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模拟电子技术 教学PPT 作者 葛中海 2 放大电路基础


第二章
放大电路基础

放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的 放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大 电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示,如图:

ui

Au

uo
2

2.1 基本放大电路的组成
<

br />共射极放大电路 三种三极 管放大电路 共集电极放大电路 以共射 极放大 电路为 例讲解 工作原 理

共基极放大电路

3

实现放大的条件

1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电结 反偏。
2. 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。 3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。

4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电 极电压,经电容滤波只输出交流信号。
4

+EC RC C1

C2 T

放大元件iC=? iB,工作 在放大区,要保证集电 结反偏,发射结正偏。

输入

ui

RB EB
参考点

uo

输出

5

+EC RC C1 T
基极电源 与基极电阻

C2
作用:使发射结 正偏,并提供适 当的静态工作点。

RB
EB

6

集电极电源,为电 路提供能量。并保 证集电结反偏。

+EC

RC
T RB EB

C1

C2

7

+EC RC C1 T RB

集电极电阻,将 变化的电流转变 为变化的电压。

C2

EB
8

耦合电容:
电解电容,有极性。 大小为10?F~50?F

+EC
RC T RB EB C2

C1

作用:隔离输入 输出与电路直流 的联系,同时能 使信号顺利输入 输出。

9

电路改进:采用单电源供电

可以省去

+EC C1 RC

+EC
RC C1 T C2

C2 T

RB

EB
10

符号规定 UA uA ua
交直流量 大写字母、大写下标,表示直流量。 小写字母、大写下标,表示交直流量。 小写字母、小写下标,表示交流分量。

uA

ua

交流分量

UA直流分量

t
11

2.2 放大器的分析方法
估算法

放大 电路 分析

图解法

等效电路法
12

直流通路和交流通路
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附 加了小的交流信号。但是,电容对交、直流的作用不同。 如果电容容量足够大,可以认为它对交流不起作用,即对 交流短路。而对直流可以看成开路,这样,交直流所走的 通道是不同的。

交流通路:只考虑交流信号的分电路。 直流通路:只考虑直流信号的分电路。 信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。
13

例:

对直流信号(只有+EC)

+EC RB C1
RC

直流通道 +EC

C2 T
开路

RB

RC

开路

14

对交流信号(输入信号vi)
+EC
RB C1 RC T

置零
C2

交流通路
vo vi RB RC RL

短路

短路

15

静态工作点

由于电源的存 在IB?0

+EC RB RC
IC?0

C1 IBQ
vi=0时

ICQC2

T IEQ=IBQ+ICQ
16

+EC RB RC ICQC2

C1
(IBQ,VBEQ) VBEQ IBQ

T

( ICQ,VCEQ ) VCEQ
17

(IBQ,VBEQ) 和( ICQ,VCEQ )分别对应于输入输 出特性曲线上的一个点称为静态工作点。

IB IBQ Q UBE VBEQ

IC Q

ICQ

UCE VCEQ
18

各点波形
iC

+EC

RC RB C1 iB
ui
t

iC
C2 uC u C
uo

t

iB
ui t

uo
t

t

19

估算法
(1)根据直流通道估算IB +EC
RB RC

EC ? VBE IB ? RB
EC ? 0.7 EC ? ? RB RB
RB称为偏置电阻,IB称为偏 置电流。

IB

VBE

直流通道

20

(2)根据直流通道估算VCE、IB

RB

RC

IC
UCE

I C ? ?I B ? I CEO ? ?I B

VCE ? EC ? I C RC
直流通道
21

图解法 直流负载线
1. 三极管的输出特性。

+EC
RB RC

2. UCE=EC–ICRC


与输出特 性的交点 就是Q点

IC UCE

EC RC

IC Q

IB
直流 负载线

直流通道

UCE EC

22

交流负载线
EC RC

IC

交流负载线

Q

IB

UCE EC
过Q点作一条直线,斜率为: ?
1 ? RL

23

三极管的微变等效电路

ic

ib
b

c

ib

ic

vbe
e

vce
ib

vbe

? ib
rbe

rce

vce

b
rbe

c ? ib

rce很大, 一般忽略。

e

微变等效电路

24

2.3 静态工作点的稳定
为了保证放大电路的稳定工作,必须有合适的、稳定的 静态工作点。但是,温度的变化严重影响静态工作点。 对于前面的电路(固定偏置电路)而言,静态工作点由 UBE、? 和ICEO 决定,这三个参数随温度而变化。

