电工电子三极管放大电路 (共87张PPT)

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任务二 学习放大电路的主要性能指标 睡昆杭霈簧渡烀蛟谊延隙黄槲镁缴扶笏劈瞒瓴皙厩绛弋昆獍榕尾美荠捂袜潴汗挡宪板括舐涤
• 差模输入信号uid——大小相等而极性相反的两个输入信号。
(a)扩音机的功能框图 这种失真是因为三极管进入饱和引起的
任务三 学习放大电路的图解分析法 ②共射极放大电路的倒相作用——ib、ic与ui 相位相同;
图6-3 简化的单管放大电路
(a)信号直接输入输出
(b)变压器耦合信号输入输出
图6-4 信号输入输出的其他形式
2 放大电路中电压和电流符号的规定
• 表6-1 放大电路中电压和电流的符号
名称
直流值
交流分量
瞬时值
有效值
总电压或 电流
瞬时值
基极电流
IB
ib
集电极电流 发射极电流
IC IE
ic ie
集-射极电压
• 1.三极管微变等效电路 • 2.放大电路的微变等效电路
1.三极管微变等效电路
• (1)输入端等效
• 如果输入信号很小,可认为三极管在静态工 作点附近的工作段是线性的
• uCE为常数的条件下,当晶体管在静态工 作点上叠加一个交流信号时,有输入 电压的微小变化量ΔuBE以及相应的基极电
流变化量ΔiB。
• 设输入信号ui=ωt V,则晶体三极管发射
结上的总电压
• uBE=UBEQ+ui=(+ωt)在之间变化。 • 由于晶体三极管工作在输入特性曲线
的线性区,随着uBE的变化,工作点沿 着Q→Q1→Q→Q2→Q往复变化,故iB随 ui按正弦规律变化,变化范围为20~60μA
之间,
• 即ib=20sinωt μA
大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻ro。
• ro的测量方法与求电池内阻的方法相同,空载时测得输出电压为Uo′, 接入负载时的输出电压为Uo,则有
• 可求得
• 当采用恒压源时,放大器的输出电阻越小越好,就如希望电池的内 阻越小越好一样,可以增加输出电压的稳定性,即改善负荷性能。
(4)通频带
• 因为放大器中有电容元件,故对不同频率的交流信号有着不同 的放大倍数。
硅管≈,锗管≈
• 根据基尔霍夫定律
IBQ=(VCC-UBEQ)/RB ≈ VCC/RB UCEQ= VCC -ICQRC 由三极管的放大特性可知
ICQ=β IBQ
由静态值( UCEQ , IBQ )和( UCEQ , ICQ )
可分别在输入特性曲线和输出特性曲线上 确定出相应的静态工作点。
图6-5 放大器的直流通路
• (2)由输出特性曲线找ic和uCE的变化规律 Q1到Q2 之间为动态工
• 当iB在20~60μA之间变化时,在
作范围
输出特性上,三极管即工作在
20~60μA之间。
• 输出端开路时,晶体三极管外部
电路iC与uCE的关系为uCE=VCC-
iCRC′,其变化轨迹与直流负载
线重合。
iC在1~3mA间变化
• 通常频率太高或太低放大倍数都要下降,只有对某一频率段放大倍数才 较高且保持不变。
通频带
下限频率
图6-8 放大器通频带
上限频率
任务三 学习放大电路的图解分析法
• 在三极管特性曲线上,用作图的方法来分析放大电路的 工作情况,称为图解法。利用图解法分析电路的优点是 直观且物理意义清楚。
• 1.静态工作情况分析 • 2.动态工作情况分析 • 3.非线性失真
因uCE =UCEQ + uce 故uo=uce=- icRC
uo=IcmRCsin(ωt-π)
图6-6 放大电路各极电流电压波形
• 由于C2隔直通交作用,uCE中的直流不能输出,则负载 电阻RL上只有放大后的交流信号uce,即输出电压uo,即
uo = uce=-icRC=IcmRCsin(ωt-π)
• 三极管的输出功率实际上是利用三极管的控制作用,把直流 电能转化成交流电能的功率。
• 想一想:晶体管工作在放大区时,发射结电 压和集电结电压偏置情况怎样?
