三极管放大电路-PPT
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第2章 基本放大电路
本章导读
本章重点学习基本放大电路的工作原理和 放大电路的基本分析方法。同时介绍放大电路的 性能指标，并介绍多级放大电路及应用。 本章以共射极的基本放大电路为基础，分析 放大电路的原理和实质，讲述了电压偏置电路的 意义。通过图解法和微变等效电路两种方法，讨 论如何设置工作点，计算输入电阻、输出电阻和 电压放大倍数，了解多级放大电路的级间耦合方 式及场效应管放大电路。
2.3 微变等效电路
• 2.3.1 放大电路的微变等效电路 • 1.晶体管的微变等效电路 • 放大电路的微变等效电路，其核心是晶体管的 微变等效电路。
晶体管的微变等效电路
• 2.共射极放大电路的微变等效电路
• 小知识 • 交流通路上电压、电流都是交变量，既可 用交流量表示，也可以用相量表示，上图 箭标表示它们的参考方向。
小知识 RE 越大，稳定性越好，但不能太 大，一般RE 为几百欧到几千欧。 电容CE 的作用:与RE 并联的电容 CE 称为旁路电容，可为交流信号 提供低阻通路，使电压放大倍数不 至于降低，CE 一般为几十微法到 几百微法。
2.5 共集电极电路和共基极电路
• 2.5.1 共集电极电路 • 1.电路的组成
• 共集电极放大电路是从发射极输出，所以简称射极 输出器。
（a）所示是射极输出器电路图，（b）是其直流通路
共集电极放大电路的交流通路及微变等效电路
• 2.静态分析 • 确定静态工作点的值 • 3.动态分析 • （1）电压放大倍数 • （2）输入电阻 • （3）输出电阻
• • • • •
小知识 射极输出器的特点: ①电压放大倍数小于1，但近似等于1; ②输出电压与输入电压同相; ③输入电阻高，输出电阻低。
直流负载线的作法，一般是先找两个特殊点:当iC =0 时，uCE =UCC （M点）;当uCE =0时，iC =UCC /RC （N点），我们将MN连起来，就直线MN，这就是 放大电路的直流负载线
• 2.确定静态ຫໍສະໝຸດ Baidu作点
Q点即为 静态工 作点
• 3.直流负载线与空载放大倍数
• 放大电路的输入端接有交流小信号电压，而输出 端开路情况称为空载放大电路，这时放大电路的 电压放大倍数称为空载电压放大倍数。
• 2.直接耦合
• 直接耦合是将前后级直接相连的一种耦合方式。 • 优点是: • 电路中没有大电容和变压器，能放大缓慢变化的信 号，它在集成电路中得到广泛的应用。 • 缺点是: • 它的前、后级直流电路相通，静态工作点相互牵制 、相互影响，不利于分析和设计。
2.6.2 两级阻容耦合放大电路的分析
• 思考题 • 1.对于共射极放大电路，为什么通常希望输入电
阻较高为好?
2.4 放大电路静态工作点的稳定
• .4.1 温度对静态工作点的影响
温度升高，Q点上移; 温度下降，Q点下移。
2.4.2 分压偏置电路
• 如果在原放大电路基础上改变一下，使在iC 上升 的同时IB 下降，以达到自动稳定工作点的目的。 这就是分压偏置电路。
2.3.2 用微变等效电路法分析放大电路
用微变等 效电路法 分析放大 电路的步 骤
• 1画出放大电路的交流通路 • 2用相应的等效电路代替三极管 • 3计算性能指标
小知识 输入电阻是从输入端看放 大电路的等效电阻，输出电阻是 从输出端看放大电路的等效电阻 。因此，输入电阻要包括RB ，而 输出电路就不能把负载电阻算进 去。
2.1.2 放大电路的工作原理
• 1.无输入信号时放大器的工作情况
• 例2.1.1 求图2-3所示电路的静态工作点。已知RB =300kΩ ，RC =2kΩ，UCC =12V，β=80。
• 2.输入交流信号时的工作情况
• 小知识 • 图中可见uo 与ui 的相位相反，这种现象称 为放大器的倒相作用。放大器的放大原理 的实质是:用微弱的信号电压ui 通过三极管 的控制作用，去控制三极管集电极的电流iC ，iC 又在RC 的作用下转换成电压uo 输出。
*2.5.2 共基极电路
• • 1.电路的组成 如图2-21（a）所示是一个共基极放大电路，图2-21（b ）是共基极放大电路的交流通路，从图中看出基极是输入 回路和输出回路的公共端，故称为共基极放大电路。
思考题
• 1.三种放大电路中哪一种输入电阻最大?哪 一种最小?哪一种输出电阻最小? • 2.如何提高共集电极电路的输入电阻?
