工艺技术_基本放大电路知识讲座

2 1 第2章基本放大电路 2 2 放大的概念 在电子技术中 利用晶体三极管组成放大电路 其目的是将微弱的电信号进行放大 推动负载正常工作 例如 扩音机电路的示意图如下 微弱 声音信号 电信号 主要讨论常用的基本放大电路的结构 工作原理 分析方法及其应用 2 1共射极放大电路 2 3 2 1 1共射极放大电路的组成与工作原理 组成放大电路的基本条件是 能放大2不失真 P N N 二极管的正向特性 死区 如果输入信号小于死区电压时 二极管不通 这样 被放大的信号就失真了 2 4 基本放大条件 能放大 不失真 死区 输入信号小于死区电压时 发射结 二极管 不通 放大信号失真了 如何解决这个问题 2 5 死区 输入信号小于死区电压时 发射结 二极管 不通 放大信号失真了 1将信号减小 不行 2让三极管先导通 将小信号再叠加上 行 三极管工作在线性区 2 6 基本放大条件 能放大 不失真 两个电源能否串连 如何将电流信号转换为电压信号 2 7 基本放大条件 能放大 不失真 如何将电流信号转换为电压信号 串电阻 2 8 基本放大条件 能放大 不失真 输出电压波形失真了 解决 解决 2 9 基本放大条件 能放大 不失真 解决 解决 加隔直电容 2 2 10 基本交流电压放大电路 2 11 各元件的作用 1 晶体管T 是放大元件 iC iB 也是控制元件 控制EC所提供的能量 2 12 集电极电源 为电路提供能量 并保证集电结反偏 几伏 十几伏 2 13 3集电极电阻RC 将变化的电流转变为变化的电压 几千欧 十几千欧 2 14 4 基极电源EB和基极电阻RB 使发射结正偏 并提供适当的静态工作点 EB一般为几伏 RB一般为几十千欧以上 2 15 5耦合电容 隔直流 通交流 一般为几微法到几十微法 2 16 改进电路 可以省去 RB 2 17 电源的简化法 忽略电源内阻 2 18 2 1 3放大电路的静态分析 放大电路分析 静态分析 动态分析 估算法 图解法 微变等效电路法 图解法 计算机仿真 2 19 静态 不加输入信号 放大信号 分析的问题 合理确定静态值 静态工作点 分析的方法 估算法和图解法 一 估算法 直流通道 2 20 1 根据直流通道估算IB RB称为偏置电阻 IB称为偏置电流 静态分析 1 估算法 2 21 2 根据直流通道估算UCE IC IC UCE 2 22 2 图解法 先估算IB 然后在输出特性曲线上作出直流负载线 与IB对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点 2 23 例 用估算法计算静态工作点 解 请注意电路中IB和IC的数量级 已知 UCC 12V RC 4K RB 300K 37 5 2 24 例 用图解法求静态工作点 作直流负载线 得静态工作点Q 2 25 2 1 4放大电路的动态分析 一 微变等效电路法 1 三极管的微变等效电路 首先考察输入回路 当信号很小时 将输入特性在小范围内近似线性 uBE 对输入的小交流信号而言 三极管相当于电阻rbe 2 26 对于小功率三极管 rbe的数量级从几百欧到几千欧 2 27 考察输出回路 所以 输出端相当于一个受ib控制的电流源 输出端还要并联一个大电阻rce 2 28 rce的含义 rce的阻值很大 2 29 rce很大 一般忽略 三极管的微变等效电路 2 30 弄清楚等效的概念 1 对谁等效 2 怎么等效 e b c b e c 2 31 2 放大电路的微变等效电路 1 放大电路的交流通路 交流通路 只考虑交流信号的分电路 画交流通路的原则 电容短路 直流电源短路 2 32 交流通路 2 33 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替 uo ic RC 放大电路的微变等效电路 2 34 3 电压放大倍数的计算 负载电阻越小 放大倍数越小 rbe RC RB S R RL 2 35 4 输入电阻的计算 输入电阻是动态电阻 1 输入电阻的概念 等效 对于信号源来说 放大电路是电源的负载 这个负载的大小就可以用一个等效电阻来表示 这个等效电阻就叫放大电路的输入电阻 2 36 2 输入电阻的计算 思考 2 37 5 输出电阻的计算 输出电阻是动态电阻 1 输出电阻的概念 等效 