《电工电子技术》第8章 基本放大电路.ppt

1、第8章基本放大电路、8.1基本放大电路的构成和分析、8.2静态工作点的稳定、回到本书的家庭目录查询、8.3辐射级输出器、8.4多级放大电路、8.5放大电路的负反馈、8.6差动放大电路、8.7功率放大电路、8.8增强型场效应晶体管放大电路， 8.1基本放大电路的构成和分析8.1.1基本的单管放大电路的构成，8.1.2基本的放大电路的静态分析，回到本章的主计程仪，8.1.3基本的放大电路的动态分析，8.1.1基本的单管放大电路的构成，6 )耦合电容C1，C2电阻直流，交流。 图8-6是由NPN型晶体管构成的双电源供给的单管共用放大电路，VT是NPN型晶体管，VCC是集电极直流电源，VBB是基极直流

2、电源，RB是基极偏置电阻，RC是集电极负载电阻，C1、C2是耦合电容。 电路元件的作用，1 )晶体管VT是放大电路的核心，起到电流放大的作用。 2 )直流电源VCC使集电结成为反向偏置状态，保证晶体管在放大区域，3 )直流电源VBB使放射结成为正向偏置状态，保证晶体管在放大区域。 4)RB将IB改变为恒定值，从而避免VBB直接加入传输接合，并且电路出现故障。 5 )集电极负载电阻RC将集电极电流的变化变换为UCE的变化。 由PNP构成基本放大电路时，根据放大的条件可知，相对于图8-7的电路，其他条件不变，如图8-8那样反向连接电源即可。 8.1.1基本单管放大器电路的配置是，从而获得如图8到图

3、7所示的极简化。 3 )输出电路的负载必须反映输出功率的变化值。8.1.1基本单管放大电路的构成，2基本放大电路的构成原则，1 )需要直流电源，直流电源起到两个作用提供辐射结和集电结的偏置电压，保证晶体管在放大区，为信号放大提供多馀的能量。 2 )输入电路接受输入量的变化，必须通过这种变化来控制输出量的变化。8.1.2基本放大电路的静态分析、静态是指未输入信号时(ui=0，即电路为纯直流的状态)，此时，电路中各处的电压、电流全部为直流。 在静态情况下，晶体管的各电极偏置UBE、UCE及各电极电流IB、IC决定输入特性和输出特性曲线上唯一的点，将该点称为静态动作点，用q表示。 另外，将与电路中的

4、q点对应的电压和电流值记为UBEQ、ucq、IBQ、ICQ。 今后，可以理解，说是确定静态工作点，实际上是求这4个残奥仪表的值。 在基本放大电路的动作状态中，在没有信号输入的情况下，电路中的各点的电压和电流为直流残奥仪表，在此情况下，电路的动作状态称为直流动作状态，在简称为静态的放大电路中有外部信号输入的情况下，电路内的各残奥仪表也根据该变化量而变化，将该变化的动作状态称为交流动作状态，简称为动态。 分析放大电路，主要从静态和动态开始，在电路的两种工作状态下，分析各臂的电流、电压等关系，得到放大电路的性能残奥仪表。第一静态工作点的概念、第二静态工作点的估计为了计算q点，必须计算UBEQ、ucq

5、、IBQ、ICQ的值。 此时，使用放大电路的直流路径。 直流路径是指无输入时放大电路的等效路径。 具体的描绘方法如下：1)放大电路中的电容器在直流状态下的等效阻抗大，可视为截止。 2 )放大电路中的电感量在直流状态下的等效阻抗几乎为零，可视为短路。 因此，能够将图8-7变换为如图8-9那样的直流路径。 从该直流路径能够确定q点。8.1.2基本放大电路的静态分析，利用KVL可以得到基极-发射极电路方程式： (8-1)同样，利用KVL可以得到集电极-发射极电路方程式： (8-2)一般来说，晶体管的发射极结管的电压降UBEQ是恒定的于是，根据式(8-1)，通过(8-3)晶体管的电流放大作用，能够将(

6、8-4)式(8-4)带入(式8-2 )，根据(8-5)式(8-3)、式(8-4)式(8-5)式，能够得到UBEQ、ucq、ICQ 8.1.2基本放大电路的静态分析也可以通过绘制、之外的投入产出特性曲线来获得静态工作点。 这个方法叫做图解法。 8.1.2基本放大电路的静态分析，具体的方法是使用式(8-3)计算IBQ，通过在输入特性曲线上画出IBQ的直线，与输入特性曲线相交的点是q。 关于输出特性曲线，主要由(式8-5 )得到2点(VCC，0 )、(0，VCC/RC )，在输出特性曲线上标记2点之后，用直线连接2点，该直线与对应于IBQ的输出特性曲线相交的点成为q点。 8.1.3基本放大电路的动态