UBE

T

?
ICEO

Q
25

选择静态工作点
iC
ib

可输出的最大 不失真信号

uCE

uo
26

1. Q点过低,信号进入截止区
iC

放大电路产生 截止失真 输入波形

ib

vCE ib失真 vo
输出波形
27

2. Q点过高,信号进入饱和区

iC

ib 输入波形

vCE
输出波形

放大电路产生 饱和失真

vo

28

小结

T

IC

固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会 导致静态工作点靠近饱和区或截止区,从而导致失真。为 此,需要改进偏置电路,当温度升高、 IC增加时,能够自 动减少IB,从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。

常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。

29

分压式偏置电路: 一、静态分析
+EC RB1 C1 RB2 RC C2 RL RB1 I1RC IB T
vo vi

+EC

RE

CE

RB2

I2

RE

RE射极直流 负反馈电阻

CE 交流旁 路电容

直流通路

30

1. 静态工作点稳定的原理 +EC RB1 I1RC IB I2
本电路稳压的过程 实际是由于加了RE 形成了负反馈过程 输入特性曲线

T

RB2

RE

T

IC IC

VE

UBE
31

IB

2. 求静态工作点

+EC
RB1 I RC 1 IB RB2 I2

I 2 ?? I B
VB ? I 2 RB 2 ?

I1 ? I 2 ?

EC RB1 ? RB 2

RB 2 EC RB1 ? RB 2

T RE

VBE ? VB ? VE ? VB ? I E RE

VB ? VBE VB IC ? I E ? ? RE RE

IB ?

IC ?

直流通路

VCE ? EC ? I C ? RC ? I E ? RE
32

+EC RB1 I1RC IB

VB IC ? RE
可以认为与温度无关。

T RE 似乎I2越大越好,但是 RB1、RB2太小,将增加功耗。 因此一般取几十k?。
33

RB2

I2

直流通路

例:已知?=50, EC=12V, RB1=7.5k?, RB2=2.5k?, RC=2k?, RE=1k?, 求该电路的静态工作点。 +EC RB1 C1 RL ui RB2 RE uo RC C2
RB 2 EC ? 3V RB1 ? RB 2

VB ?

I E ? 2.3mA
U CE ? 5.1V
34

CE

+EC

RB1 I RC 1 C1 IB u RB2
i

C2
如果去掉CE,放大倍数怎样?

I2 RE

RL
CE uo

CE的作用:交流通路中, CE将RE短路, RE对交流不起作用,放大倍数不受影响。

35

射极输出器(共集电极电路)
+EC +EC RB C2 RE RL u
o

RB
C1 u
i

RE 直流通道
36

一、静态分析

+EC
RB

I B R B ? I B (1 ? β)R E ? EC ? U BE EC ? U BE ? IB ? R B ? (1 ? β)R E

IB
RE

IE

I E ? (1 ? β)I B
UCE ? EC ? I ERE
37

直流通道

二、动态分析
+EC RB
共集电极

C1

C2
vi RL vo

RB

RE RL

vo

vi

RE

交流通道
38

射极输出器动态参数
1. 电压放大倍数 2. 输入电阻

Au ? 1,

输入电阻较大,作为前一级的负载, 对前一级的放大倍数影响较小且取得 的信号大。 射极输出器的输出电阻很小,带负载 能力强。

3. 输出电阻

所谓带负载能力强,是指当负载变化时,放大 倍数基本不变。
39

射极输出器的使用
1. 将射极输出器放在电路的首级,可以 提高输入电阻。 2. 将射极输出器放在电路的末级,可以 降 低输出电阻,提高带负载能。 3. 将射极输出器放在电路的两级之间, 可以起到电路的匹配作用。

40


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