第二章--基本放大电路课件

第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1 放大电路的概念指标和放大电路的概念指标和共共射放大电路射放大电路2.4 射极输出器射极输出器2.2 放大电路放大电路的的基本分析方法基本分析方法2.3 静态工作点的稳定静态工作点的稳定17.1放大电路的概念指标和共发射极放大电路放大电路的概念指标和共发射极放大电路一、一、一、一、放大电路的基本概念放大电路的基本概念放大电路的基本概念放大电路的基本概念二、二、二、二、共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成和和和和工作原理工作原理工作原理工作原理2一放大电路的基本概念一放大电路的基本概念 能量守恒是宇宙的基本法则，为什么用扩音能量守恒是宇宙的基本法则，为什么用扩音能量守恒是宇宙的基本法则，为什么用扩音能量守恒是宇宙的基本法则，为什么用扩音机说话时，扬声器输出的声音比本人的声音大机说话时，扬声器输出的声音比本人的声音大机说话时，扬声器输出的声音比本人的声音大机说话时，扬声器输出的声音比本人的声音大得多，即扬声器能输出比本人说话时大得多的得多，即扬声器能输出比本人说话时大得多的得多，即扬声器能输出比本人说话时大得多的得多，即扬声器能输出比本人说话时大得多的能量？也就是说，扬声器不仅得到放大的电压，能量？也就是说，扬声器不仅得到放大的电压，能量？也就是说，扬声器不仅得到放大的电压，能量？也就是说，扬声器不仅得到放大的电压，也得到放大的电流，即得到放大的功率，这些也得到放大的电流，即得到放大的功率，这些也得到放大的电流，即得到放大的功率，这些也得到放大的电流，即得到放大的功率，这些能量来自何处？能量来自何处？能量来自何处？能量来自何处？如果把扩音机电源切断，扬声器还可以如果把扩音机电源切断，扬声器还可以如果把扩音机电源切断，扬声器还可以如果把扩音机电源切断，扬声器还可以发声吗？人不说话，扬声器还发声吗？发声吗？人不说话，扬声器还发声吗？发声吗？人不说话，扬声器还发声吗？发声吗？人不说话，扬声器还发声吗？3为什么要对信号进行放大？为什么要对信号进行放大？为什么要对信号进行放大？为什么要对信号进行放大？原因很简单，信号太微弱，不足以驱原因很简单，信号太微弱，不足以驱动负载（如喇叭、显示仪表）动负载（如喇叭、显示仪表）毫伏级毫伏级 细胞电生理实验中所检测到的细胞膜细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流只有离子单通道电流只有皮安量级皮安量级皮安量级皮安量级4放放大大器器直流电源直流电源uot放大作用实质就是一种能量控制作用放大作用实质就是一种能量控制作用放大电路是一种能量控制部件放大电路是一种能量控制部件按照输入的小信号的变化规按照输入的小信号的变化规律产生输出大信号律产生输出大信号5信号源信号源输入电压输入电压输出电压输出电压供电电源供电电源RLRS放大电路放大电路放大电路的一般表示法放大电路的一般表示法6放大电路的性能指标放大电路的性能指标A、放大倍数（增益）放大倍数（增益）（）电压放大倍数）电压放大倍数（）电流放大倍数（）电流放大倍数RLRS放大电路放大电路7C、输出电阻输出电阻ro是表明放大电路带负载能力的指标。是表明放大电路带负载能力的指标。A放大电路放大电路RS+roB、输入电阻输入电阻RLRS放大电路放大电路r ri i衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。8RB+ECEBRCC1C2T二、二、二、二、共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成和工作原理和工作原理和工作原理和工作原理放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，工作在放大区，要保证发射结正要保证发射结正偏，集电结反偏。偏，集电结反偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点1.基本共射的组成及各元件的作用基本共射的组成及各元件的作用9共射放大电路共射放大电路使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适当的静态工作点。态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2T10共射放大电路共射放大电路集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECEBRCC1C2T11共射放大电路共射放大电路集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+ECEBRCC1C2T12共射放大电路共射放大电路耦合电容耦合电容隔离输入输隔离输入输出与电路直出与电路直流的联系，流的联系，同时能使信同时能使信号顺利输入号顺利输入输出。输出。RB+ECEBRCC1C2T13单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T14RB单电源供电单电源供电+ECRCC1C2T152.