电工电子经典课件Ch.5基本放大电路

1,Chapter5,基本放大电路,2,主要内容,放大电路的基本概念及其性能指标共射极放大电路射极输出器,3,5.1放大电路的基本概念及其性能指标,5.1.1放大电路的基本概念,放大的对象：输入信号（电压或电流正弦量）放大的本质：能量的控制放大的基本要求：不失真放大,放大电路的基本概念及性能指标,4,5.1.2性能指标,1.放大倍数,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,功率增益,表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出信号（Uo、Io、Po）比输入信号增大的倍数，又称增益。,放大电路的基本概念及性能指标,5,2.输入电阻和输出电阻,Ri反映了放大电路对信号源的衰减程度。Ri越大，放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号Ui越接近信号源电压Us。,输入电阻,放大电路有严格的输入输出端定义，其输入输出端可以用不同的电路来等效。,放大电路的基本概念及性能指标,（1）输入端：,6,输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载能力的强弱。Ro越小，带负载能力越强。,输出电阻：,放大电路的基本概念及性能指标,（2）输出端：,Ro：将信号源Us短路，负载RL开路，从输出端口看进去的等效电阻。,7,3.通频带,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力,4.最大不失真输出电压Uom5.最大输出功率Pom和效率,放大电路的基本概念及性能指标,8,5.2共发射极放大电路,共射极放大电路的组成及放大原理静态分析动态分析射极偏置电路,三极管及其放大电路,9,组成,1.共射极放大电路的组成及放大原理,三极管及其放大电路,起放大作用,保证ui加到发射结，且UCC不影响us,保证只将信号输送到负载,将iC转换为uo,保证T处于放大状态，并提供电路能量,放大电路应由放大器件、直流电源和偏置电路、输入电路和输出电路几部分组成。,10,放大原理,直流量：字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。交流量：字母小写，下标小写。ib，ic，uce。瞬时量：字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号(交直流共同作用放大交流信号）。,三极管及其放大电路,11,2.静态分析,当输入信号us=0时，电路中各电压、电流均为直流，故称静态。静态分析：确定电路静态时的IB、IC、UCE即静态工作点Q。,（1）用估算法确定静态工作点Q,C开路,三极管及其放大电路,12,输入回路,输出回路,由直流通路,三极管及其放大电路,13,例4.4,求：当Rb=600k，200k时，三极管的静态工作点Q位于哪个区？,而iC最大饱和电流：,Q位于放大区,已知：=50，VCC=12V，RC=6k,解：,当Rb=560k时,三极管及其放大电路,14,当Rb=200k时,Q位于饱和区,三极管及其放大电路,15,MN称放大电路的直流负载线，斜率为1/RC。,图解步骤：用估算法求出基极电流IB。根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线。,作直流负载线。,（2）用图解法确定静态工作点Q,UCE=VCCICRC,确定静态工作点Q。,三极管及其放大电路,16,3.动态分析,图解分析法,动态当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、电流便在其静态值附近随信号变化的动态。动态分析分析信号的传输情况，即计算放大电路的性能指标如Au、ri、ro等。,动态分析法,小信号模型分析法,三极管及其放大电路,17,(1)图解分析法,加入ui后，iB、iC、uCE都在静态直流量上叠加了一个交流量，即iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uce,uCE中的交流成分uce（uo）远大于ui，波形相同且与ui相位相反，称反相放大。,三极管及其放大电路,18,静态工作点Q设置得不合适，会出现非线性失真。若Q点偏高，出现饱和失真；若Q点偏低，出现截止失真。,三极管及其放大电路,19,(2)小信号模型分析法,分析思路：在小信号(微变量)情况下工作时，可在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将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。然后用线性电路的分析方法来计算放大电路的性能指标。,三极管的小信号等效电路放大电路的微变等效电路计算放大电路的性能指标,三极管及其放大电路,20,三极管的小信号等效电路,输入回路,三极管的输入电阻,低频小功率管输入电阻的估算公式,rbe的量级从几百欧到几千欧。,三极管及其放大电路,21,输出回路,输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。当UCE为常数时，,集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源,三极管及其放大电路,22,三极管的小信号等效电路,三极管及其放大电路,23,放大电路的微变等效电路,a.画交流通路,C短路VCC对地短路,b.画出小信号等效电路,三极管及其放大电路,24,计算放大电路的性能指标,电压放大倍数Au,由输入回路：,由输出回路：,负号表示uo与ui反相,三极管及其放大电路,25,输入电阻ri,输出电阻ro,受控电流源相当于开路，,三极管及其放大电路,26,例4.5,分析图示各电路有无正常电压放大的能力。,三极管及其放大电路,分析：组成放大电路的原则是：1）直流通路是否发射结正偏，集电结反偏。2）交流通路（微变等效电路）,无电压放大能力。因为没接入RC，交流输出短路，uo无法引出。,27,无电压放大能力。因为UBEQ=0，发射结不正偏，管子静态时工作于截止区。,三极管及其放大电路,无电压放大能力。因为VBB对交流输入信号短路，ui无法引入。,28,例4.6,电路如图所示。,已知三极管的UBE=0.7V，=50，Rb=377k，Rc=6k，RL=3k，Rs=100，VCC=12V。,试计算：1、电路的静态工作点Q。2、电压放大倍数Au。3、输入电阻ri、输出电阻ro。,三极管及其放大电路,29,解：1、求静态工作点Q,根据直流通路，有,则IC=IB=500.03=1.5（mA）UCE=VCCICRc=121.56=3V,三极管及其放大电路,30,2、电压放大倍数Au,画出小信号等效电路。,三极管及其放大电路,31,3、输入电阻ri、输出电阻ro,ri=Rb/rbe1k,ro=Rc=6k,三极管及其放大电路,32,4.射极偏置电路,1)电路结构,TICIEUReUBEIB,IC,自动调节过程：,该电路又称分压偏置电路或工作点稳定电路。,分压式电路固定基极电位,Re电阻实现自动调节,三极管及其放大电路,33,2)静态分析,直流通路如图,当I1IB且足够大时，可有：,三极管及其放大电路,34,3）动态分析,小信号等效电路如图。,指标计算与固定偏置电路相同。,三极管及其放大电路,35,5.3射极输出器,1、静态分析,信号由基极输入，由发射极输出。,三极管