《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件-3放大電路

電子技術(shù)基礎(chǔ)1.單管共射放大電路任務(wù)目標(biāo):1.熟悉放大的概念；2.掌握放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)；3.掌握單管共發(fā)射極放大電路的組成；4.掌握單管共發(fā)射極放大電路的工作原理。一、放大的基本概念放大電路的核心元件:是雙極型三極管和場(chǎng)效應(yīng)管。放大的對(duì)象:是變化量。放大作用:是小能量對(duì)大能量的控制作用。放大的本質(zhì):是實(shí)現(xiàn)能量的控制。1.電壓放大倍數(shù)2.電流放大倍數(shù)IoIiUoUiIoIiAuAi==1.放大倍數(shù)放大電路Ri+-+-RsRoRL正弦測(cè)試電壓

放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試示意圖Us+-Ui+-Uo負(fù)載電阻二、放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)2.輸入電阻中頻段通常希望Ri愈大愈好IoIi放大電路Ri+-+-RsRoRL正弦測(cè)試電壓

放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試示意圖Us+-Ui+-Uo負(fù)載電阻3.輸出電阻中頻段通常希望Ro愈小愈好。IoIi放大電路Ri+-RsRo

放大電路技術(shù)指標(biāo)測(cè)試示意圖+-Ui+-Uo4.通頻帶

5.非線性失真VBBuiRbRCVT+-uoVCC~原理電路三、單管共射放大電路組成IBiCVT是放大電路的核心，VCC提供輸出信號(hào)能量，Rb和VBB提供發(fā)射結(jié)偏置電壓UBE和靜態(tài)基極電流IB。uCEUBERC將iC的變化量轉(zhuǎn)化為uCE的變化量，四、單管共射放大電路的工作原理定性分析:在輸入端加一Δui將依次產(chǎn)生ΔuBE、ΔiB、ΔiC、ΔuCE

和Δuo

UCEUBEibic適當(dāng)選擇參數(shù)，Δuo可比Δui大得多，從而實(shí)現(xiàn)放大作用。VBBuiRbRCVT+-uoVCC~原理電路ui=0靜態(tài)工作情況(b)ui=sint

動(dòng)態(tài)工作情況iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uceuo=uce1.三極管必須工作在放大區(qū)，原理電路缺點(diǎn):★放大電路組成原則：3.ΔiC能夠轉(zhuǎn)化為ΔuCE,并傳送到放大電路的輸出端。2.

Δui

能夠傳送到三極管的基極回路,產(chǎn)生相應(yīng)的ΔiB

，1.需要兩路直流電源,既不方便也不經(jīng)濟(jì)，2.輸入、輸出電壓不共地。C1、C2

是隔直或耦合電容，RL是放大電路的負(fù)載電阻，省去了基極直流電源VBB?！飭喂芄采浞糯箅娐返母倪M(jìn)電路RbRcVT+-uo單管共射放大電路+-uiRLC1C2+VCC++2.放大電路的基本分析方法任務(wù)目標(biāo)：1.熟悉直流通路與交流通路；2.掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算；3.掌握?qǐng)D解法。電容相當(dāng)于開路、電感相當(dāng)于短路信號(hào)源視為短路，但應(yīng)保留其內(nèi)阻一、直流通路與交流通路RbRcVT+VCC直流通路1.直流通路用于放大電路的靜態(tài)分析。在直流通路中:RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo電容和理想電壓源相當(dāng)于短路電感和理想電流源相當(dāng)于開路2.交流通路用于放大電路的動(dòng)態(tài)分析。在交流通路中:RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRbRcVT+-uiRL+-uo交流通路動(dòng)畫二、靜態(tài)工作點(diǎn)的近似估算靜態(tài)工作點(diǎn):外加輸入信號(hào)為零時(shí),三極管的IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ，在輸入輸出特性曲線上對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)：Q點(diǎn)。

UBEQ可近似認(rèn)為：硅管

UBEQ=(0.6~0.8)V鍺管

UBEQ=(0.1~0.3)V靜態(tài)分析(估算靜態(tài)工作點(diǎn))討論對(duì)象是直流成分。+-UBE+-UCEIBIC由圖中的直流通路,估算方法:IB

Rb

+

UBEQ

=

VCCICQ

Rc

+UCEQ

=

VCC可求得單管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的值為:直流通路VT+VCCRbRc三、圖解法（一）圖解法的過程圖解法即可分析靜態(tài)，也可分析動(dòng)態(tài)。1.圖解分析靜態(tài)用作圖法確定靜態(tài)工作點(diǎn)，求出IBQ，ICQ和UCEQ。一般用近似估算法求IBQ和UBEQ。+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiCRbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo輸出回路的圖解法。輸出回路的等效電路iB=IBQVCCICQRcVCCUCEQiC/mAuCE/VO根據(jù)輸出回路方程uCE=VCC–iCRc

