基本放大电路组成ppt课件

第二章基本放大电路,2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2基本共射放大电路的工作原理2.3放大电路的分析方法2.4放大电路静态工作点的稳定2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6晶体管基本放大电路的派生电路,(2-1),2.1放大电路的基本概念,2.1.1放大的概念2.1.2放大电路的主要技术指标,(2-2),2.1.1放大的概念,放大电路用于放大微弱信号，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。,Au,放大的本质：能量的控制和转换,(2-3),放大电路的结构示意框图,放大的前提：不失真要求：晶体管工作在放大区,返回,(2-4),2.1.2放大电路的主要技术指标,(1)放大倍数(2)输入电阻Ri(3)输出电阻Ro(4)通频带,返回,(2-5),放大倍数,对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。,放大倍数的定义,(2-6),电压放大倍数定义为：,电流放大倍数定义为：,电压对电流的放大倍数定义为：,电流对电压的放大倍数定义为：,重点,返回,(2-7),(2)输入电阻Ri,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数，Ri的定义,返回,(2-8),(3)输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro是从放大电路输入端看进去的等效输出电阻：,(2-9),注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。,返回,(2-10),(4)通频带,相应的频率fL称为下限频率，fH称为上限频率。,通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力,通频带fbw=fHfL越宽表明放大电路对不同信号的适应能力越强,返回,(2-11),2.2.1共射放大电路的组成及各元件的作用2.2.2设置静态工作点的必要性一、静态和动态二、为什么要设置静态工作点三、直流通道和交流通道2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析2.2.4放大电路的组成原则,2.2基本共射放大电路的工作原理,(2-12),三种三极管放大电路,共射极放大电路,共基极放大电路,共集电极放大电路,以共射极放大电路为例讲解工作原理,(2-13),2.2.1共射放大电路的组成及各元件的作用,基本组成如下：三极管T负载电阻Rc、RL偏置电路VCC、Rb耦合电容C1、C2,将变化的集电极电流转换为电压输出。,提供电源，并使三极管工作在线性区。,输入耦合电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。大小为10F50F,起放大作用。,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。,参考点,(2-14),2.2.2设置静态工作点的必要性,静态Vi=0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态Vi0时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。,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。,(1)静态和动态,(2-15),由于电源的存在IBQ0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,（2）静态工作点,(ICQ,UCEQ),(IBQ,UBEQ),(2-16),(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)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。,已知,(2-17),静态工作点的表达式：,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,(ICQ,UCEQ),(IBQ,UBEQ),(2-18),没有设置合适的静态工作点,静态工作点影响电路几乎所有的动态系数,对放大电路的要求：1、不能失真2、能够放大,(2-19),(3)直流通道和交流通道,直流通道交流通道,即能通过直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc、Rb。,能通过交流的电路通道。如从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻Rb。,(2-20),例：,对直流信号（只有+VCC）,(2-21),对交流信号(输入信号ui),(2-22),(2-23),2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析,(2-24),2.2.4放大电路的组成原则,(2-25),静态工作点的表达式：,1、直接耦合共射放大电路,(2-26),2、阻容耦合共射放大电路,静态工作点的表达式：,(2-27),2.3放大电路的基本分析方法,2.3.1放大电路的静态分析2.3.2放大电路的动态图解分析2.3.3放大电路微变等效电路分析法2.3.4共射组态基本放大器工作点稳定问题2.3.5共集、共基组态基本放大电路,(2-28),放大电路的分析方法,(2-29),2.3.1放大电路的静态分析,静态分析有计算法和图解分析法两种。（1）静态工作状态的计算分析法（2）静态工作状态的图解分析法,(2-30),静态工作状态的计算分析法,根据直流通道可对放大电路的静态进行计算,(2-31),例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级。,(2-32),静态工作状态的图解分析法,利用三极管的输入和输出特性曲线画图求解,(2-33),放大电路静态工作状态的图解分析,(2-34),3.由直流负载列出方程VCE=VCCICRc4.在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可画出直流负载线。,直流负载线的确定方法：,VCC、VCC/Rc,1.在输入回路列方程式VBE=VCCIBRb,2.在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。,5.得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。,返回,直流负载线,(2-35),例题：电路如图所示，设BJT的=80，Vbe=0.6V,试分析当开关S分别接通A，B，C三位置时，BJT各工作在其输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流Ic,(2-36),解：1）当开关S接通A位置时，BJT工作在其输出特性曲线的饱和区，相应的Ic=12V/4K=3mA。