第6章 基本放大电路课件.ppt
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1、n6.1 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 n6.2 共集电极基本放大电路共集电极基本放大电路 n6.3 场效应管放大电路场效应管放大电路 n6.4 多级放大电路多级放大电路 n6.5 差动放大电路差动放大电路n6.6 功率放大电路功率放大电路 第第6 6章章 基本放大电路基本放大电路 6.1 共射极基本放大电路共射极基本放大电路 下一页 返回电子电路中放大的目的是将微弱的变化信号电子电路中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。放大成较大的信号。 6.1.1 放大的概念放大的概念 下一页 返回-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc (1)三极管三极管T。它是放大电。
2、它是放大电路的核心器件,具有放大电路的核心器件,具有放大电流的作用流的作用(2)基极偏流电阻基极偏流电阻RB。其。其作用是向三极管的基极提供作用是向三极管的基极提供合适的偏置电流,并使发射合适的偏置电流,并使发射结正向偏置。结正向偏置。6.1.2 共射极基本放大电路的共射极基本放大电路的 组成与工作原理组成与工作原理 1.电路中各元件的作用电路中各元件的作用 (3)集电极负载电阻集电极负载电阻RC。RC的作用是把三极管的电流放大转的作用是把三极管的电流放大转换为电压放大。换为电压放大。(4)直流电源直流电源VCC。VCC的正极的正极RC经接三极管集电极,负极接发经接三极管集电极,负极接发射极。
3、射极。VCC有两个作用,一是通过有两个作用,一是通过RB和和RC使三极管发射结正偏、集使三极管发射结正偏、集电结反偏,使三极管工作在放大电结反偏,使三极管工作在放大区;二是给放大电路提供能源。区;二是给放大电路提供能源。下一页上一页返回-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc(5)电容电容C1和和C2。它们起。它们起“隔直通交隔直通交”的作用,避免的作用,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放大电路的输入端与信号源之间,输出端与负载之间直流分量的互相影响。流分量的互相影响。6.1.3 共射基本放大电路的基本分析共射基本放大电路的基本分析方法方法 1、静态分析、静态
4、分析 下一页 返回上一页+V开路开路开路开路-uTR2LBoCRCu1+R+CC-.ic是指无交流信号输入时,是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压都不电路中的电流、电压都不变的状态,静态时三极管变的状态,静态时三极管各极电流和电压值称为静各极电流和电压值称为静态工作点态工作点Q(主要指(主要指IBQ、ICQ和和UCEQ)。静态分析主)。静态分析主要是确定放大电路中的静要是确定放大电路中的静态值态值IBQ、ICQ和和UCEQ。下一页 返回上一页画画直流通路直流通路:耦合电容可视为开路。耦合电容可视为开路。+TRBRCCVcICQ= IBQBBECCBQRUVI BCCRV7 . 0V CCQ
5、CCCEQRIVU 估算法估算法图解步骤:图解步骤:1)用估算法求出基极电流)用估算法求出基极电流IBQ(如(如40A)。)。2)根据)根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。在输出特性曲线中找到对应的曲线。3)作直流负载线。根据集电极电流)作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压与集、射间电压UCE的的关系式关系式UCE=UCCICRC可画出一条直线,该直线在纵轴上的可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为截距为UCC/RC,在横轴上的截距为,在横轴上的截距为UCC,其斜率为,其斜率为1/ RC ,只与集电极负载电阻只与集电极负载电阻RC有关,称为直流负载线。有关,称为直流负载线。(4
6、)求静态工作点)求静态工作点Q,并确定,并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的的值。晶体管的ICQ和和UCEQ既要满足既要满足IB=40A的输出特性曲线,又要满足直流负的输出特性曲线,又要满足直流负载线,因而晶体管必然工作在它们的交点载线,因而晶体管必然工作在它们的交点Q,该点就是静态,该点就是静态工作点。由静态工作点工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值便可在坐标上查得静态值ICQ和和UCEQ。图解法图解法IB=00UCE/V20A40A60A80AIC/mAQICQUCEQUCCRCUCCIB=40A的输的输出特性曲线出特性曲线由由UCE=UCCICRC所决定的直流负载线所决定的直流负
7、载线两者的交点两者的交点Q就是静态工作点就是静态工作点过过Q点作水平点作水平线,在纵轴上线,在纵轴上的截距即为的截距即为ICQ过过Q点作垂线,点作垂线,在横轴上的截在横轴上的截距即为距即为ICQ例:用估算法计算静态工作点。例:用估算法计算静态工作点。已知:已知:VCC=12V,RC=3K ,RB=280K , =40。下一页 返回上一页解:解:mA.RUI0402807012VBBEQCCBQ mA.II6104040BQCQ V.RIU27103106112V33CCQCCCEQ 2、基本放大电路的动态分析、基本放大电路的动态分析是指有交流信号输入时,电路中的电流、电压随是指有交流信号输入时
8、,电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源在直流电源UCC和交流输入信号和交流输入信号ui共同作用下工作,共同作用下工作,电路中的电压电路中的电压uCE、电流、电流iB和和iC均包含两个分量。均包含两个分量。 Rs RB us + + ui RL + uo T RC ib ic :(:(ui单独作用下的电路)。由于电容单独作用下的电路)。由于电容C1、C2足够大,容抗近似为零(相当于短路),直流电源足够大,容抗近似为零(相当于短路),直流电源UCC去掉(短接)。去掉(短接)。下一页 返回上一页图解法图解法1)根据