基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2Tui=0时时由于电源由于电源的存在的存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态静态162.基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理RB+ECRCC1C2TIBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)17(IBQ,UBEQ)和和(ICQ,UCEQ)分别对应于输分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。点。QIBQUBEQQUCEQICQIBUBE0ICUCE018RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo交流放大原理交流放大原理动态动态uBE19实现放大的条件（构成放大电路的基本原则）实现放大的条件（构成放大电路的基本原则）1、晶体管必须工作在放大区即发射结正偏，、晶体管必须工作在放大区即发射结正偏，集电结反偏。集电结反偏。2、注意参数选择，使输出不失真。、注意参数选择，使输出不失真。3、输入回路能将变化的输入电压信号转化成、输入回路能将变化的输入电压信号转化成变化的基极电流。变化的基极电流。4、输出回路能将变化的集电极电流转化成变、输出回路能将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压。化的集电极电压。20符号规定符号规定：直流量直流量：字母大写，下标大写。：字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。交流量交流量：字母小写，下标小写。：字母小写，下标小写。ib，ic，uce。瞬时量瞬时量：字母小写，下标大写。：字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。21分析图示各电路有无正常电压放大的能力分析图示各电路有无正常电压放大的能力分析图示各电路有无正常电压放大的能力分析图示各电路有无正常电压放大的能力无电压放大能力。无电压放大能力。因为没接入因为没接入RC，信号无信号无法引出。法引出。无电压放大能力。无电压放大能力。因为因为UBEQ=0，管子静态管子静态时工作于截止区。时工作于截止区。222.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法 放大电路没有输入信号（放大电路没有输入信号（ui0）时的工作状时的工作状态称为静态。态称为静态。IBQ直流通路，也称为偏置电路直流通路，也称为偏置电路直流通路，也称为偏置电路直流通路，也称为偏置电路一、一、一、一、静态分析方法静态分析方法静态分析方法静态分析方法23 为什么要预先加一定的直流电为什么要预先加一定的直流电流或直流电压？流或直流电压？原因：原因：PN结的单向导电性。结的单向导电性。IBQ24uot25RB+VCCRCUCEIBIC用估算法计算静态值用估算法计算静态值静态分析就是求静态值静态分析就是求静态值I IB B、I IC C、U UCECE26用图解法求得静态值用图解法求得静态值QUCEQICQiCuCEIBRB+VCCRCUCEIBIC直流负载曲线直流负载曲线VCC27解：解：已知：已知：VCC=12V，RC=4K，RB=300K ，=37.5。试求该电路的静态工作点。试求该电路的静态工作点。C1C2RB+VCCRCT+-esRs+-uiRL+-uO28二、动态分析方法二、动态分析方法二、动态分析方法二、动态分析方法 在静态工作点的基础上，给电路输入交流信号在静态工作点的基础上，给电路输入交流信号ui，此时电路的工作状态称为动态。此时电路的工作状态称为动态。动态分析动态分析动态分析动态分析的主要内容：的主要内容：的主要内容：的主要内容：输入、输出电压和电流输入、输出电压和电流的波形；的波形；波形的失真波形的失真；计算计算Au、ri、ro29iC放大器的动态工作波形放大器的动态工作波形uCEiC tiB tQiB uBEuiAmAuCEA图解法分析图解法分析图解法分析图解法分析动态工动态工作范围作范围QQQQQ30结论结论放大电路中的信号是交、直流共存的。放大电路中的信号是交、直流共存的。iB=IB+ibiC=IC+icuCE=UCE+uce输出电压和输入电压是同频率的正弦波。输出电压和输入电压是同频率的正弦波。输出电压与输入电压的相位差是输出电压与输入电压的相位差是180180 31小信号模型分析法小信号模型分析法交流通路交流通路交流通路交流通路 耦合电容耦合电容C1、C2很大，对很大，对交流信号来说，容抗近似为交流信号来说，容抗近似为零，视为短路；零，视为短路；直流电源直流电源VCC的电压值不会的电压值不会因交流信号的加入而变化，因交流信号的加入而变化，或者说它的交流电压为或者说它的交流电压为0，因，因此相当于对地短路。此相当于对地短路。