电工学课件第六章

注意！
动态分析用交流 通路
+VCC Rb
C1
Rc + T
C2
+ uo RL
+ ui -
+
交流通路
ic
+
•
+ RL UO •
T Rb Rc
Ui
-
6.2.2 基本放大电路的静态分析
1、静态工作点的估算： 、静态工作点的估算：
画出放大电路的直流通路
+VCC Rb
C1
UBEQ已知！ 已知！ 由直流通路列方程求解
ui
uFra Baidu bibliotekE
uo
均为直流与交流的叠加！ 均为直流与交流的叠加！ 直流 的叠加
1. 静态：当 ui=0时 静态： 时 由于电源 的存在 IB ≠ 0 +EC RB C1 IB IE=IB+IC RC IC ≠ 0 IC C 2 VT ui=0时
IB、UBE， IC、UCE 均为直流信号！ 均为直流信号！ ， 、 +EC RB C1 (IB,UBE) UBE IB UCE RC IC C 2 VT ( IC,UCE )
6.1 基本放大电路的组成及工作原理
放大的概念
在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大， 在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大， 电信号放大 使之变成较大的信号。 使之变成较大的信号。
例如：扩音机电路。 例如：扩音机电路。 扩音机的主要组成部分是放大器。 扩音机的主要组成部分是放大器扬声器由 。
话筒将声音 信号转换成 微弱电信号
归纳： 归纳：
Q点过低（IB小，IC小，UCE 点过低（ 点过低 ），产生截止失真 产生截止失真； 大），产生截止失真；输出波 形被削掉正半周； 形被削掉正半周；
Rb - + + ui T
C1
+VCC Rc +
C2
+ uo RL
调： Rb Q点 点
IB
IC
Q点过高（IB大，IC大，UCE 点过高（ 点过高 ），产生饱和失真 产生饱和失真； 小），产生饱和失真；输出波 形被削掉负半周； 形被削掉负半周；
+EC RB C1 VT RC C2
6.1.2 基本放大电路的工作原理 交流电压放大器: 交流电压放大器:
正常工作时， 正常工作时，直流电源供电 输入： 输入：交流小信号 ui 输出： 输出：交流大信号 uo 各极的电压、电流为： 各极的电压、电流为：
+EC RB C1 RC C2
iB
iC
uCE
iB，uBE，iC，uCE
IC
UCE
2. 动态：当 输入ui时 动态： IB ib Q
IC ic ib
ui
UBE uCE怎么变化
UCE
假设u 假设 BE有一微小的变化
IC ic
+VCC RB C1 RC C2
iB
iC
uCE
ui UCE uc uCE相位如何
uBE
uo
uCE的变化沿一条直线:负载线 的变化沿一条直线:
满足： 满足：uCE=UCC-iCRC
iB IB t uBE UBE t iC IC t uCE UCE t
均为直流！ 均为直流！
(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入输出 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 静态工作点。 特性曲线上的一个点称为静态工作点。 IC Q UBE UBE UCE Q
IB IB
iC 输b + 入 u BE 端 口e iB
•
•
c + 输 uCE 出 端 - e口
Ib
+
•
Ic
β Ib
•
+
•
U be
rbe
注意！
调整工作点 通过调整 Rb实现！ 实现！
调： Rb Q点 点
IB
IC
6.2.3 基本放大电路的动态分析
在静态工作点已知的前提 下，叠加一交流小信号 画出放大电路 的交流通路 画出放大电路的 微变等效电路 估算：电压放 估算： 大倍数 输入电阻 输出电阻
1、三极管的微变等效电路
在放大电路中, 在放大电路中,在低频小信号 作用下,将三极管工作在线性区。 作用下,将三极管工作在线性区。 在此条件下， 在此条件下，可以用一个线性模型 代替三极管， 代替三极管，即三极管的微变等效 电路。该模型只能用于放大电路动 电路。该模型只能用于放大电路动 态小信号参数分析 参数分析。 态小信号参数分析。
6.1.3 基本放大电路的性能指标
输入电流 信号源 内阻
• •
Ii
Io
+
•
输出电流
Rs
+
Us
信号源
•+
Ui
-
Ri放大 + 电路 •
Ro
•
-
´ Uo-
Uo
-
RL
输入电压 输出电压