解题过 程见教 材P59
2.7 场效应管放大电路的微变等效电路分析法
• 1.场效应管的微变等效电路 • 2.共源极放大电路的动态分析 • 3.共漏极放大电路的动态分析
思考题
• 1.和双极型晶体管放大电路相比，场效应管放大电路的输 入、输出电阻，电压放大倍数有何特点?
本章小结
• 1.大电路中的三极管必须始终工作在放大区，而不能工作 在截止区或饱和区。 • 2.放大电路的基本分析方法有两种:图解法和微变等效电 路法。 • 3.常用的工作点稳定电路是采用负反馈的原理，使集电极 电流的变化影响输入回路中发射结电压的变化，从而保持 静态工作点基本不变。 • 4.基本放大电路有三种接法，即共射接法、共集接法、共 基接法。 • 5.可以采用两种不同放大元件组成基本放大电路，即晶体 三极管放大电路和场效应管放大电路，两种放大电路的工 作原理和分析方法类似。 • 6.多级放大电路常用的耦合方式有三种:阻容耦合、直接 耦合和变压器耦合。
• 小知识
• 画直流通路和交流通路时，应遵循下列原则: • （1）对直流通路，电感可视为短路，电容可视 为开路。 • （2）对交流通路，若直流电源内阻很小，则其 上交流压降很小，可把它看成短路;若电容在交流 通过时，交流压降很小，也把它看成短路
2.2.2 动态分析
• 实际放大电路工作时都处于动态 ，并接有一定的直接负载或间接 负载，负载以各种形式出现，但 都可以等效为一个负载电阻
2.6 多级放大电路
• 一般放大器都是由几级放大电路组成，能对输入 信号进行逐级接力方式连续放大，以获得足够的 输出功率去推动负载工作，这就是多级放大器。 其中接入信号的为第1级，接着为第2级，直至末 级。前级的输出是后级的信号源，后级是前级的 负载。
多极放大电路的组成
2.6.1 级间耦合方式
• 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合
• 例2.6.1 如图2-26所示电路，已知两个晶体 管β1 =100，β2 =60，rbe1 =0.96kΩ，rbe2 =0.8kΩ;电路元件参数R11 =24kΩ，R21 =36kΩ，RC1 =2kΩ，RE1 =2.2kΩ，R12 =10kΩ ，R22 =33kΩ，RC2 =3.3kΩ，RE2 =1.5kΩ，直 流电源UCC =24V，交流负载电阻RL =5.1kΩ ，信号源内阻RS =360Ω。试求:（1）各级 的输入电阻和输出电阻;（2）放大器的电压 放大倍数;（3）放大器的输入、输出电阻。
思考题
• 1.基本放大电路由哪些必不可少的部分 组成?各元件有什么作用? • 2.试画出PNP型三极管的基本放大电路， 并注明电源的实际极性，以及各极电流实 际方向。
2.2 图解分析法
• 所谓图解法，就是利用三极管的特性曲线，通过 作图来分析放大电路性能的方法。其优点是直观 ，物理意义清楚。
• 2.2.1 静态分析 • 1.直流负载线作法
2.1 共发射极放大电路
• 2.1.1 放大电路的组成
共射交流放大电路
• 1.集电极电源 • 电源既为放大电路的输出信号提供能量，又保证集电结处 于反向偏置，使晶体管工作在放大区。 • 2.基极电源和基极电阻 • 基极电源令晶体三极管的发射结处于正向偏置，以保证工 作在放大状态。改变基极电阻使晶体管有合适的静态工作 点。 • 3.晶体管 • 晶体管是放大电路的核心元件。它的作用是按照输入信 号的变化规律控制直流电源给出的电流，以便在负载电阻 上获得较大的电压或功率。这是放大电路的关键元件。 • 4.集电极电阻 • 晶体管集电极负载电阻，它将集电极电流的变化转化为电 压的变化 • 5.耦合电容 • 起隔直作用，隔断放大电路与输入信号源和输出端负载 之间的直流通路;另一方面对交流信号起着耦合作用。使 用电解电容器，连接时应注意极性。
