汽车电工电子-晶体管放大电路

晶体管放大电路、放大电路介绍任务目标；1放大电路的介绍、特点和分类学习目标；1掌握放大电路的介绍、特点和分类1、放大电路的介绍放大电路（amplification circuit）能够将一个微弱的交流小信号（叠加在直流工作点上），通过一个装置（核心为三极管、场效应管），得到一个波形相似（不失真），但幅 值却大很多的交流大信号的输出。实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能 源是直流电源，但有的放大器也利用高频电源作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代电子系统中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。 20世纪初，真空三极管的发明和电信号放大的实现，标志着电子学发展到一个新的阶段。 20世纪40年代末晶体管的问世，特别是60年代集成电路的问世，加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。现代使用最广的是以晶体管 （双极型晶体管或场效应晶体管）放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大，常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功 率放大主要靠特殊类型的真空管，如功率三极管或四极管、磁控管、速调管、行波管以及正交场放大管等。2、放大电路的特点1 ）有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；2 ）电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以 在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来 进行全面综合。3、放大电路的分类根据放大电路的作用可以将其分为：电压放大电路、电流放大电路和功率放大电路。根据放大电路的组成元件可以分为晶体管放大电路和场效应管放大电路。晶体管放大电路的基本形式有三种：共射放大电路，共基放大电路和共集放大电路；场效应管放大电路基本形式有两种：共源放大电路，共漏放大电路。在构成多级放大器时，这几种电路常常需要相互组合使用。二、基本放大电路任务目标；1. 基本放大电路的特点2. 基本放大电路的结构组成学习目标；1. 掌握基本放大电路的特点2. 掌握基本放大电路的结构组成1、基本放大电路介绍基本放大电路有共发射极、共基极、共集电极三类我们以共发射极为例介绍。在共发射极放大电路中， 输入信号是由三极管的基极与发射极两端输入的（在原图看），再在交流通路里看，输出信号由三极管的集电极和发射极获得。因为对交流信号而言，（即交流通路里）发射极是共同端，所以称为共发射极放大电路。2、共射极放大电路的特点（1）输入信号与输出信号相反（2）有电压放大作用（3）有电流放大作用（4）功率增益最高（与共集电极、共集比较）（5）适用于电压放大于功率放大电路。3、共射极放大电路的结构组成1 ）由一只三极管组成的放大电路是放大其中最基本的单元电路，成为单管放大电路。放大电路的输入信号和输出信号，分别构成了输入回路和输出回路。图1是以单管共发射极（以下简称共射） 放大电路的原理电路图。电路中有一个双极型三极管作为放大器件，因此是单管放大电路。图1单管共射放大电路它由三极管T,直流电源Ucc,基极电阻Rb,集电极电阻 Rc,负载电阻RI，耦合电容 C1和C2等元件组成。被放大的信号 Ui从BJT的基极送入，放大后的信号 Uo从BJT的集电 极送出。发射极是输入回路的输出回路的公共端。2）各元件的作用如下：（1）NPN型三极管T担负着放大作用，它具有能量转换和电流控制的能力，当微弱的输 入信号Ui使二极管基极电流iB产生微小变化时，就会使集电极电流iC产生较大的变化。它是放大电路的核心。（2）Ucc是集电极直流电源，为信号的功率放大提供能量。（3）Rc是集电极负载电阻， 集电极电流ic通过Rc,从而将电流的变化转换为集电极电压 变化，然后传送到放大电路的输出端。（4） 基极偏置电阻Rb的作用是，一方面为三极管的发射提供正向偏置电压；同时给三极 管提供一个静态集极电流 lb.（5）C1、C2是耦合隔直电流电容。