第16章基本放大电路(1)

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交流分量
uA
UA直流分量
t
§ 2.2 基本放大电路的组成
共射放大器 三极管放 大电路有 三种形式 共基放大器 共集放大器 以共射放 大器为例 讲解工作 原理
一、基本放大电路的组成
+UCC RC C1 T 输入 ui RB EB uo 输出
C2 E
C
一、基本放大电路的组成
RC C1
放大元件i 放大元件 C=β iB, 工作在放大区, 工作在放大区,要 +UCC保证集电结反偏, 保证集电结反偏, 发射结正偏。 发射结正偏。
+UCC RC IC ≠ 0 ICQC2 T
RB C1 IBQ
ui=0时 时
IEQ=IBQ+ICQ
+UCC RB C1 (IBQ,UBEQ) UBEQ IBQ UCEQ RC ICQC2 T ( ICQ,UCEQ )
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输 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。 出特性曲线上的一个点称为静态工作点。 IB IBQ Q UBE UBEQ UCEQ IC Q
电工学
电子技术
第16章 16章
基本放大电路
第16章 基本放大电路 章
§2.1 概论 §2.2 放大电路的组成和工作原理 §2.3 放大电路的分析方法 §2.4 静态工作点的稳定 §2.5 射极输出器 §2.6 放大电路中的负反馈 §2.7 阻容耦合多级放大电路 *§2.8 差动放大电路 § *§2.9 场效应管放大电路 §
EC IC RC
Q
直流 负载线
与输出 特性的 交点就 是Q点 点
IB UCE EC
直流通路
2.方法 方法
先估算 IB ,然后在输出特性曲线上作出直 流负载线, 流负载线,与 IB 对应的输出特性曲线与直流负 载线的交点就是Q点 载线的交点就是 点。 IC
EC RC
Q UCE EC
EC −UBE IB = RB
RB
IC UCE
I C = βI B + I CEO ≈ βI C
UCE = EC − IC RC
直流通路
例:用估算法计算静态工作点。 用估算法计算静态工作点。 已知:EC=12V,RC=4kΩ,RB=300kΩ, 已知: , Ω Ω β=37.5。 。 解:
EC 12 IB ≈ = = 0.04 mA = 40 µA RB 300
= β ib
输出端相当于一个受i ∆iC (1) 输出端相当于一个受 b 控制 的电流源。 的电流源。 ∆uCE (2) 考虑 u 对 i 的影响,输出 CE C的影响, 端还要并联一个大电阻r 端还要并联一个大电阻 ce。 uCE rce的含义
∆uce rce = ∆ic
三极管的微变等效电路 c
Ui ri = Ii
三、输出电阻ro 输出电阻
放大电路对其负载而言,相当于信号源, 放大电路对其负载而言,相当于信号源,我们 负载而言 可以将它等效为戴维南等效电路, 可以将它等效为戴维南等效电路,这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
ro US' ~
如何确定电路的输出电阻r 如何确定电路的输出电阻 o ? 方法一:计算。 方法一:计算。 步骤: 步骤: 1. 所有的电源置零 (将独立源置零,保留受控源 。 将独立源置零, 将独立源置零 保留受控源)。 2. 加压求流法。 加压求流法。 I U
放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率 通频带: 通频带:
上限截 fH 止频率
f
fbw=fH–fL
2.1.3 符号规定 UA uA ua
全量
大写字母、大写下标,表示直流量。 大写字母、大写下标,表示直流量。 小写字母、大写下标,表示全量。 小写字母、大写下标,表示全量。 小写字母、小写下标,表示交流分量。 小写字母、小写下标,表示交流分量。 ua
ib
ic
β ib
ic ube rbe uce
ib
b
rce
uce
ube
e ib
b
rbe
β ib
c
rce很大, 很大, 一般忽略。 一般忽略。
e
2、放大电路的微变等效电路 、
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: 将交流通道中的三极管用微变等效电路代替 uo ui RB RC RL ii ib ic
β ib
交流通路
RL uo RC
ui RB
rbe
3、电压放大倍数的计算 、
ɺ Ii
ɺ Ui
RB
ɺ Ib
rbe
ɺ Ic
β Iɺb
RL RC
ɺ ɺ U i = I b rbe ɺ ɺ ɺ U o = − βI b R' L Uo
R' L Au = −β rbe
负号表示输入与输出反相
R' L = RC // RL
+UCC RC C1 T RB EB C2
集电极电阻, 集电极电阻, 将变化的电流 转变为变化的 电压。 电压。
+UCC
耦合电容
RC C1 T RB EB
C2
隔离输入输 出与电路直 流的联系, 流的联系, 同时能使信 号顺利输入 输出。 输出。
2.电路的改进: 电路的改进: 电路的改进 +UCC RC C1 T
ui
Au
uo
2.1.2 放大电路的性能指标
一、电压放大倍数Au 电压放大倍数 Uo Ui 和Uo 分别是输入和输出电压 | A |= u 的有效值。 的有效值。 Ui 输入电阻r 二、输入电阻 i
放大电路一定要有前级(信号源)为其提供信号, 放大电路一定要有前级(信号源)为其提供信号, 那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大 那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大 电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大, 电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大, 从其前级取得的电流越小,对前级的影响越小。 从其前级取得的电流越小,对前级的影响越小。 Ii US ~ Ui Au
§ 2.1 概论 2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 变化信号 成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。 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: 端网络表示,如图:
26(mV) 对于小功率三极管: 对于小功率三极管: rbe = 300(Ω) + (1 + β ) I (mA) E
rbe的量级从几百欧到几千欧。 的量级从几百欧到几千欧。
输出回路
iC = I C + ic = β ( I B + ib ) = βI B + βib
