第二章三极管基本放大器精选文档.ppt

第二章三极管基本放大器本讲稿第一页，共三十四页共发射极组态交流基本放大电路的组成共发射极组态交流基本放大电路的组成 图 2.1 共发射极组态交流基本放大电路Rb固定偏置电阻器RC集电极负载电阻器RL负载C1、C2耦合电容器本讲稿第二页，共三十四页静态和动态的关系静态和动态的关系 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道正确地区分直流通道和交流通道。动态动态 时，放大电路的工作状态，也时，放大电路的工作状态，也称称交流工作状态交流工作状态。静态静态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态直流工作状态。本讲稿第三页，共三十四页直流通道和交流通道直流通道和交流通道(a)直流通道图 2.2 共射极放大电路的直流通道和交流通道(b)交流通道本讲稿第四页，共三十四页静态工作状态的估算法静态工作状态的估算法 IBQ、ICQ和VCEQ这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位VBQ、VEQ和VCQ即可确定三极管的静态工作状态。根据直流通道可对放大电路的静态进行计算根据直流通道可对放大电路的静态进行计算本讲稿第五页，共三十四页静态工作状态的图解分析法静态工作状态的图解分析法图 2.3 共射极放大电路静态工作状态的图解分析放大电路的静态工作状态的图解分析如图2.3所示。本讲稿第六页，共三十四页交流负载线交流负载线 1.1.通通过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q Q点点做一条直线，其斜率为做一条直线，其斜率为-1/R-1/RL L。2.R2.RL L=R=RL LRcRc，是交流，是交流 负载电阻。负载电阻。3.3.交流负载线是有交流交流负载线是有交流 输入信号时输入信号时Q Q点的运点的运 动轨迹。动轨迹。4.4.交流负载线与直流交流负载线与直流 负载线相交于负载线相交于Q Q点。点。图图2.4 2.4 动态工作状态的图解分析动态工作状态的图解分析本讲稿第七页，共三十四页交流分析的图解法交流分析的图解法图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。0 (a)输入回路 (b)输出回路uCEiCQICQUCCuBEiB0uBEtiBt0iCt0tQQQQQIBQUBEQuCEUCEQ直流负载线交流负载线00本讲稿第八页，共三十四页饱和失真饱和失真输出回路ouCEiCQICQiCtotQQuCEUCEQo输入回路IuBEiBouBEtiBtoQQQIBQUBEQo本讲稿第九页，共三十四页截止失真截止失真输出回路输入回路IuBEiB0uBEtiBt0QIBQUBEQ0(b)截止失真0uCEiCICQiCt0tQQUCEQ0uCEQ本讲稿第十页，共三十四页放大电路的最大不失真输出幅度放大电路的最大不失真输出幅度1 1、工作点、工作点Q Q要设置在要设置在交交流负载线的中间流负载线的中间部位部位2 2、注意区分、注意区分“最大交最大交流电压增益流电压增益”与与“最大最大不失真输出幅度不失真输出幅度”。存。存在电压增益的最大值是在电压增益的最大值是因为因为分布的不均匀分布的不均匀性性。本讲稿第十一页，共三十四页非线性失真非线性失真 由于三极管存在非线性，使输出信号产生了由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性非线性失真失真。非线性失真系数：非线性失真系数：在某一正弦信号输入下，输出波形在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用比，用THDTHD表示，表示，即即:本讲稿第十二页，共三十四页三极管的中频微变等效模型三极管的中频微变等效模型把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，然后用线性电路的分析方法来分析。等效的条件等效的条件等效的条件等效的条件是晶体管在中频小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。本讲稿第十三页，共三十四页三极管的中频微变等效模型（续三极管的中频微变等效模型（续1）输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流的微小变化IB有关，而与电压VCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：本讲稿第十四页，共三十四页共发射极基本放大电路的中频微变等效电路共发射极基本放大电路的中频微变等效电路rbe+ov&cI&bI&CBEbI&bRcRLRb +iv&电压放大倍数式中式中RL=RC/RL本讲稿第十五页，共三十四页输入电阻输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，一般希望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于Rb比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。cI&bI&Rirbe+oV&CBE+iV&bI&bRcRLRb +iI&本讲稿第十六页，共三十四页输出电阻对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。