多级放 大器常 用的耦 合方式
1.阻容耦合 阻容耦合就是利用电容作为耦合和隔直流元件。
阻容耦合方式
• 阻容耦合的 • 优点是: • 前后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工作点 都相互独立。便于分析、设计和应用。 • 缺点是: • 信号在通过耦合电容加到下一级时会大幅度衰减 。在集成电路里制造大电容很困难，所以阻容耦 合只适用于分立元件电路。
2.2.3 用图解法分析波形的非线性失真
• 1.由三极管特性的非线性引起的失真 • 三极管的非线性表现在输入特性曲线的弯曲部 分和输出特性曲线间距的不均匀分布。 • 2.静态工作点选择不当引起的失真 • 如果静态工作点没有选择在放大区中间，沿着 负载线偏上或偏下，这时输出电压信号就可能进 入三极管输出特性曲线上的饱和区或截止区，输 出电压信号就不能保证与输入电压信号相似，把 这种情况下的输出信号叫做失真，进入截止区产 生的失真称为截止失真，进入饱和区产生的失真 称为饱和失真。
本章导读
本章重点学习基本放大电路的工作原理和 放大电路的基本分析方法。同时介绍放大电路的 性能指标，并介绍多级放大电路及应用。 本章以共射极的基本放大电路为基础，分析 放大电路的原理和实质，讲述了电压偏置电路的 意义。通过图解法和微变等效电路两种方法，讨 论如何设置工作点，计算输入电阻、输出电阻和 电压放大倍数，了解多级放大电路的级间耦合方 式及场效应管放大电路。
2.3 微变等效电路
• 2.3.1 放大电路的微变等效电路 • 1.晶体管的微变等效电路 • 放大电路的微变等效电路，其核心是晶体管的 微变等效电路。
晶体管的微变等效电路
• 2.共射极放大电路的微变等效电路
• 小知识 • 交流通路上电压、电流都是交变量，既可 用交流量表示，也可以用相量表示，上图 箭标表示它们的参考方向。
小知识 RE 越大，稳定性越好，但不能太 大，一般RE 为几百欧到几千欧。 电容CE 的作用:与RE 并联的电容 CE 称为旁路电容，可为交流信号 提供低阻通路，使电压放大倍数不 至于降低，CE 一般为几十微法到 几百微法。
2.5 共集电极电路和共基极电路
• 2.5.1 共集电极电路 • 1.电路的组成
• 共集电极放大电路是从发射极输出，所以简称射极 输出器。
（a）所示是射极输出器电路图，（b）是其直流通路
共集电极放大电路的交流通路及微变等效电路
• 2.静态分析 • 确定静态工作点的值 • 3.动态分析 • （1）电压放大倍数 • （2）输入电阻 • （3）输出电阻
• • • • •
小知识 射极输出器的特点: ①电压放大倍数小于1，但近似等于1; ②输出电压与输入电压同相; ③输入电阻高，输出电阻低。
直流负载线的作法，一般是先找两个特殊点:当iC =0 时，uCE =UCC （M点）;当uCE =0时，iC =UCC /RC （N点），我们将MN连起来，就直线MN，这就是 放大电路的直流负载线
• 2.确定静态ຫໍສະໝຸດ Baidu作点
Q点即为 静态工 作点
• 3.直流负载线与空载放大倍数
• 放大电路的输入端接有交流小信号电压，而输出 端开路情况称为空载放大电路，这时放大电路的 电压放大倍数称为空载电压放大倍数。
• 2.直接耦合
• 直接耦合是将前后级直接相连的一种耦合方式。 • 优点是: • 电路中没有大电容和变压器，能放大缓慢变化的信 号，它在集成电路中得到广泛的应用。 • 缺点是: • 它的前、后级直流电路相通，静态工作点相互牵制 、相互影响，不利于分析和设计。
2.6.2 两级阻容耦合放大电路的分析
• 思考题 • 1.对于共射极放大电路，为什么通常希望输入电
阻较高为好?