为了使三极管在工作放大区，还必须使发射结正向偏置，集电结反向偏置，为此，Ucc、Rc和Rb等元件的参数应与电路中三极管的输入，输出特性有适当的配合关系。放大器正常工作情况的波形图图2放大器正常工作、偏置放大电路任务目标；1.偏置电路的结构和原理学习目标；1.掌握偏置电路的结构和原理在实际电路工作过程中， 三极管温度会变化的， 三极管温度的变化， 会导致放大率B的变 化，温度每增加1C,b会增加10%由此可见，这种变化会使三极管的放大失真，为了防 止这种变化，使用了偏置放大电路。晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、 集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、 发射极和集电极处于所要求的电位。这些外部电路就称为偏置电路。如图3所示图3偏置电路1 ）分压式偏置电路分压式偏置放大电路如图 4、5所示。V是放大管：RB1、RB2是偏置电阻，RB1 RB2组成 分压式偏置电阻，将电源电压Ucc分开后加到晶体管的基极；RE是射极电阻，还是负反馈电阻；CE是旁路电容与晶体管的射极电阻RE并联，CE的容量较大，具有“隔直、导交”的作用，使此电路有直流负反馈而无交流负反馈，即保证了静态工作点的稳定性，同时又保证了交流信号的放大能力没有降低。四、多级放大电路任务目标；1.多级放大电路的分类和原理学习目标；1.掌握多级放大电路的分类和原理在实际应用中，需要放大的电信号往往是非常微弱的，仅仅靠单极放大电路不能满足要求。为了推动负载的工作， 就要采用多级放大电路对微弱的信号进行逐级连续多级放大，然后再去推动功率放大级，最后输出负载所需要的功率。1、多级放大器级间耦合方式有三种类型:1）阻容耦合方式因为电容可以阻断两级间的支流，所以各级间静态工作点互不影响，可以分别计算。 但这种信号不可以传输支流信号，只适用于交流放大。图6多级阻容耦合方式放大电路2）变压器耦合方式将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦 合。（1）特点 由于变压器是靠磁路耦合，所以它的各级放大电路的静态工作点相互独立。 它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号 不能集成化。 可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。1d:L. | i/1| fO* 匕图7变压器耦合放大电路前级的电信号通过变压器加到后级的多级放大电路成为耦合器放大电路图7是两级变压器耦合放大电路。第一级放大电路 VT1集电极电流的交流成分通过变压器T1的初级线圈，在 T1的次级便会感应出一个交流电压。T1次级的一段送到 VT2的基极，另一端经旁路电容 C2、C3送到VT2的发射极，作为第二级 VT2的输入信号。由于变压器的初、次之间是绝缘的。因此级间只有交流信号才可以进行传递，两级之间的直流成份被变压器隔开了。3）直接耦合方式直接耦合是级与级连接方式中最简单的，就是将后级输入与前级输出直接连接在一起， 一个放大电路的输出端与另一个放大电路的输入端直接连接在一起，一个放大电路的输出端与另一个放大电路的输入端直接连接的耦合方式称为直接耦合。另外直接耦合放大电路既能对交流信号进行放大电路既要能对交流信号进行放大，也可以放大变化缓慢的信号。（1）直接耦合放大电路的特点当多级放大电路需要放大频率极低的信号，甚至是直流信号时，级间采用阻容耦合和变压耦合都不合适，必须采用直接耦合的方式。图8中的阻容器耦合方式不同只用一只电容器就将两级放大电路连接起来，方式简 单。耦合电容器具有隔直通交作用。 根据信号频率的高低选取电容器的电容量，使容抗很小，就能顺利传达交流信号；电容器的隔直作用，使各级放大电路的静态工作点各自独立，互不影响，只要各级静态工作电比较稳定，整个放大电路工作就比较稳定。所以阻容耦合放大电路应用十分广泛。但是，在各种自动控制系统和一些测量仪表中，传递信号多数是变化极为缓慢的、非周期的信号，甚至是直流信号。例如，发电机的端电压、变压器的油温等。要实 现对这些缓慢变化的物理量的测量和自动控制，必须将这些物理量转变为电信号（即模拟信号）。缓变信号包含的频率极低，用电容耦合，电容量必须很大，这样电容难以操作。这时 会想到用导线将两级放大电路连接起来。这就是直接耦合的方式。