作直流負(fù)載線，與橫坐標(biāo)交點(diǎn)為VCC,與縱坐標(biāo)交點(diǎn)為VCC/Rc，直流負(fù)載線與特性曲線Ib=IBQ的交點(diǎn)即Q點(diǎn)。Q直流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)的求法斜率為-1/RC。+-uCE+-uCEVTRcVCCMNiCiC2.圖解分析動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)分析討論對(duì)象是交流成分。RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoVT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔ

iC

交流通路的輸出回路RCRL交流負(fù)載線iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流負(fù)載線畫法：過靜態(tài)工作點(diǎn)Q

，

作一條斜率為-1/（RC//RL）的直線。ΔuCE=-ΔiC(RC//RL)交流負(fù)載線：uCE-UCEQ=-(iC-

ICQ)R

L

VT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔ

iC

交流通路的輸出回路RCRLQIBQ402060iB/μАuBE/VOiCOtiBOt0.7ΔuBEUBEQOtuBEOtuCEUCEQΔuCE0.720.68ΔiB放大電路動(dòng)態(tài)工作情況交流負(fù)載線iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流負(fù)載線用圖解法求放大電路的放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：Δ

uBEAu

=ΔuCE電流放大倍數(shù)：ΔiBΔ

iCAi

=Q點(diǎn)過低iC/mAOuCEiC/mAtO（二）、圖解法的應(yīng)用1.分析非線性失真QuCEtOUCEQICQ截止失真uCE波形出現(xiàn)頂部失真。交流負(fù)載線iB飽和失真交流負(fù)載線iC/mAOuCEQICQtOiC/mAuCEtOUCEQuCE波形出現(xiàn)底部失真。iBQ點(diǎn)過高OuCEiC/mA2.用圖解法估算最大輸出幅度QiB=0μАCDEABQ點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)在交流負(fù)載線上線段AB的中點(diǎn)。若CD=DE，則否則交流負(fù)載線直流負(fù)載線通過圖解分析，可得如下結(jié)論：

1.vi

vBE

iB

iC

vCE

|-vo|

2.vo與vi相位相反；

3.可以測(cè)量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；

4.可以確定最大不失真輸出幅度。3.放大電路的基本分析方法任務(wù)目標(biāo)：1.熟悉微變等效電路法；2.掌握溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響；

3.掌握分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路；一、微變等效電路法適用條件：微小交流工作信號(hào)，三極管工作在線性區(qū)。解決問題：當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓足夠小時(shí)，晶體管工作于線性區(qū)，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。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)三極管的簡(jiǎn)化h參數(shù)等效電路+-+-rbeΔuBEΔiCβΔiBΔuCEΔiBecb+-bce+-ΔuBEΔuCEΔ

iBΔiC（一）簡(jiǎn)化的h參數(shù)微變等效電路1.三極管的等效電路用簡(jiǎn)化的微變等效電路計(jì)算單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。+-+-rbe

uiiC

βib

uoibecbRcRLRb單管共射放大電路的等效電路RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uo電壓放大倍數(shù)：Au=uo

ui=-β

ibRc//

RLibrbe=rbe-

β

Rc//

RL輸入電阻：=

Rb//

rbe輸出電阻：Roui

=

0RL=

∞Ri=uiii

uoio=Ro

=

Rc+-

uoio+-+-rbe

uiiC

βib

uoibecbRcRLRb

ui+-rbeiC

βibibecbRcRb2.

rbe的近似估算公式rbe

≈

rbb?+(1+β)26IEQ其中:

rbb?是三極管的基區(qū)體電阻,若無特別說明，可認(rèn)為rbb?約為300Ω。（二）微變等效電路法的應(yīng)用++--rbe

uiiCβib

uoibecbRcRLRbRe接有發(fā)射極電阻的單管共射放大電路RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoReui

