基本放大电路教学课件.pdf

第第6章基本放大电路章基本放大电路 主讲教师：刘洪臣 远程教育学院远程教育学院 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 放大器的目的是将微弱的变化电信号转换为较 强的电信号。 放大器的目的是将微弱的变化电信号转换为较 强的电信号。 放大器实现放大的条件：放大器实现放大的条件： 1)晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 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。 正确设置静态工 作点，使整个波形处于放大 区。 3)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。 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。 返回返回 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 三极管放 大电路有 三种形式 三极管放 大电路有 三种形式 共射放大器共射放大器 共基放大器共基放大器 共集放大器共集放大器 以共射放 大器为例 讲解工作 原理 以共射放 大器为例 讲解工作 原理 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 rb +ec eb rc c1 c2 t 共射放大电路共射放大电路 ui uo 输入输入 输出输出 参考点参考点 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 t为控制元件。从能量守恒观点看，能量较小的输 入信号，通过晶体管的控制作用，在输出端得到一 个能量较大的信号，增大的能量来自 为控制元件。从能量守恒观点看，能量较小的输 入信号，通过晶体管的控制作用，在输出端得到一 个能量较大的信号，增大的能量来自ec。 放大元件放大元件ic= ib，工作在放大区，要保证集电结反 偏，发射结正偏。 ，工作在放大区，要保证集电结反 偏，发射结正偏。 晶体管晶体管t的作用：的作用： 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 共射放大电路共射放大电路 集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。 集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。 rb +ec eb rc c1 c2 t 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 共射放大电路共射放大电路 rb +ec eb rc c1 c2 t 集电极电阻集电极电阻,将变化 的电流转变为变化 的电压 将变化 的电流转变为变化 的电压,实现电压放 大。 实现电压放 大。rc=几几k 几 十 几 十k 共射放大电路共射放大电路 使发射结正 偏，并提供适 当的静态工作 点 使发射结正 偏，并提供适 当的静态工作 点 ,rb为几十为几十 k至几百至几百 k。 基极电源与 基极电阻 基极电源与 基极电阻 rb +ec eb rc c1 c2 t 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 共射放大电路共射放大电路 耦合电容耦合电容 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。 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。c1、 、c2 值较大值较大,几几uf 至几十至几十uf的 电解电容 的 电解电容. rb +ec eb rc c1 c2 t 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 rb 单电源供电单电源供电 +ec rc c1 c2 t 6.1交流电压放大电路的组成和信号放大概述交流电压放大电路的组成和信号放大概述 放大电路的性能指标放大电路的性能指标 电压放大电路可以用有输入口和输出口的二端口 网络表示，如图。 电压放大电路可以用有输入口和输出口的二端口 网络表示，如图。 uiuo au (1)电压放大倍数电压放大倍数au ui和和uo分别是输入和输出电压的有效值。 其中 分别是输入和输出电压的有效值。 其中 o u i u aa u = (2) sl 0.9k ,3krr=(3)。 解：根据直流通路 。 解：根据直流通路 ccbe b 3 b 120.7 0.038ma 300 10 uu i r = cb 50 0.038ma1.9maii= cecccc 12 1.9 36.3vuui r= = 6.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 be e 26mv26 200(1)200510.9k 1.9 r i =+ lc 3krr = = ibbebe oc / /0.9k 3k rrrr rr = = 由由rbe的数值计算式可得 输入电阻、输出电阻与信号源内阻、负载电阻无关。 由公式 的数值计算式可得 输入电阻、输出电阻与信号源内阻、负载电阻无关。 由公式 sl 0,rr= 时时(1)此时此时 l usu be 3 50166.6 0.9 r aa r = = = sl 0,3krr=(2)时，仍有时，仍有 usu aa= lcl 3 3 / /k1.5k 33 rrr = = = + 6.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 sl 0.9k ,3krr=(3)。 lcl 3 3 / /k1.5k 33 rrr = = = + l u be 1.5 5083.3 0.9 r a r = = = i usuuu is 0.91 41.7 0.90.92 r aaaa rr = + l usu be 1.5 5083.3 0.9 r aa r = = = 由上例中可以看出，如果信号源电压一定，信号源内 阻和负载电阻的存在都会使输出电压降低。