《晶体放大电路》PPT课件.ppt

第6章基本放大电路,6.1基本放大电路的组成,6.2放大电路的静态分析,6.4静态工作点的稳定,6.6射极输出器,6.9放大电路的负反馈,6.3放大电路的动态分析,6.5放大电路中的频率特性,6.8场效应管及其放大电路,6.7放大器的三种组态,本章要求：,1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等效电路分析法。3.了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念，了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的工作原理。4.了解场效应管的电流放大作用、主要参数的意义。5.掌握负反馈和正反馈的判别方法6.掌握负反馈对放大电路动态性能的影响,第6章基本放大电路,第6章晶体放大电路基础,1、概述:放大电路（即放大器）是应用最为广泛的一类电子线路，它的功能是:将输入信号不失真地放大。在通信、自动控制、电子测量及广播、电视等方面和电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。,本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。,2、放大电路的分类：,1.根据非线性元件的数量分：简单放大电路：由一只晶体管（或FET）组成。且有（基本放大电路）共射极、共基极、共集电极、共源极、共漏极等。多级放大电路：由两只以上晶体管（或FET）组成，也可以有多种其他组合电路形式。,2.根据放大信号不同特征来分：直流放大器：其工作信号（被放大的对象）是缓慢变化的信号。音频放大器：其工作信号（被放大的对象）是语言信号的放大器。视频放大器：其工作信号（被放大的对象）是图像信号。高频放大器：其工作信号（被放大的对象）是高频载波信号或已调制的信号。,3.根据工作信号的强弱分：小信号放大器工作信号幅度很小。大信号放大器工作信号幅度很大，常用作功率放大。,三、在这一章里，我们将以几种基本放大电路为例。介绍放大电路的组成原则、工作原理、性能指标、计算分析方法等；在此基础上再扩展到多级放大电路、差分放大电路、集成运算放大电路、功率放大电路等的工作原理及其频率特性。,6.1基本放大电路的组成,6.1.1共发射极基本放大电路组成,共发射极基本电路,6.1基本放大电路的组成,6.1.2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,6.1基本放大电路的组成,6.1.2基本放大电路各元件作用,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,6.1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.放大倍数,6.1.3放大电路的主要技术指标,2.输入电阻,3.输出电阻,4.通频带：通常将放大倍数在高频和低频段分别下降为中频段放大倍数的1/时，所包括的频率范围。,6.1.4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。,结论：,（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,结论：,(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。,1.实现放大的条件,(1)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，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。,6.3.2放大电路的基本分析方法,三极管的输入特性和输出特性都是非线性的，因此对放大电路进行定量分析时，主要矛盾是如何处理三极管的非线性问题。而要解决这个问题，常用以下两种方法：1.图解法2.小信号等效电路法（又称微变等效电路法）,放大电路的分析方法,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,所谓图解法：就是在承认三极管特性为非线性的前提下，在管子的特性曲线上用作图的方法求解。而小信号等效电路法：（又称微变等效电路法）其实质是在静态工作点附近一个比较小的变化范围内，近似地认为三极管的特性是线性的，由此导出三极管的等效电路以及一系列小信号等效参数，从而将非线性问题转化为线性问题，这样我们就可以利用电路原理中学过的有关线性电路的各种规律来求解三极管放大电路。,另一方面，在放大电路中我们要处理的信号通常是交、直流的混合量，故在计算时可以将交直流分开考虑；所谓对放大电路的分析，就是要确定外电路在晶体管或场效应管各极上产生的电压和电流值。因此有两个工作要做：(1)直流分析确定静态Q点；(2)交流分析计算电路的动态性能指标，如Au、Ri、Ro等。,一、直流通路和交流通路,直流通路和交流通路的划分依据：叠加定理。直流通路：在直流电源作用下，直流电流流经的通路交流通路：在输入信号作用下，交流信号流经的通路在分析放大电路时，应遵循“先静态、后动态”的原则，即：求解静态工作点时应利用直流通路。