=

ib

rbe

+(1+

β)ib

Re

uiβ

RL′

uoAu==

-

rbe

+(1+

β)Reuo=-β

ib

RL′其中RL′=Rc//RL++--rbe

uiiCβib

uoibecbRcRLRbRe++--rbe

uiiCβib

uoibecbRcRLRbRe

Ri=[rbe

+(1+

β)Re]//RbRo

≈

Rcui′+-ui′

=

ib

rbe

+(1+

β)ib

Reii′

=

ib

Ri′

=rbe

+(1+

β)ReRi′RiRi

=Ri′//Rb[例]圖示放大電路中，

β

=501.試估算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn),2.求電壓放大倍數(shù),3.求輸入電阻和輸出電阻。接有發(fā)射極電阻的單管共射放大電路RbRcVT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRe240Ω3kΩ3kΩ解:直流通路如圖所示IBQRb+

UBEQ

+

IEQRe=

VCCIBQ=VCC-UBEQRb+(1+

β)Re=

0.04mAICQ=β

IBQ=50×

0.04

=2mA

≈IEQUCEQ

=VCC

-

ICQ

Rc

-

IEQRe

=

12-2×(3+0.82)=4.36VIBQICQIEQ+-UBEQ+VCCRbRcVTRe直流通路rbe

≈

rbb?+(1+

β)26IEQ=300+(1+50)262=963

ΩβRL′Au=-

rbe

+(1+

β)Re=-

1.75

Ri=[rbe

+(1+

β)Re]//

Rb=36.3KΩRo

≈

Rc=3KΩ射極電阻Re使電壓放大倍數(shù)降低++--rbe

uiiCβib

uoibecbRcRLRbReOuCEiC

溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響Q2Q1VCCRCVCCTUBEQICBOβICQ溫度升高,靜態(tài)工作點(diǎn)移近飽和區(qū)，使輸出波形產(chǎn)生飽和失真。飽和失真一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響外因:

環(huán)境溫度的變化。內(nèi)因:

三極管本身所具有的溫度特性。解決措施:保持放大電路的工作溫度恒定。2.

從放大電路自身解決。引起靜態(tài)工作點(diǎn)波動(dòng)的原因:二、分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路圖示給出了最常用的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，通常稱為分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。TUBEQIBQICQuBQ基本不變ICQ

UEQuB=Rb1+Rb2Rb1VCC目標(biāo)：溫度變化時(shí)，使IC維持恒定。如果溫度變化時(shí)，b點(diǎn)電位能基本不變，則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。b點(diǎn)電位基本不變的條件：IB1>>IB，VB>>VBE，則（一般取IB1=(5~10)IB，VB=3V~5V

）Q點(diǎn)穩(wěn)定原理:1.靜態(tài)分析RLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRLRb1Rb2RcVT+-ui+-uo2.動(dòng)態(tài)分析e+-rbeicβibibcbRcRLRb2+-

ui

uoio

iiRb1[例]：已知晶體管的

β

=

60

，

rbe=1.8

kΩ

，信號(hào)源電壓us

=15mV，內(nèi)阻Rs

=

0.6

kΩ

，其它參數(shù)已標(biāo)在電路圖中。⑴求該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；⑵求該放大電路的輸入電阻和輸出電阻；⑶試求輸出電壓

uo4.共集電極放大電路及多級(jí)放大電路任務(wù)目標(biāo)：1.熟悉共集電極放大電路；2.熟悉共基極放大電路；3.熟悉多級(jí)放大電路。一、共集電極放大電路共集電極放大電路Rs+-usRbVT+-uoRLC1C2+VCC+-uiRe輸入信號(hào)ui和輸出信號(hào)uo的公共端是集電極。又稱為射極輸出器或電壓跟隨器。（一）靜態(tài)分析IBQ=VCC

-

UBEQRb+（1+β）ReICQ≈βIBQUCEQ=

VCC

-

IEQReVCC

=

IBQRb+UBEQ+（1+β）IBQReIBIERb+VCCVTRe直流通路≈VCC-ICQRe

Rb+-

uoRe（二）動(dòng)態(tài)分析-uoRs+-usRbVT+RLC1C2+VCC+-uiRe1.微變等效電路RL+-

ui+-

usRsicibrbeβibecbRb+-

uoRe電壓放大倍數(shù)：RL+-

ui+-

usRsicibrbeβibecbuo

=

ieRe′ui

=

ibrbe

+（1+

β）

ibRe′=（1+

β）

ibRe′Au

=uoui=（1+β）

Re′

rbe+（1+β）Re′Rb+-

uoReRL+-

ui+-

usRsicibrbeβibecb輸入電阻、輸出電阻Ri=

Rb

//[

rbe

+

（1+

β）

Re′]Ro

=rbe

+

Rs′1+β//

Re單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式C2RcVT+-uiC1VCC+-uoReVEERb1Rb2CbC2RcVT+-uiC1VCC+-uoRe共射電路

A