电工电子技术-10

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,*,第十章 基本放大电路,第一节,基本放大电路的组成,第二节,放大电路的图解法,第三节 静态工作点的稳定,第四节 微变等效电路法,第五节 共集电极放大电路,第六节 阻容耦合多级放大电路,与功率放大电路,R,S,R,B,R,C,C,1 +,+,C,2,u,S,U,BB,U,CC,u,O,第一节,基本放大电路的组成,三极管,-,放大元件，起电流控制作用。,电 源,U,BB,-,给发射结提供正向电压；,U,CC,-,给集电结提供反向电压。,R,C,-,一方面给管子合适的电压，另一方面它将集电极的电流变化转变为电压变化，实现电压放大。,电 容,-C,1,、,C,2,耦合电容，其隔直通交的作用。,电 阻,R,B,-,限制,I,B,大小；,R,S,R,B,R,C,+,+,u,S,u,O,U,CC,放大作用,u,i,变化量,u,i,通过,C,1,加至,B,极引起,i,B,变化,i,B,，,从而引起,i,C,变化,i,C,、,R,C,上压降,R,C,i,C,变化，则,u,CE,=U,CC,i,C,R,C,发生变化。,i,B,i,C,u,CE,当电路参数选择适当，,u,0,的幅度将比,u,i,大，但两者相位相反。,R,S,R,B,R,C,+,+,u,S,u,O,U,CC,放大电路放大交流信号的条件,给三极管提供电流放大的必要条件,保证信号的畅通,第二节,放大电路的图解法,放大电路的静态分析,放大电路的动态分析,非线性失真,符号说明：,i,B,=,I,B,+,i,b,i,C,=,I,C,+,i,c,直流分量：,I,B,、,I,C,、,I,E,、,U,CE,交流分量：,i,b,、,i,c,、,i,e,、,u,c,e,总电流量：,i,B,、,i,C,、,i,E,、,u,C,E,i,E,=,I,E,+,i,e,u,C,E,=,U,CE,+,u,ce,直流通道,在,u,i,=0,时所形成的直流通路称为直流通道。,直流通道里只有直流量，此时称放大电路为静态。,画法：视电容为开路，画出电路其余部分。,R,S,R,B,R,C,+,+,u,S,u,O,U,CC,R,B,R,C,+U,CC,I,C,I,B,一、放大电路的静态分析,R,B,R,C,+U,CC,I,C,I,B,静态工作点,：,电路处于静态时的,I,B,、,U,BE,、,U,CE,在三极管特性曲线上决定的一点,Q,，,叫静态工作点。,1,静态工作点的估算法,对直流通道列写电压方程,输入回路：,（,硅,=0.7V,锗,=0.3V,）,输出回路：,2.,图解法,在输出特性曲线上,U,CE,=U,CC,R,C,I,C,直线，其交点为,Q,。,Q,点在,x,、,y,轴上投 影分别为,U,CE,、,I,C,，,称,U,CE,=U,CC,R,C,I,C,为,直流负载线,。,I,C,（,mA,),U,CE,(,V),I,B,=20,A,40,60,80,100,0,U,CC,Q,其斜率为,I,C,U,CE,交流通道,只考虑交流信号形成的电路通道称为交流通道。,此时视直流量短路，电路为动态。,画法：视直流源、电容短路。,R,S,R,B,R,C,u,S,u,O,二、放大电路的动态分析,i,B,(,A),u,BE,(V),Q,u,be,=,u,i,i,b,i,c,Q,Q,i,C,（,mA,),u,CE,(,V,),I,B,=20,A,40,60,80,100,Q,i,c,Q,Q,u,ce,u,i,i,B,I,B,i,C,I,C,u,CE,U,CE,信号是叠加在静态基础上的,输出信号与输入信号相位相反，相差,180,。,u,be,u,ce,u,be,U,BE,三、非线性失真,1,静态工作点的设置,要使放大器能正常工作，必须设置一个合适的静态工作点，否则将会引起非线性失真。,非线性失真：截止失真、饱和失真、双向失真。