电子技术基础与技能(通信类)第2单元--基本放大电路课件.ppt

中等职业教育课程改革国家规划新教材PPT电子技术基础与技能电子技术基础与技能电子技术基础与技能电子技术基础与技能（通信类）（通信类）（通信类）（通信类）人民邮电出版社人民邮电出版社第第2 2单元单元 基本放大电路基本放大电路知识目标：知识目标：知识目标：知识目标：v掌握三极管放大电路的组成及共射放大电路的工作原理。v掌握静态工作点的估算方法、稳定方法。v了解共集放大电路的电路组成、工作特性及主要应用。v了解共基放大电路的电路结构特点。v了解多级放大器的各种耦合方式的特点。v了解放大器的幅频特性的重要意义。v*了解场效晶体管放大电路的特点及应用。v了解谐振放大器的性能指标并能识读典型电路图，理解其工作原理。技能目标：技能目标：技能目标：技能目标：v会用万用表调试基本放大电路、分压式偏置电路的静态工作点。v学会组装收音机中频放大电路，掌握测试方法。三极管放大电路的基本概念三极管放大电路的基本概念1三极管放大电路的基本分析方法三极管放大电路的基本分析方法2共集电极放大电路3共基极放大电路共基极放大电路4多级放大电路多级放大电路5谐振放大电路6第1节 三极管放大电路的基本概念一、放大电路的基本概念、技术指标二、共发射极基本放大电路的组成三、共发射极放大电路的基本工作原理一、放大电路的基本概念、技术指标一、放大电路的基本概念、技术指标1放大电路的分类放大电路的分类 放大电路按信号源所提供信号的幅度划分，有小信号放大电路和大信号放大电路两类；按工作频率的高低划分，有直流放大电路、低频放大电路、中频放大电路、视频放大电路、高频放大电路等类；按用途划分，放大电路有电压放大电路、电流放大电路和功率放大电路3 类。2放大电路的方框图放大电路的方框图 实际放大电路的类型有各种各样，但都可以用一个方框图来表示，如图2.3 所示，其中US 称信号源，它代表待放大的弱小电信号；RL 称负载，它代表实际用电设备（例如喇叭、显像管等）。有信号源的一端叫输入端，有负载的一端叫输出端。3放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标（1）放大倍数。）放大倍数。电压放大倍数Au 是指放大电路的输出电压有效值Uo 与输入电压有效值Ui 的比值，定义式为 电压放大倍数在工程中常用对数形式来表示，称为电压增益，单位为分贝（dB），定义式为 电流放大倍数Ai 是指放大电路的输出电流有效值Io 与输入电流有效值Ii 的比值，定义式为电流放大倍数以对数形式来表示称为电流增益，单位为分贝（dB），定义式为 功率放大倍数Ap 是指放大电路输出功率Po 与输入功率Pi的比值，定义式为功率增益定义式为（2）输入电阻和输出电阻。）输入电阻和输出电阻。输入电阻Ri 是从放大电路的输入端向放大电路看进去的等效电阻。Ri 越大的放大电路，其输入回路所取用的信号电流Ii 越小，放大电路向信号源索取的电流越小。二、共发射极基本放大电路的组成（1）电路组成。）电路组成。（2）元器件作用。）元器件作用。三极管VT 采用NPN 型硅三极管，是放大电路的核心，实现电流放大作用。直流电源+VCC 的作用一是保证三极管工作在放大状态，即发射结正偏，集电结反偏；二是在受输入信号控制的三极管作用下向负载提供能量。基极偏置电阻Rb 的作用是电源电压通过Rb 向基极提供合适的偏置电流IB。Rb 阻值范围一般为几十千欧至几百千欧。集电极负载电阻RC 的作用是一方面电源VCC 通过RC 为集电极供电；另一方面是将集电极电流的变化转换成集射极之间的电压变化，即将放大的集电极电流转换为放大的电压输出。其阻值范围一般为几千欧至几十千欧。耦合电容C1、C2 起“隔直通交”的作用。一方面可避免放大电路的输入端与信号源之间、输出端与负载之间直流电的互相影响，使晶体三极管的静态工作点不会因接入信号源和负载而发生变化；另一方面又要保证输入和输出的交流信号畅通地进行传输。静态工作点对放大电路的放大能力、输出电压波形都有影响。只有当静态工作点在放大区时，三极管才能不失真地对信号进行放大。一般来说，Q 总是设在三极管输出特性曲线放大区的中央，通过调节电阻Rb 可达到目的。