7、分析、1要了解放大电路的信号传输过程，首先需要了解信号是如何传输到电路上的。 从电路来看，ui从输入端进入电路，加到UBEQ上使之变化，形成变化的发射极结电压uBE，该变化的电压进入基极发射极电路，使输入电路的电流iBQ变化，形成交流量iB，在晶体管的电流放大作用下，该变化量IB发生变化由以上可知，信号在电路中的大致传递过程为，2动态分析的常用指标1 )在电压放大率Au信号从输入到最终输出的过程中，将电压振幅的变化程度称为电压放大率，记为Au。 2 )所谓输入电阻Ri的输入电阻，从放大电路的输入端来看，是电路整体的等效电阻，被称为放大电路的输入电阻，记为Ri。 如图8-11所示，通常，输入电阻

8、越大，向放大电路要求的电流越小，此时，输入到放大电路的信号Ui接近外部输入信号Ui。 即，输入电阻越大，放大电路越真实地反映输入信号。 3 )输出电阻Ro的输入电阻是从放大电路的输出端观察的电路整体的等效电阻，被称为放大电路的输出电阻，记为Ro。 输出电阻Ro的计算方法：与输入信号对地短路(即Us=0)等价，保持其内部电阻Rs，开放输出负载(即RL=)后，向输出端施加信号Uo，则在电路中得到电流Io，其比是输出电阻，即4 )电流放大倍数Ai电流放大倍数是输出信号电流与输入信号电流之比，电流变化的8.1.3基本放大电路的动态分析：3放大电路的交流路径信号从输入电路传递到输出电路。 分析这一过程需

9、要了解电路为动态时的等效电路，这种电路称为交流路径。 描绘交流路径的具体方法如下：1)放大电路中的电感量在交流状态下的等效阻抗大，可视为断路；2 )放大电路中的电容器在交流状态下的等效阻抗大致为零，可视为短路；3 )理想的电压源在交流路径上被视为短路；4 )理想的这样，获得了图8-7中所示的电路的交流路径，如图8-12中所示。 8.1.3基本放大电路的动态分析、4微变等效电路1 )晶体管的简化微等价模型制晶体管的简化微变等价模型如图8-13所示。图中的rbe计算公式一般采用300 rbb，除非另有说明。 2 )基于微变等价电路法的动态分析程序(1)描绘放大电路的交流路径(2)利用微变等价模型代

10、替晶体管(3)处理等电位点(4)分析计算。 8.1.3基本放大电路的动态分析，(3)动态残奥仪表的计算以基本放大电路为例，使用微变模型进行计算，具体的描绘过程如图8-14所示，24，8.1.3基本放大电路的动态分析，(1)放大率Au由图可知，式中RL表示等效负载电阻(2)输入电阻Ri (3)输出电阻Ro，8.1.3基本放大电路的动态分析，8.1.3基本放大电路的动态分析，8.1.3基本放大电路的动态分析，例8-2图8-7所示的由NPN型锗管构成的单管共射放大电路中，VCC=9V，RC=3k 解：由微变等效电路可知，、8.2静态工作点的稳定，8.2.1 Q点的不稳定对放大电路的影响，8.2.2温

11、度变化对静态工作点的影响，回到本章的起始目录查询，8.2.3静态工作点的不稳定对放大电路的影响，静态工作点的设定不适当或通常，饱和失真和截止失真有两种典型案例。 8.2.2温度变化对静态工作点的影响，温度对晶体管特性的影响比较显着。 每当温度上升(下降)，晶体管的电流就会加倍(原来的1/2 )。 另外，温度每上升1，值约增加0.5%1%。 即，温度的变化使本来设定的适当的静态工作点发生变化：温度上升，IBQ，进而ICQ增大，ucq下降，静态工作点q上升，如果输入信号的振幅稍大，则发生饱和失真，温度下降，则IBQ、减少，进而ICQ减少，ucq增大这是因为输入信号的振幅越大，就会发生截止失真。 严

