教学课件第2章 基本放大电路.ppt

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1、电子技术基础1电子技术基础第2章 基本放大电路2.2 基本交流电压放大电路的分析2.3 典型交流电压放大电路2.4 多级放大电路2.5 放大电路中的负反馈2.1 基本交流电压放大电路概述2.6 功率放大电路电子技术基础2 放大的概念放大的概念:在电子技术中，利用晶体管组成放大电路，将在电子技术中，利用晶体管组成放大电路，将微弱的微弱的电信号电信号进行放大进行放大, ,驱动负载使其工作。例如，驱动负载使其工作。例如，扩音机电路的示意图如下：扩音机电路的示意图如下：放放大大器器话筒话筒声音信号声音信号微弱微弱电信号电信号本章主要讨论常用的基本放大电路的结构、工作本章主要讨论常用的基本放大电路的结构

2、、工作原理、分析方法及其应用。原理、分析方法及其应用。2.1 2.1 放大电路的概述放大电路的概述返回电子技术基础31.1.发射结正偏发射结正偏 2.2.集电结反偏集电结反偏基本放大条件：基本放大条件：能力知识点1 交流电压放大电路的信号放大过程返回EB和和RB的作用是给晶体管的作用是给晶体管发射结提供适当的正向偏发射结提供适当的正向偏置电压（置电压（UBE=0.7V）。）。EC和和RC的作用是给晶体管的作用是给晶体管提供适当的管压提供适当的管压UCE，使，使UCEUBEEB一般为几伏。一般为几伏。EC一般为几伏到几一般为几伏到几十伏。十伏。电子技术基础4toBitCitBEuBEUoCEut

3、o返回电子技术基础5BEutBEUotCiiuttoBiCEutoiu0ut0uobibeuci返回电子技术基础6返回输出电压uo与输入电压ui之间的关系：1、幅度变大了；2、频率相同；3、相位相反。SRSeiuBEuLROu基本交流电压放大电路基本交流电压放大电路iutt0uo电子技术基础7SRSeiuBEuLROu基本交流电压放大电路基本交流电压放大电路习惯画法：习惯画法：返回电子技术基础8能力知识点能力知识点2 交流电压放大电路的组成交流电压放大电路的组成是放大元件，是放大元件，iC= iB；也是控制也是控制元件，控制元件，控制EC所所提供的能量提供的能量 晶体管晶体管T返回电子技术基础

4、9 直流电源直流电源EC C放大电路的能源，放大电路的能源，并保证集电结反偏。并保证集电结反偏。（几伏十几伏）（几伏十几伏） 集电极电阻集电极电阻RC将电流信号变换电将电流信号变换电压信号。压信号。( (几千欧几千欧至至十几千欧。十几千欧。基极电源基极电源EB和基极电阻和基极电阻RB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。EB一般为几伏一般为几伏, , RB B一般为几一般为几十千欧以上。十千欧以上。返回电子技术基础10隔直流，通交流。一般为隔直流，通交流。一般为几微法到几十微法。几微法到几十微法。耦合电容耦合电容返回电子技术基础11BRCCU除去基极电源，

5、集电极电源简化。除去基极电源，集电极电源简化。返回交流电压放大电路的简化交流电压放大电路的简化电子技术基础122.2 2.2 交流放大电路的分析方法交流放大电路的分析方法放大电路放大电路 分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法返回电子技术基础13能力知识点1 放大电路的静态分析静态静态: :不加输入信号不加输入信号分析的方法分析的方法: :估算法和图解法估算法和图解法静态值静态值: :CECB,UII。1.1.估算法估算法直流通路直流通路返回电子技术基础14根据直流通路估算静态值：根据直流通路估算静态值：BCCBBECCRURU

6、UIB1.1.估算法估算法BCIICCCCCERIUU返回电子技术基础152.2.图解法图解法估算出估算出I IB B，在输出特性曲线上作出直流负载线，在输出特性曲线上作出直流负载线，与与I IB B对应的输出特性曲线和直流负载线的交对应的输出特性曲线和直流负载线的交点点就就是是Q Q点。点。ICUCEBBECCBRUUIQ QCURCCUCC0CEU0CICICEUCCCCCERIUU返回电子技术基础16UCC=12V，RC= 4k ，RB=300k ， = 37.5。【例例2.12.1】晶体管交流放大电路如图所示，已知晶体管交流放大电路如图所示，已知用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态