（3）静态工作点Q 的设置。若Rb（690k）过大，IBQ 会出现过小，也就是Q 过低进入截止区的情况，输出波形就会出现正半周失真，如图（a）所示的情形，称为截止失真；若Rb（220k）过小，IBQ 会出现过大，即Q 过高进入饱和区情况，输出波形就会出现负半周失真，如图（c）中所示的情形，称为饱和失真；当Rb=470k 时，输出波形正常，如图（b）所示的情形，此时工作点才是合适的。第2节 三极管放大电路的基本分析方法一、画直流通路和交流通路*二、静态工作点的近似计算法*三、交流参数的计算方法四、静态工作点的稳定问题一、画直流通路和交流通路一、画直流通路和交流通路1画直流通路的原则画直流通路的原则电容开路电容开路 直流通路是指静态时，放大电路直流电流通过的路径。在直流情况下电容可视为开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。*二、静态工作点的近似计算法*三、交流参数的计算方法（1）三极管的输入电阻）三极管的输入电阻rbe（2）放大电路的输入电阻）放大电路的输入电阻Ri。（3）放大电路的输出电阻）放大电路的输出电阻Ro。（4）电压放大倍数）电压放大倍数Au。其中 ，当不带负载（空载）时，。式中的负号表示输入电压和输出电压反相。四、静态工作点的稳定问题1放大电路静态工作点不稳定的原因放大电路静态工作点不稳定的原因（1）温度升高会使三极管的参数ICBO（或ICEO）增大，结果使集电极电流IC 增大；（2）温度升高会使三极管的参数 增加，即使IBQ 不变，ICQ=IBQ 也增加；（3）温度升高会使UBE 减小，而 ，则IC 增大；（4）更换三极管时，可能 会不同，也同样会使工作点有较大的变化。2分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路（1）电路组成。）电路组成。（2）稳定条件）稳定条件（3）稳定静态工作点的原理。）稳定静态工作点的原理。稳定工作点的过程可表示为归纳：归纳：分压偏置放大电路具有自动调整功能，当ICQ 要增加时，电路不让其增加；当ICQ 要减小时，电路不让其减小，从而迫使ICQ 稳定。所以该电路具有稳定静态工作点的作用。交流参数的估算。交流参数的估算。*第3节 共集电极放大电路一、电路组成二、电路工作特性三、共集电极放大电路的用途一、电路组成一、电路组成 射极跟随器（也叫射极输出器）是一种共集电极（简称共集）组态的放大电路，用途非常广泛。三、共集电极放大电路的用途v输入级v输出级v中间级*第4节 共基极放大电路一、电路的结构二、电路工作特性二、电路工作特性1放大倍数放大倍数 共基极放大电路的电压放大倍数和共发射极放大电路的相同，但输出电压和输入电压的相位相同。共基极放大电路的电流放大倍数小于1。2输入电阻输入电阻实际电路中常满足Rerbe，可见，共基极放大电路的输入电阻值较小。3输出电阻输出电阻Ro=Rc*第5节 多级放大电路一、耦合方式及特点二、多级放大电路的动态分析三、幅频特性 如果一个电路中包含两个或两个以上单级放大电路，就称这种电路为多级放大电路。在多级放大电路中，与信号源相接的叫首级或第1 级，与负载相接的叫末级或最后一级，其余各级统称为中间级。如图2.29 所示为多级放大电路的方框图。一、耦合方式及特点一、耦合方式及特点1多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 多级放大电路中每个单管放大电路称为“级”，多级放大电路是由两个或两个以上的单级放大电路组成，级与级之间的连接方式叫耦合。常用的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合和光电耦合。2多级放大电路的耦合方式及特点多级放大电路的耦合方式及特点（1）阻容耦合。）阻容耦合。优点：第一，因为耦合电容有隔直流作用，所以各级静态工作点彼此独立，互不影响，这使电路的设计和调整十分方便；第二，在信号频率已知的前提下，选用容量较大的电容进行耦合，因为电容上交流信号损失很小，所以传输效率较高。缺点：不能放大直流信号和频率很低的信号。（2）直接耦合。）直接耦合。