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1、基本放大电路第1页，本讲稿共63页第十六章第十六章 基本放大电路基本放大电路16.1基本放大电路的组成基本放大电路的组成 16.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 16.3放大电路的动态分析放大电路的动态分析 16.4静态工作点的稳定静态工作点的稳定 16.5射极输出器射极输出器 16.6放大电路的负反馈放大电路的负反馈 16.7放大电路的频率特性放大电路的频率特性 16.8多级多级 放大电路及其极间耦合方式放大电路及其极间耦合方式 16.9差动放大电路差动放大电路 16.10互补对称放大电路互补对称放大电路 第2页，本讲稿共63页 16.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成三极管放
2、三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理第3页，本讲稿共63页RB+ECEBRCC1C2T共射放大电路共射放大电路放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点T为控制元件为控制元件.从能量从能量守恒观点看守恒观点看,能量较小能量较小的输入信号的输入信号,通过晶体通过晶体管的控制作用管的控制作用,在输出在输出端得到一个能量较大的端得到一个能量较大的信号信号,增大的能量来自增大
3、的能量来自 E EC.C.第4页，本讲稿共63页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+ECEBRCC1C2T第5页，本讲稿共63页共射放大电路共射放大电路集电极电阻集电极电阻,将将变化的电流转变化的电流转变为变化的电变为变化的电压压,实现电压放实现电压放大。大。R Rc c=几几K K几十几十K K RB+ECEBRCC1C2T第6页，本讲稿共63页共射放大电路组成共射放大电路组成使发射结正偏，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,RB为为几十几十K 至几百至几百K。基极电源与基基极电源与
4、基极电阻极电阻RB+ECEBRCC1C2T第7页，本讲稿共63页共射放大电路组成共射放大电路组成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。C1、C2值较大值较大,几几uF至几十至几十uF的电解电容的电解电容.RB+ECEBRCC1C2T第8页，本讲稿共63页单电源供电单电源供电可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T第9页，本讲稿共63页RB单电源供电单电源供电+ECRCC1C2T第10页，本讲稿共63页16.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析
5、估算法估算法图解法图解法微变等效电微变等效电路法路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真第11页，本讲稿共63页 静态是放大电路没有输入信号时的工作状态静态是放大电路没有输入信号时的工作状态,静态分析所要确定是放大电路的静态值静态分析所要确定是放大电路的静态值IB、IC、UBE、UCE,其值直接影响放大电路的质量。其值直接影响放大电路的质量。动态分析是要确定放大电路的电压放大倍数动态分析是要确定放大电路的电压放大倍数 Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro。第12页，本讲稿共63页16.2.1 直流通道和交流通道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放大电路中各点
6、的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容电容对交、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。流所走的通道是不同的。这样就有了这样就有了交流通道交流通道（只考虑交流信号的分（只考虑交流信号的分电路）和电路）和直流通道直流通道（只考虑直流信号的分电路）（只考虑直流信号的分电路）。不同的信号可以分别在不同的通道分析。不同的信号可以分别在不同的通道分析。第1
7、3页，本讲稿共63页RB+ECRCC1C2开路开路开路开路一一.用放大电路的直流通路确定静态值用放大电路的直流通路确定静态值原则原则:对直流信号对直流信号电容可是作开路电容可是作开路第14页，本讲稿共63页根据直流通道确定静态值根据直流通道确定静态值RB+ECRCIBUBEICUCE第15页，本讲稿共63页二二、用图解法确定静态值：、用图解法确定静态值：先估算先估算IB，然后在输出特性曲线上作出直，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与流负载线，与IB对应的输出特性曲线与直流负对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是载线的交点就是Q点。点。ICUCEQEC由直流通路列出由直流通路列出:U UC
