三极管的基本放大电路通用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上页,下页,后退,模拟电子技术基础,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,(1-,12,),电子技术教案,第二级,第三级,第四级,第五级,电路与模拟电子技术基础,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.2三极管的基本放大电路,共射极基本放大电路的组成,放大电路的基本工作原理,放大电路的静态分析,放大电路的动态分析,1. 放大电路的基本概念,放大把微弱的电信号的幅度放大。,一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变,，即,不失真,。,放大电路一般由电压放大和功率放大两部分组成。先由电压放大电路将微弱的电信号放大去推动功率放大电路，再由功率放大电路输出足够的功率去推动执行元件。,放大的实质是小能量控制大能量,共发射极接法电压放大电路,基本放大电路有以下几种：,1）,共射极电路,：共射极电路又称反相放大电路，其特点为电压增益大，输出电压与输入电压反相，低频性能差，适用于低频、和多级放大电路的中间级。,2）,共集电极电路,：共集电极电路又称射极输出器、电压跟随器，其特点是：电压增益小于1而又近似等于1，输出电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低，常用于多级放大电路的输入级、输出级或缓冲级。,3）,共基极电路,：电路特点：输出电压与输入电压同相，输入电阻低，输出电阻高，常用于高频或宽频电路。,共射极基本放大电路的组成,1.,共射极放大电路的组成,电路存在的问题：,（1）,信号源与放大电路相互影响。,（2）,放大电路与负载相互影响。,T,V,BB,V,CC,i,B,u,BE,_,u,CE,i,C,+,R,B,R,C,+,_,+,_,R,L,_,u,O,+,各元器件的作用：,T,放大器件,隔离放大电路对信号源和负载的直流影响。,沟通信号源、放大电路、负载之间的信号传递通道。,耦合电容,C,1、,C,2,改进的共射极放大电路,为,T,提供,be,正偏电压,U,BE,V,BB、,R,B,提供基极偏置电流,I,B,V,CC,为,T,提供,bc,反偏电压,U,CE,为电路提供能量,R,C,使集电极有合适的电流,I,C,转换集电极电流信号为电压信号, 实现电压放大,共发射极基本放大电路,放大电路组成,原则,：,1.应使放大电路工作在放大状态,（发射结正偏、集电结反偏）,2.信号能进能出,（信号能送到电路输入端，放大后输出信号能作用于负载上）,放大电路,特点,：,1.交流直流共存,2.线性与非线性,共存,只用一个电源，减少电源数。,（1）,电路的简化,（2）,电路画法,不画电源符号，只写出电源正极对地的电位。,回顾： 直流通道和交流通道,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道：,只考虑交流信号的分电路。,直流通道：,只考虑直流信号的分电路。,信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。,基本放大电路：,对直流信号（只有,+,E,C,）,开路,开路,R,B,+,E,C,R,C,C,1,C,2,T,直流通道,R,B,+,E,C,R,C,对交流信号(输入信号,u,i,),短路,短路,置零,R,B,+,E,C,R,C,C,1,C,2,T,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,交流通路,注：不同书写体字母的含义,U,BE,I,B, 大写字母，大写下标，表示直流量。,u,be,小写字母，小写下标，表示交流瞬时值。,u,BE,小写字母，大写下标，表示交、直混合量。,U,be,大写字母，小写下标，表示交流分量有效值。,若电路参数选择得当，,u,o,的幅度将比,u,i,大得多，从而达到放大的目的。,放大电路的基本工作原理,放大电路的两种工作状态：,静态,是当放大电路没有输入信号时的工作状态；,没有输入信号(,u,i,=0)时，电路各处的电压、电流处于相对的静止状态，这时三极管各电极的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态，简称静态。,动态,是有输入信号时的工作状态；,输入交流信号,u,i,加到三极管输入电极时，三极管各极电压、电流便随信号显著地变化，这种变化状态称为交流工作状态，简称动态。,估算法：,用放大电路的直流通路计算静态值,图解法：,用作图的方法确定静态值,目的,：确定放大电路的静态工作点（I,B,、I,C,、U,CE,),(是否满足不失真放大的条件）,方法：,2.2.3 放大电路的静态分析,静态工作点,： U,i,=0时电路的工作状态，即在输入信号为零时，电路中存在直流I,B,、I,C,、U,CE,（已知），即三极管不但应该工作于放大状态，而且应当有合适的工作电流和电压，称之为静态工作点。,I,C,I,E,I,B,+,U,BE,-,+,U,CE,-,由于电源的存在，电路中存在一组直流量。,由于,(,I,B,U,BE,),和(,I,C,U,CE,),分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为,静态工作点,。,I,B,U,BE,Q,I,B,U,BE,Q,U,CE,I,C,I,C,U,CE,I,B,为什么要设置静态工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，克服死区电压，以保证信号不失真。