优点：第一，不仅可以放大交流信号，也可以放大直流信号；第二，易于集成化。缺点：各级静态工作点互相影响，且存在严重零点漂移问题（目前采用集成电路，因此关于零点漂移问题在介绍集成运算放大器时再讲解）。（3）变压器耦合。）变压器耦合。优点：第一，因为变压器只能传递交流信号不能传递直流信号，所以各级静态工作点也是彼此独立的；第二，因为变压器具有阻抗变换作用，能使放大电路获得最大功率输出。（4）光电耦合。）光电耦合。光电耦合既可传输交流信号又可传输直流信号；既可实现前后级的电隔离，又便于集成化。二、多级放大电路的动态分析1多级放大电路的电压放大倍数多级放大电路的电压放大倍数2多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻Ri=Ri13多级放大电路的输出电阻多级放大电路的输出电阻Ro=Ron三、幅频特性1放大电路的通频带放大电路的通频带 工程上规定：当放大电路的放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707 倍时，相对应的低频频率称下限截止频率fL，相对应的高频频率称上限截止频率fH。下限截止频率fL 与上限截止频率fH 之间的频率范围称放大电路的通频带fBW。即 fBW=fH-fL2放大电路的幅频特性放大电路的幅频特性（1）幅频特性。）幅频特性。放大电路放大倍数的幅度随输入信号频率变化的规律，称为放大电路的幅频特性。放大电路只能放大通频带以内的信号，而通频带之外的信号几乎不放大。（2）多级放大电路的幅频特性。）多级放大电路的幅频特性。放大电路的级数越多，通频带越窄。*第6节 谐振放大电路一、选频的实现二、基本谐振放大电路一、选频的实现一、选频的实现 实现选频的方式有多种，在高频电路中最基本的是用LC 谐振回路，另外，陶瓷或晶体滤波器、声表面波滤波器等选频器件在电视机、收音机等电子通信产品中也得到广泛的应用。如图2.33 所示为滤波器实物图。如图2.34（a）所示为LC 并联谐振电路的原理图，r 是电感线圈L 的内电阻。输入信号电流源Is可以是天线接收到的信号电流、前级三极管的输出电流等。使输入电流的大小IS 保持不变，连续改变其频率，测输出电压的大小U 随频率而变化的情况，绘出的曲线称为幅频特性曲线，如图2.34（b）所示。LC 并联谐振电路对f0 及以f0 为中心的一段较窄频带有较大的输出，而对其他频率，尤其是偏离f0 较大时则输出较小，这就是选频作用。1谐振及谐振频率谐振及谐振频率 当电容C 的容抗和电感L 的感抗相等时，输出电压U 最大，如图2.34（b）f 轴中间所示，此时电路呈纯电阻特性，把出现这种现象的情况称并联谐振，电路发生谐振时对应的频率称谐振频率，用f0 表示。当LC 并联谐振电路的参数都确定后，它的谐振频率为 在LC 并联谐振电路中，为了评价谐振回路损耗的大小，常引入品质因数Q，它定义为回路谐振时的感抗（或容抗）与回路等效电阻（r）之比，即一般LC 谐振回路的Q 值在几十到几百范围内，Q 值越大，回路损耗越小。2通频带通频带 当U/Uo 值由最大值1 下降到0.707 时，所确定的频带宽度2f 就是回路的通频带fBW，如图2.35所示，其值为回路Q 值越高，通频带越窄；回路频率越高，通频带越宽。3选择性选择性 选择性是指回路从含有不同频率信号总和中选出有用信号、排除干扰信号的能力。谐振回路具有选频能力，且回路的谐振曲线越尖锐，对无用信号的抑制作用越强，选择性越好。实际上，选择性常用谐振回路输出信号下降到谐振时输出电压的0.1 倍的通频带fBW0.1 来表示，如图2.35 所示。fBW0.1 越小，回路的选择性就越好。二、基本谐振放大电路 从结构上看，它很像前面学过的共发射极放大电路，它们唯一区别就是单调谐回路谐振放大电路是用一个LC 并联回路代替了集电极电阻RC。图2.36 中R1、R2 是放大电路的偏置电阻；Re 是直流负反馈电阻；C1、Ce 是高频旁路电容，它们起稳定放大电路静态工作点的作用。L、C 组成并联谐振回路，它与三极管共同起着选频放大作用。如果多级放大电路中的每一级都调谐在同一频率上，则称为多级单调谐放大电路。级数越大，通频带越窄。