第二章三极管基本放大器..ppt

第二章三极管基本放大器 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路 1 放大电路主要用于放大微弱信号 输出电压或电流在幅度上得到了放大 输出信号的能量得到了加强 2 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的 只是经过三极管的控制 使之转换成信号能量 提供给负载 共发射极组态交流基本放大电路的组成 图2 1共发射极组态交流基本放大电路 Rb 固定偏置电阻器 RC 集电极负载电阻器 RL 负载 C1 C2 耦合电容器 静态和动态的关系 放大电路建立正确的静态 是保证动态工作的前提 分析放大电路必须要正确地区分静态和动态 正确地区分直流通道和交流通道 动态 时 放大电路的工作状态 也称交流工作状态 静态 时 放大电路的工作状态 也称直流工作状态 直流通道和交流通道 a 直流通道 图2 2共射极放大电路的直流通道和交流通道 b 交流通道 静态工作状态的估算法 IBQ ICQ和VCEQ这些量代表的工作状态称为静态工作点 用Q表示 在测试基本放大电路时 往往测量三个电极对地的电位VBQ VEQ和VCQ即可确定三极管的静态工作状态 根据直流通道可对放大电路的静态进行计算 静态工作状态的图解分析法 图2 3共射极放大电路静态工作状态的图解分析 放大电路的静态工作状态的图解分析如图2 3所示 交流负载线 1 通过输出特性曲线上的Q点做一条直线 其斜率为 1 R L 2 R L RL Rc 是交流负载电阻 3 交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹 4 交流负载线与直流负载线相交于Q点 图2 4动态工作状态的图解分析 交流分析的图解法 图解步骤 1 根据静态分析方法 求出静态工作点Q 2 根据ui在输入特性上求uBE和iB 3 作交流负载线 4 由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE 0 a 输入回路 b 输出回路 u CE i C Q I CQ U CC u BE i B 0 u BE t i B t 0 i C t 0 t Q Q Q Q Q I BQ U BEQ u CE U CEQ 直流负载线 交流负载线 0 0 饱和失真 输出回路 o u CE Q I CQ t o t u CE U CEQ o 输入回路 I u BE i B o u BE t i B t o Q Q Q I BQ U BEQ o 截止失真 输出回路 输入回路 I u BE i B 0 u BE t i B t 0 Q I BQ 0 b 截止失真 0 u CE i C I CQ i C t 0 t Q 0 u CE 放大电路的最大不失真输出幅度 1 工作点Q要设置在交流负载线的中间部位 2 注意区分 最大交流电压增益 与 最大不失真输出幅度 存在电压增益的最大值是因为 分布的不均匀性 非线性失真 由于三极管存在非线性 使输出信号产生了非线性失真 非线性失真系数 在某一正弦信号输入下 输出波形因非线性而产生失真 其谐波分量的总有效值与基波分量之比 用THD表示 即 三极管的中频微变等效模型 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路 然后用线性电路的分析方法来分析 等效的条件是晶体管在中频小信号 微变量 情况下工作 这样就能在静态工作点附近的小范围内 用直线段近似地代替晶体管的特性曲线 三极管的中频微变等效模型 续1 输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线 集电极电流的微小变化 IC仅与基极电流的微小变化 IB有关 而与电压VCE无关 故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源 即 共发射极基本放大电路的中频微变等效电路 电压放大倍数 式中RL RC RL 输入电阻 输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流 输入电流 的大小 为了减轻信号源的负担 一般希望Ri越大越好 另外 较大的输入电阻Ri也可以降低信号源内阻Rs的影响 使放大电路获得较高的输入电压 在上式中由于Rb比rbe大得多 Ri近似等于rbe 在几百欧到几千欧 一般认为是较低的 并不理想 输出电阻 对于负载而言 放大器的输出电阻Ro越小 负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小 表明放大器带负载能力越强 因此总希望Ro越小越好 上式中Ro在几千欧到几十千欧 一般认为是较大的 也不理想 r be C B E R c R b R o 的计算方法是 信号源 短路 断开负载 R L 在输 出端加电压 求出由 产生的电流 则输出电阻 R o 为 例2 1 图示电路 已知 k k k k 试求 1 R L 接入和断开两种情况下电路的电压放大倍 数 2 输入电阻 R i 和输出电阻 R o 3 输出端开路时的源电压放大倍数 有射极电阻器的共发射极放大电路 1 计算静态工作点 有射极电阻器的共发射极放大电路 续 2 交流计算 静态工作点稳定的共发射极放大器 条件 I2 IB 则 与温度基本无关 调节过程 I2 I1 IB Rb1 上偏置电阻器 Rb2 下偏置电阻器 1 静态计算 Rb1 Rb2选用相同温度系数的电阻器 同一批号 以减小温度变化对三极管基极电位的影响 Re应选温度系数尽量低的电阻器 2 交流计算 1 为什么要设置稳定的Q点 1 Q点设置不合适的话 将使输出波形失真 2 放大倍数与Q点有关 2 环境温度对工作点稳定的影响当温度升高时 三极管的反向饱和电流ICBOUBE IC从而影响Au 静态工作点稳定的共发射极放大器存在的意义 共集电极放大电路 1 静态计算 信号从基极输入 从发射极输出 2 动态分析 表明 同相 无电压放大 表明 输入阻抗较高 r be o U c I b I C B E i U b I b R E R L R B R s s U 共集电极放大器的微变等效电路 1 I e I i I 表明 输出阻抗较小 输出电阻的计算要点 1 断开RL 令Ui 0 2 在输出端加电压U 使该电压在rbe上形成大小为Ib的电流 射极输出器的特点 电压放大倍数小于1 但约等于1 即电压跟随 输入电阻较高 输出电阻较低 射极输出器的用途 射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻 这是射极跟随器最突出的优点 射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级 也可用于中间隔离级 用作输入级时 其高的输入电阻可以减轻信号源的负担 提高放大器的输入电压 用作输出级时 其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响 并易于与低阻负载相匹配 向负载传送尽可能大的功率 例2 2 如果用例2 1的共发射极放大器去推动一个阻抗为16欧姆的扬声器 其交流电压增益是多少 如果改为下图所示的连接方式 其交流电压增益有何改善 共基极交流放大器 共基组态放大电路 共基放大