2.4 放大电路静态工作点的稳定
• .4.1 温度对静态工作点的影响
温度升高，Q点上移; 温度下降，Q点下移。
2.4.2 分压偏置电路
• 如果在原放大电路基础上改变一下，使在iC 上升 的同时IB 下降，以达到自动稳定工作点的目的。 这就是分压偏置电路。
2.3.2 用微变等效电路法分析放大电路
用微变等 效电路法 分析放大 电路的步 骤
• 1画出放大电路的交流通路 • 2用相应的等效电路代替三极管 • 3计算性能指标
小知识 输入电阻是从输入端看放 大电路的等效电阻，输出电阻是 从输出端看放大电路的等效电阻 。因此，输入电阻要包括RB ，而 输出电路就不能把负载电阻算进 去。
2.1.2 放大电路的工作原理
• 1.无输入信号时放大器的工作情况
• 例2.1.1 求图2-3所示电路的静态工作点。已知RB =300kΩ ，RC =2kΩ，UCC =12V，β=80。
• 2.输入交流信号时的工作情况
• 小知识 • 图中可见uo 与ui 的相位相反，这种现象称 为放大器的倒相作用。放大器的放大原理 的实质是:用微弱的信号电压ui 通过三极管 的控制作用，去控制三极管集电极的电流iC ，iC 又在RC 的作用下转换成电压uo 输出。
*2.5.2 共基极电路
• • 1.电路的组成 如图2-21（a）所示是一个共基极放大电路，图2-21（b ）是共基极放大电路的交流通路，从图中看出基极是输入 回路和输出回路的公共端，故称为共基极放大电路。
思考题
• 1.三种放大电路中哪一种输入电阻最大?哪 一种最小?哪一种输出电阻最小? • 2.如何提高共集电极电路的输入电阻?
解题过 程见教 材P59
2.7 场效应管放大电路的微变等效电路分析法
• 1.场效应管的微变等效电路 • 2.共源极放大电路的动态分析 • 3.共漏极放大电路的动态分析
思考题
• 1.和双极型晶体管放大电路相比，场效应管放大电路的输 入、输出电阻，电压放大倍数有何特点?