8、ECE=E=EC C-I-IC CR RC C或或据此做出直流负载线据此做出直流负载线,与输出特性曲线交点为与输出特性曲线交点为Q.第16页，本讲稿共63页例：用图解法确定静态工作点。例：用图解法确定静态工作点。已知：已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K ，=37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB和和IC的数量级的数量级第17页，本讲稿共63页(1)作直流负载线作直流负载线UCE=EC-ICRC所以所以 IC=0时时,UCE=EC=12VUCE=0时时,E EmAmAR RI IC CC CC C3 3=做出直流负载线做出直流负载线(2)由由得出得出交点交点Q其静态值为其静态
9、值为IB=40uA,IC=1.5mA,UCE=6VICUCEEC36 9 12123020uA406080100QIB1.56第18页，本讲稿共63页RB成为偏置电阻。成为偏置电阻。RB发射结发射结“地地”Q Q RB+ECRCIBUBEICUCE若改变若改变RB,则则IB 随之改变随之改变,Q点一在直流负载曲线上移点一在直流负载曲线上移动动,如图所示如图所示ICUCEEC369 12123020uA406080100Q IB成为偏置电流，简称偏流。产生偏流的电路，成成为偏置电流，简称偏流。产生偏流的电路，成为偏置电路，为偏置电路，其路径为其路径为EC第19页，本讲稿共63页图解法求图解法求Q
10、点的步骤点的步骤已知输出特性曲线已知输出特性曲线作直流负载线作直流负载线求偏流求偏流IB得出得出Q点点找出静态值找出静态值第20页，本讲稿共63页16.3放大电路的动态分析放大电路的动态分析动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况,考考虑的是交流信号或称信号分量虑的是交流信号或称信号分量.所要确定的参数为所要确定的参数为Au、ri、ro等。方法有等。方法有微变等效电路法微变等效电路法和和图解法图解法。一一.微变等效电路法微变等效电路法 将晶体管线性化将晶体管线性化,把放大电路等效为线性电路。把放大电路等效为线性电路。线性化条件线性化条件,就是晶体管在
11、小信号就是晶体管在小信号(微变量微变量)情况下工作。情况下工作。这样在这样在Q点附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管的点附近的小范围内用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。特性曲线。第21页，本讲稿共63页16.3.1 晶体管的晶体管的微变等效电路微变等效电路首先考察输入回路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线特性在小范围内近似线性性。uBE iB对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，晶体管的号而言，晶体管的输入电路可用输入电路可用rbe等等效代替。效代替。第22页，本讲稿共63页对于低频小功率三极管：对于低频小功率三极管：rbe的量级从几百
12、欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。第23页，本讲稿共63页考察输出回路考察输出回路iCuCE所以：所以：输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电流源。控制的电流源。输出端还要并联一个大输出端还要并联一个大电阻电阻rce。在线性工作区内：在线性工作区内：为一受控源为一受控源 IC IB第24页，本讲稿共63页iCuCE IC UCErce的含义的含义:晶体管的输出电阻晶体管的输出电阻 值很大值很大,可以略。可以略。受控源模型受控源模型第25页，本讲稿共63页ubeuceibicBCEcrbe ibibicBECrbe ibib rceicubeuceBCE晶体管的微变等效晶体管的微变
13、等效uceibicBCErce很大，一很大，一般忽略。般忽略。第26页，本讲稿共63页RB+ECRCC1C2短短路路短短路路置置零零2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路交流通路的原则交流通路的原则:(1)电容可忽略电容可忽略,以短路代替。以短路代替。(2)直流电源可认为是短路。直流电源可认为是短路。uiRBRCRLuoibicuceCubeBE交流通路交流通路第27页，本讲稿共63页uiRBRCRLuoibicuceCubeBE放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路交流通路交流通路放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路rbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC第
