《電工與電子技術(shù)》課件第8章

8.1共發(fā)射極基本放大電路

8.2多級(jí)放大電路

本章小結(jié)

習(xí)題8第8章基本放大電路8.1.1共發(fā)射極基本放大電路的組成及作用

1．電路的組成

圖8-1(a)所示為由直流電源、晶體三極管、電阻和電容組成的單管電壓放大電路。

2．各元件的作用8.1共發(fā)射極基本放大電路圖8-1單管共射極放大電路(a)雙電源；(b)單電源;(c)用電位形式表示電源8.1.2單管共射放大電路的工作原理

圖8-2(a)所示是小信號(hào)放大電路，其放大電路中的電抗元件對(duì)直流信號(hào)和交流信號(hào)的電抗作用是不同的。圖8-2單管共射極放大電路原理圖(a)原理電路；(b)直流通路；(c)交流通路

1．靜態(tài)工作點(diǎn)

當(dāng)無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)稱為直流狀態(tài)，又稱靜態(tài)。如圖8-2(b)所示。

2．工作原理

當(dāng)放大電路加上輸入電壓ui后，由疊加原理可知晶體三極管各電極間的電壓及各電極的電流都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，即

uBE=UBEQ+ui

iB=IBQ+ib

iC=ICQ+ic

uCEQ=UCEQ+uce

圖8-3放大電路的工作原理8.1.3放大電路的基本分析方法

1．估算靜態(tài)工作點(diǎn)的電流和電壓

放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可根據(jù)直流通路進(jìn)行分析。根據(jù)圖8-2(b)所示的直流通路，可求得單管共射放大電路的基極電流

由三極管的特性可知，UBEQ變化范圍非常小，可近似認(rèn)為硅管為

UBEQ=0.6~0.8V，通常取UBEQ=0.7V。鍺管為

UBEQ=0.1~0.3V，通常取UBEQ=0.2V

根據(jù)三極管電流放大原理，靜態(tài)時(shí)集電極電流為

ICQ≈βIBQ

利用KVL可求得靜態(tài)時(shí)集電極和發(fā)射極之間的電壓為

UCEQ=UCC－ICQRc

例8-1

在圖8-2(a)所示單管共射放大電路中，已知UCC=12V，Rc=3kΩ，Rb=280kΩ，NPN型硅管，β=50，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)。

解由于是硅三極管，可取UBEQ=0.7V

ICQ=βIBQ=(50×0.04)=2mA

UCEQ=UCC－ICQRc=12－2×3=6V

2．靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響

3．估算放大電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)

這種分析方法得出的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本一致，此法稱為微變等效電路法，如圖8-4所示。圖8-4微變等效電路

1)三極管的輸入電阻rbe

在三極管的輸入端(b、e端)接上輸入電壓ui時(shí)，就會(huì)引起相應(yīng)的電流，這就如同在一個(gè)電阻兩端加上交流電壓，能產(chǎn)生電流一樣。因此三極管的輸入端可等效為電阻rbe，即

，通常對(duì)于小功率三極管的rbe可用下式估算:

2)估算放大電路的輸入電阻

從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，稱為放大電路的輸入電阻，用ri表示。ri越大，表明放大電路從信號(hào)源索取的電流越小，放大電路輸入端所得的電壓越接近信號(hào)源電壓。由圖8-4(b)可得

ri=Rb∥rbe

3)估算放大電路的輸出電阻

從放大電路輸出端看進(jìn)去(不包括負(fù)載電阻)的無(wú)源交流等效電阻，稱為放大電路的輸出電阻，用ro表示。ro越小，表明接入負(fù)載后輸出電壓的幅值下降越小。由圖8-4(b)可得

ro=Rc

4)估算電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)是指輸出信號(hào)與輸入信號(hào)電壓的比值，用Au表示，即。由圖8-4(b)可看出，放大電路的輸出電壓有兩種情況：