本章小结
• 1.大电路中的三极管必须始终工作在放大区，而不能工作 在截止区或饱和区。 • 2.放大电路的基本分析方法有两种:图解法和微变等效电 路法。 • 3.常用的工作点稳定电路是采用负反馈的原理，使集电极 电流的变化影响输入回路中发射结电压的变化，从而保持 静态工作点基本不变。 • 4.基本放大电路有三种接法，即共射接法、共集接法、共 基接法。 • 5.可以采用两种不同放大元件组成基本放大电路，即晶体 三极管放大电路和场效应管放大电路，两种放大电路的工 作原理和分析方法类似。 • 6.多级放大电路常用的耦合方式有三种:阻容耦合、直接 耦合和变压器耦合。
• 小知识
• 画直流通路和交流通路时，应遵循下列原则: • （1）对直流通路，电感可视为短路，电容可视 为开路。 • （2）对交流通路，若直流电源内阻很小，则其 上交流压降很小，可把它看成短路;若电容在交流 通过时，交流压降很小，也把它看成短路
2.2.2 动态分析
• 实际放大电路工作时都处于动态 ，并接有一定的直接负载或间接 负载，负载以各种形式出现，但 都可以等效为一个负载电阻
2.6 多级放大电路
• 一般放大器都是由几级放大电路组成，能对输入 信号进行逐级接力方式连续放大，以获得足够的 输出功率去推动负载工作，这就是多级放大器。 其中接入信号的为第1级，接着为第2级，直至末 级。前级的输出是后级的信号源，后级是前级的 负载。
多极放大电路的组成
2.6.1 级间耦合方式
• 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合
• 例2.6.1 如图2-26所示电路，已知两个晶体 管β1 =100，β2 =60，rbe1 =0.96kΩ，rbe2 =0.8kΩ;电路元件参数R11 =24kΩ，R21 =36kΩ，RC1 =2kΩ，RE1 =2.2kΩ，R12 =10kΩ ，R22 =33kΩ，RC2 =3.3kΩ，RE2 =1.5kΩ，直 流电源UCC =24V，交流负载电阻RL =5.1kΩ ，信号源内阻RS =360Ω。试求:（1）各级 的输入电阻和输出电阻;（2）放大器的电压 放大倍数;（3）放大器的输入、输出电阻。
思考题
• 1.基本放大电路由哪些必不可少的部分 组成?各元件有什么作用? • 2.试画出PNP型三极管的基本放大电路， 并注明电源的实际极性，以及各极电流实 际方向。
2.2 图解分析法
• 所谓图解法，就是利用三极管的特性曲线，通过 作图来分析放大电路性能的方法。其优点是直观 ，物理意义清楚。
• 2.2.1 静态分析 • 1.直流负载线作法
2.1 共发射极放大电路
• 2.1.1 放大电路的组成
共射交流放大电路
• 1.集电极电源 • 电源既为放大电路的输出信号提供能量，又保证集电结处 于反向偏置，使晶体管工作在放大区。 • 2.基极电源和基极电阻 • 基极电源令晶体三极管的发射结处于正向偏置，以保证工 作在放大状态。改变基极电阻使晶体管有合适的静态工作 点。 • 3.晶体管 • 晶体管是放大电路的核心元件。它的作用是按照输入信 号的变化规律控制直流电源给出的电流，以便在负载电阻 上获得较大的电压或功率。这是放大电路的关键元件。 • 4.集电极电阻 • 晶体管集电极负载电阻，它将集电极电流的变化转化为电 压的变化 • 5.耦合电容 • 起隔直作用，隔断放大电路与输入信号源和输出端负载 之间的直流通路;另一方面对交流信号起着耦合作用。使 用电解电容器，连接时应注意极性。
多级放 大器常 用的耦 合方式
1.阻容耦合 阻容耦合就是利用电容作为耦合和隔直流元件。
阻容耦合方式
• 阻容耦合的 • 优点是: • 前后级直流通路彼此隔开，每一级的静态工作点 都相互独立。便于分析、设计和应用。 • 缺点是: • 信号在通过耦合电容加到下一级时会大幅度衰减 。在集成电路里制造大电容很困难，所以阻容耦 合只适用于分立元件电路。
2.2.3 用图解法分析波形的非线性失真
• 1.由三极管特性的非线性引起的失真 • 三极管的非线性表现在输入特性曲线的弯曲部 分和输出特性曲线间距的不均匀分布。 • 2.静态工作点选择不当引起的失真 • 如果静态工作点没有选择在放大区中间，沿着 负载线偏上或偏下，这时输出电压信号就可能进 入三极管输出特性曲线上的饱和区或截止区，输 出电压信号就不能保证与输入电压信号相似，把 这种情况下的输出信号叫做失真，进入截止区产 生的失真称为截止失真，进入饱和区产生的失真 称为饱和失真。