7、工作点。试求：试求：1.1. 2. 2.用图解法计算静态工作点。用图解法计算静态工作点。解：解：1. 画出直流通路画出直流通路返回电子技术基础17解：解：注意注意IB和和IC的数量级的数量级BCCBBECCRURUUIB1.1.估算法估算法V645 . 112CCCCCERIUUAmARUIBCCB4004. 030012mA5 . 104. 05 .37BCIIUCC=12V，RC= 4k ，RB=300k ， = 37.5。返回电子技术基础182.2.图解法图解法 123O/VCEU/mACIA60A4020AA80391260BI5 . 1Q1Q2QCCUCCCRUAmARUIBCCB4

8、004. 030012mA5 . 1CIV6CEU作直流负载线，作直流负载线，得静态工作点得静态工作点Q。返回电子技术基础19能力知识点2 放大电路的动态分析1. 1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路动态动态: :有输入信号有输入信号分析的方法分析的方法: :微变等效电路微变等效电路法。法。分析指标分析指标: :电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。观察输入回路：观察输入回路：返回电子技术基础201. 1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路观察输入回路：观察输入回路：当信号很小时，输入特性在小范围内近似为线性。当信号很小时，输入特性在小范围内近似

9、为线性。bbeBBEbeiuiur晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻返回电子技术基础21对于小功率晶体管：对于小功率晶体管：)()(26)1 ()(200mAImVrEberbe的数量级从几百欧到的数量级从几百欧到1 1千欧左右。千欧左右。返回电子技术基础221. 1. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路观察输出回路：观察输出回路：)(bBcCCiIiIibBiI所以有所以有bcii各条曲线近似平行，有各条曲线近似平行，有输出端相当是受输出端相当是受 ib控制的电流源控制的电流源。返回电子技术基础23晶体管的微变等效电路为：晶体管的微变等效电路为：考虑各条曲线近似平行，有考虑各条曲线近似平

10、行，有cceceiurrce的阻值很大的阻值很大rce的含义的含义：返回电子技术基础242. 2. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路(1) (1) 放大电路的交流通路放大电路的交流通路交流通路交流通路: : 只考虑交流信号的分电路只考虑交流信号的分电路画交流通路的原则画交流通路的原则: :电容和直流电源相当短路。电容和直流电源相当短路。返回电子技术基础25交交流流通通路路RBRCRLuiuoSRSeiibici返回电子技术基础26将交流通路中的晶体管用微变等效电路代替将交流通路中的晶体管用微变等效电路代替ibiiic（2 2）放大电路的微变等效电路）放大电路的微变等效电路RBRCR

11、LuiuoSRSeiibiciRCRLuoSRSeuiRBrbe ib返回电子技术基础273.3.动态指标的计算动态指标的计算bebirIULbRIUObeLiurRUUAOLCLRRR/负载越大，放大倍数越低。负载越大，放大倍数越低。iIbIcIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U（1）电压放大倍数的计算）电压放大倍数的计算返回电子技术基础28（2 2）输入电阻的计算）输入电阻的计算输入电阻的概念输入电阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效SRSeir对信号源来说，放大电路是电源的负载，可用等效对信号源来说，放大电路是电源的负载，可用等效电阻表示电

12、阻表示, ,等效电阻等效电阻 称为放大电路的输入电阻。称为放大电路的输入电阻。返回ir电子技术基础29输入电阻的计算输入电阻的计算iiiIUriIbIrbeRCRBSRRLiUSEbI0USRSeiriUiIirBRri/beberrcI返回电子技术基础30（5 5）输出电阻的计算）输出电阻的计算 输出电阻的概念输出电阻的概念BRCRiuLRTC20uC1BiCiBEuCEuCCUSRSe等效等效放大电路对负载来说，相当是负载的电压源，放大电路对负载来说，相当是负载的电压源，电压源的内阻电压源的内阻, ,称为放大电路的输出电阻称为放大电路的输出电阻 。OrSerOLR返回电子技术基础31iIb