所以: 所以: c i
iC近似平行
C2 T
输入 ui
RB EB
参考点
uo 输出
1.各元件的作用 各元件的作用
+UCC RC C1 T
基极电源与 基极电阻
C2
使发射结正偏, 使发射结正偏, 并提供适当的静 态工作点。 态工作点。
RB EB
+UCC RC C1 T RB EB C2
集电极电源, 集电极电源, 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。 电结反偏。
U ro = I
方法二:测量。 方法二:测量。 步骤: 步骤: 1. 测量开路电压。 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。 测量接入负载后的输出电压。 ro Us' ~ Uo Us' ~ ro
RL
Uo'
3. 计算。 计算。
Uo ro = ( − 1 )RL ′ Uo
四、通频带
Au Aum 0.7Aum
是动态电阻。 是动态电阻。
Ii
ɺ Ib
ɺ Ic
ɺ Ui RB rbe
β Iɺb
RL RC
ɺ Uo
ɺ Ui ri = ɺ Ii = RB // rbe
≈ rbe
电路的输入电阻越大, 电路的输入电阻越大,从信号源取得的电流越 因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。 小,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。
负载电阻越小,放大倍数越小。 负载电阻越小,放大倍数越小。
4、输入电阻的计算 、
对于为放大电路提供信号的信号源来说, 对于为放大电路提供信号的信号源来说,放大电 路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表示。 路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表示。
ɺ Ui 输入电阻的定义: 输入电阻的定义:ri = ɺ Ii ɺ
用加压求流法求输出电阻: 用加压求流法求输出电阻:
ɺ Ii
0
ɺ Ib
rbe
ɺ Ic
β Iɺb
0
ɺ Io ɺ Uo
RC
RB
所以: 所以:
ɺ Uo ro = = RC ɺ Io
二、图解法
ic uce
uo RC RL
ui
RB
交流通路
ic 1 =− ′ uce RL
可以省去
C2
RB EB
+UCC RB C1 T RC C2
单电源供电电路
二、 基本放大电路的工作原理
各点波形 RC RB C1 iB
ui t iB ui t iC
+EC iC C2 uC u C uo
t uo
t
t
实现放大的条件: 实现放大的条件:
1. 晶体管的发射结正偏,集电结反偏。 晶体管的发射结正偏,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。 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。
例:
对直流信号(只有 对直流信号(只有+UCC) +UCC 直流通路 +UCC RB T 开路 开路 RC
RB C1
RC
C2
对交流信号(输入信号ui) 对交流信号 输入信号
+EC RB C1 RC T
置零
C2
交流通路
uo
短路
ui RB RC RL
短路
2.3.2 静态分析
关于静态工作点
由于电源的 存在I 存在 B≠0
晶体管放大作用的实质: 晶体管放大作用的实质:
晶体管是一个电流控制元件。 晶体管是一个电流控制元件。 用较小的基极电流控制较大的集电极电流。 用较小的基极电流控制较大的集电极电流。 能量是守恒的,不能放大。 能量是守恒的,不能放大。
§2.3 放大电路的分析方法
估算法 静态分析 图解法 放大 电路 分析 微变等效电路法 动态分析 图解法 计算机仿真
2.3.1 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。 流上附加了小的交流信号。 但是,电容对交、直流的作用不同。 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, 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, 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。 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。 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。 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。 信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。
ICQ
UCE
一、估算法: 估算法:
(1)根据直流通道估算 B )根据直流通道估算I +EC
RB
Байду номын сангаас
RC
EC − U BE IB = RB
EC − 0.7 EC ≈ ≈ RB RB
RB称为偏置电阻,IB称为偏 称为偏置电阻 偏置电阻, 称为偏 置电流。 置电流。
IB UBE
直流通路
(2)根据直流通路估算 CE、IB )根据直流通路估算U RC
5、输出电阻的计算 、
对于负载而言,放大电路相当于信号源, 对于负载而言,放大电路相当于信号源, 可以将它进行戴维南等效, 可以将它进行戴维南等效,戴维南等效电路的 内阻就是输出电阻。 内阻就是输出电阻。 计算输出电阻的方法: 计算输出电阻的方法: (1) 所有电源置零,然后计算电阻(对有受控 所有电源置零,然后计算电阻( 源的电路不适用)。 源的电路不适用)。 (2) 所有独立电源置零,保留受控源,加压求 所有独立电源置零,保留受控源, 流法。 流法。
IC ≈ β I B = 37.5 × 0.04 = 1.5 mA
UCE = UCC − IC RC = 12 −1.5 × 4 = 6 V
请注意电路中I 的数量级。 请注意电路中 B 和IC 的数量级。
二、图解法: 图解法: +EC RB RC IC UCE
1.直流负载线 直流负载线
UCE~IC满足什么关系? 满足什么关系? 1. 三极管的输出特性。 三极管的输出特性 输出特性。 2. UCE=EC–ICRC 。
2.3.3 动态分析 一、微变等效电路法 动态分析:
1、三极管的微变等效电路 、 iB ∆ iB ∆uBE uBE 输入回路: 输入回路 当信号很小时, 当信号很小时,将输入特性 在小范围内近似线性。 在小范围内近似线性。
∆u BE ube rbe = = ∆i B ib
对输入的小交流信号而言, 对输入的小交流信号而言, 三极管相当于电阻rbe。 三极管相当于电阻
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