在 由上例中可以看出，如果信号源电压一定，信号源内 阻和负载电阻的存在都会使输出电压降低。在rs=0， rl=时，放大电路的时，放大电路的au和和aus都是最大的。都是最大的。 6.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 2、图解法、图解法 输出回路的瞬时电压为输出回路的瞬时电压为 cecece uuu=+ ceccl c uu r i = 1. 交流负载线 交流负载线反映动态时电流 交流负载线 交流负载线反映动态时电流 ic和电压和电压uce的变化关系。的变化关系。 l 1 tan r = = 交流负载线斜率交流负载线斜率 流负载线更陡。 交流负载线比直 所以 流负载线更陡。 交流负载线比直 所以因为因为,rr cl b21b cc 21 rr u ii + b22b riv = cc 2bb1 b2 u rr r + vb （1）rb2的作用的作用 vb不受温度变化的影响。不受温度变化的影响。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 2、分压式偏置电路、分压式偏置电路 rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl uiuo i1 i2 ib e beb e r uv iic = ic ie e b r v t ube ib icve ic eebebbe rivuvu=（2）re的作用的作用 vb ve beb uv若满足：若满足： ec ii 集电极电流基本恒定，集电极电流基本恒定，集电极电流基本恒定，集电极电流基本恒定， 不随温度变化。不随温度变化。不随温度变化。不随温度变化。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 从从q点稳定的角度来 看似乎 点稳定的角度来 看似乎i2、vb越大越 好。 但 越大越 好。 但 i2 越大，越大，rb1、rb2 必须取得较小，将增加 损耗，降低输入电阻。 而 必须取得较小，将增加 损耗，降低输入电阻。 而vb过高必使过高必使ve也 增高，在 也 增高，在ucc一定时， 势必使 一定时， 势必使uce减小，从而 减小放大电路输出电压 的动态范围。 减小，从而 减小放大电路输出电压 的动态范围。 在估算时一般选取：在估算时一般选取：在估算时一般选取：在估算时一般选取： i2= (5 10) ib，vb= (5 10) ube， rb1、rb2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。 参数的选择参数的选择参数的选择参数的选择 rb1 +ucc r c c1 c2 rb2 ce re rl ui u o i1 i2 ib 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 r re e ：温度补偿电阻温度补偿电阻温度补偿电阻温度补偿电阻 对直流：对直流：对直流：对直流：r r e e 越大越大越大越大, ,稳定稳定稳定稳定q q点效果越好；点效果越好；点效果越好；但太大将使输出 电压降低。一般取几百欧 点效果越好；但太大将使输出 电压降低。一般取几百欧几几k。对交流：对交流：对交流：对交流：r r e e 越大越大越大越大, ,交交交交 流损失越大流损失越大流损失越大流损失越大, ,为避免交流损失加旁路电容为避免交流损失加旁路电容为避免交流损失加旁路电容为避免交流损失加旁路电容c c e e 。 rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl ui u o i1 i2 ib （3）ce的作用的作用 ce将将re短路，短路， re对交流不起作 用，放大倍数不 受影响。 对交流不起作 用，放大倍数不 受影响。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl uiuo i1 i2 ib 直流通道直流通道 +ucc rb1rc rb2 re ic ie ib uce 分压式偏置电路的直流通道分压式偏置电路的直流通道 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 静态工作点估算静态工作点估算 b2 c b1b2 r e rr + vb +ucc rb1rc rb2 re ic ie ib uce bbe ce e vu ii r = c b i i ceccccee cccce () uui ri r ui rr = =+ 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 分压式偏置电路的交流通道分压式偏置电路的交流通道 rb1 rc ui uorl + + - ib ic b c e ii rb2rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl uiuo i1 i2 ib r r bebe r r b2b2 r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - i u & i i & b i & c i & o u & b i& b r i & r r b1b1 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算 ocbl u ibebbebbe ur irir a ur ir ir = & & be e 26(mv) 200( )(1) (ma) r i = + i b1b2be i / i u rrrr i = & & oc rr= r r bebe r r b2b2 r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - i u & i i & b i & c i & o u & b i& b r i & r r b1b1 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 如果去掉如果去掉如果去掉如果去掉c c e e ？ rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl uiuo i1 i2 ib rb1 rc ui uorl + + - ib ic b c e ii rb2 re r r bebe r r b2b2 r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - i u & i i & b i & c i & o u & b i& b r i & r r b1b1 r re e 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 bb ibee (1)ui ri r=+ & ob l ui r= & l uu bee (1) r aa rr = + r r bebe r r b2b2 r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - i u & i i & b i & c i & o u & b i& b r i & r r b1b1 r re e 电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算 be e 26(mv) 200( )(1) (ma) r i = + i b1b2bee i /(1) i u rrrrr i =+ & & oc rr= i bee b (1) u rr i =+ & & 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 无旁路电容无旁路电容无旁路电容无旁路电容c c e e 有旁路电容有旁路电容有旁路电容有旁路电容c c e e ebe l ) 1(rr r au + = = a au u 减小减小减小减小 be l r r au = = ebeb2b1i )1 (/rrrrr+= co rr = = bebi r/rr = = co rr = = r r i i 提高提高提高提高 r ro o 不变不变不变不变 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 rb1 +ucc rc c1 c2 rb2 ce re rl ui 例例6.4.1：在图示放大电路中，已知：在图示放大电路中，已知ucc=12v, rc= 2k, re= 2k， rb1= 20k， rb2= 10k,rl= 6k ，晶体 管 ，晶体 管=37.5试求试求: (1) 静态工作点静态工作点 ib、ic 及及 uce； (2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路； (3) 计算该电路的计算该电路的au、 ri及及ro。 uo + + - - r rs s s e 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 解解解解: :(1)(1)由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点。 b2 bcc b1b2 10 12v4v 1020 r vu rr = + bbe ce e 40.6 ma1.7 ma 3 vu ii r = c b 1.7 ma 0.045ma 37.5 i i = cecccce () (12 (2 2) 1.7)v 5.2v uuirr=+ =+ = 直流通路直流通路直流通路直流通路 +ucc rb1rc rb2 re ic ie ib uce 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 (2) (2) 微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路 r r bebe r r b2b2 r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - + + - - r rs s i u & i i & b i & c i & o u & b i& s e & b r i & r r b1b1 (3) (3) 由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求a a u u 、 r r i i 、 r r o o 。 be e 2626 200(1 )20038.50.78k 1.7 r i +=+= oc 2 krr= cl l cl 1.5 k r r r rr = = + ib1b2be be / 0.79k rrrr r = = l be 1.5 37.571.2 0.79 u r a r = 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 例例6.4.2：在图示放大电路中，已知：在图示放大电路中，已知ucc=12v, rc= 6k, re1= 300， re2= 2.7k， rb1= 60k， rb2= 20k rl= 6k ，晶体管 ，晶体管=50， ube=0.6v, 试求试求: (1) 静态工作点静态工作点 ib、ic 及及 uce； (2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路； (3) 输入电阻输入电阻ri、ro及及 au。 rb1 rc c1 c2 rb2 ce re1rl + + + +ucc ui uo + + re2 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 解解解解: : (1)(1)由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点由直流通路求静态工作点。 b2 bcc b1b2 20 12v3v 6020 r vu rr = + bbe ce e1e2 30.6 ma 3 0.8 ma vu ii rr = + = c b 0.8 a 16a 50 i i = ceccccee1e2 () 12 0.8 6 0.8 3v 4.8v uui ri rr=+ = = 直流通路直流通路直流通路直流通路 rb1rc rb2 re1 +ucc re2 + uce ie ib ic vb 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 (2) (2) 由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求a a u u 、 r r i i 、 r r o o 。 