《摩托车照明电路》-学习情境6

一、知识准备1.1基本放大电路的认识

1.1.1基本放大电路的简介放大电路的作用是把微弱的电信号进行放大，得到所需的较大的信号。在生产过程中，常常需要检测和控制一些与设备有关的非电量(温度、声音、光、力和位移)。这些非电量的变化可以用传感器转换成微弱的电信号，这些微弱的电信号必须经过放大电路的放大后才能驱动继电器、显示仪表等执行机构动作。放大电路广泛应用于自动控制系统、仪器仪表、音响设备、通信设备、电视机和计算机等电子设备中。

图6-3是由晶体三极管、电源、电阻和电容构成的基本放大电路。下一页返回一、知识准备1.1.2基本放大电路的工作原理如图6-4所示，基本放大电路由以下几个部分组成:(1)品体管VT;(2)电源Vcc;(3)基极偏置电阻Rb;(4)集电极负载电阻Rc;(5)藕合电容C1,C2;(6)负载RL，如扬声器、蜂鸣器等。由于发射极既是输入端也是输出端，所以此放大电路也称为共发射极放大电路。基本放大电路中各元件的作用如图6-5所示。上一页下一页返回一、知识准备

在如图6-5所示的电路中，当有交流信号输入时，交流信号与直流量叠加在一起，为了区分交流量和直流量，用IB、IC,UCE,UCE表示直流量，用ib,ic,ubc,ucc表示交流量，用iB,ic,uBE、uCE表示交直流叠加量(总量)。

1.放大电路的静态分析交流放大电路处于静态(ui=0,ii=0)时，电路中的电压、电流都是直流量，可以用把电容支路断开后的直流通路来分析计算，如图6-6所示。放大电路静态时，IB,IC和UCE对应于三极管输出特性曲线上的一个点，称之为静态工作点，用符号Q表示。上一页下一页返回一、知识准备静态工作点由下列式子进行估算:式中，管压降UBEQ小，硅管取0.7V，锗管取0.3V，常常可以忽略不计。

静态工作点设置合适，放大电路就能正常工作。

2.放大电路的动态分析在动态时，放大电路在直流量与交流量的共同作用下工作。动态分析就是在静态工作点确定后分析信号的传输情况，主要是确定放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。上一页下一页返回一、知识准备

放大电路进行动态分析时要用到交流通路。将电容视为短路即可得到交流通路，如图6-7所示。

1)图解法

2)微变等效电路法用图解法分析放大电路虽然简单直观，但不够精确。对于小信号情况下放大电路的定量分析，往往采用微变等效电路分析法。晶体管可以用微变等效电路表示，如图6-10所示。用晶体管微变等效电路代替交流通路(图6-7)中的晶体管，就得到共发射极放大电路的微变等效电路，如图6-11所示。上一页下一页返回一、知识准备1.2静态工作点的稳定为了使放大信号不失真，需要设置一个合适的静态工作点，并且要保持这个静态工作点的稳定。但在很多情况下，放大电路的静态工作点并不稳定。如电源电压发生变化、电路参数发生变化、晶体管老化等。最主要的原因是晶体管温度的变化引起静态工作点的变化。在这里，介绍两静态工作点稳定的放大电路:分压式偏置放大电路和集电极一基极偏置放大电路。

1.2.1分压式偏置放大电路

1.分压式偏置放大电路的组成

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图6-12为分压式偏置放大电路，Rb1,Rb2分别为上、下偏置电阻，Vcc经其分压后得到固定的基极电压UBQ;Re为发射极电阻;Ce为发射极旁路电容。Re和Ce的作用如图6-12所示。2.静态工作点的稳定如图6-13(a)所示，I1=I2+IBQ，若使I2》IBQ，则I1≈I2，可得故可认为UBQ为常数。电路的静态工作点稳定过程如下:上一页下一页返回一、知识准备

图6-14为分压式偏置放大电路的工作原理。1.静态工作点的估算2.交流参数的估算由图6-13(b)可得分压式偏置放大电路的微变等效电路，如图6-15所示。由图6-15可以估算分压式偏置放大电路的交流参数如下:上一页下一页返回一、知识准备1.2.2集电极—基极偏置放大电路

