第二章第三节至第六节(改).ppt

1、第2章 基本放大电路 2.1 基本放大电路概述 2.2 基本共射放大电路 2.3 放大电路静态工作点的稳定 2.4 三极管单管放大放大电路的三种基本接法 2.5 场效应管放大电路 2.6 多级放大电路,在放大电路中，静态工作点(Q点)必须合理且稳定。 造成静态工作点变化的最主要因素是三极管特性参数随温度变化。典型参数如下： 温度升高10度，ICBO增大倍 温度升高1度：相同的ib所对应的uBE减小2mV，上升1% 它们变化的总结果是使集电极电流IC增大，从而破坏Q点的稳定性。,2.2 放大电路静态工作点的稳定,1.射极偏置放大电路,设法使IC稳定是保持Q点稳定的主要方法。 可以用二极管和热敏电

2、阻等方法对放大电路进行温度补偿，但最基本的稳定静态工作点的方法是在电路中用Re引入直流负反馈即射级偏置放大电路，又称分压式偏置电路。,这个电路稳定Q点是利用Rb1和Rb2的分压以固定基极电位UB。如I远大于IBQ，就可近似地认为基极电位UB不变。且不受温度影响。即,UB,T , IC, IE, UE、UB不变, UBE , IB,（反馈控制）,若断开基本射极偏置电路的射极旁路电容，试分析该电路的静态工作点Q、电压增益Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro,（a）静态分析 电路断开射极电容后，直流通路不变，电路的静态工作点同基本射极偏置电路，这里不再赘述；,（b）动态分析 电路断开射极电容后，电路的交

3、流通路，和微变等效电路如下两图所示。则电压增益Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro分别为：,电压放大倍数Au：,输入电阻Ri：,放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻,输出电阻Ro：,断开,断开,=RC,2.稳定静态工作点的措施,电源电压UCC远大于三极管b-e间导通电压UBEQ，因此Rb中静态电流IRB可以认为是不随温度而变化的。,节点B的电流方程为：,式中IR为二极管的反向电流，随着温度上升而增大。,当温度上升时，稳定Q点可表示为：,例1 （a）（b）两个电路参数如图所示。 （1）=50，求各电路静态参数及放大倍数AU； （2）若增到100，求各电路静态参数及放大倍数AU,先看图（a）电路 （1

4、）=50， IBQ=(UCC-UBEQ)/Rb0.02mA ICQ=IBQ=1mA UCEQ=UCC-ICQRC=7V rbe=rbb+26mV*/ICQ=1.5k AU= -RL/ rbe= - 83.3,（2）=100 IBQ=(UCC-UBEQ)/Rb0.02mA ICQ=IBQ=2mA UCEQ=UCC-ICQRC=2V (接近饱和) rbe=rbb+26mV*/ICQ=1.5k(基本不变) AU= -RL/ rbe= - 167（不稳定）,例1 （a）（b）两个电路参数如图所示。 （1）=50，求各电路静态参数及放大倍数AU； （2）若增到100，求各电路静态参数及放大倍数AU,再看

5、图（b）电路 （1）=50， UBQ=3.4V，UEQ=3.4V-0.7V=2.7V ICQIEQ=UEQ/Re=1mA UCEQ=UCC-ICQ(Rc+Re)=4.3V rbe=rbb+26mV*(+1)/IEQ=1.5k AU= -RL/ rbe= - 83.3,（2）=100 UBQ=3.4V，UEQ=3.4V-0.7V=2.7V ICQIEQ=UEQ/Re=1mA UCEQ=UCC-ICQ(Rc+Re)=4.3V rbe=rbb+26mV*(+1)/IEQ=2.8k(增) AU= -RL/ rbe= - 89.3（变化不大）,例2 如图，VDZ为理想的硅稳压二极管。试求： （1）静态工

6、作点ICQ和UCEQ； （2）电压放大倍数AU、输入电阻ri； （3）UDZ反接重求（1）（2）。,理想稳压二极管在正向导通和反向击穿时交流等效电阻 为零，在反偏截止时交流等 效电阻为无穷大。,例2 如图，VDZ为理想的硅稳压二极管。试求： （1）静态工作点ICQ和UCEQ； （2）电压放大倍数AU、输入电阻ri；,解: （1）UB=VDZ+Ube=6.7V IBQ=IRb2-IRb1=0.275mA ICQ=IBQ=5.5mA UCEQ=UCC-ICQRC-VDZ=8.5V(验算在放大状态) （2）VDZ反向击穿 rbe=200+(1+)*26mV/IEQ=295 AU= -RC/rbe=