,截止失真,原因：,Q,点太低，放大器到了截止区,改善：提高,Q,点，一般减少,R,B,，,增加,I,B,，,使,I,B,I,BM,饱和失真：,原因：工作点,Q,太高，使放大器工作到了饱和区。,改善：降低,Q,，,增大,R,B,，,减少,I,B,.,i,C,（,mA,),u,CE,(,V),20,40,60,80,100,i,c,u,ce,u,ce,截止现象：,i,b,、,i,c,负半周削除,;,u,ce,正半周削除,饱和现象：,i,b,不失真，,i,c,正半周削除,;,u,ce,负半周削除。,为了防止失真，工作点最好使,Q,位于负载线中点，即,U,CE,大约为,U,CC,一半左右。,i,c,Q,Q,Q,Q,Q,Q,i,b,i,b,三极管状态判断,当,U,BE,0.5V,，,当,I,B,I,BS,BE,、,BC,正偏，,VT,饱和,当,0,I,B,I,BS,，,VT,放大,R,B,R,C,+U,CC,I,C,I,B,I,BS,=,（,U,CC,0,）,/,R,C,U,BE,U,CE,第三节 静态工作点的稳定,温度对静态工作点的影响,分压式偏置电路,一、温度对静态工作点的影响,温度,I,CBO,U,BE,I,C,温度上升，工作点,Q,上移，易发生饱和失真；,温度下降，工作点,Q,下移，易发生截止失真。,二、分压式偏置电路,R,B1,R,B2,R,E,Rc,+,Ucc,Rs,R,L,u,s,C,1,C,2,C,E,I,B,I,2,I,1,R,B1,、,R,B2,偏置电阻，固定基极电位,U,B,;,R,E,射极电阻，固定射极电流,I,E,;,C,E,隔直通交电容。,工作点估算,工作点稳定过程,u,BE,(V),i,B,(,A),靠,R,E,上压降的变化稳定工作点；加入,R,E,后，电压放大倍数下降，在,R,E,两端并联电容,C,E,。,第四节 微变等效电路法,晶体管的微变等效电路,共射放大电路的微变等效电路,放大器的性能分析,一、晶体管的微变等效电路,1.,微变等效电路,将三极管等效为线性元件的电路。,等效条件：信号变化范围小。,2,三极管微变等效电路,输入端三极管输入电阻,I,B,(,A),U,BE,(V),Q,U,BE,I,B,输出端,输出等效电阻,I,C,(,m,A,),U,CE,(V),受控电流源,三极管,i,c,=,i,b,受控电流源,r,be,电阻,r,ce,开路,B,C,E,B,E,r,be,i,b,i,c,i,b,步骤,a),做三极管等效电路，标注,B,、,C,、,E,三极；,b),将三极管放大电路的,U,CC,、,C,1,、,C,2,短路，,将,R,B,、,R,C,等元件对号入座。,二,、,共射放大电路的微变等效电路,C,R,B,R,C,+,+,u,O,U,CC,B,C,E,u,i,u,i,R,B,R,C,R,L,r,be,i,b,i,c,i,b,R,L,u,O,u,i,R,B,R,C,R,L,r,be,i,b,i,c,i,b,u,O,三、放大器的性能分析,1.,放大倍数,r,i,r,O,2.,输入电阻,r,i,3.,输出电阻,r,o,r,o,可在输入电压为零，负载开路的条件下求得。,i,i,i,O,4.,考虑信号源内阻,R,B,R,C,+,+,u,O,U,CC,R,S,u,S,u,i,R,L,R,S,U,S,r,i,U,i,例：电路如图，,=40,，,计算放大倍数。,(,U,BE,=0),解：（,1,）确定,Q,（,2,）求,r,be,若上例中含,R,S,=500,则？,（,3,）求,300,K,4k,+,+,u,O,+12V,u,i,4k,例：,已知：,R,B1,=40K,R,B2,=20K,R,C,=2.5K,R,E,=2K,Ucc,=12V,U,BE,=0.7V,=40,R,L,=5K,。,试计算,Q,、,Au,、,Ri,、,Ro,。