放大电路的主要性能指标： 放大电路的主要性能指标：
放大倍数A；输入电阻 放大倍数 ；输入电阻Ri；输出电阻 Ro； 通频带 fbw；非线形失真系数D；最大不失 非线形失真系数 ； 真输出电压；最大输出功率P 真输出电压；最大输出功率 om与效率η
RC VT
C1 RB EB
C2 EC uo 输出
输入 ui
共射极放大电路
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。
RC C1 VT
基极电源与 基极电阻
C2 EC
RB EB
集电极 电源
RC C1 VT RB EB
C2 EC
为电路提供 能量。 能量。并保 证集电结反 偏。
第 6章 基本放大电路
第6章 基本放大电路 章
6.1 基本放大电路的 组成及工作原理 6.2 基本放大电路的 基本放大 放大电路的 分析 6.3 常用基本放大电 路的类型及特点 路的类型及特点
本章学习目标
理解基本放大电路的组成原则。 理解基本放大电路的组成原则。 理解放大电路的工作原理。 理解放大电路的工作原理。 理解基本放大电路的各项性能指标的意义。 理解基本放大电路的各项性能指标的意义。 掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。 掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。 掌握利用微变等效电路分析基本放大电路放 大倍数A 输入电阻r 和输出电阻r 方法。 大倍数 u，输入电阻 i和输出电阻 o 方法。 了解常用基本放大电路的类型及特点。 了解常用基本放大电路的类型及特点。
+VCC Rb Rc
Rc + T
C2
+ uo RL
+ ui -
+
T
直流通路
+VCC Rb
C1
+VCC Rb Rc
Rc + T
C2
+ uo RL
+ ui -
+
T
VCC − U BE IB = Rb
直流通路
IC = β I B
U CE = VCC − I C Rc
2、静态工作点的影响： 、静态工作点的影响：
注意！
估算静态工作点 用直流通路
+VCC Rb
C1
+VCC Rb RC
Rc + T
C2
+
+ ui -
+
开路
开路 L R uo
-
直流通路
2、交流通路
输入信号作用下交流信号流经的通路
画法： 画法：
1容量大的电容（如耦合电容）视为短路； 容量大的电容（如耦合电容）视为短路； 视为短路。 2无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。 无内阻的直流电源（
分析原则： 分析原则： 先静后动， 先静后动，动静分开
使用直流 通路
静态分析： 静态分析： 估算静态工作点 动态分析： 放大倍数；输入输出电阻； 动态分析： 放大倍数；输入输出电阻； 通频带； 通频带；分析失真
使用交 流通路
32
6.2.1 直流通路与交流通路
在直流电源作用下静态（ 在直流电源作用下静态（直 直流通路： 1、直流通路： 电流流经的通路。 流）电流流经的通路。 画法： 画法： 1电容视为开路； 电容视为开路； 电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻） 2电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻） 信号源视为短路，但应保留其内阻。 3信号源视为短路，但应保留其内阻。
变化的电流转 变为变化的电 压。
集电极电阻
RC C1 VT RB EB
C2 EC
耦合电容： 耦合电容： 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 C1 输出。 输出
RC VT RB EB
C2 EC
单电源供电
+EC RC C1 VT
可以省去
C2
RB EB
单电源供电
UCE
0 UBEQ
t
ui
uBE
0
uCE
t
uo
Q
产生截止失真的原因： 产生截止失真的原因： Q点过低，信号进入截止区。 点过低，信号进入截止区。
消除截止失真的方法 消除截止失真的方法
iB iC Q IBQ Q t
ib uBE
ic ICQ
0
Q
ib Q t
UCE
0 UBEQ
t
ui
uCE
t
uo 工作点上移： 工作点上移： ----减小 b 减小R 减小
uCE与uBE反相！
各点波形
iB IB uBE UBE iC IC
ib
t
iB = IB + ib uBE = UBE + ube
