电工基本技能培训PPT基本放大电路.ppt

基本放大电路 一 半导体二极管 pn结加上管壳和引线 就成为半导体二极管 二极管的电路符号 vd 1 二极管的伏安特性曲线 导通压降 硅管0 6 0 8v 锗管0 2 0 3v 死区电压硅管0 5v 锗管0 1v 反向击穿电压urb 正向特性 反向特性 因此加到二极管两端的电压必须大于死区电压二极管才能导通 二极管 死区电压 0 5v 正向压降 0 7v 硅二极管 4 理想二极管 死区电压 0 正向压降 0 5 二极管的应用举例1 二极管半波整流 1 稳压管的伏安特性 iz 稳压误差 曲线越陡 电压越稳定 uz 二 硅稳压二极管 稳压管工作在反相击穿区 正向特性和二极管相同 dz 例1分析简单稳压电路的工作原理 r为限流电阻 ir iz il uo ui irr 当ui波动时 rl不变 反之亦然 当rl变化时 ui不变 反之亦然 2 稳压二极管的应用举例 一 半导体三极管的构造和工作原理 基极 发射极 集电极 npn型 pnp型 三 半导体三极管 1 半导体三极管构造 npn型三极管 pnp型三极管 半导体三极管的符号 v v 三 半导体三极管 半导体三极管的伏安特性曲线 ic uce ube ib 实验线路 1 输入特性 工作压降 硅管ube 0 6 0 7v 锗管ube 0 2 0 3v 死区电压 硅管小于0 5v 锗管小于0 1v 2 输出特性 ic ma 此区域满足ic ib称为线性区 放大区 当uce大于一定的数值时 ic只与ib有关 ic ib 此区域中uce ube 集电结正偏 ib ic uce 0 3v称为饱和区 此区域中 ib 0 ic iceo ube 死区电压 称为截止区 输出特性三个区域的特点 放大区 发射结正偏 集电结反偏 即 ic ib 2 饱和区 发射结正偏 集电结正偏 深度饱和时uces 0 3v硅 0 1v锗 ics vcc rc 3 截止区 发射结反偏 集电结反偏ube 死区电压 ib 0 ic iceo 0 四 基本放大电路的组成 单电源供电时常用的画法 共发射极基本电路 1 基本放大电路的组成 2基本放大电路各元件作用 晶体管t 放大元件 ic ib 要保证集电结反偏 发射结正偏 使晶体管工作在放大区 基极电源eb与基极电阻rb 使发射结处于正偏 并提供大小适当的基极电流 共发射极基本电路 集电极电源ec 为电路提供能量 并保证集电结反偏 集电极电阻rc 将变化的电流转变为变化的电压 耦合电容c1 c2 隔离输入 输出与放大电路直流的联系 同时使信号顺利输入 输出 信号源 负载 共发射极基本电路 3共射放大电路的电压放大作用 无输入信号 ui 0 时 uo 0ube ubeuce uce 结论 1 无输入信号电压时 三极管各电极都是恒定的电压和电流 ib ube和ic uce ib ube 和 ic uce 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 ube 无输入信号 ui 0 时 uo 0ube ubeuce uce 有输入信号 ui 0 时 uce ucc icrc uo 0ube ube uiuce uce uo 2 加上输入信号电压后 各电极电流和电压的大小均发生了变化 都在直流量的基础上叠加了一个交流量 但方向始终不变 集电极电流 直流分量 交流分量 动态分析 静态分析 3 若参数选取得当 输出电压可比输入电压大 即电路具有电压放大作用 4 输出电压与输入电压在相位上相差180 即共发射极电路具有反相作用 3 放大电路实现放大的条件 晶体管必须工作在放大区 发射结正偏 集电结反偏 2 正确设置静态工作点q 使晶体管工作于放大区 3 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流 4 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压 经电容耦合只输出交流信号 4 直 流通路和交流通路 直流通路 直流电流的通路 用来计算静态工作点 交流通路 有信号时交流分量的通路 用来计算电压放大倍数 输入电阻 输出电阻等动态参数 例 画出下图放大电路的直流通路 直流通路 直流通路用来计算静态工作点q ibq icq uceq 对直流信号电容c可看作开路 即将电容断开 断开 断开 对交流信号 有输入信号ui时的交流分量 xc 0 c可看作短路 忽略电源的内阻 电源的端电压恒定 直流电源对交流可看作短路 短路 短路 对地短路 交流通路 用来计算电压放大倍数 输入电阻 输出电阻等动态参数 五 放大电路的静态分析 静态 放大电路无信号输入 ui 0 时的工作状态 分析对象 各极电压电流的直流分量 所用电路 放大电路的直流通路 设置q点的目的 1 使放大电路的放大信号不失真 2 使放大电路工作在较佳的工作状态 静态是动态的基础 静态工作点q ib ic uce 静态分析 确定放大电路的静态值 1 用估算法确定静态值 1 直流通路估算ibq 根据电流放大作用 2 由直流通路估算uceq icq 当ubeq ucc时 由kvl ucc ibrb ube 由kvl ucc icqrcq uceq 所以uceq ucc icqrcq 例1 用估算法计算静态工作点 已知 ucc 12v rc 4k rb 300k 37 5 解 注意 电路中ibq和icq的数量级不同 六 放大电路的动态分析 动态 放大电路有信号输入 ui 0 时的工作状态 分析方法 微变等效电路法 所用电路 放大电路的交流通路 动态分析 计算电压放大倍数au 输入电阻ri 