第二章三极管基本放大器.优秀PPT.ppt

其次章其次章 三极管基本放大器三极管基本放大器 基本放大电路一般是指由一个三极管与基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。相应元件组成的三种基本组态放大电路。1.1.放大电路主要用于放大微弱信号，输放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。号的能量得到了加强。2.2.输出信号的能量事实上是由直流电源输出信号的能量事实上是由直流电源供应的，只是经过三极管的限制，使之转换供应的，只是经过三极管的限制，使之转换成信号能量，供应应负载。成信号能量，供应应负载。共放射极组态沟通基本放大电路的组成共放射极组态沟通基本放大电路的组成 图图 2.1 共放射极组态沟通基本放大电路共放射极组态沟通基本放大电路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的前提。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沟通通道。动态，正确地区分直流通道和沟通通道。动态动态 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称沟通工作状态。也称沟通工作状态。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。直流通道和沟通通道直流通道和沟通通道(a)直流通道图 2.2 共射极放大电路的直流通道和沟通通道(b)沟通通道静态工作状态的估算法静态工作状态的估算法 IBQ、ICQ和和VCEQ这些量代表的工作状态称为这些量代表的工作状态称为静态静态工作点工作点，用用Q表示。在测试基本放大电路时，往往测量表示。在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位三个电极对地的电位VBQ、VEQ和和VCQ即可确定三极管即可确定三极管的静态工作状态的静态工作状态。依据直流通道可对放大电路的静态进行计算依据直流通道可对放大电路的静态进行计算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。沟通负载线沟通负载线 1.1.通通过过输输出出特特性性曲曲线线上上的的Q Q点点做做一一条条直直线线，其其斜斜率为率为-1/R-1/RL L。2.2.RL=RL=RLRcRLRc，是是沟沟通通 负载电阻。负载电阻。3.3.沟通负载线是有沟通沟通负载线是有沟通 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.沟通负载线与直流沟通负载线与直流 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沟通分析的图解法沟通分析的图解法图解步骤：（1）依据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）依据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作沟通负载线。（4）由输出特性曲线和沟通负载线求iC和uCE。0 (a)输入回路 (b)输出回路uCEiCQICQUCCuBEiB0uBEtiBt0iCt0tQQQQQIBQUBEQuCEUCEQ直流负载线沟通负载线00饱和失真饱和失真输出回路ouCEiCQICQiCtotQQuCEUCEQo输入回路IuBEiBouBEtiBtoQQQIBQUBEQo截止失真截止失真输出回路输入回路IuBEiB0uBEtiBt0QIBQUBEQ0(b)截止失真0uCEiCICQiCt0tQQUCEQ0uCEQ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要设置要设置在沟通负载线的中在沟通负载线的中间部位间部位2 2、留意区分、留意区分“最大最大沟通电压增益沟通电压增益”与与“最大不失真输出幅度最大不失真输出幅度”。存在电压增益的。存在电压增益的最大值是因为最大值是因为分布分布的不匀整性。的不匀整性。非线性失真非线性失真 由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。性失真。非线性失真系数：在某一正弦信号输入下，输出非线性失真系数：在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波重量的总有效值与波形因非线性而产生失真，其谐波重量的总有效值与基波重量之比，用基波重量之比，用THDTHD表示，即表示，即: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。等效的条件是晶体管在中频小信号（微变量）状况下工作。这样就能在静态工作点旁边的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。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更IC仅与基极电流的微小变更IB有关，而与电压VCE无关，故集电极和放射极之间可等效为一个受ib限制的电流源，即：共放射极基本放大电路的中频微变等效电路共放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输入电阻输入电阻Ri的大小确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，并不志向。cI&bI&Rirbe+oV&CBE+iV&bI&bRcRLRb +iI&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的变更对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载实力越强，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，也不志向。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&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接入和断开两种状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=。（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&有射极电阻器的共放射极放大电路有射极电阻器的共放射极放大电路Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（1）计算静态工作点）计算静态工作点有射极电阻器的共放射极放大电路（续）有射极电阻器的共放射极放大电路（续）Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB+RE（2）沟通计算）沟通计算rbecI&bI&CBEbI&bRcRLRBRERsUsUiUoUi静态工作点稳定的共放射极放大器静态工作点稳定的共放射极放大器条件条件条件条件：I2IB，则与温度基本无关。调整过程：I2I1IBRb1-上偏置电阻器Rb2-下偏置电阻器（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），以减小温度变更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（2）沟通计算）沟通计算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 当温度上升时，三极管的反向饱和电流当温度上升时，三极管的反向饱和电流ICBOICBO UBE UBE、IC IC 从而影响从而影响AuAu静态工作点稳定的共放射极放大器静态工作点稳定的共放射极放大器存在的意义存在的意义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，从放射极输出。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。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。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更对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。例例2.2：假假如如用用例例2.1的的共共放放射射极极放放大大器器去去推推动动一一个个阻阻抗抗为为16欧欧姆姆的的扬扬声声器器，其其沟沟通通电电压压增增益益是是多多少少？假假如如改改为为下下图所示的连接方式，其沟通电压增益有何改善？图所示的连接方式，其沟通电压增益有何改善？3k300k3kRL+uo+UCCC2C3RBRE+Rsus+uiRCC1RB+200k2k=200=200rbe2=1k=50=50rbe1=0.96k共基极沟通放大器共基极沟通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。共基放大器的微变等效电路动态分析：动态分析：思索：为什么共基电路又被称为电流跟随器？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：请思索：假如在射极跟随器中接受复合管有什么好处呢？请思索：假如在射极跟随器中接受复合管有什么好处呢？会带来什么问题吗？会带来什么问题吗？