7、-67.8 ri=Rb1/Rb2/rbe=295,6.7V,例2 如图，VDZ为理想的硅稳压二极管。试求： （3）VDZ反接重求静态工作点ICQ、UCEQ、AU、ri,解: （3） UB=VD+Ube=1.4V IBQ=IRb2-IRb1=0.717mA ICQ=IBQ=14.3mA （增） UCEQ=UCC-ICQRC-VD=5V（验算在放大状态） VD正向导通 rbe=200+(1+)*26mV/IEQ=236 AU= -RC/rbe=-84.7 ri=Rb1/Rb2/rbe=236,1.4V,0.7V,第2章 基本放大电路 2.1 基本放大电路概述 2.2 基本共射放大电路 2.3 放大

8、电路静态工作点的稳定 2.4 三极管单管放大放大电路的三种基本接法 2.5 场效应管放大电路 2.6 多级放大电路,共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。,共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示；,共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；,BJT的三种组态,补充内容： 如上述的，画出交流通路，并找出信号输入输出回路公共电极，从而判断组态的方法很多时候繁琐且并不实用。 更为简便的方法如下： 找出三极管输入信号的电极，找出三极管输出信号的电极，剩下的那一个电极即为三级管的组态。,12V,_,Rb1,ui,+,R1,_,C1,R2,Rb2,补充练习 判断下列电路的组态,（2）P62图

9、2-51，P63至P90 图2-52至2-59,2-51(a)(b)共射 (c)共集 (d)共基 2-52至2-57共射 2-58共集 2-59共基,（a）共射,（b）共集,（c）共基,（1）,1.共集电极放大电路,共集电极放大电路结构如图示： （1）信号从b极输入，从e极输出 （2）c极作为交流“地”，是输入，输出回路的公共极，因此该电路的组态为共集。 （3）信号从e极（射极）输出，因此共集电极放大电路又叫做射极输出器,共集电极放大电路,1.静态分析,共集电极放大电路,2.动态分析,（1）电压放大倍数（Au）,其中,一般,因此，共集电极放大电路又叫做电压跟随器（射级跟随器）,共集电极放大电路

10、,2.动态分析,（2）输入电阻Ri,共集电极放大电路输入电阻很大,（3）输出电阻Ro,共集电极放大电路,2.动态分析,rs,I,U,rs,I,U,（3）输出电阻Ro,共集电极放大电路,2.动态分析,共集电极放大电路输出电阻很小,从射极看基极电阻，基极电阻要减小（1+）倍,共集电极电路特点： （1）输入输出电压同相,电压增益小于1但接近于1 （2）无电压放大能力，但有电流和功率放大能力 （3）输入电阻大，对信号源消耗小，可用作多级电路的输入级 （4）输出电阻小，带负载能力强，可用作多级电路的输出级 （5）由（3）、（4）两点可知，共集放大电路有阻抗变换的功能，可作为多级放大电路的中间级（缓冲级）

11、,共集电极放大电路,共基极放大电路结构如图示:,共基极放大电路的输入极为射极，输出极为集电极，为共基组态。,2.共基极放大电路,共基极放大电路,1.静态分析,共基极放大电路的直流通路和射极偏置电路相同,共基极放大电路,2.动态分析,（1）电压放大倍数（Au）,其中,共基极放大电路,2.动态分析,（2）输入电阻Ri,（3）输出电阻Ro,共基极放大电路特点： 1.有电压放大能力，输入输出电压同相。 2.无电流放大能力，电流跟随。 3.输入电阻小，输出电阻与集电极电阻相关 4.电路高频特性好,3.三极管基本放大电路三种接法的比较,（1）三种组态的判别,以输入、输出信号的电极位置为判断依据： （a）共

12、发射极放大电路： 信号由基极输入，集电极输出 （b）共集电极放大电路： 信号由基极输入，发射极输出 （c）共基极放大电路: 信号由射极输入，集电极输出,b.三种组态的特点及用途,（a）共发射极放大电路： 电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。,b.三种组态的特点及用途,（b）共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小。可用于输入级、输出级或缓冲级。,b.三种组态的特点及用途,（c）共基极放大电路： 只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用

13、，输入电阻很小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好。常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。,第2章 基本放大电路 2.1 基本放大电路概述 2.2 基本共射放大电路 2.3 放大电路静态工作点的稳定 2.4 三极管单管放大放大电路的三种基本接法 2.5 场效应管放大电路 2.6 多级放大电路,场效应管回顾,特点（电路与三极管对比）： UGS使JFET栅极与沟道间的PN结反偏，因此iG0，输入电阻很高。 FET用输入电压（利用电场效应）控制漏极电流，是电压控制电流器件。有id=gmugs 沟道中仅一种类型的多子参与导电，受温度影响小。所以场效应管也称为单极型