ube
t
表示直流量
ic
t
iC = IC + ic 表示交流量
uCE UCE
uce
t
uCE = UCE + uce
均为直流+交流！ 均为直流+交流！
归纳
1、放大器正常工作时，需设置合适的 、放大器正常工作时， 静态工作点，目的是避免非线性失真； 静态工作点，目的是避免非线性失真； 2、放大器正常工作时，所有的电压、 、放大器正常工作时，所有的电压、 电流均为直流+交流 交流； 电流均为直流 交流； 3、基本放大器正常工作时，输出电压 、基本放大器正常工作时， 与输入电压反相位。 与输入电压反相位。
Ii US ~ Ui Au
输入电阻： r = U i 输入电阻： i
Ii
电路的输入电阻越大， 电路的输入电阻越大，从信号源取 得的电流越小， 得的电流越小，因此一般总是希望得到 较大的的输入电阻。 较大的的输入电阻。
3、输出电阻 、
ro
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， 我们可以将它等效为戴维南等效电路， 我们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。 维南等效电路的内阻就是输出电阻。
放 大 器
放大后的 信号驱动
电路工作电源 放大器将输入的信号放大
放大的对象： 放大的对象：变化量 放大的本质： 放大的本质：能量的控制 放大的特征：功率放大 放大的特征： 放大的基本要求：不失真， 放大的基本要求：不失真，放大的前提
判断电路能否放 大的基本出发点
6.1.1 基本放大电路的组成
放大元件T： 放大元件 ：工 作在放大区， 作在放大区，要 保证发射结正偏 集电结反偏。 集电结反偏。
1、电压放大倍数 u 、电压放大倍数A
电压放大倍数反映了
放大器的放大能力。 放大器的放大能力。 电压放大倍数与放大 器的结构和器件参数 有关。 有关。 一级放大器的电压放 大倍数有限。 大倍数有限。
Uo Au = Ui
Ui：输入电压。 输入电压。 Uo：输出电压。 ：输出电压。
采用放大器级连的方法， 采用放大器级连的方法，可取得大电压放 大倍数。 大倍数。
Q
基本共射放大电路的饱和失真 基本共射放大电路的饱和失真
iB IBQ Q
iC
ib
t
ICQ
Q
ib
0
UBEQ t
uBE ui
0
UCEQ t
uCE uo
产生饱和的原因： 产生饱和的原因： Q点过高，信号进入饱和区。 点过高，信号进入饱和区。
消除饱和失真的方法
Q ''' Q ''
• 消除方法：增大Rb。 消除方法：增大
US ~
Au
ro
U′ s
~
输出电阻大一些好还是小一些好？ 输出电阻大一些好还是小一些好？
ro
U′ ~ s
RL UO
输出电阻越小，在负载变化时， 输出电阻越小，在负载变化时，引起输 出电压的变化越小， 出电压的变化越小，即输出电压越稳定 输出电压越稳定，带负载能力越强！ 输出电压越稳定，带负载能力越强！ 稳定
ui
u Au1 o1 uAu2uo2 ui3 Au3 i2
Aun
uo
Au = Au1 · Au2 · Au3 ······ Aun
多级放大
2、输入电阻 ri 、 放大电路一定要有前级（信号源） 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。 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电路从其前级取电流 大小的参数。输入电阻越大， 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。 得的电流越小，对前级的影响越小。
4.通频带 通频带 Au Aum 0.7Aum
放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率 通频带： 通频带： fbw=fH–fL
上限截 fH 止频率
f
6.2 基本放大电路的分析
6.2.1 直流通路与交流通路 6.2.2 基本放大电路的静态分析 6.2.3 基本放大电路的动态分析
放大电路的分析方法
B
' I CQ RL
静态工作点合适： 静态工作点合适：
iC
ic
合适的工作点在负载 线的中间。 线的中间。正常工作 时不会产生失真。 时不会产生失真。
ICQ Q 0 UCEQ
iB IBQ
uCE uo
t
基本共射放大电路的截止失真 基本共射放大电路的截止失真
iB iC
ib
IBQ Q t
ic ICQ
ib Q t