9、静态分析方法,求出静态工作点)根据静态分析方法,求出静态工作点Q。2)根据)根据ui在输入特性上求在输入特性上求uBE和和iB。3)作交流负载线。)作交流负载线。4)由输出特性曲线和交流负载线求)由输出特性曲线和交流负载线求iC和和uCE。下一页 返回上一页从图解分析过程,可得出如下几个重要结论:从图解分析过程,可得出如下几个重要结论:(1)放大器中的各个量)放大器中的各个量uBE,iB,iC和和uCE都由直流分量和都由直流分量和交流分量两部分组成。交流分量两部分组成。(2)由于)由于C2的隔直作用,的隔直作用,uCE中的直流分量中的直流分量UCEQ被隔开被隔开,放大器的输出电压,放大器的输出
10、电压uo等于等于uCE中的交流分量中的交流分量uce,且与输,且与输入电压入电压ui反相。反相。(3)放大器的电压放大倍数可由)放大器的电压放大倍数可由uo与与ui的幅值之比或有的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻效值之比求出。负载电阻RL越小,交流负载电阻越小,交流负载电阻RL也越也越小,交流负载线就越陡,使小,交流负载线就越陡,使Uom减小,电压放大倍数下降减小,电压放大倍数下降。(4)静态工作点)静态工作点Q设置得不合适,会对放大电路的性能设置得不合适,会对放大电路的性能造成影响。若造成影响。若Q点偏高,输出电压点偏高,输出电压uo(即(即uce)的负半周出)的负半周出现平顶畸变,称为饱
11、和失真;若现平顶畸变,称为饱和失真;若Q点偏低,则点偏低,则Q进入截止进入截止区,输出电压区,输出电压uo的正半周出现平顶畸变,称为截止失真。的正半周出现平顶畸变,称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。微变等效电路法微变等效电路法把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性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,就是放大电路的电路,就是放大电路的微变等效电路微变等效电路,然后用线性电路,然后用线性电路的分析方法来分析,这种方法称为的分析方法来分析,这种方法称为微变等效电路分析法微变等效电路分析法。l 基本思路基本思路l 晶体管微
12、变等效电路晶体管微变等效电路UBEIB0IBUBEQ输入特性曲线在输入特性曲线在Q点附近的微小范点附近的微小范围内可以认为是线性的。当围内可以认为是线性的。当uBE有有一微小变化一微小变化UBE时,基极电流变化时,基极电流变化IB,两者的比值称为三极管的动,两者的比值称为三极管的动态输入电阻,用态输入电阻,用rbe表示,即:表示,即:bbeBBEbeiuIUr+ube+uceicibCBErbe+uceicibCBE+ubeib (a) 三极管 (b) 三极管的微变等效电路)mA(mV)(26)1 (300EQbeIr0UCEICIBICQ输出特性曲线在放大区域内可认输出特性曲线在放大区域内可
13、认为呈水平线,集电极电流的微小为呈水平线,集电极电流的微小变化变化IC仅与基极电流的微小变仅与基极电流的微小变化化IB有关,而与电压有关,而与电压uCE无关,无关,故集电极和发射极之间可等效为故集电极和发射极之间可等效为一个受一个受ib控制的电流源,即:控制的电流源,即:bciirbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU l 放大电路微变等效电路放大电路微变等效电路 Rs RB us + + ui RL + uo T RC ib ic rbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU 电压放大倍数电压放大倍数beLbbebLbbecLorRIrIRIrIRUUAi
14、u式中式中RL=RC/RL。当。当RL=(开路)时(开路)时beCrRAu 输入电阻输入电阻beB/rRIURiiirbe+oUcIbICBE+iUbIRCRLRBRs +sU iIRi 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,总希望(输入电流)的大小。为了减轻信号源的负担,总希望Ri越越大越好。大越好。 输出电阻输出电阻rbe+UcIbICBEbIRCRBRsICoRIUR对于负载而言,放大器的输出电阻对于负载而言,放大器的输出电阻Ro越小,负载电阻越小,负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小,表
15、明放大器带负载能力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,因此总希望越强,因此总希望Ro越小越好。越小越好。温度对工作点的影响温度对工作点的影响温度升高温度升高UBE减小减小ICBO增大增大增大增大IC增大增大6.1.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定分压偏置电路分压偏置电路 Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 T RB1 RB2 RE CE + + + +UCC RC T RB1 RB2 RE UB I1 I2 ICQ IBQ UE + UCEQ + UBEQ :I2IB,则,则CCB2B1B2BURRRU与温度基本无关。与温度基本无关。温
16、度 tICIEUE(=IE RE)UBE(=UBIE RE)IB IC调节过程:调节过程:(1)静态分析)静态分析)(CQBQEBEQBEQCCB2B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRU(2)动态分析)动态分析CbeBBiuRRrRRRrRAo21beL/例:图示电路,已知例:图示电路,已知UCC=12V,RB1=20k,RB2=10k,RC=3k,RE=2k,RL=3k,=50。试(。试(1)静态工作点;)静态工作点;(2)画出微变等效电路;()画出微变等效电路;(3)求电压放大倍数、输入电阻)求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。和输出电阻。 。解:(解:(1)计
17、算静态工作点)计算静态工作点V75. 3)23(65. 112)(A33mA5065. 1mA65. 127 . 04V412102010ECCQCCCEQCQBQEBEQBEQCCB2B1B2BRRIUUIIRUUIIURRRUCQ(2)画微变等效电路画微变等效电路 (3)求电压放大倍数)求电压放大倍数681 . 1333350k1 . 1110065. 126)501 (30026)1 (300beLEQberRAIru(4)求输入电阻和输出电阻)求输入电阻和输出电阻k3k994. 01 . 1/10/20/obeB2B1CiRRrRRR6.2 共集电极基本放大电路共集电极基本放大电路 6
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