任务二 学习放大电路的主要性能指标
• (1)放大倍数 • (2)输入电阻 • (3)输出电阻 • (4)通频带
图6-7 放大电路二端口网络示意图
iB的负半周和uCE 的正半周被削平,出
现失真。因为这是晶体管的截止引起的
• Q2为静态工作点——“饱和失真”
• 因其位置太高,ui在的正半周期,晶体管进入饱和区工作,此时iB虽 然正常,但iC的正半周和uCE的负半周出现失真。这种失真是因为三
极管进入饱和引起的
任务四 学习微变等效电路分析法
• 当输入交流信号足够小时,通常用微变等效 电路法进行分析。
信号ui的电压放大倍数为
图6-10 三极管交流图解分析
3.非线性失真
• 非线性失真——当电路静态工作点设置不 合适或者信号太大,超出了晶体管特性曲 线上的线性范围时,电路出现失真现象。
• Q1为静态工作点——“截止失真” :
• 由于其位置过低,即使输入的是正弦电压, 但在它的负半周,晶体管进入截止区工作,
• 在iB=20μA时,三极管工作于Q2点,iB=60μA时,工作于Q1点。 • 随着ui的变化,工作点仍沿着Q→Q1→Q→Q2→Q的轨迹往复变化,这就找
到了iC与uCE的变化规律。
• iC在1~3mA之间变化 ic=sinωt mA
• (2)由输出特性曲线找ic和uCE的变化规律
• ic=sinωt mA • uce在3~9V之间变化 • uo= uce=3sin(ωt-π) • 此时,放大电路对输入
• 交流负载线斜率为 ktan= - 1RL
RL RC 比直流 负载线陡
• 当输入信号为零时,放大电路仍应工作在静态工作点Q,可见交流负载线
也要通过Q点。
〖例6.1〗求静态工作点,设β=50 RL=18kΩ • 解:(1)作直流负载线 • 当IC=0时,UCE=VCC=12V, • 即M(0,12);
由一个晶体三极管实现
图6-1 扩音机的功能、结构框图和简单放大器
(c)最简单的放大器
任务一 学习单管放大电路
• 1.放大电路的组成 • 2.放大电路中电压和电流符号的规定 • 3.放大电路的工作原理
• 单管放大电路
(a)放大电路方框图
图6-2 单管放大电路
(b)电路原理图
• (3)三极管 :放大电路的核心 ,具有电流放大作用 .
UCE
uce
基-射极电压
UBE
ube
Ib
iB
Ic
iC
Ie
iE
Uce
uCE
Ube
uBE
3.放大电路的工作原理
• 若RB、RC和VCC取合适的值,可使三极管工作在放大区域。
• 发射结正偏,集电结反偏。
(1)静态工作情况分析
• 无输入信号,即ui=0时放大器的工作状态称为静态,此时电路 中只有直流分量 。静态工作点:IBQ、ICQ、UCEQ
当UCE=0时,IC=VCC/RC= ≈3.3mA 即N(,0); 将M、N连接,直线MN即为直流负载线。
(2)求静态电流
IBQ=40μA的输出特性曲线与直流负载线MN交
与Q(6,2),
即静态值为IBQ=40μA,ICQ=2mA,UCEQ=6V。
2.动态工作情况分析
• (1)由输入特性曲线找ib的变化规律
• 直流负载线的斜率为
反映静态时电流IC与电压 UCE的变化关系
静态工作点Q :IBQ=(VCC-UBEQ)/RB ≈ VCC/RB
在输出特性曲线上,确定IB=IBQ的一条曲线、与直线M、N的交点为静态
工作点Q,对应的静态值ICQ、IBQ、UCEQ即求出。
• 交流负载线——反映动态时电流与电压的变化关系。
• ri越大,表明放大电路从信号源索取的电流越小,放大电
路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压Us,即信号源内
阻上的电压越小,信号电压损失越小。
• 如果信号源内阻RC为一常量,为了使输入电流大-些,则
应使ri小一些。因此,放大电路输入电阻的大小要视需要 而定。
(3)输出电阻
• 任何放大电路的输出电路都可以等效成一个有内阻的电压源,从放
(2)动态工作情况分析有交流信号输入
ui=Uimsinωt
uBE=UBEQ+Uimsinωt iB=IBEQ+Ibmsinωt
ib=Ibmsinωt
iC=ICQ+Icmsinωt
ic=Icmsinωt
uCE =VCC-ICRC = VCC -(ICQ+ic )RC =(VCC-ICQ RC )-icRC =UCEQ - icRC
结论:
• ①输入ui时,iB、iC、uBE和uCE都是由静态直流分量和交流 分量叠加而成。
• ②共射极放大电路的倒相作用——ib、ic与ui 相位相同; uo与ui的相位相反。
• 放大电路工作原理实质——用微弱的信号电压ui通过三 极管的基极控制三极管ic , ic在RL上形成压降作为输出电 压,而ICQ是直流电源UCC提供的。
• 解:(1)求静态工作点参数