14、28页，本讲稿共63页3.电压放大倍数计算电压放大倍数计算设输入信号为正弦设输入信号为正弦,可用向量表示可用向量表示当当RL=时时,rbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC第29页，本讲稿共63页4.输入电阻计算输入电阻计算(1)ri小小,则则ii值愈大值愈大,增加增加信号源负担。信号源负担。(2)经经RS和和ri分压分压,ri小小,ui值值亦减小亦减小,从而使从而使uo减小。减小。(3)后级的后级的ri即为前级的即为前级的RL,ri小会降低前级的小会降低前级的Aurirbe ibibiiicuiuoRBRCRLBEC第30页，本讲稿共63页0rbeRBRC0所以：所以：5.输出电阻
15、的计算输出电阻的计算(ro)通常希望通常希望ro愈小愈好愈小愈好:因为对负载来说因为对负载来说,放大电路放大电路即为信号源即为信号源,ro即为内阻。若即为内阻。若ro较大较大,带负载能力就较差。带负载能力就较差。求求ro的方法如下的方法如下:方法一方法一:将信号源短路将信号源短路(ui=0,但但Rs保留保留)将将RL去掉去掉,在输出端加一交流电压在输出端加一交流电压 ,遂产生电流遂产生电流 。则则:RS第31页，本讲稿共63页方法二方法二:可将放大电路等效为一戴维南电源可将放大电路等效为一戴维南电源,然后测其开路电压然后测其开路电压 及加及加RL时电压时电压则则rOrO第32页，本讲稿共63页
16、1.交流负载线交流负载线RBRCRLuiuoicuce其中：其中：16.3.2图解法图解法第33页，本讲稿共63页iC 和和 uCE是全量，与交流量是全量，与交流量ic和和uce有如下关系有如下关系所以：所以：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：这就是说，交流信号的变化沿着斜率为：的直线。的直线。这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。第34页，本讲稿共63页交流负载线的作法交流负载线的作法iCuCEECQIB过过Q点作一条直线点作一条直线,斜率为斜率为:交流负载线交流负载线比直流负载线更陡比直流负载线更陡第35页，本讲稿共63页iBuBEQiCuCEuiiBiBiCu
17、CE怎么变化怎么变化交流放大原理交流放大原理假设假设uBE有一微小的变化有一微小的变化第36页，本讲稿共63页iCuCEiCuCE的变化沿一的变化沿一条直线条直线ucuCE相位如何相位如何uCE与与uBE反相！反相！第37页，本讲稿共63页RB+ECRCC1C2uiiBiCuCuo各点波形各点波形第38页，本讲稿共63页2.结论结论(1)交流信号的传输情况交流信号的传输情况:ui(ube)ibicuo(即即uce)(2)电压和电流都含有直流分量和交流分量电压和电流都含有直流分量和交流分量,即即uBE=UBE+ubeiB=IB+ibiC=IC+icuCE=UCE+uce第39页，本讲稿共63页(
18、3)输入信号电压输入信号电压ui和输出电压和输出电压uo相位相反相位相反.(4)从图上可以计算电压放大倍数从图上可以计算电压放大倍数,它等于它等于输出正弦电压的幅值与输出电压的幅值之输出正弦电压的幅值与输出电压的幅值之比比.第40页，本讲稿共63页16.3.4 失真分析：失真分析：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设置在交设置在交流负载线的中间部分。如果流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成进入截止区或饱和区，造成非线性失真非线性失真。第41页，本讲稿共63页iCuCEuo可输出可输出的最大的最大不失真不失真信号信号合适的
19、静态工作点合适的静态工作点ib第42页，本讲稿共63页iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区称为截止失真称为截止失真信号波形信号波形第43页，本讲稿共63页第44页，本讲稿共63页第45页，本讲稿共63页第46页，本讲稿共63页第47页，本讲稿共63页第48页，本讲稿共63页第49页，本讲稿共63页第50页，本讲稿共63页第51页，本讲稿共63页第52页，本讲稿共63页第53页，本讲稿共63页第54页，本讲稿共63页第55页，本讲稿共63页第56页，本讲稿共63页第57页，本讲稿共63页第58页，本讲稿共63页riRB2RB1RSrbeRCRL第60页，本讲稿共63页RB2RB1RSrbeRCRLro第61页，本讲稿共63页 16.5 射极输出器射极输出器RB+ECC1C2RERLuiuo第62页，本讲稿共63页静态分析：静态分析：RB+ECREIBIE折算折算第63页，本讲稿共63页