第二章 基本放大电路组成

nullnull第二章 基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法 2.6 晶体管基本放大电路的派生电路2.1 放大电路的基本概念 2.1 放大电路的基本概念 2.1.1 放大的概念 2.1.2 放大电路的主要技术指标 2.1.1 放大的概念 2.1.1 放大的概念 放大电路用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。Au放大的本质：能量的控制和转换null放大电路的结构示意框图放大的前提：不失真 ：晶体管工作在放大区返回2.1.2 放大电路的主要技术指标 2.1.2 放大电路的主要技术指标 (1)放大倍数 (2)输入电阻Ri (3)输出电阻Ro (4)通频带 返回放大倍数放大倍数 对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。null电压放大倍数定义为 ：电流放大倍数定义为 ：电压对电流的放大倍数定义为 ：电流对电压的放大倍数定义为 ：重点返回(2) 输入电阻 Ri(2) 输入电阻 Ri 输入电阻是明放大电路从信号源吸取电流大小的，Ri的定义返回 (3) 输出电阻Ro 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro是从放大电路输入端看进去的等效输出电阻：null 注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。返回(4) 通频带 (4) 通频带 相应的频率fL称为下限频率， fH称为上限频率。通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力通频带fbw= fH － fL 越宽表明放大电路对不同信号的适应能力越强返回2. 2 基本共射放大电路的工作原理 2. 2 基本共射放大电路的工作原理 2.2.1 共射放大电路的组成及各元件的作用 2.2.2 设置静态工作点的必要性 一、静态和动态 二、为什么要设置静态工作点 三、直流通道和交流通道 2.2.3 基本共射放大电路的工作原理及波形分析 2.2.4 放大电路的组成原则null三种三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路以共射极放大电路为例讲解工作原理2.2.1共射放大电路的组成及各元件的作用2.2.1共射放大电路的组成及各元件的作用基本组成如下： 三 极 管T—— 负载电阻Rc 、RL—— 偏置电路VCC 、Rb—— 耦合电容C1 、C2—— 将变化的集电极电 流转换为电压输出。提供电源，并使三 极管工作在线性区。输入耦合电容C1保证信号加到 发射结，不影响发射结偏置。 输出耦合电容C2保证信号输送 到负载，不影响集电结偏置。 大小为10F~50F 起放大作用。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。参考点2.2.2 设置静态工作点的必要性 2.2.2 设置静态工作点的必要性 静态—— Vi=0 时，放大电路的工作状态， 也称直流工作状态。 动态——Vi≠ 0 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。 (1) 静态和动态 null由于电源的存在IBQ0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ（2）静态工作点 ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)null(IBQ,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。已知静态工作点的表达式：静态工作点的表达式：IBQICQIEQ=IBQ+ICQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)没有设置合适的静态工作点没有设置合适的静态工作点静态工作点影响电路几乎所有的动态系数对放大电路的要求： 1、不能失真 2、能够放大(3) 直流通道和交流通道(3) 直流通道和交流通道 直流通道 交流通道 即能通过直流的通道。从C、B、E 向外看，有直流负载电阻， Rc 、Rb 。 能通过交流的电路通道。如从C、 B、E向外看，有等效的交流负载电阻， Rc//RL和偏置电阻Rb 。null例：对直流信号（只有+VCC）null对交流信号(输入信号ui)null 2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析 2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析2.2.4 放大电路的组成原则2.2.4 放大电路的组成原则一、组成原则 1.必须根据所用放大管的类型提供电源,以设置合适的Q点。对于三极管，发射结正偏，集电结反偏； 2.电阻取值得当,与电源配合,使放大管有合适的Q点电流. 3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路. 4.当负载接入时,必须保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载,从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压. 二、常见的两种共射极放大电路静态工作点的表达式：1、 直接耦合共射放大电路null2、 阻容耦合共射放大电路静态工作点的表达式：null2.3 放大电路的基本分析方法2.3.1 放大电路的静态分析 2.3.2 放大电路的动态图解分析 2.3.3 放大电路微变等效电路分析法 2.3.4 共射组态基本放大器工作点稳定问 2.3.5 共集、共基组态基本放大电路null 放大电路的分析方法 null 2.3.1 放大电路的静态分析 静态分析有计算法和图解分析法两种。（1）静态工作状态的计算分析法（2）静态工作状态的图解分析法null ①静态工作状态的计算分析法根据直流通道可对放大电路的静态进行计算null例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：请注意电路中IB 和IC 的数量级。null②静态工作状态的图解分析法 利用三极管的输入和输出特性曲线画图求解null放大电路静态工作状态的图解分析null3. 由直流负载列出方程 VCE=VCC－ICRc 4. 在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可 画出直流负载线。 直流负载线的确定方法：VCC 、 VCC /Rc1. 在输入回路列方程式VBE =VCC－IBRb2. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两 线的交点即是Q。5. 得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。返回直流负载线null例题： 电路如图所示，设BJT的β=80，Vbe = 0.6V,试分析当开关S分别接通A，B，C三位置时，BJT各工作在其输出特性曲线的哪个区域，并求出相应的集电极电流Icnull解：1）当开关S接通A位置时，BJT工作在其输出特性曲线的饱和区，相应的Ic = 12V / 4K = 3 mA 。 2）当开关S接通B位置时，BJT工作在其输出特性曲线的放大区， 相应的Ic = ß （ 12V / 500K ）= 80 *24 uA = 1.92 mA 。 3）当开关S接通C位置时，BJT工作在其输出特性曲线的截止区，相应的Ic = 0 mAnull2.3.2 放大电路的动态图解分析 （1）交流工作状态的图解分析 （2）交流负载线 （3）最大不失真输出幅度 （自学）null(1)交流工作状态的图解分析RLnull通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； null（2）交流负载线（动态信号遵循的负载线） 交流负载线确定方法： 1.