现代电工电子技术 第3版 课件 第8章 放大电路基础

第8章

放大电路基础8.1基本放大电路简述8.2基本共射放大电路8.3共集电极放大电路8.4

多级放大电路8.5

OCL功率输出级的特点第8章

放大电路基础[教学要求]□建立放大器各种基本概念口掌握放大器基本单元电路的电特性口掌握分析放大器基本方法3估算法静态分析微变等效电路法动态分析计算机仿真

#共射放大电路共基放大电路共集放大电路以共射放大

电路为例讲

解工作原理三极管放

大电路有

三种形式放大

电路

分析集电极电源，保

证集电结反偏，并

为电路提供能量集电极电阻，将

变化的电流转变

为变化的电压。#8.2基本共射放大电路8.2.1

共射放大电路的静态估算法1、基本放大电路的组成耦合电容

10μF~50μF作用：隔直通交是否满足发射结正偏、集电结反偏?+VccRc基极偏

置电阻RB输

入输

出C₁8.2基本共射放大电路8.2.1

共射放大电路的静态估算法静态分析

(采用估算法)静态分析目的：求出电路的静态工作点值根据直流通道估算Vcc-UBE_Vcc-0.7RBIc=βIBRB

RcIBUBEUCE=Vcc-IcRc

#工

作

点

值直流通道例

：用估算法计算静态工作点。已知：Vcc=12V,Rc=4kΩ,RB=300kΩ,

β=37.5。Ic=βlB=βIg=37.5×0.04=1.5mAVCE=Ucc-IcRc=12-1.5×4=6VIB(15-50μA)Ic≈

几个mA适中Uc≈Vcc/2IB(60μA

以上)Ic

(较大)Uc≈0.3V8.2RB[点击仿真一般地，共射电路工作点值在各区时有如下具体标志(参考):IB10μA

以下Ic

很小UCE≈Vcc

#解0-

R。300=0.04mA=40μA请注意电路中IB

和Ic的数量级。+VcRd截止区放大区饱和区输入微弱正弦信号，经三极管放大后，输出同频、反相、放大的正弦信号#

各点波形点击

祥看8.2.2

共射放大电路的图解分析法

基本工作过程直流载交流

纯交流iBuiuu₀,RBC₁结

论纯交流ucucu;8.2.2

2.1.2

放

大

电

路

的

图

解

分

析

法1.从输入输出曲线上求三极管的静态工作点(IBo;IcoUcEe)2.观察各处波形有无失真3.

作图求出电压放大倍数U₀/U;

依UCE=Ec-IcRc

依

UBE求

出IBo

Q点与纵轴

画出直流负载线交点为IcoQ1co与IBo交

点

为Q

点IBoIBIBQUBEUBEQ点与横轴交

点

为UC

EQ目

的UCEQuCE怎么变化ibUCE波形有无失真?IBibt会引起

i

很大的变化假设uBE有一

微小的变化也会引起

ic很大的变化Q

tBEu;

Q

点这样变化uc相位如何#uce与u:反相!

放大倍数?图解分析法---动态分析8.2.2#A=“=iBuiu。Ucu₀直流载交流

纯交流电压放大倍数?各点波形8.2.2纯交流-8.2.2

工作点不合适，会引起波形失真iBict波形发生失真tIBQ点击仿真个iuCE#QUBE"1.三极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Q

,使整个波形处于放大区。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i

转化成变化的

uce,

经电容滤波只输

出交流信号。#实现放大的条件8.2.2与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：1.信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。3.晶体管必须满足发射结正偏，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，则假定参数设置正确。#如何判断一个电路是否能实现放大?8.2.28.2.3

放大电路的动态分析估算法静态分析微变等效电路法动态分析计算机仿真放大

电路

分析#当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性对输入的小交流

信号而言，三极

管相当于电阻rbe8.2.3共射放大电路的微变等效电路分析法

B

C1.三极管的微变等效电路

E输入回路iB△iBBrbeE即

：UBErbe的量级从几百欧到几千欧对于小功率三极管：BE等效为8.2.3共射放大电路的微变等效电路分析法1、三极管的微变等效电路输入回路

B

等效为

BrbeE输出回路

由于有

ic=Birc

的含义?