13、IcIrbeRCRBSRRLiUSEbI0UOrCORr 输出电阻的计算输出电阻的计算0,0, 0ScbIIE返回电子技术基础32【例例2.22.2】晶体管交流放大电路如图所示，已知晶体管交流放大电路如图所示，已知电压放大倍数。电压放大倍数。试求：试求：1.1. 2. 2.输入电阻和输出电阻。输入电阻和输出电阻。解：在解：在【例例2.1】中已中已经求出经求出UCC=12V，RC= 4k ， RL= 6k ，RB=300k ， = 37.5。mA5 . 1CEII利用放大电路的微变利用放大电路的微变等效电路求解。等效电路求解。返回电子技术基础33iIbIcIrbeRCRBSRRLiUSEbIOU

14、k867. 05 . 1265 .3820026)1 (200EbeIr返回电子技术基础34iIbIcIrbeRCRBSRRLiUSEbI0U1. 电压放大倍数电压放大倍数104867. 06/45 .37ObeLiurRUUA2. 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻k4k867. 0867. 0/300/OCbeBiRrrRr返回电子技术基础354.4.非线性失真非线性失真饱和失真饱和失真截止失真截止失真返回电子技术基础36消除失真的方法：消除失真的方法：调整基极电阻的阻值。调整基极电阻的阻值。增大基极电阻，增大基极电阻，消除饱和失真消除饱和失真减少减少基极电阻，基极电阻，消除截止失真消除

15、截止失真返回电子技术基础372.3 2.3 典型交流电压放大电路典型交流电压放大电路 为了保证放大电路的稳定工作，必须有稳定的为了保证放大电路的稳定工作，必须有稳定的静态工作点。静态工作点。 静态工作点不稳定的主要原因是温度变化对晶静态工作点不稳定的主要原因是温度变化对晶体管参数的影响。体管参数的影响。TCBOICEOICIQ1. 温度变化对静态工作点的影响温度变化对静态工作点的影响返回电子技术基础38iCuCEQQ 总的影响结果是：总的影响结果是：温度升高温度升高时，输出时，输出特性曲线特性曲线上移，使上移，使Q点上移。点上移。TCIQ定。导致放大电路工作不稳使动态工作范围减小uAQ返回电子

16、技术基础39观察此电路结构可知，观察此电路结构可知，这个电路的这个电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。T TI IC C在这个电路的基础上在这个电路的基础上如何改进，使温度升高，如何改进，使温度升高，保证保证IC基本不变？基本不变？CBCIIIT思路：思路：2. 工作点稳定电路（分压式偏置电路）工作点稳定电路（分压式偏置电路）（1）电路组成）电路组成返回电子技术基础40CBCIIIT思路：思路： 在基本放大电路中增加两个电阻，其作用在基本放大电路中增加两个电阻，其作用是将是将IC的变化引回到输入端，在保证基极电位的变化引回到输入端，在保证基极电位VB不变的条件下使不变的条件下使UBE IB ，

17、从而保证，从而保证IC 基基本不变本不变,即稳定了即稳定了 Q点。点。返回电子技术基础41（2）工作点稳定原理分析）工作点稳定原理分析设设I2 IB ， 即即I2 I1 ,则有则有CCBBBBURRRV212不受温度影响不受温度影响设设VB UBE ， 即即VE VB ,则有则有EBEEECRVRVII不受温度影响不受温度影响返回直流通路直流通路电子技术基础42TUBEIBICVEIC工作点稳定过程：工作点稳定过程：本电路稳定的过本电路稳定的过程实际上是程实际上是RE形形成的成的负反馈负反馈过程过程.为了保证电压放为了保证电压放大倍数不变，并大倍数不变，并联旁路电容联旁路电容CE。分压式偏置电