,R,B1,R,B2,R,E,R,C,+,U,cc,Rs,R,L,Us,解：,解题,步骤,U,B,U,E,I,E,I,C,I,B,U,CE,U,B,=,R,B2,R,B1,+R,B2,Ucc,=,20 12,40+20,=4V,U,E,=U,B,U,BE,=40.7,=3.3V,I,E,=,U,E,R,E,=,3.3,2,=,1.65,m,A,I,C,I,E,=,1.65,m,A,I,B,=,I,C,=,1.65,40,=41,A,U,CE,Ucc,I,C,(R,C,+R,E,),=12,1.65(2+2.5),=4.575 V,u,i,R,B1,R,C,R,L,i,b,i,c,r,be,i,b,u,O,R,B2,=0.946k,第五节 共集电极放大电路,共集电极放大电路的分析,共集电极放大电路的特点及应用,一、共集电极放大电路（射随器）的分析,R,B,R,E,+,+,u,O,U,CC,R,S,u,S,u,i,R,L,1,、静态分析,2,、动态分析,作微变等效电路，,C,1,、,C,2,、,U,CC,短路。,R,B,R,E,R,L,İ,b,İ,c,r,be,i,b,R,S,U,S,İ,e,U,o,U,i,1.,放大倍数,R,B,R,E,R,L,İ,b,İ,c,r,be,i,b,R,S,U,S,İ,e,U,O,U,i,İ,i,İ,R,B,2.,输入电阻,r,i,r,i,越大，电源电阻,R,S,分压越小，对信号衰减越小。,r,i,r,O,3.,输出电阻,r,o,R,B,R,E,İ,b,İ,O,r,be,İ,b,R,S,U,O,İ,RE,r,O,越小，带负载后输出电压变化越小，带负载能力越强。,二、共集电极放大电路的特点及应用,1.,射随器特点,输出电阻低,输出电压与输入电压相同,输入电阻高,多级放大电路的输入级,输入电阻高，减轻信号源负担。,输出级,输出电阻低，提高带负载能力。,中间级,r,i,相当于前一级负载电阻；,r,O,相当于后一级信号源内阻。,2.,射随器的应用,例：已知射随器,R,S,=2K,R,B,=150K,R,E,=2K,，,R,L,2K,，,U,CC,=+12V,，,50,，,r,be,=846,，,求,:,静态工作点,Q,、,A,u,、,A,us,、,r,i,。,(U,BE,0),R,B1,R,B2,R,E2,Rc,+,Ucc,R,L,R,E1,例：,已知：,R,B1,=33K,R,B2,=10K,R,C,=3.3K,R,E1,=200,R,E2,=1.3K,Ucc,=12V,r,be,=994,=50,，,R,L,=5.1K,。,试计算,Au,、,Ri,、,Ro,。,U,i,U,o,R,E1,R,B2,R,B1,r,be,R,L,R,C,İ,b,İ,b,İ,c,第六节 阻容耦合多级放大电路与功率放大电路,两极阻容耦合放大电路,功率放大电路,多级电压放大电路组成,耦合方式,耦合：多级放大器中，级与级之间通过一定的方式连接，称为耦合。,方式：,RC,耦合,交流,直接耦合,直流,变压器耦合,交流,输入,一 级,中间级,末 级,输出,一、两极阻容耦合放大电路,第一级的输出通过,C,2,、,r,i2,送到第二级输入端，称这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式叫阻容耦合。,二 级,C,2,r,i2,一 级,各级之间的静态工作点是独立的，互不干涉。,前级的负载为下一级的输入电阻。,r,O1,u,O1,放大器的输入电阻为一级的输入电阻，输出电阻，输出电 阻为末级的输出电阻。,总放大倍数为各级放大倍数之积。,不易放大直流及变化缓慢的信号。,功率放大电路主要作用是向负载提供功率的放大电路。,1.,功率放大器的特点,输出功率大,转换功率高,输出信号幅值大，易产生非线性失真。,信号幅值大，需用图解法分析。,二、,功率放大电路,2.,功率放大器的工作状态,甲类工作状态,Q,点设置在特性曲线的中点，放大管始终处于导通状态。,工作在甲类状态的放大器静态管耗大，效率较低，主要用于电压放大器。,i,c,i,c,u,CE,Q,Q,i,c,Q,i,c,甲乙类工作状态,Q,点设置在,I,C,0,、,I,C,0,处，放大管在大半个周期内处于导通状态。,工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很