2）当开关S接通B位置时，BJT工作在其输出特性曲线的放大区，相应的Ic=（12V/500K）=80*24uA=1.92mA。3）当开关S接通C位置时，BJT工作在其输出特性曲线的截止区，相应的Ic=0mA,(2-37),2.3.2放大电路的动态图解分析,（1）交流工作状态的图解分析（2）交流负载线（3）最大不失真输出幅度（自学）,(2-38),(1)交流工作状态的图解分析,RL,(2-39),通过图解分析，可得如下结论：1.vivBE2.vo与vi相位相反；3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；,(2-40),（2）交流负载线（动态信号遵循的负载线）,交流负载线确定方法：1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为-1/RL。,2.RL=RLRc，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Q点。,图03.11放大电路的动态工作状态的图解分析,返回,(2-41),2.3.3放大电路微变等效电路分析法,一、晶体管的直流模型及静态工作的估算法二、晶体管共射H参数等效模型三、共射放大电路动态参数的分析,(2-42),UBEQ=0.7VICQ=IBQ,(2-43),1.在低频下，可将三极管看成一个线性双口网络。2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.在小信号变化量作用下的等效电路，只能用于放大动态小信号的分析。,二、晶体管共射H参数等效模型,（1）H参数等效模型的由来,(2-44),令0,令0,(2-45),(2)h参数微变等效电路简化模型,三极管简化h参数模型,(2-46),（3)模型中的主要参数,rbe三极管的交流输入电阻,rbeQ=rbb+rbe300+(1+)26/IEQ,iB输出电流源,三极管简化h参数模型,(2-47),(2-48),动态参数的分析：1、AU2、Ri3、Ro,特点：负载电阻越小，放大倍数越小。,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,(2-49),(ICQ,UCEQ),(IBQ,UBEQ),rbeQ=rbb+rbe300+(1+)26/IEQ,(2-50),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。,T,UBE,ICEO,Q,(2-51),温度对UBE的影响,(2-52),温度对值及ICEO的影响,(2-53),小结,Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真以及放大倍数的变换。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。,(2-54),图晶体管在不同环境温度下的输出特性曲线,2.4放大电路静态工作点的稳定,(2-55),(1)电路的组成和Q点的稳定原理(2)直流计算(3)交流计算,2.4.2典型的静态工作点稳定电路,(2-56),(1)电路的组成和Q点稳定原理,(2-57),Rb1和Rb2系偏置电阻。C1是耦合电容，将输入信号vi耦合到三极管的基极。Rc是集电极负载电阻。Re是发射极电阻，Ce是Re的旁路电容。,C2是耦合电容，将集电极的信号耦合到负载电阻RL上。Rb1、Rb2、Rc和Re处于直流通道中。Rc、RL相并联，处于输出回路的交流通道之中。,直流通路,交流通路,(2-58),B点稳定Q点的原理：设I1Ib，对Si管10倍，对Ge管20倍则有：Vb=VCCRb2/(Rb1+Rb2),当某种原因影响ICIEUEUBEIbIC,返回,(2-59),(2)直流计算,(2-60),例：已知=50，VCC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求该电路的静态工作点。,返回,(2-61),(3)交流计算,(2-62),如果去掉CE，放大倍数怎样？,(2-63),去掉CE后的交流通路和微变等效电路：,可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。,(2-64),问题：Au和Aus的关系如何？,定义：,(2-65),例题：,电路如图示，Vcc12v，si管，Vcc12v，50.计算（1）Q点（2）Au（3）Ri（4）Ro,(2-66),(2-67),返回,(2-68),IRb,IR,IBQ,当TIRIBICIC,当TUDUBUBEICIC,(2-69),一.电路的组成:晶体管应工作在放大区,即发射结正偏,集电结反偏,(2-70),VBB=IBQRb+UBEQ+IEQRe=IBQRb+UBEQ+(1+)IBQRe,使得到基极静态电流IBQ、发射极静态电流IEQ和管压降UCE,(2-71),(2-72),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。,结论：,(2-73),输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。,(2-74),(2)输出电阻,所以输出电阻的表达式为,等效回路电阻Rb等效到射极回路时，应减少到原来的,(2-75),射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。,一般：,所以：,(2-76),例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V,求Au、ri和ro。设：RS=1k，求：Aus、ri和ro。3.RL=1k时，求Au。,(2-77),RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V,(2-78),RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V,1.求Au、ri和ro。,rbe=2.8k，RS=0,(2-79),2.设：RS=1k，求：Aus、ri和ro,RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V,rbe=2.8k，RS=0,(2-80),RL=1k时,3.RL=1k和时，求Au。,比较：空载时,Au=0.995RL=5.6k时,Au=0.990RL=1k时,Au=0.967,RL=时,可见：射极输出器带负载能力强。,(2-81),射极输出器的使用,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。,(2-82),四、共集组态基本放大电路另一种形式,共集电极组态基本放大电路如图所示。,(a)共集组态放大电路(b)直流通道,(1)直流分析IB=(VCCVBE)/Rb1+(1+)ReIC=IBVCE=VCCIERe=VCCICRe,(2-83),(2)交流分析,电压放大倍数,输入电阻Ri=Rb1/Rb2/rbe+(