無(wú)負(fù)載時(shí)

uo=－icRc

有負(fù)載時(shí)

其中無(wú)負(fù)載時(shí)

有負(fù)載時(shí)

例8-2

試求例8-1電路無(wú)負(fù)載和有負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)及電路的輸入電阻和輸出電阻(設(shè)負(fù)載電阻RL=2kΩ)。

解

(1)三極管的輸入電阻

(2)無(wú)負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)

(3)有負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)

(4)放大電路的輸入電阻

ri=Rb∥rbe=200∥0.73≈0.73kΩ

(5)放大電路的輸出電阻

ro=Rc=2kΩ8.1.4放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

1．溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

2．靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

圖8-5所示為分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，該電路可實(shí)現(xiàn)上面兩點(diǎn)設(shè)想。

Q點(diǎn)的穩(wěn)定過(guò)程(UBQ固定):

T↑→ICQ↑→IEQ↑→UEQ↑→UBEQ↓→IBQ↓→ICQ↓圖8-5分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

1.阻容耦合多級(jí)放大電路

圖8-6是一個(gè)兩級(jí)阻容耦合放大電路。8.2多級(jí)放大電路圖8-6阻容耦合多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。圖8-6所示兩級(jí)阻容耦合放大電路的電壓放大倍數(shù)為

推廣到多級(jí)放大電路

2．直接耦合多級(jí)放大電路

直接耦合多級(jí)放大電路的前后級(jí)之間沒(méi)有耦合電容，如圖8-7所示。圖8-7直接耦合多級(jí)放大電路

(1)三極管放大電路是由三極管、偏置電源及有關(guān)元件組成的?；竟采浞糯箅娐贰⒎謮菏焦ぷ鼽c(diǎn)穩(wěn)定電路和基本共集電極放大電路是常用的放大電路。它們的組成原則是：直流通路必須保證三極管有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；交流通路必須保證輸入信號(hào)能傳送到放大電路的輸入回路，同時(shí)保證放大后的信號(hào)能傳送到放大電路的輸出端。

本章小結(jié)

(2)由于放大電路中交、直流信號(hào)并存，含有非線性器件，出現(xiàn)受控電流源，因此增加了分析電路的難度。一般對(duì)放大器的定量分析，一是確定靜態(tài)工作點(diǎn)；二是求出動(dòng)態(tài)時(shí)的性能指標(biāo)，方法是微變等效電路法。

(3)微變等效電路法是在小信號(hào)的條件下，把三極管等效成線性電路的分析方法。該方法只能分析動(dòng)態(tài)，不能分析靜態(tài)，也不能分析失真和動(dòng)態(tài)范圍等。

(4)多級(jí)放大電路有三種耦合方式，即阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合。多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)之積；輸入電阻為第一級(jí)電路的輸入電阻；輸出電阻等于末級(jí)電路的輸出電阻。

1.共射放大器的輸入信號(hào)加在三極管的

極間，輸出信號(hào)從三極管的

極間取出，

是放大器輸入、輸出回路的公共端。

2.放大器實(shí)現(xiàn)正常放大的條件是：既有合適的直流偏置，即放射結(jié)

偏置，集電結(jié)

偏置，又要使

能有效地輸入和取出。習(xí)題8

3.共射基本放大電路輸入、輸出端的耦合電容有兩個(gè)作用：一個(gè)作用是

，用來(lái)隔斷放大電路與信號(hào)源或負(fù)載之間的直流通路；第二個(gè)作用是

，使交流信號(hào)能順暢地經(jīng)過(guò)放大電路。耦合電容一般都是電解電容，連接時(shí)要注意其

。

4.共射放大電路中集電極電阻Rc的作用主要是將集電極的

變化轉(zhuǎn)換成

的變化。Rc的阻值一般為

。

5.共射放大電路中基極偏置電阻Rb的作用主要是為三極管提供大小適當(dāng)?shù)?/p>

電流，使放大器獲得合適的

。Rb的阻值一般為

。

6.引起放大器工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因有電源電壓波動(dòng)、溫度變化、元件參數(shù)變化等因素，其中最主要的是