输出电阻ro等 六微变等效电路法 微变等效电路 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路 即把非线性的晶体管线性化 等效为一个线性元件 线性化的条件 晶体管在小信号 微变量 情况下工作 因此 在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替 微变等效电路法 利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数au 输入电阻ri 输出电阻ro等 ib 晶体三极管 微变等效电路 晶体管的b e之间可用rbe等效代替 晶体管的c e之间可用一受控电流源ic ib等效代替 1 晶体三极管的微变等效电路 2 放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路 交流通路 微变等效电路 3 电压放大倍数的计算 当放大电路输出端开路 未接rl 时 因rbe与ie有关 故放大倍数与静态ie有关 负载电阻愈小 放大倍数愈小 式中的负号表示输出电压的相位与输入相反 例1 2 放大电路输入电阻ri计算 ri 考虑信号源内阻时 ri越大 ui越大 同时放大电路向信号源索取的电流越小 因此ri越大越好 3 放大电路输出电阻ro计算 rce的数值很大一般忽略 ro 放大器的输出电阻ro越小 放大器带负载能力越强 因此总希望ro越小越好 因此 放大电路希望输入电阻大 输出电阻小 七 分压式偏置电路 1 稳定q点的原理 基极电位基本恒定 不随温度变化 vb 2 静态工作点的计算 估算法 vb 1 静态分析 2 动态分析 八 共集电极放大电路 射极输出器 射极跟随器 1 电路组成 2 射极输出器特点 au 1输入输出同相 ri高 ro低 用途 多级放大电路的输入级输出级中间隔离级 1 共发射极偏置电路中 在直流通路中计算静态工作点的方法称为 a 图解分析法b 图形分析法c 近似估算法d 正交分析法答案 c 2 影响模拟放大电路静态工作点稳定的主要因素是 a 三极管的 值b 三极管的穿透电流c 放大信号的频率d 工作环境的温度答案 d3 在模拟放大电路中 集电极负载电阻rc的作用是 a 限流b 减小放大电路的失真c 把三极管的电流放大作用转变为电压放大作用d 把三极管的电压放大作用转变为电流放大作用答案 c20 直流放大器主要放大直流信号 但也能放大交流信号 答案 多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的组成 一 多级放大电路的耦合方式 直接耦合 电路简单 能放大交 直流信号 q 互相影响 零点漂移严重 阻容耦合 各级 q 独立 只放大交流信号信号频率低时耦合电容大 光电耦合 主要用于耦合开关信号 抗干扰能力强 变压器耦合 用于选频放大器 功率放大器等 二 阻容耦合多极放大电路 典型差动放大电路 一 零点漂移问题直接耦合多极放大电路当ui 0时 uo 0 而是无规则地缓慢变化着 这种现象叫零点漂移 引起零点漂移的原因1 晶体管参数随温度变化2 电路元件老化3 电源电压波动其中以温度引起的零漂尤为严重 称之为温漂 二 典型差动放大电路 特点 a 两个输入端 两个输出端 b 元件参数对称 c ui1 ui2时 uo 0 能有效地克服零点漂移 1 电路结构与静态工作情况 第3章放大电路基础 d ui 0电路为静态 v1 v2两管处于放大状态 re的静态电流为2ie ui ui1 ui2 uo uc1 uc2 2 输入与输出方式 双端输入 双端输出 单端输入 单端输出 双端输入 单端输出 单端输入 双端输出 3 对零点漂移的抑制作用 当环境温度不变 ui1 ui2 0时 两管对称 集电极电位相同uo uc1 uc2 0 当环境温度变化时 双端输出方式 uo uc1 uc1 uc2 uc2 0 单端输出方式 uo1 uc1 uc1 uo1 uc1 uc1 uc1 uc1 零漂不为零 可由re抑制零漂 re抑制零漂的过程 典型差动放大电路抑制零漂的情况 双端输出的差动放大电路能够抑制由各种引起的以ic变化为特征的零点漂移 抑制的效果取决于两管的对称程度 单端输出的差动放大电路能够抑制由各种引起的以ic变化为特征的零点漂移 抑制的效果取决于re的大小 典型差动放大电路抑制共模干扰信号 4 差模信号与共模信号 1 共模信号 两输入端加的信号大小相等 极性相同 零点漂移信号就是该电路共模信号 uic表示共模输入信号 2 差模信号 两输入端加的信号大小相等 极性相反 uid表示差模输入信号 共模抑制比 cmrr越大越好 1 对于三极管放大区的放大条件说法错误的是 a 发射结正偏 集电结反偏b 发射结反偏或零偏 集电结反偏c 发射结和集电结正偏d 发射结和集电结反偏答案 bcd2 实际工作中 放大三极管与开关三极管不能相互替换 答案 3 二极管两端加上正向电压时 a 一定导通b 超过死区电压才导通c 超过0 3v才导通d 超过0 7v才导通答案 b 4 共集电极放大电路 输入信号与输出信号相位相同 答案 5 二极管正向电阻比反向电阻大 答案 6 放大电路的静态工作点 是指输入信号三极管的工作点 a 为零时b 为正时c 为负时d 很小时答案 a7 欲使放大器净输入信号削弱 应采取的反馈类型是 a 串联反馈b 并联反馈c 正反馈d 负反馈答案 d 8 将一个具有反馈的放大器的输出端短路 即三极管输出电压为0 反馈信号消失 则该放大器采用的反馈是 a 正反馈b 负反馈c 电压反馈d 电流反馈答案 c9 阻容耦合多级放大器可放大 a 直流