求解交流动态参数时应利用交流通路。,直流量与交流量常必须共存于放大电路中，由于电抗元件存在，使直流量与交流量所流经的通路不同，因此为了研究问题方便，将放大电路分为直流通路与交流通路：直流通路用于分析放大电路的静态工作点；交流通路用于分析放大电路的动态参数。,1.直流通路：,直流通路（实际就是放大电路的偏置电路）当输入信号Ui=0时，电路中只有直流量，我们就把Ui=0时形成的电流通路称为直流通路。直流通路画法原则：（举例）对直流来讲，电容视为开路，电感视为短路。令Ui=0（输入信号为0）耦合电容C1、C2等开路，电感等短路保留直流电压源Vcc或Ec,例1：,对直流信号（只有+EC）,例2：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(IB、IC、UCE),对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,直流通路与交流通路,练习：,分析各图所示电路对正弦交流信号有无放大作用。,第一步：画直流通路，判断BJT静态工作点是否在放大区域；,如果未给出具体数值，则即定性判断是否发射结正偏集电结反偏。,如果给出了具体数值，则即定量判断相应的电压和电流是否符合要求。,第二步：画出交流通路，从电路角度分析是否具有放大作用。,练习：（a）,第一步：画直流通路；,发射结反偏，不能工作在放大区域。,无放大作用,即使静态时，调整电源使三极管满足放大时的偏置，也无放大作用，因为：,输入的交流信号短路没有加入放大电路中。,练习：（b）,如果Rb和Rc满足偏置要求则具有放大作用。,练习：（c）,第一步：画直流通路,无放大作用,练习：（d）,VCC极性接反,无放大作用,关于临界饱和,1、是饱和状态和放大状态的交界，既可用饱和时的条件又可应用放大时的公式。,2、如果求得实际的电流IBIBS,则工作在放大区域；否则工作在饱和区域。,练习2.2,S接通位置A:,工作在饱和区域。,临界饱和,放大,饱和,IB=IBS,开关处在A,B,C位置，工作在什么状态？并求Ic.,练习2.2,S接通位置B:,工作在放大区域。,临界饱和,放大,饱和,IB=IBS,练习P1864.2.2,S接通位置C：发射结反偏。,工作在截止区域。,共射极放大电路,放大电路如图所示。已知BJT的=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）,解：（1）,（2）当Rb=100k时，,静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,，所以BJT工作在饱和区。,VCE不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,例题,仍设BJT的=80，电路中VCC=+12V，求：,（3）当Rb=300k时，Rc=5k时放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,解:,（3）当Rb=300k时，Rc=5k时，,所以BJT工作在饱和区。,VCE最小为0，,此时，Q（40uA，2.4mA，0V）,接上题,？,思考题,放大电路如图所示。当测得BJT的VCE接近VCC的值时，问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？,截止状态,答：,故障原因可能有：,Rb支路可能开路，IB=0，IC=0，VCE=VCC-ICRc=VCC。,C1可能短路，VBE=0，IB=0，IC=0，VCE=VCC-ICRc=VCC。,当实际的基极电流,时,三极管才工作在放大区。,如何判断电路中三极管工作在什么区域？,方法1,放大：发射结正偏，集电结反偏,饱和：发射结正偏，集电结正偏,截止：发射结反偏，集电结反偏,倒置：发射结反偏，集电结正偏,方法2,方法3,静态工作点的位置,2.交流通路：,交流通路：在只考虑交流信号作用时，电路中只有交流量，电路为动态的，此时凡是固定不变的量均为零，即恒定电压源视为短路，恒定电流源视为开路。（举例）交流通路画法原则：令Ui0（加入输入信号）电容C1、C2对交流信号短路直流电压源自身短路,对交流信号(输入信号ui),对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC0，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。,6.2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。,分析方法：估算法、图解法。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。,6.2.1用估算法确定静态值,1.直流通路估算IB,根据电流放大作用,2.由直流通路估算UCE、IC,当UBE1，称为深度负反馈，此时：,在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。,例：|A|=300，|F|=0.01。,3.改善波形失真,加反馈前,加反馈后,大,略小,略大,略小,略大,负反馈