rbe=300(Ω)+(1+rce值很大，可略

B

·BE26(mV)IE(mA)CBi₆rbeE

EB

CE特点：负载电阻越小，放大倍数越小。#8.2.32、放大电路的微变等效电路分析法电压放大倍数的计算微变等

效电路8.2.32、放大电路的微变等效电路分析法输入输出电阻的计算输入与输出电阻的定义：Rj

ro≈Rc

rbeRc输入电阻r₁

输出电阻r₀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。

#UBE固定偏置电路的Q

点是不稳定的，易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#CEO决定，而这三个参数均随温度而变化，因此说温度对静态工作点有影响iB50℃25℃1.静态工作点稳定的原理T—→

▶

l

一▶

UE一▶

UBEIc↓

—

Ig↓8.2.4

分压式偏置电路(工作点的稳定静态共射放大电路)C₂R₂」CEUE=UB-UBEu。ReRERB₁[C₁RB₂1.

静态分析见仿真电路u;。+VccRB

RC

C₂

C₁R₁uRECE见仿真电路Ic≈1E=23mAu。UCE=Vcc-IcRc-IERE=12-2.3×2-2.3×1=5.1V#例

：已知β=50,Ec=12V,RB₁=7.5kΩ,RB₂=2.5kΩ,

Rc=2kΩ,RB=1kΩ,

求该电路的静态工作点。UB-UBE=2.3mARER+RVcc=3VIE=8.2.4

分压式偏置电路动态分析画微变等效电路R'B

rbel

BL₆R[Rc求电压放大倍数求输入

电阻RBI[C₁RB₂[RCRERLCECCC₂u₀#静态分析不受影响动态分析不同

微变等效电路变为：R's

rbeL

B

R₁[RcRERB₁C₁u;

RB₂[ro≈Rc8.2.4

问题1:如果去掉CE,

电路如何分析?-βRc//Rrbe+(1+β)REr₁=RBI//RB₂//[rbe+1+βRE]RcRE[RLCECCC₂Au=Uo#静态分析不受影响

仅R

变为R₁+RB₂动态分析

微变等效电路：IbR′g

rbe

Rz[RcRe1A,=

-βRc//R

ro≈RcTbe+(1+β)RE1r₁=RB₁//RB₂//[rbe+1+βRE]R.TRE1

RR₂D

C8.2.4

问题2:如果电路如下图所示，如何分析?RB₁Cu。#us接下页#12KC₁3K1.5KQ500例题

1)求静态值2)求电压放大倍数A3)

求r

和r₀8.2.4解：静态值=7.12V0+20VAu=-βc=34225=-106.6r;=12//3//0.426=360Ωro≈Rc=1.5kΩ0+20V1.5KQ5008.2.4

例题

1)求静态值2)求电压放大倍数A3)

求r

和r₀rbeLRc解

2

)先画微变等效电路：12KC₁s3KusR'BRsus#0+10V3KQ2001.8K#1)求静态值2)画微变等效电路3)求电压放大

倍数A

4)求Ausm

5

)

求r₂和r₀4K

R.us.3V8.2.4

例题100KC₁静态值解：33K5)

求输入电阻和输出电阻r;=100//33//(2.9+101×0.2)=12Kro≈Rc=3kΩ8.2.4

例题解

2)R'BRsusrbeRE2)画微变等效电路：3)求Au=U₀IU₁R₂rbe

BI₆

U,

RBR

R,[(1+β)RLAu=rbe+(1+β)R'RL=RE//R#静态分析8.3共集电极放大电路-射极输出器电路构成CCR₆C₂RE

Rz

u₀动态分析E输入电阻

r;r₁=RB

//{rbe+(1+β)R}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。输入电阻输出电阻较小，可以提高带负载能力8.3

射极输出器详看输出电阻的推导R′=R

//R#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

负载能力。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。rbe+(1+P)KLr;=RB//{rbe+(1+β)R}(R′=RE//R₁)2.输出电阻小3.放大倍数约为1#Vcc-UBER₀+(1+BR,8.3

射极输出器小结射极输出器的使用动态分析R'=R,//RE静RB[REC₂R₂|

u01.

求A

、r₁

和

r

。。2.

设：R=1kΩ,求：Aus

、r:

和r。。例：已知射极输出器的参数如下：

RB=570kΩ,R_E=5.6kΩ

,

R_L=5.6kΩ

,

β=100

，V_CC=12V8.3解：IE=(1+β)IB=1.01mA30+101×2610=29k2Vcc-UBERB+(1+β)R3.Rz=1kΩ

时，求Au。26(mV)IE(mA)rbe=300(Ω)+(1+β)IB

二1.