通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜 率为-1/R'L  。 2.R'L= RL∥Rc， 是交流负载电阻。 3.交流负载线是有交流 输入信号时Q点的运 动轨迹。 4.交流负载线与直流 负载线相交Q点。返回null2.3.3 放大电路微变等效电路分析法一、晶体管的直流模型及静态工作的估算法 二、晶体管共射H参数等效模型 三、共射放大电路动态参数的分析一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算法 一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算法 UBEQ =0.7V ICQ =β IBQ null 1.在低频下，可将三极管看成一个线性双口网络。 2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3.在小信号变化量作用下的等效电路，只能用于放大动态小信号的分析。 二、晶体管共射H参数等效模型（1）H参数等效模型的由来nullnull (2) h参数微变等效电路简化模型null（3)模型中的主要参数 ①rbe——三极管的交流输入电阻rbeQ= rbb' + rbe ≈300 +(1+) 26 / IEQ ②iB——输出电流源三、共射放大电路动态参数的分析三、共射放大电路动态参数的分析null动态参数的分析： 1、AU 2、Ri 3、Ro 特点：负载电阻越小，放大倍数越小。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。所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。2.4 放大电路静态工作点的稳定2.4 放大电路静态工作点的稳定2.4.1 静态工作点稳定的必要性 ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)rbeQ= rbb' + rbe ≈300 +(1+) 26 / IEQ null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。TUBEICEOQnull①温度对UBE的影响②温度对 值及ICEO的影响②温度对 值及ICEO的影响null小结Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真以及放大倍数的变换。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。null2.4.2典型的静态工作点稳定电路(1)电路的组成和Q点的稳定原理 (2) 直流计算 (3) 交流计算null(1)电路的组成和Q点稳定原理null Rb1和Rb2系偏置电阻。C1是耦合电容，将输入信号vi耦合到三极管的基极。 Rc是集电极负载电阻。Re是发射极电阻，Ce是Re的旁路电容。 C2是耦合电容，将集电极的信号耦合到负载电阻RL上。 Rb1、Rb2、Rc和Re处于直流通道中。Rc 、RL相并联，处于输出回路的交流通道之中。直流通路交流通路稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理 B点 稳定Q点的原理：设I1>>Ib，对Si管>10倍 ，对Ge管>20倍 则有： V b= VCC Rb2 / (Rb1+Rb2)当某种原因影响IC IE UE UBE Ib IC 返回null(2) 直流计算null例：已知=50， VCC=12V， RB1=7.5k， RB2=2.5k， RC=2k， RE=1k， 求该电路的静态工作点。返回null(3) 交流计算null如果去掉CE，放大倍数怎样？null去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。null问题：Au 和 Aus 的关系如何？定义：null例题： 电路如图示，Vcc＝12v，si管，Vcc＝12v， β＝50 .计算 （1）Q点（2）Au（3）Ri（4）Ronullnull返回2.4.3稳定静态点的措施2.4.3稳定静态点的措施 典型的静态工作点稳定电路利用负反馈稳定点, 图中则采用温度补偿的方法来稳定Q点IRbIRIBQ当T IR IB IC IC 当T UD UB UBE IC IC 2.5 晶体管单管放大电路的三种接法2.5 晶体管单管放大电路的三种接法2.5.1基本共集放大电路 一.电路的组成:晶体管应工作在放大区,即发射结正偏,集电结反偏,二.静态分析二.静态分析VBB=IBQRb+UBEQ+IEQRe=IBQRb+UBEQ+(1+β)IBQRe 使得到基极静态电流IBQ、 发射极静态电流IEQ和 管压降UCE三、动态分析三、动态分析电路中的晶体管用其h参数等效模型取代便得到共集电路的交流等效电路.null1.所以但是，输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。结论：输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻(1) 输入电阻输入电阻较大，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。null  (2)输出电阻所以输出电阻的表达式为  等效回路电阻Rb等效到射极回路时，应减少到原来的   null射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。null例：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V求Au 、 ri和ro 。 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri和ro 。 3 . RL=1k时，求Au 。nullRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100， VCC =12VnullRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100， VCC =12V1. 求Au 、 ri和ro 。rbe=2.8 k，RS=0null2. 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.8 k，RS=0null RL=1k时3. RL=1k和时，求Au 。比较：空载时, Au=0.995 RL=5.6k时, Au=0.990 RL=1k时, Au=0.967 RL=时可见：射极输出器 带负载能力强。null射极输出器的使用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。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。null四、共集组态基本放大电路另一种形式共集电极组态基本放大电路如图所示。 (1)直流分析 IB=( VCC－VBE)/ [Rb1+(1+)Re] IC= IB VCE= VCC－IERe= VCC－ICRe null(2)交流分析①电压放大倍数 ②输入电阻 Ri=Rb1// Rb2 //[rbe +(1+)R'L )] (03.20) R'L = RL // Re null③输出电阻2.5.2基本共基放大电路2.5.2基本共基放大电路一、电路的组成直流计算直流计算交流计算交流计算null 共基放大电路的另一种形式 共基组态放大电路如图03.25所示，其直流通道如图03.26所示。(1)直流分析 与共射组态相同。null(2)交流分析 共基极组态基本放大电路的微变等效电路如图03.27所示。null 三种组态的比较