12、重时，会引起放大电路的所有信号的非线性失真。 因为这是非常严重的问题，所以为了不会随着外部条件的变化而明显变化，想要使静态的工作点稳定。 8.2.3用于稳定作用静态工作点的方法在现实应用中通常采用被称作分压偏置电路的形式以克服温度对基本放大电路的静态工作点的影响，该电路也被称作静态工作点稳定作用电路。8.2.3稳定静态工作点的方法已由上游可知，温度上升增加了ICQ，从而使得残奥仪表(例如IEQ、UEQ、UBEQ和IBQ )的变化最终导致ICQ减小。 因此，如果残奥仪表合理，ICQ的增大和减少基本抵消，能够使工作点稳定。 另外，图8-17的CE为旁路电容器，容量大，可视为交流短路、直流开路。 其

13、作用是电路整体的交流电压的放大率不受RE的影响而变小。8.2.3稳定静态工作点的方法，以下对该电路进行分析，回到8.3级输出器、8.3.1级电路结构、8.3.2级电路结构、本章的主计程仪，对8.3.3级输出器的应用、8.3.1级电路结构、发射极输出器的电路结构进行图示。 电路有两个电路板极-集电极电路，这是输入电路。集电极-发射极电路是输出电路。 两个电路的公共电极是集电极，因此也被称为公共集成放大电路。 由于汇放大器电路的输出端位于发射极上，因此也称为发射极输出器，简称为发射极输出器。 8.3.2电路分析、1静态分析根据上述原则，可如图8-21所示描绘直流路径。 可以通过等式(8-33 )、

14、(8-34 )和(8-35 )唯一地确定静态工作点q。2动态分析图8-22显示的是发射极输出器的交流路径和微变等效电路图。 8.3.2电路分析：8.3.2电路分析，1 )电压放大率Au，一般在(1 )RL rbe中，根据式(8-39 )可以得出对于Au1，uyd，即发射极输出器，其输出电压与输入电压大致相等，相位相同的结论因此，通常将共同集电极型放大电路称为发射极跟随器。 2 )输入电阻Ri，3 )输出电阻Ro，8.3.3级输出器的应用，发射极输出器的特征是，电压放大率小于1，但是接近1 .输出电压和输入电压等相位，即通常的电压跟踪。 特别是，发射极输出器的输入电阻的电阻值大，输出电阻的电阻值

15、小。 由于上述特征，发射极输出器在放大电路中的使用也是普遍重要的。 由于发射极输出器的输入电阻大，所以在信号被输入后，对直流电压源要求的电流小，输入电压高，并且输入电阻大，所以开环放大率受信号源的内部电阻的影响少，其输出电阻小，所以具有负载的能力强，阻抗匹配容易因此，通常成为多级放大电路的输入级(第1级)和输出级(最终级)。 此外，由于设计输出器具有电压跟踪特性，发射极输出器也可用于连接两个电路。 电路的直接连接导致的影响小，并且其用作缓冲器。 用单个晶体管构成的单管放大电路的电压放大率通常只达到几十倍，最大百倍。 这种大小的放大率，实际的应用价值很小。 因此，为了获得更大的放大能力，在云同步

16、上使用其他指标来满足的要求，实际上连接几个单管放大电路电平，构成所谓的多级放大电路的情况较多。 输入级一般采用具有高输入电阻的发射极输出器的中间级一般串联连接几个单管共射放大电路，得到大电压放大率的输出级一般使用功率放大器或发射极输出器。8.4多级放大电路、8.4多级放大电路、8.4.1多级放大电路的耦合方式、8.4.2多级放大电路的分析、回到本章的主计程仪，在8.4.1多级放大电路的耦合方式、多级放大电路中，前级的输出是后级的输入。 级与级之间通过某种方法连接，这些个的连接确保信号的传输和阶段性的放大，我们将这些个的连接方法称为级间耦合。 常见的多级放大电路耦合方式有断路耦合、直接耦合、电压互感器耦合和光电耦合等。 1断路耦合级和级之间用电阻和电容连接的方式称为断路耦合。 如图8-24所示，断路耦合方式的特征：1)由于前级和后级之间通过电容连接，各级在静态情况下互不相通，互不干扰作用，各级静态工作点相对独立，互不影响2 )结构简单容易实现。 3 )由于电容的直流截止作用，截止耦合放大电路仅放大交流信号，不能放大缓慢变化的直流信号和极低频率的信号4 )由于大容量电容器难以用IC集成电路制作，所以截止耦合不适合IC集成电路，因此截止耦合方式多用于个别元件形式的多级交流放大电路