,直流通路,可以用放大电路的,直流通路,来分析计算静态工作点。,直流通路,：将放大电路中的电容视为开路，电感视为短路即可得到直流通路。,将交流电压源短路，,将电容开路，,电感视为短路。,直流通路画法,开路,开路,将交流电压源短路，,将电容开路，,电感视为短路。,1. 静态工作点分析估计法,在静态时，起主导作用的是基极电流I,B,，只要I,B,确定了，I,C,、U,CE,也随之被确定。因此，常用改变R,B,阻值的方法来选择I,B,，从而使放大电路有较合适的静态工作点。,U,BE,对硅三极管约为0.60.8V，度锗三极管约为-0.1-0.3V。当U,CC,U,BE,时：,R,B,称为,偏置电阻,，,I,B,称为,偏置电流,。,共射电路如图，已知,V,CC,=12V，,R,C,=4K,，,R,b,=300K ，,=37.5,，计算静态工作点。,例题1-3-,1：,解：,请注意电路中,I,B,和,I,C,的数量级,V,CC,V,BB,R,b,R,c,12V,6V,4K,150K,+,U,BE,+,U,CE,I,B,I,C,共射电路如图，已知三极管为硅管，=40，试求电路中的直流量,I,B,、,I,C,、,U,BE,、U,CE,。,例题1-3-2：,+V,CC,+V,BB,R,b,R,c,(+12V),(+6V),4K,150K,+,U,BE,+,U,CE,I,B,I,C,U,BE,=0.7V,解：,2. 静态工作点分析图解法,按照方程U,CE,=U,CC,-I,C,R,C,作一条称为直流负载线的直线，步骤如下：,首先利用以下两式估算I,B,，然后再根据电路中三极管输出特性曲线确定静态工作点。,T,【,例,】,图示单管共射放大电路及特性曲线中，已知,R,b,= 280 k,，,R,c,= 3 k,，集电极直流电源,V,CC,= 12 V，试用图解法确定静态工作点。,解：,首先估算,I,BQ,做直流负载线，确定,Q,点,根据,U,CEQ,=,V,CC,I,CQ,R,c,i,C,= 0，,u,CE,= 12 V ；,u,CE,= 0，,i,C,= 4 mA .,0,i,B,= 0 A,20 A,40 A,60 A,80 A,1,3,4,2,2,4,6,8,10,12,M,Q,静态工作点,I,BQ,= 40 A ，,I,CQ,= 2 mA，,U,CEQ,= 6 V.,u,CE,/V,由,Q,点确定静态值为：,i,C,/mA,放大电路的动态分析,动态时电路中的信号为交直流分量的叠加。,输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称,交流工作状态,。,输入正弦信号,v,s,后，电路将处在动态工作情况。此时，三极管各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。,输入交流信号,v,i,通过电容,C,1,的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信号,v,i,与直流偏压,V,BEQ,叠加的,v,BE,波形如图（b），基极电流,i,B,产生相应的变化，波形如图（c）所示。,电流,i,B,经放大后获得对应的集电极电流,i,C,，如图（d）所示。集射极电压,v,CE,波形与输出电流,i,C,变化情况相反，如图（e）所示。,v,CE,经耦合电容,C,2,隔离直流成分，输出的只是放大信号的交流成分,v,o,，波形如图（f）所示。,放大电路的电压和电流波形,1、输入回路的动态分析,叠加原理,v,BE,=,V,BEQ,+,v,i,i,B,=,I,BQ,+,i,b,i,C,=,I,CQ,+,i,c,v,CE,=,V,CEQ,+,v,ce,V,CC,作用的分量,v,i,作用的分量,在U,cc,值一定的条件下，三极管c、e之间的压降和R,c,上压降的变化反向相反，即相位相反，互差180,0,。,由于输入信号u,i,本身很小，它无法通过发射结这个需要0.5V才能导通的PN结，直流量作为运载手段，运载着交流信号进入放大器中进行放大，在利用C,2,的作用，将两者分开，使交流分量输出。,R,b,+V,CC,R,C,C,1,C,2,u,i,i,B,i,C,u,CE,u,o,各点波形,u,o,比,u,i,幅度放大且相位相反，但频率相同,结论：,（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（2）输出,u,o,与输入,u,i,相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,u,i,t,u,BE,t,i,B,t,i,C,t,u,CE,t,u,o,t,2、非线性失真分析,（非线性失真与Q的关系）,i,C,u,CE,u,o,可输出的最大不失真信号,1) 合适的静态工作点,i,b,i,C,u,CE,u,o,2）Q点过低信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,i,C,u,CE,u,o,3）Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,截止失真和饱和失真统称,“,非线性失真,”,综上所述,：放大电路要能起放大作用，必须：,1）合适的静态值,：U,BE,、I,B,、I,C,、U,CE,以保证：输出波形=输入波形,2）有交流放大通路,：,输入信号 发射结电流放大电压放大输出,放大电路分析,静态分析,动态分析,规定：,U,BE,、I,B,、I,C,、U,CE,静态分量（,直流,）,u,be,、i,b,、,i,c、,u,ce_,动态分量（,交流分量,）,u,BE,i,B,i,C,u,CE,动态时的瞬时值,(全量),静态工作点,