32iBUBEQuBEIBuBE iBrbeubeuceibic ibBCE+iBiCuBEuCE33三极管的小信号模型三极管的小信号模型BECubeuceibicrbeubeuceibic ibBCE34 注意问题：注意问题：三极管的小信号模型只能用于放大电路的动态三极管的小信号模型只能用于放大电路的动态性能分析，不能用于计算静态工作点，但其参数性能分析，不能用于计算静态工作点，但其参数与与Q点有密切相关。点有密切相关。受控源受控源ib代表三极管的电流控制作用，其方代表三极管的电流控制作用，其方向由向由ib（也即也即ube）来决定，不能任意假定。来决定，不能任意假定。35用用小信号模型小信号模型分析法计算放大电路的指标分析法计算放大电路的指标rbeibic ibRBuiRCRLuO(1)(1)(1)(1)电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数36rbeibic ibRBuiRCRLuO(2)(2)(2)(2)输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻ii37(3)(3)输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻rbeibic ibRBRC38C1C2RB+VCCRCT-+uiRL+-uO已知：已知：VCC=12V，RC=3K，RB=300K ，=50。试求：试求：(1)静态值静态值IB、IC、UCE；(2)Au、ri、ro解解(1)39rbeibic ibRBuiRCRLuO（2）画出小信号等效电路）画出小信号等效电路404 4、非线性失真及其改善措施、非线性失真及其改善措施为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成造成非线性失真非线性失真。41uiiCuCEuo可输出的可输出的最大最大不失真信号不失真信号合适的静态工作点合适的静态工作点42iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区截止失真截止失真uiuo43iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区饱和失真饱和失真uiuo44改善非线性失真的措施改善非线性失真的措施一、设置合适的静态工作点一、设置合适的静态工作点Q Q；二、输入信号不能太大，使工作点二、输入信号不能太大，使工作点不要进入截止区和饱和区。不要进入截止区和饱和区。截止失真截止失真 饱和失真饱和失真452.3 2.3 静态工作点的稳定静态工作点的稳定直流通路直流通路常用的稳定工作点的电路常用的稳定工作点的电路常用的稳定工作点的电路常用的稳定工作点的电路为了保证放大电路的稳定工作，为了保证放大电路的稳定工作，为了保证放大电路的稳定工作，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。必须有合适的、稳定的静态工作点。必须有合适的、稳定的静态工作点。必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，但是，但是，但是，温度的变化严重影响静态工温度的变化严重影响静态工温度的变化严重影响静态工温度的变化严重影响静态工作点作点作点作点。46当当I1 IBQ且且足够大时，足够大时，可有：可有：直流通路直流通路47TUBEIBICUEIC本电路稳压的本电路稳压的过程实际是由过程实际是由于加了于加了Re形成形成了了负反馈负反馈负反馈负反馈过程过程482.4 射极输出器射极输出器RB+ECRCC1C2RERLuiuo49静态分析：静态分析：RB+ECRCC2REIBIE折算折算50动态分析动态分析：1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeRERL射极输出器动态分析射极输出器动态分析511、所以所以但是，输出电流但是，输出电流Ie增加了。增加了。2、输入输出同相，输出电压跟随输入输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压，故称电压跟随器电压跟随器。讨论讨论522、输入电阻、输入电阻输入电阻高，输入电阻高，对前级有利。对前级有利。rbeRERL533、输出电阻、输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeRERsro置置054rbeRERs55rbeRERs56一般一般所以所以射极输出器的输出电阻很小，带负载射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。能力强。57讨论讨论1、将射极输出器放在电路的首级，可以、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的末级，可以、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。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，、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的可以起到电路的匹配作用匹配作用。58