求Au

、r;

和r。。rbe

βL₆RBRB

R₂|

U。微变等效电路r;=RB//[re+(1+β)R']=570//[2.9+(1+100)×2.8]

=190kQR

B=570kΩ

,

R

E=5.6kΩ

,Rz=5.6kΩ,β=100,Vcc=12Vrbe=2.9

kΩ,R₅=01+β)R6e+(1+β)R′101×2.82.9+101×2.8A==0.998.3rbe

βI,R₆RBR₂微变等效电路2.

设

：R₅=1kΩ,求

：A₄

、r;和r

。

8.3RB=570kΩ,RB=5.6kΩ,Rz=5.6kΩ,β=100,Vcc=12Vr=RB//[rie+(1+β)R'z]=190kΩU,3.R₂=1kQ

和∞时，求A

。

8.3A,=

1+β)R{r%e+(1+β)R′比较：空

载

时

，A,=0.995Rz=5.6kΩ

时，A„=0.990Rz=1kΩ时，A=0.967可见：

射极输出器带负载能力强。101×(5.6//1)2.9+101×(5.6//1)101×5.62.9+101×5.6·R₁=1kΩ

时·R₂=∞

时=0.967=0.995耦合：即信号的传送。耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级Q点设置2.

动态：传送信号，波形不失真，减少压降损失第二级

放大电路第

n

级放大电路功放级第

n-1

级放大电路第一级放大电路8.4多级放大电路8.4输入输

出#8.4

典型电路分析

设：β₁=β₂=50,rbe1=2.9kΩ,+Vcc

rbe₂=1.7

kΩR₁

R₂

Rc₂

(+24V)

求1)各级静态值1M

C₂

82k

10kC₃静态分析：Q

点计算同单级U。动

态分析：关

键

：考虑级间影响T₂i2RE278kR10k|CE=RL1方法

：U。=U后级27k

43kri2前级T₁RE₁

R₃Rs20kC₁o1U

，B₂RcB₂Rc2/R₂be2ri21+B₁)Re1/1i2rbe₁+1+β₁)RE//ri₂r₀=Rc₂RsR₃

//rbe2微变等效电

路ri2=R₂//r;=R₁//[rbe+(1+β₁RE₁//ri₂]8.4

典型电路动态分析belR₁RE1R₂o1RST₆代入数值Ti2=R₂//R₃//Tbe2其

中

：

RL₁′=RE₁//ri₂=RE₁//R₂//R₃//rbe1=RE₁//RL₁=RE₁/I

r;₂=27//1.7≈1.7kΩ∴r;

=1000//(2.9+51×1.7)≈82kΩ2.r₀=Rc=10kΩri2=R₂//R3//Tbe2

ro=RC2r₁=R₁//[rbe+(1+β₁RE₁//ri₂]#A₄₅=A×A₂=-147×0.778=-114.4电压放大倍数例

：放大电路由下面两个放大电路组成。已知VCC=15V,R₁=100kΩ,R₂=33kΩ,RE₁=2.5kΩ,Rc=5kΩ,β₁=60,;RB=570kΩ,RE₂=5.6kΩ,β₂=100,Rs=20kΩ,R₁=5kΩ+VccRcC₁2T₁u。RE1CE电路一RC₂1uiR₁CnR₂riT₂RE₂电路二C22u;1.

求直接采用放大电路一的放大倍数A和

A₄₅o2.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出

器输出，求放大倍数A、r₂

和r。。3.

若信号经射极输出器后，再经放大后放大电

路一输出，求放大倍数Aus

。1.求直接采用放大电路一的放大倍数AR₁

RcC₁(1)由于Rs

大，而r

小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：Rz=5kΩ时

，A=-93;Rz=1kΩ时

，A=-31。RLRE

u₀CErbe₁=1.62kΩ,

rbe₂=2.36kΩT₁

=1.52

kΩRs|u;R₂rir;=R₁//R₂//rbe和AusC₂输出电阻

用加压求流法求输出电阻R

rbe

βI₆

电源置0

rbeR₆

Rs

R₆R|

设：R,=R,//RB

RB返回#8.31)

大信号工作，极限运用功放管的工作电流Ic接近于ICM电压Uce接近于U(BR)CEO,

损耗功率Pc接近于PCM损耗功率Pc接近于PCM电流幅值最大时，处于临界饱合状态2)功放管易损坏易失真

因工作电流和电压大3)大信