低频电路基本放大电路演示文稿

1、低频电路基本放大电路演示文稿第一页，共六十八页。12.1 概论2.2 放大电路的组成和工作原理2.3 放大电路的分析方法2.4 静态工作点的稳定2.5 射极输出器2.6 阻容耦合多级放大电路2.7 场效应管放大电路第二章 基本放大电路第二页，共六十八页。22.1.1 放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。电压放大电路可以用有输入口和输出口的二端口网络表示：uiuoAu 2.1 概论第三页，共六十八页。32.1.2 放大电路的性能指标一、电压放大倍数AuUi 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。uiuoAuAu是复数，反映了输出和输入的幅

2、值比与相位差。第四页，共六十八页。4二、输入电阻 ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。AuUS定义：即：ri 越大，ii 就越小，ui 就越接近uS第五页，共六十八页。5三、输出电阻roAuUS放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。roUSRLRL从负载的角度看内阻越小越好，说明放大器的带负载能力越强第六页，共六十八页。6如何确定电路的输出电阻ro ？步骤：1.所有的信号源去掉（保留受控

3、源）。2. 加压求流法。UI方法一：计算。第七页，共六十八页。7方法二：测量。Uo1. 测量开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。roUsRLUo步骤：3. 计算。第八页，共六十八页。8四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线第九页，共六十八页。92.1.3 符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量 第十页，共六十八页。10三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为

4、例讲解工作原理 2.2 基本放大电路的组成和工作原理第十一页，共六十八页。112.2.1 共射放大电路的基本组成放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RB+ECEBRCC1C2T第十二页，共六十八页。12作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻RB+ECEBRCC1C2T第十三页，共六十八页。13集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T第十四页，共六十八页。14集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。RB+ECEBRCC1C2T第十五页，共六十八页。15耦合电容：电解电容，有极性。大小为

5、10F50F作用：隔离直流，同时能使交流信号顺利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T+第十六页，共六十八页。16可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T+第十七页，共六十八页。17单电源供电电路+ECRCC1C2TRB问：能否保证放大的偏置条件？ 如何保证？第十八页，共六十八页。182.2.2 基本放大电路的工作原理ui=0时由于电源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、静态工作点RB+ECRCC1C2T第十九页，共六十八页。19IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第二十页，共六十八页。20(I

6、BQ,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。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第二十一页，共六十八页。21IBUBEQICUCEuCE怎么变化假设uBE有一微小的变化ibtibtictuit（毫伏量级）（微安量级）（毫安量级）二。交直流叠加波形的关系第二十二页，共六十八页。22各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCEtuotuiiCuCEuoiBuce相位如何uce与ui反相！第二十三页，共六十八页。23实现放大的条件1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于

7、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，经电容滤波只输出交流信号。第二十四页，共六十八页。24如何判断一个电路是否能实现放大？3. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则根据电路结构确定。1. 信号能否输入到放大电路中。2. 信号能否输出。 与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：第二十五页，共六十八页。25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2.3 放大电路的分

8、析方法EWB、Pspice等第二十六页，共六十八页。262.3.1 直流通道和交流通道 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。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。第二十七页，共六十八页。27例：对直流只有+EC开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC第二十八页，共六十八页。28对交流信号(输入信号ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRB

9、RCRLuiuo交流通路？第二十九页，共六十八页。29一、直流负载线ICUCEUCEIC满足什么关系？1. 三极管的输出特性。2. UCE=ECICRC 。ICUCEECQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IB直流通道RB+ECRC2.3.2 直流负载线和交流负载线Uce第三十页，共六十八页。30二、交流负载线ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路交流负载线的斜率为：第三十一页，共六十八页。31交流负载线的作法ICUCEECQIB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线ICUCEictucetQQ1Q2第三十二页，共六十八页。322.3.3 静态分析一、估算法（1）根据直流通道估算IBIBU