图6-16为集电极—基极偏置放大电路和直流通路，Rb起到将UCEQ的变化反馈回输入端的作用，以稳定静态工作点。电路的静态工作点稳定过程如下:上一页下一页返回一、知识准备1.3认识多级放大电路在实际应用中，单级放大电路往往不能将微弱的输入电信号放大为电压、功率都满足需要的电信号。因此，常常把多个单级放大电路串联起来使用，以构成多级放大电路。在多级放大电路中，前、后相邻两级之间的连接方式称为藕合，常用的级间连接方式有直接藕合、变压器藕合、阻容藕合和光电藕合四种。1.3.1认识和比较多级放大电路的藕合方式

图6-17为多级放大电路的四种藕合方式:直接藕合、变压器藕合、阻容藕合和光电藕合。上一页下一页返回一、知识准备

多级放大电路藕合方式的比较如表6-1所列。1.3.2多级放大电路的分析计算进行多级放大电路的分析计算时，各级静态工作点的计算方法与单级放大电路的计算方法相同，在此不再重复介绍。分析交流特性时，放大电路的各级是相互联系的，可画出交流通路或微变等效电路进行分析计算，如图6-18所示，此图是图6-17(c)阻容藕合两级放大电路的微变等效电路。此处，电压放大倍数和输入输出电阻的计算以图2-17(c)为例进行计算。

1.电压放大倍数上一页下一页返回一、知识准备

由于多级放大电路的各级是互相串联起来的，前一级的输出就是后一级的输入，所以总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即

2.输入和输出电阻

1)输入电阻在多级放大电路中，每一级输入电阻就是前一级的负载，多级放大电路总的输入电阻就是第一级的输入电阻，因此为了不使放大倍数降得太低，一般希望输入电阻越大越好。

上一页下一页返回一、知识准备2)输出电阻从放大电路的输出端看进去的交流等效电阻，就是多级放大电路的输出电阻，因此

R0≈RC2(6.15)

为了使放大电路带负载能力强，一般希望输出电阻低一些。频率特性及通频带

1.阻容藕合多级放大电路的频率特性在阻容藕合放大电路中，除级间藕合电容、隔直藕合电容之外，还存在三极管结电容、分布电容等，这些电容的容抗因输入电信号的频率不同而不同，放大电路输出电信号的相位及大小会受此影响而发生变化。上一页下一页返回一、知识准备

因此，放大电路的电压放大倍数与输入电信号的频率有关，两者之间的关系曲线称为幅频特性，如图6-19所示。

2.阻容藕合多级放大电路的通频带当输入电信号的频率在一定范围内，放大电路的电压放大倍数下降到原来的0.707倍，这个频率范围称为通频带。如图6-19所示，fL和fH分别称为上限频率和下限频率。输入电信号的频率过低时，级间藕合电容和隔直藕合电容的容抗较大，在放大电路中产生较大的压降而降低输出电压，使放大倍数降低。上一页下一页返回一、知识准备

输入电信号的频率过高时，与输出电阻并联的三极管结电容及分布电容较小，使输出阻抗降低较多而降低输出电压，使放大倍数降低。多级放大电路比单级放大电路存在更多的电容，其电压放大倍数受频率变化的影响程度增加，即通频带变窄，使用时应注意。上一页返回二、任务实施

电子助记器的实物示意和电路原理如图6-20所示。

1.结构及元件作用电路由三极管VT1,VT2,VT3,VT4组成四级放大电路，各级之间采用阻容藕合，C1,C3,C4,C5为藕合电容;R2,R4,R7,R10分别为各级晶体管基极的偏置电阻;扬声器Y是VT4的负载;BM是电路的信号源(把声音信号变为电压电流信号)。