放大电路对于负载来说 是负载的电压源 电压源的内阻 就叫放大电路的输出电阻 2 38 2 输出电阻的计算 2 39 负载开路 接负载 两式联立 得 思考 大好 还是小好 2 40 1交流负载线 其中 二 图解法 2 41 iC和uCE是全量 与交流量ic和uce有如下关系 所以 这就是说 交流信号的变化沿着斜率为 的直线 这条直线通过Q点 称为交流负载线 2 42 交流负载线的作法 IB 过Q点作一条直线 斜率为 交流负载线 2 43 2图解分析 1 交流信号得传输情况 u0怎么变化 2 44 u0沿交流负载线变化 u0与ui反相 u0 2 45 2 各点波形 2 46 3失真分析 为了得到尽量大的输出信号 要把Q设置在交流负载线的中间部分 如果Q设置不合适 信号进入截止区或饱和区 造成非线性失真 2 47 uo 可输出的最大不失真信号 合适的静态工作点 2 48 uo Q点过低 信号进入截止区 称为截止失真 信号波形 2 49 uo Q点过高 信号进入饱和区 称为饱和失真 信号波形 2 50 2 1 5静态工作点的稳定 为了保证放大电路的稳定工作 必须有合适的 稳定的静态工作点 但是 温度的变化严重影响静态工作点 对于前面的电路 固定偏置电路 而言 静态工作点由UBE 和ICEO决定 这三个参数随温度而变化 温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面 T UBE ICEO Q 2 51 温度对UBE的影响 2 52 温度对 值及ICEO的影响 总的效果是 2 53 总之 固定偏置电路的Q点是不稳定的 为此 需要改进偏置电路 当温度升高 IC增加时 能够自动减少IB 从而抑制Q点的变化 保持Q点基本稳定 常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点 电路见下页 2 54 2 55 可以认为与温度无关 似乎I2越大越好 但是RB1 RB2太小 将增加损耗 降低输入电阻 因此一般取几十K 2 56 本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程 2 57 如果去掉CE 放大倍数怎样 2 58 去掉CE后的微变等效电路 将RE折算到基极 2 59 去掉CE后的微变等效电路 2 60 2 2共集电极 射极输出器 放大电路 2 61 静态分析 2 62 动态分析 1 电压放大倍数 2 63 1 所以 但是 输出电流Ie增加了 2 输入输出同相 输出电压跟随输入电压 故称电压跟随器 讨论 2 64 2 输入电阻 输入电阻高 对前级有利 2 65 3 输出电阻 用加压求流法求输出电阻 置0 2 66 2 67 2 68 一般 所以 射极输出器的输出电阻很小 带负载能力强 2 69 讨论 1 将射极输出器放在电路的首级 可以提高输入电阻 2 将射极输出器放在电路的末级 可以降低输出电阻 提高带负载能 3 将射极输出器放在电路的两级之间 可以起到电路的匹配作用 2 70 2 4多级阻容耦合放大电路 2 71 耦合 耦合方式 直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 2 72 设 1 2 50 rbe1 2 9K rbe2 1 7K 典型电路 2 73 对耦合电路要求 要求 动态 传送信号 减少压降损失 耦合电路 静态 保证各级Q点设置 波形不失真 2 74 阻容耦合电路的频率特性 耦合电容造成 三极管结电容造成 2 75 关键 考虑级间影响 1 静态 Q点同单级 2 动态性能 方法 ri2 RL1 性能分析 2 76 考虑级间影响 1 2 77 解 1 微变等效电路 2 78 2 动态参数 1 ri R1 rbe1 1 RL1 其中RL1 RE1 ri2 RE1 R2 R3 rbe2 RE1 RL1 RE1 ri2 27 1 7 1 7K ri 1000K 2 9 51 1 7 K 82K 2 ro RC2 10K 2 79 3 中频电压放大倍数 其中 2 80 2 81 2 6差动放大电路 2 82 直接耦合电路的特殊问题 特殊问题 R2 RE2 为设置合适的Q点而增加 1 前后级Q点相互影响 2 83 2 零点漂移 当ui 0时 特殊问题 有时会将信号淹没 2 84 1 结构