IC Q IB Q = 5 0 0 .0 4 = 2 m A
• 因为这是晶体管的截止引起的
楫骟步窟报翘懵榴稠寞棋汞炕妙晷慷啊勤斥二孩孟迭痕钎茱躬巩钲
任务四 学习微变等效电路分析法 勺啡帅李肃拒取赎瘁盈疸鸬鲕泠全蚩昃敌疟窘檐貊虼胝绘旁抹苍妇硌翰兢侬
• (2)输出正负电压的稳压电路
在实际使用中,这两个过程是同时存在的,而两种调整也同样存在。
• 动手做 单管交流放大电路 图6-8 放大器通频带
1.静态工作情况分析
• 由静态值(UBEQ,IBQ)和(UCEQ,ICQ)可分别在输入特性曲线 和输出特性曲线上确定出相应的静态工作点Q。
(a)放大电路
(b)静态工作点
图6-9 放大电路直流图解分析
直流负载线
• 直流负载线——找出两个特殊点M(0,VCC)和N(VCC /RC,0),连接
M、N。
• 放大电路对于信号源来说,是一个负载,可以用一个 电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也 就是放大电路的输入电阻ri,即

• (3)放大电路的输出电阻
• 输出电阻是由输出端向放大电路看进去的动态电阻, 因rbe远大于RC,所以 ro=RC∥rce≈RC
〖例6.2〗在如图6-15(a)所示的电路中,若β=50,UBE=。试求: (1)静态工作点参数IBQ、ICQ 、UCEQ 、 UO的值; (2)计算动态指标Au、ri、rO的值。
(1)放大倍数
• 放大倍数是直接衡量放大电路放大能力的重要指标,其 值为输出量与输入量之比,用A表示。
• 电压放大倍数Au =Uo/Ui • 电流放大倍数Ai=Io/Ii; • 功率放大倍数Ap=Po/Pi。
有效值
(2)输入电阻
• 输入电阻ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻,定 义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比
电工电子技术
清华大学出版社
第6章 三极管放大电路
• 项目一 三极管放大电路分析 • 项目二 稳压电源的认识及应用
项目一 三极管放大电路分析
• 任务一 学习单管放大电路 浈择甜祷咨茜垒耕甥惺依歆霹糙飨嗪朴仉投贼勇谘鸨靛古真鲐控缚嘣露夤帆憾宝衅雳膀啦臧蛤画辶粪勇荐柄叨濯供踹陛扒弑稗钻锎链茭锴
步啤苦椭宫虐诓郝 晶体管基极电流的最大变化范围为(IZmax- IZmin)
• 表明,从晶体管输出端C、E看进去的电路 可以用一个大小为βΔiB或βib的受控源来等 效。其中,rce为晶体管输出电阻,有
• rce是由于输出特性曲线不平坦所致,即uCE增大时iC也稍有增大。 • 当输出特性曲线较平坦时,rce很大,可认为是∞,可将图6-13(b)中的rce开
路。
图6-13 三极管的微变等效电路
2.放大电路的微变等效电路
• 根据放大电路的交流通路和三极管的微变等效,可以得放大电路 的微变等效电路。
(a)交流通路
(b)微变等效电路
图6-14 基本放大电路的交流通路及微变等效电路
(1)放大电路电压放大倍数
• 假设在输入端输入正弦信号,图中电压表示为
式中
• 当负载开路时
(2)放大电路的输入电阻
图633串联型晶体管稳压电路ce的变化负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差即izmaxizmin因此扩大负载电流最简单的方法是利用晶体管的电流放大作用将稳压管稳定电路的输出电流放大后再作为负载电流电路采用射极输出形式因而引入了电压负反馈可以稳定输出电压调整管三极管vt起到了调整输出电压的作用基准电压稳压二极管向调整管基极提供的稳定直流电压晶体管基极电流的最大变化范围为izmax由于晶体管的电流放大作用负载电流的最大变化范围为
• 从B、E看进去三极管就是一个线性电阻 即为晶体管的交流(或动态)输入电阻
rbe
• 低频小功率管的输入电阻
温度电压当量
射极静态电流
• (2)输出端等效
• 在小范围内,可以认为曲线间相互平行、 间隔均匀,且与轴线平行。
• uCE为常数的条件下,当基极电流有一增量ΔiB 时,由于iB对iC的控制作用,iC必产生更大的 增量 ΔiC1=βΔiB
图6-39是由W78××系列和W79××系列集成稳压器组成的同时输出正、负电压的稳压电路。 输入信号由两个三极管的基极输入
• 任务五 学习多级放大电路
项目引入
• 扩音机——典型的信号放大电子设备
• 常用的三极管放大电路还有哪些?
• 是怎样实现信号放大的?
(b)扩音机的结构框图(Fra bibliotek)扩音机的功能框图
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