14、三极管。,IDSS,UGS(off),转移特性曲线,饱和漏极电流,夹断电压,斜率等于跨导gm,共栅接法，栅极作为公共电极；共源接法，源射极作为公共电极；共漏接法，漏电极作为公共电极。,1.场效应管放大电路的三种接法,（1）自给偏压电路,2.场效应管的静态分析,相对于BJT管，由于场效应管栅源极间电阻很大，无栅极电流；且是场效应管为压控行器件，所以场效应管的静态工作点分析的物理量为：UGSQ 、IDQ、 UDSQ,栅源极间反向偏置电压由电路自行提供。,（2）分压式偏置电路,分压式偏置电路是在自偏压电路的基础上加接电阻Rg1、Rg2分压电路后构成的。静态时，由于栅极电流为零，Rg3 上没有电压降，

15、所以栅极电位由电源经Rg1和Rg2分压后通过Rg3得到；除UGSQ，其他静态参量的求法和自给偏压电路类似。,2.场效应管放大电路的动态分析,gm未知时，可通过下式求得：,（1）场效应管微变等效电路,画出等效电路 （a）电压放大倍数,（b）输入电阻,（c）输出电阻,（2）共源极放大电路的动态分析,画出等效电路 （a）电压放大倍数,（b）输入电阻,（3）共漏极放大电路的动态分析,电压放大倍数小于1但接近于1，输入输出电压同相，电压跟随。,（c）输出电阻,（3）共漏极放大电路的动态分析,第2章 基本放大电路 2.1 基本放大电路概述 2.2 基本共射放大电路 2.3 放大电路静态工作点的稳定 2.4

16、 三极管单管放大放大电路的三种基本接法 2.5 场效应管放大电路 2.6 多级放大电路,单级放大电路，其电压放大倍数一般只有几十，且其它各项性能指标之间也存在着矛盾。为了获得足够高的增益，可以把几级基本放大单元连接起来，组成多级放大电路。,2.6 多级放大电路,2.6 多级放大电路,信号源,输入级,中间级,输出级,负载,多级放大电路框图：,输入级：信号源为电压源，则输入电阻应越大越好，信号源为电流源，则要求输入电阻越小越好。,中间级：主要作用是进行电压放大，中间级可由一级或多级放大电路组成。,输出级：主要作用是提供足够的功率，一般由功率放大电路组成。,各级间的连接方式称为耦合方式,1.多级放大

17、电路的耦合方式 多级放大电路常见的耦合方式有如下三种： （1）阻容耦合 （2）直接耦合 （3）变压器耦合 （4）光电耦合 不管采用何种耦合方式，多级放大电路首先必须保证各级都有合适的静态工作点；其次是前级的输出信号能顺利传递到后一级的输入端。,2.6 多级放大电路,（1）阻容耦合 通过电阻电容把前级输出送到后级,2.6 多级放大电路,阻容耦合的优点： 各级静态工作点独立，给电路的分析、设计和调试带来了很大方便。只要电容足够大，就可使信号在一定频率范围内，几乎不衰减地传送。在分立元件放大电路中广泛应用。 阻容耦合的缺点： 不适用于传送缓慢变化的信号。,2.6 多级放大电路,（1）直接耦合 前一级

18、输出端直接接到后一级的输入端,2.6 多级放大电路,图中所举的例子中：Rc1既作为第一级的集电极电阻，又作为第二级的基极电阻,2.6 多级放大电路,直接耦合的优点： 放大电路中没有电抗元件，频率响应好，低频端可延伸到直流；适用于线性集成电路；体积小，重量轻，使用元件少。 直接耦合的缺点： 级与级之间是在阻抗严重失配的状态下工作，不能获得最大的功率增益；级与级之间的静态工作点彼此不独立，设计和调整比较麻烦。,（3）变压器耦合 前级输出信号通过变压器的磁场耦合接到后级输入端或负载,2.6 多级放大电路,变压器耦合的优点： 通过变压器的阻抗变换作用，可以使级与级之间达到阻抗匹配，以获得最大的功率增益

19、；各级的静态工作点彼此是独立的，设计和调整比较方便。 变压器耦合的缺点： 但变压器具有励磁电感和漏感等电抗分量，所以它的频带比较窄，此外体积大，笨重，价格也比较贵。,2.6 多级放大电路,2.6 多级放大电路,（4）光电耦合 使用光电耦合器进行放大电路的级联。隔绝前后级，可有效抑制干扰，电信号为单向传输。,2.多级放大电路的分析 多级放大电路也分为静态分析和动态分析 （1）静态分析 多级放大电路的静态分析，要考虑各级之间有无联系。 在各级间无直流联系，如阻容耦合时，各级放大电路静态工作点独立，可独立分析。 在各级间有直流联系，如直接耦合时，分析各级的静态工作点要画出整个多级放大电路的直流通路，根据电路理论一起进行分析。,2.6 多级放大电路,2.6 多级放大电路,（2）