rbe+V&cI&bI&CBEbI&bRcRbI&Ro的计算方法是：信号源iV&短路，断开负载RL，在输出端加电压V&，求出由产生的电流I&，则输出电阻Ro为：V&本讲稿第十七页，共三十四页例例2.12.1：图示电路，已知V12CC=U，300B=Rk，3C=Rk，3L=Rk，3s=Rk，50=b，试求：（1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数uA&；（2）输入电阻Ri和输出电阻Ro；（3）输出端开路时的源电压放大倍数susUUA&o=。本讲稿第十八页，共三十四页本讲稿第十九页，共三十四页（1）RL接入时的电压放大倍数uA&为：78963.0333350beL-=+-=-=rRAub&RL断开时的电压放大倍数uA&为：156963.0350beC-=-=-=rRAub&（2）输入电阻Ri为：96.0963.0/300/beB=rRRik输出电阻Ro为：3Co=RR k（3）39)156(131oo-=-+=+=uisiisisusARRRUUUUUUA&本讲稿第二十页，共三十四页有射极电阻器的共发射极放大电路有射极电阻器的共发射极放大电路Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（1）计算静态工作点）计算静态工作点本讲稿第二十一页，共三十四页有射极电阻器的共发射极放大电路（续）有射极电阻器的共发射极放大电路（续）Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（2）交流计算）交流计算rbecI&bI&CBEbI&bRcRLRBRERsUsUiUoUi本讲稿第二十二页，共三十四页静态工作点稳定的共发射极放大器静态工作点稳定的共发射极放大器条件条件条件条件：I2IB，则与温度基本无关。调节过程：I2I1IBRb1-上偏置电阻器Rb2-下偏置电阻器本讲稿第二十三页，共三十四页（1）静态计算）静态计算Rb1、Rb2选用相同温度系数的电阻器（同一批号），以减小温度变化对三极管基极电位的影响。Re应选应选温度系数温度系数尽量尽量低低的电阻器的电阻器本讲稿第二十四页，共三十四页（2）交流计算）交流计算本讲稿第二十五页，共三十四页1 1、为什么要设置稳定的、为什么要设置稳定的Q Q点？点？（1 1）Q Q点设置不合适的话，将使输出波形失真点设置不合适的话，将使输出波形失真 （2 2）放大倍数与）放大倍数与Q Q点有关点有关 2 2、环境温度对工作点稳定的影响、环境温度对工作点稳定的影响 当温度升高时，三极管的反向饱和电流当温度升高时，三极管的反向饱和电流I ICBOCBO U UBEBE 、I IC C 从而影响从而影响AuAu静态工作点稳定的共发射极放大器静态工作点稳定的共发射极放大器存在的意义存在的意义本讲稿第二十六页，共三十四页共集电极放大电路共集电极放大电路Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+（1）静态计算）静态计算信号从基极输入，从发射极输出。本讲稿第二十七页，共三十四页Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+rbe+oU&cI&bI&C B E+iU&bI&b RE RL RB Rs +sU&共集电极放大器的微变等效电路 1I&eI&iI&（2）动态分析）动态分析表明表明:同相、无电压放大。同相、无电压放大。表明表明:输入阻抗较高。输入阻抗较高。本讲稿第二十八页，共三十四页Rsus+uiRL+uo+UCCC1C2TRBRE+rbe+oU&cI&bI&C B E+iU&bI&b RE RL RB Rs +sU&共集电极放大器的微变等效电路 1I&eI&iI&表明表明:输出阻抗较小。输出阻抗较小。U输出电阻的计算要点：（1）断开RL，令Ui=0。（2）在输出端加电压U，使该电压在rbe上形成大小为Ib的电流。本讲稿第二十九页，共三十四页射极输出器的特点：电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。输入电阻较高。输出电阻较低。射极输出器的用途：射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。本讲稿第三十页，共三十四页例例2.2：如果用例2.1的共发射极放大器去推动一个阻抗为16欧姆的扬声器，其交流电压增益是多少？如果改为下图所示的连接方式，其交流电压增益有何改善？3k300k3kRL+uo+UCCC2C3RBRE+Rsus+uiRCC1RB+200k2k=200=200rbe2=1k=50=50rbe1=0.96k本讲稿第三十一页，共三十四页共基极交流放大器共基极交流放大器共基组态放大电路共基放大电路的直流通路可见：可见：其直流通路与工作点稳定电路相同，所以其静态工作的点的计算请同学们自学。本讲稿第三十二页，共三十四页共基放大器的微变等效电路动态分析：动态分析：思考：为什么共基电路又被称为电流跟随器？本讲稿第三十三页，共三十四页复合管（达林顿复合管（达林顿Darlinton管）管）自己推导电流关系：自己推导电流关系：请思考：请思考：如果在射极跟随器中采用复合管有什么好处呢？会带如果在射极跟随器中采用复合管有什么好处呢？会带来什么问题吗？来什么问题吗？本讲稿第三十四页，共三十四页