2.电路的工作原理当BM有电信号输出加到C1的正极上，经过C1藕合到VT1的基极上，经过VT1放大输出到R3上，此时第一级放大结束。下一页返回二、任务实施

第一级放大后的信号通过C3藕合加到VT2的基极上，因为偏置电阻R4比R2小，VT2的基极电流比VT1的基极电流大，因此VT2的放大能力比VT1大。电信号经过VT2放大后加到R5上，此时第二级放大结束。第二级放大后的电信号经过C4藕合送到VT3的基极，因为偏置电阻R7比R4小，VT3的基极电流比VT2的基极电流大，因此VT3的放大能力比VT2大。经过C4藕合后的信号经过VT3再次放大后送到R8上，经过C5藕合加到VT4的基极上，经过VT4放大后输出给扬声器Y，扬声器就发出声音。1.元器件选择参照电路原理图核对元器件数目、型号，如表6-2所列。上一页下一页返回二、任务实施2.元器件检测用万用表检测所需元器件。

3.安装按图6-20连接好电路。把电路板焊接好后必须认真检查，不允许有短路，要确保元件安装接线正确后才能通电。通电后，应检查各元件有无发热等异常情况。

4.电路调试与检测用万用表电流挡分别串在三极管VT1,VT2,VT3,VT4的集电极，从后级开始逐渐向前级调整偏置电阻R10,R7,R4,R2的阻值，使其电流分别为5mA,0.5mA,0.45mA,0.4mA左右。调整好偏置电阻后，检测晶体管各极的电位，判断晶体管的工作状态，把测量和判断结果记录在表6-3中。上一页返回三、能力与知识拓展—认识共集电极放大电路的认识

根据输入回路和输出回路公共端的不同，放大电路共有三种组态，即共发射极组态、共集电极组态和共基极组态。前面介绍过的基本放大电路和静态工作点稳定的放大电路就是共发射极组态电路。晶体管在电路中的三种基本连接方式对应着三种组态，如图6-21所示。3.1认识共集电极放大电路

图6-22所示为共集电极放大电路的电路图、直流通路和交流通路。共集电极放大电路由于是从发射极输出信号，所以也称射极输出器。

1.射极输出器的工作原理电源Vcc给晶体管VT的集电结提供反偏电压，通过基极偏置电阻Rb给发射结提供正偏电压，使晶体管VT工作在放大状态。下一页返回三、能力与知识拓展—认识共集电极放大电路的认识

输入信号ui通过藕合电容C1加到晶体管的基极，经过晶体管的放大，输出信号电压u0从发射极通过输出藕合电容C2送到负载RL上。

2.射极输出器的静态工作点由图6-22(b)经分析可得

3.射极输出器的特点

(1)电压放大倍数小于1，而接近1。输出电压与输入电压同相，输出电压随着输入电压的变化而变化，所以该电路也称射极跟随器。电路虽然没有电压放大作用，但有电流放大和功率放大作用。

上一页下一页返回三、能力与知识拓展—认识共集电极放大电路的认识(2)输入电阻高。射极输出器的输入电阻为式中，RL'=Re∥RL。射极输出器的输入电阻要比共发射极电路的大很多，可达几十千欧至几百千欧。(3)输出电阻低。射极输出器的输出电阻为式中，RS'=RS∥Rb。所以，射极输出器的输出电阻较小，一般仅为几欧姆至几十欧姆。3.2认识共基极放大电路图6-23所示为共基极放大电路的电路图、直流通路和交流通路。上一页下一页返回三、能力与知识拓展—认识共集电极放大电路的认识1.共基极放大电路的工作原理在图6-23(a)的共基极放大电路中，Rc为集电极电阻，Rb1,Rb2为基极分压电阻，大电容Cb保证基极对地交流短路。在共基极放大电路中，输入信号是由三极管的发射极与基极两端输入的，再由三极管的集电极与基极两端获得输出信号。因为基极是共同接地端，所以称为共基极放大电路，如图6-23(c)所示。

2.共基极放大电路的静态工作点如图6-23(b)所示，共基极放大电路的直流通路与分压式偏置电路的直流通路完全相同，静态工作点的求法也相同。上一页下一页返回三、能力与知识拓展—认识共集电极放大电路的认识3.共基极放大电路的特点

(1)输出电压与输入电压同相，电压放大倍数与共发射极放大电路一样。共基极放大电路的输入电流大于输出电流，