18、路分压式偏置电路返回电子技术基础43放大电路的静态值。放大电路的静态值。试求：试求：1.1. 2. 2.电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。【例例2.32.3】分压式偏置电路分压式偏置电路如图所示，已知如图所示，已知 = 46，UBE= 0.6V。解：解：1. 根据直流通根据直流通路求静态值。路求静态值。2. 根据微变等效根据微变等效电路求电压放大电路求电压放大倍数和输入、输倍数和输入、输出电阻。出电阻。返回电子技术基础441. 根据直流通路求静态值。根据直流通路求静态值。V312103010212CCBBBBURRRVV4 . 26 . 03BEBEUVVmA

19、6 . 15 . 14 . 2EEECRVIIA35466 . 1CBIIV8 . 45 . 46 . 112)(ECCCCCERRIUV返回电子技术基础452. 根据微变等效电路求动态指标根据微变等效电路求动态指标9216/3460beLiurRUUAk3k11/10/30/O21CbeBBiRrrRRr1kk963. 06 . 1264620026)1 (200EbeIr返回电子技术基础462.4 2.4 多级放大电路多级放大电路多级放大电路的组成：多级放大电路的组成：多级放大电路的级间耦合方式：多级放大电路的级间耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。直接耦合、阻容耦合、变压

20、器耦合、光电耦合。返回电子技术基础47能力知识点1 阻容耦合放大电路1.各级静态工作点相互独立，可以分别计算。各级静态工作点相互独立，可以分别计算。一、阻容耦合电压放大电路静态与动态分析一、阻容耦合电压放大电路静态与动态分析返回电子技术基础482. 电压放大倍数电压放大倍数211OO1OOuuiiuAAUUUUUUAunuuuuAAAAAn 321级：22222111111/beLuiCLbeLurRArRRrRA其中，返回电子技术基础493. 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路4. 放大电路的输入与输出电阻放大电路的输入与输出电阻niirrrrOO1,返回电子技术基础50二、阻容耦

21、合电压放大电路的频率特性二、阻容耦合电压放大电路的频率特性下限截止频率下限截止频率上限截止频率上限截止频率下面简要分析下面简要分析 幅频特性幅频特性返回电子技术基础51二、阻容耦合电压放大电路的频率特性二、阻容耦合电压放大电路的频率特性放大倍数下降的原因：放大倍数下降的原因：低频区：耦合电容的分压作用低频区：耦合电容的分压作用高频区：晶体管的结电容和电路的分布电容的作用，高频区：晶体管的结电容和电路的分布电容的作用，总的影响结果相当与负载并联一个等效电容。总的影响结果相当与负载并联一个等效电容。中频区：电路中的电容不起作用。中频区：电路中的电容不起作用。返回电子技术基础522.5 2.5 放大

22、电路中的负反馈放大电路中的负反馈凡是将放大电路输出信号（电压或电流）的凡是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端的过程称之为反馈。一部分或全部引回到输入端的过程称之为反馈。若引回的反馈信号削弱了净输入信号，就若引回的反馈信号削弱了净输入信号，就 称为称为负反馈负反馈, ,反之为正反馈。反之为正反馈。能力知识点1 负反馈的基本概念 前面所说的负反馈是直流负反馈，其作用前面所说的负反馈是直流负反馈，其作用是稳定是稳定Q点和抑制零点漂移。这节所讨论的负点和抑制零点漂移。这节所讨论的负反馈是反馈是交流负反馈交流负反馈。返回电子技术基础53负反馈放大电路的输入信号之间的关系负反馈放大

23、电路的输入信号之间的关系反馈信号净输入信号输入信号fdiXXXfidXXX根据输入信号的极性，有根据输入信号的极性，有若反馈信号与输入信号同相，则若反馈信号与输入信号同相，则fidXXX可见，可见，idXX 这种接法为负反馈。这种接法为负反馈。返回电子技术基础54能力知识点2 负反馈的类型及判别方法负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈串联电压负反馈串联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈返回电子技术基础55负反馈电路的分析步骤负反馈电路的分析步骤: :4.4.判断是否为负反馈。判断是否为负反馈。5.5.判断反馈的类型。判断反馈的