的影響。

7.在共射交流放大電路中，若靜態(tài)工作點(diǎn)Q位置選得過(guò)高，將引起

失真，反之，Q點(diǎn)位置選得偏低，易引起

失真。這兩種失真都是由三極管的非線性引起的，故稱為

失真。

8.放大器的輸入電阻越

，就越能從前級(jí)電壓信號(hào)源獲得較大的信號(hào)；輸出電阻越

，放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)。

9.分壓式偏置電路有兩個(gè)特點(diǎn)：一是利用上、下偏置電阻Rb1、Rb2分壓來(lái)固定

；二是利用發(fā)射極電阻Re產(chǎn)生反映集電極電流變化的電壓，作用于

，自動(dòng)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。

多級(jí)放大器常用的極間耦合方式有

、

和

。二、判斷題

1.共射基本放大電路只能放大交流信號(hào)，不能放大直流信號(hào)。()

2.溫度變化，三極管的β值也隨之變化。溫度升高，β值增大；溫度降低，則β值減少。()

3.由于阻容耦合放大電路各級(jí)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立，因而不存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題。()

4.三極管輸入電阻rbe與靜態(tài)電流IE的大小有關(guān)，因而rbe是直流電阻。()

5.放大電路輸出信號(hào)中的交流分量是由輸入信號(hào)源提供的。()三、分析計(jì)算題

1.判斷圖8-8所示的各電路能否實(shí)現(xiàn)正常放大？為什么？

圖8-8計(jì)算題1圖

2.在基本放大電路中，如果輸入信號(hào)為正弦波，但用示波器觀察到輸出電壓波形如圖8-9所示，試判斷圖

(a)、圖(b)所示各是什么性質(zhì)的失真？如何調(diào)整基極電阻使輸出波形接近正弦波？

圖8-9計(jì)算題2圖

圖8-10計(jì)算題3圖

3.判斷在圖8-10所示電路中，某一參數(shù)變化時(shí)UCEQ的變化情況(a.增大b.減小c.不變)，將答案填入相應(yīng)的空格內(nèi)。

(1)Rb增加時(shí)，UCEQ將

。

(2)Rc減小時(shí)，UCEQ將

。

(3)RL增加時(shí)，UCEQ將

。

(4)Rs增加時(shí)，UCEQ將

。

(5)β減小(換管子)時(shí)，UCEQ將

。

4.試畫(huà)出圖8-11所示電路的直流通路和交流通路，并將電路進(jìn)行化簡(jiǎn)。

圖8-11計(jì)算題4圖5.判斷圖8-12所示電路屬于何種組態(tài)的放大電路。

圖8-12計(jì)算題5圖

6.在圖8-13的電路中，當(dāng)Rb=400kΩ、Rc=5kΩ、β=60、UCC=12V時(shí),確定該電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)調(diào)節(jié)Rp時(shí)，可改變其靜態(tài)工作點(diǎn)。

(1)如果要求ICQ=2mA，則Rb應(yīng)為多大？

(2)如果要求UCEQ=6V，則Rb應(yīng)為多大？圖8-13計(jì)算題6圖

7.基本共射放大電路如圖8-13所示，Rb=400kΩ、Rc=R1=5.1kΩ、β=40、UCC=12V，三極管為NPN型硅管。

(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ和UCEQ。

(2)畫(huà)出其微變等效電路。

(3)估算電壓放大倍數(shù)Au、ri和ro。

(4)當(dāng)負(fù)載RL=5.1kΩ時(shí)，Au=？

8.分壓式共射放大電路如圖8-14所示，UBEQ=0.7V、β=50,其他參數(shù)如圖中標(biāo)注。

(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ和U