oc 6 krr= be e 2626 200(1 )200511.86k i0.8 r=+=+= bb1b2 /15 krrr= ibbee1 /(1 )rrr r=+ 8.03k l bee1 (1 ) u r a r r = + 8.69= 微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路 r rs s s e & r r bebe r rb b r rc cr rl l e e b b c c + + - - + + - - + + - - i u & i i & b i & c i & o u & b i& e i & r r e1e1 b r i & 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 3、共集电极放大电路 根据输入、输出回路公共端的不同，单管放大电路 有三种基本组态，除了共发射极组态外，还有共集 电极和共基极组态。这三种组态在电路结构和性能 有各自的特点，但基本分析方法一样。 、共集电极放大电路 根据输入、输出回路公共端的不同，单管放大电路 有三种基本组态，除了共发射极组态外，还有共集 电极和共基极组态。这三种组态在电路结构和性能 有各自的特点，但基本分析方法一样。 rb +ucc c1c2 re rl ui uo + + - - r rs s s e ie 共集电极放大电共集电极放大电共集电极放大电共集电极放大电 路的结构。路的结构。路的结构。路的结构。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 直流通路直流通路直流通路直流通路 +ucc rb r e e + uce + ube i e e ib ic rb +ucc c1c2 re rl ui uo + + - - r rs s s e ie 1) 1) 静态分析静态分析静态分析静态分析 eb becc b )1 (rr uu i + = be )1 (ii+= eeccce riuu= 计算静态工作点计算静态工作点计算静态工作点计算静态工作点 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 2) 2) 动态分析动态分析动态分析动态分析 rb +ucc c1c2 re rl ui uo + + - - r rs s s e ie ui uo rl + + - ib ic b c e ii rb re - - rbe rb rl e bc + - + - + + + - + - rs i u & b i & c i & o u & b i& s e & e i & re 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 lel /rrr = oelbl 1ui ri r=+ & （） ib beelb bebl (1)ui ri ri ri r=+=+ & bl b bebl l bel (1) (1) 1 1 (1) u i r a i ri r r rr + = + + = + & & （） - - (1)电压放大倍数电压放大倍数 rbe rb rl e bc + - + - + + + - + - rs i u & b i & c i & o u & b i& s e & e i & re 电压放大倍数接近电压放大倍数接近1， 但恒小于 ， 但恒小于1。 输出电压与输入电压同 相，具有跟随作用。 。 输出电压与输入电压同 相，具有跟随作用。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 (2)输入电阻输入电阻 - - rbe rb rl e bc + - + - + + + - + - rs i u & b i & c i & o u & b i& s e & e i & re bb ibel (1)ui ri r=+ & be e 26(mv) 200( )(1) (ma) r i = + bbel /(1) i rrrr=+ i bel b (1) u rr i =+ & & lel /rrr = 射极输出器的输入电阻高，可达几十千欧到几百千 欧，输入电阻与负载的大小有关。 射极输出器的输入电阻高，可达几十千欧到几百千 欧，输入电阻与负载的大小有关。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 (3)输出电阻输出电阻 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 o i & - - rbe rb rl e bc + - + - + + + - + - rs i u & b i & c i & o u & b i& s e & e i & re rbe rb e b c rs b i & b i& e i & re o i & - + - + o u & sbs /rrr = oo obb se (1) e be uu iiii rrr = +=+ + & & 通常通常 es (1),1 be rrr+? 故故 bes o 1 rr r + + oes o oes se ()1 (1)1 (1)() be be be urrr r irrr rrr + = + + + + & & 射极输出器的输出电阻是很低的，比共发射极放大 电路的输出电阻低得多，因此其具有恒压输出特性 射极输出器的输出电阻是很低的，比共发射极放大 电路的输出电阻低得多，因此其具有恒压输出特性 综上所述，射极输出器的主要特点是：电压放大倍 数接近 综上所述，射极输出器的主要特点是：电压放大倍 数接近1；输入电阻高；输出电阻是低。；输入电阻高；输出电阻是低。 6.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 结 论结 论 (1) 将射极输出器放在电路的首级，可以提 高放大器的输入电阻