù)載線，因而晶體管必然工作在它們的交點(diǎn)Q，該點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)。由靜態(tài)工作點(diǎn)Q便可在坐標(biāo)上查得靜態(tài)值ICQ和UCEQ。2.1.3

圖解法第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日IB=40μA的輸出特性曲線由UCE=UCC－ICRC所決定的直流負(fù)載線兩者的交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為ICQ第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日動(dòng)態(tài)是指有交流信號(hào)輸入時(shí)，電路中的電流、電壓隨輸入信號(hào)作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動(dòng)態(tài)時(shí)放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號(hào)ui共同作用下工作，電路中的電壓uCE、電流iB和iC均包含兩個(gè)分量。交流通路：（ui單獨(dú)作用下的電路）。由于電容C1、C2足夠大，容抗近似為零（相當(dāng)于短路），直流電源UCC去掉（短接）。2.2放大電路的動(dòng)態(tài)分析第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。（2）根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作交流負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uCE。2.2.1

圖解法第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日從圖解分析過程，可得出如下幾個(gè)重要結(jié)論：（1）放大器中的各個(gè)量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量兩部分組成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔開，放大器的輸出電壓uo等于uCE中的交流分量uce，且與輸入電壓ui反相。（3）放大器的電壓放大倍數(shù)可由uo與ui的幅值之比或有效值之比求出。負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)載電阻RL'也越小，交流負(fù)載線就越陡，使Uom減小，電壓放大倍數(shù)下降。（4）靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得不合適，會(huì)對(duì)放大電路的性能造成影響。若Q點(diǎn)偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時(shí)，Q'進(jìn)入飽和區(qū)，造成ic和uce的波形與ib（或ui）的波形不一致，輸出電壓uo（即uce）的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為飽和失真；若Q點(diǎn)偏低，則Q"進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓uo的正半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為截止失真。飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路，就是放大電路的微變等效電路，然后用線性電路的分析方法來分析，這種方法稱為微變等效電路分析法。等效的條件是晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。（1）基本思路（2）晶體管微變等效電路輸入特性曲線在Q點(diǎn)附近的微小范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的。當(dāng)uBE有一微小變化ΔUBE時(shí)，基極電流變化ΔIB，兩者的比值稱為三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻，用rbe表示，即：2.2.2

微變等效電路法第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線，集電極電流的微小變化ΔIC僅與基極電流的微小變化ΔIB有關(guān)，而與電壓uCE無關(guān)，故集電極和發(fā)射極之間可等效為一個(gè)受ib控制的電流源，即：第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日（3）放大電路微變等效電路第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日①電壓放大倍數(shù)式中RL'=RC//RL。當(dāng)RL=∞（開路）時(shí)第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日②輸入電阻Ri輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流（輸入電流）的大小。為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，總希望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻Rs的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在幾百歐到幾千歐，一般認(rèn)為是較低的，并不理想。第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日③輸出電阻對(duì)于負(fù)載而言，放大器的輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，表明放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)，因此總希望Ro越小越好。上式中Ro在幾千歐到幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想。第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日2.3.1

溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度升高UBE減小ICBO增大β增大IC增大2.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日條件：I2>>IB，則與溫度基本無關(guān)。調(diào)節(jié)過程：2.3.2

靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日（1）靜態(tài)分析（2）動(dòng)態(tài)分析第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日例：圖示電路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20kΩ，RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻和輸出電阻第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日2.4.1

靜態(tài)分析2.4射極輸出器第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日①求電壓放大倍數(shù)2.4.2

動(dòng)態(tài)分析第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日②求輸入電阻第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日③求輸出電阻第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日射極輸出器的特點(diǎn)：①電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1，即電壓跟隨。②輸入電阻較高。③輸出電阻較低。射極輸出器的用途：射極跟隨器具有較高的輸入電阻和較低的輸出電阻，這是射極跟隨器最突出的優(yōu)點(diǎn)。射極跟隨器常用作多級(jí)放大器的第一級(jí)或最末級(jí)，也可用于中間隔離級(jí)。用作輸入級(jí)時(shí)，其高的輸入電阻可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級(jí)時(shí)，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，并易于與低阻負(fù)載相匹配，向負(fù)載傳送盡可能大的功率。第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日例：圖示電路，已知UCC=12V，RB=200kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，RS=100Ω，β=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：（1）用估算法計(jì)