10、BERB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。+EC直流通道RBRC第三十三页，共六十八页。33（2）根据直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC第三十四页，共六十八页。34二、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。ICUCEQEC第三十五页，共六十八页。35例：用估算法计算静态工作点。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：请注意电路中IB 和IC 的数量级。第三十六页，共六十八页。362.3.4 动态分析一、三极管的微变等效电路1. 输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近

11、似线性。uBEiB对输入的微变信号而言，三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：首先需将非线性元件近似为线性元件Q第三十七页，共六十八页。372. 输出回路iCuCE所以：(1) 输出端相当于一个受ib 控制的电流源。近似平行(2) 考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。rce的含义iCuCEQ第三十八页，共六十八页。38ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3. 三极管的微变等效电路rbeibib rcerbeibibbce等效cbe注意这种等效只是在工作点附近线性区里第三十九页，共六十八页。39二、放大电路的微变等效

12、电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL第四十页，共六十八页。40三、电压放大倍数的计算结论：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL负载电阻越大负载越轻负载电阻越小负载越重第四十一页，共六十八页。41四、输入电阻的计算输入电阻的定义：是动态电阻。rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望较大的输入电阻。(RB rbe)第四十二页，共六十八页。42五、输出电阻的计算放大器中输出电阻的定义：rbeRBRC00首先将信号源去掉，若信号源本身有内阻，则短路时内阻应保留。用加压求流法求输

13、出电阻：第四十三页，共六十八页。432.3.5 失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。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。第四十四页，共六十八页。44ICUCEictucet我们来看一下Q与波形失真的关系Q因为Q在放大区所以波形无失真第四十五页，共六十八页。45iCuCEuo可输出的最大不失真信号又称放大器的动态范围。选择静态工作点ibQ第四十六页，共六十八页。46iCuCEuo1. Q点过低，信号进入截止

14、区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib注意截止失真是由于输入特性的非线性引起的第四十七页，共六十八页。47iCuCE2. Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形注意饱和失真是由于输出特性的非线性引起的第四十八页，共六十八页。48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。由于三极管的UBE、 和ICEO 这三个参数受温度影响很大，而前面的电路中静态工作点与这些参数都有关系，故静态工作点会随着温度而改变。TUBEICEOQ2.4 静态工作点的稳定第四十九页，共六十八页。49温度对 值及ICEO的影响T、 ICE

15、OICiCuCEQQ总的效果是：温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。第五十页，共六十八页。50小结：TIC 固定偏置电路的Q点是不稳定的。 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。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。第五十一页，共六十八页。51分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、静态分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE 交流旁路电容第五十二页，共六十八页。52TUB

16、EIBICUEIC本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程。1. 静态工作点稳定的原理设计使I2IB，于是I1约等于I2，使VB只取决于电阻分压，不受温度影响。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路B第五十三页，共六十八页。53I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路2. 求静态工作点算法一：I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路+EC将电路变换为第五十四页，共六十八页。54I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴维南定理等效为：RdESB进而，可求出IE 、UCE 。第五十五页，共六十八页。55I1I2IBRB

17、1+ECRCC1TRB2RE直流通路算法二：B第五十六页，共六十八页。56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。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路第五十七页，共六十八页。57例：已知=50， EC=12V， RB1=7.5k， RB2=2.5k， RC=2k， RE=1k， 求该电路的静态工作点。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo算法一的结果：算法二的结果：结论：两种算法的结果近似相等，但算法二的计算过程要简单得多。第五十八页，共六十八页。58二、动态分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CE

18、RERLuirbeRCRLRB微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路第五十九页，共六十八页。59CE的作用：交流通路中， CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题1：如果去掉CE，放大倍数怎样？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo第六十页，共六十八页。60去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRERBRB1RCRLuiuoRB2RE可见放大倍数大大降低，但输入阻抗提高了。第六十一页，共六十八页。61用加压求流法求输出电阻。rbeRCRERBRSro=uo/io=u/i可见ro应为Rc并联虚线框内的等效电阻Rd.但这个电阻极大可忽略.所以可近似有去掉信号源，内阻保留。由输出端外加一个电压输出电阻基本不变第六十二页，共六十八页。62RB1+ECRCC1