24、类型。1.1.画出交流通路。画出交流通路。2.2.找出反馈元件。找出反馈元件。3. 判断判断反馈信号是电压还是电流？反馈信号是电压还是电流？一、判断负反馈的类型一、判断负反馈的类型返回电子技术基础56【例例2.4】串联电压负反馈电路串联电压负反馈电路分析步骤：分析步骤：1. 画出交流通路，如图（画出交流通路，如图（b）。）。2. 找出反馈元件，此电路是找出反馈元件，此电路是RE1和和RF。（a）（b）返回电子技术基础573. 确定反馈信号是电确定反馈信号是电 压还是电流。压还是电流。 是反馈信号。是反馈信号。fU4.4.判断是否为负反馈。判断是否为负反馈。用瞬时极性法判断出各信号的瞬时极性如下

25、：用瞬时极性法判断出各信号的瞬时极性如下：fCCbeiUUUUU211可见，可见，fibeifUUUUU1同相位，则与故为负反馈故为负反馈返回电子技术基础585.5.判断反馈的类型。判断反馈的类型。从输入端看，反馈信号与输入信号串联，即为从输入端看，反馈信号与输入信号串联，即为串联反馈。串联反馈。综上所述，此电路为综上所述，此电路为串联电压负反馈。串联电压负反馈。从输出端看，反馈信从输出端看，反馈信号取自输出电压，即号取自输出电压，即O11111)(URRRRIRIIUFEEEfEfcf所以为所以为电压反馈。电压反馈。返回电子技术基础59能力知识点能力知识点2 负反馈的主要作用负反馈的主要作用

26、1. 降低电压放大倍数降低电压放大倍数返回AFAAf1反馈系数越大，闭环放大倍数越小，甚至小于反馈系数越大，闭环放大倍数越小，甚至小于1。2. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性3. 改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。电子技术基础60返回4. 改善频率特性，展宽通频带。改善频率特性，展宽通频带。两级放大两级放大3. 改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。改善输出波形的质量，减小输出波形的失真。5. 改变输入电阻和输出电阻。改变输入电阻和输出电阻。 串联负反馈可使放大电路的输入电阻增大，并联负反馈串联负反馈可使放大电路的输入电阻增大，并联负反

27、馈可使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，电流负反可使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。馈使输出电阻增大。电子技术基础612.6 2.6 功率放大电路功率放大电路放大系统：放大系统：功率放大电路的任务：输出较大电流，保证功率放大电路的任务：输出较大电流，保证电路输出足够大的功率。电路输出足够大的功率。返回电子技术基础62 为了提高功率，尽可能减小静态时功放管为了提高功率，尽可能减小静态时功放管的损耗，所以在电路结构上采用射级输出形式，的损耗，所以在电路结构上采用射级输出形式，静态工作点在静态工作点在Q2处，即工作在乙类状态。处，即工作在乙类状态。 工作在乙类

28、时，输出电流增大很多，但是工作在乙类时，输出电流增大很多，但是信号出现严重的失真。信号出现严重的失真。为了解决上述问题，采用为了解决上述问题，采用OTL和和OCL电路。电路。返回电子技术基础63一、互补对称功放电路一、互补对称功放电路（OTL）T1是是NPN管，管， T2是是PNP管，两管互补对称，管，两管互补对称，在信号的一个周期内轮流导通，输出完整的正在信号的一个周期内轮流导通，输出完整的正弦波。弦波。返回电子技术基础64一、互补对称功放电路一、互补对称功放电路（OTL）电容电容C C2 2是是T T2 2管的能源，当管的能源，当T T1 1截止时，截止时， C C2 2作为作为电源使电源

29、使T T2 2工作在放大状态。工作在放大状态。返回R RB1B1、R RB2B2和和D D1 1、D D2 2组成分压偏置电路，使两个组成分压偏置电路，使两个功放管工作在乙类状态。功放管工作在乙类状态。电子技术基础65二、互补对称功放电路二、互补对称功放电路（OCL）OTL电路由于电容电路由于电容C2的存在，电路低频响应的存在，电路低频响应特性差，不易集成。为此去掉特性差，不易集成。为此去掉C2，增加负电，增加负电源给源给T2供电，此电路称为供电，此电路称为OCL。电路的特点：电路的特点：1. 双电源供电，效率高。双电源供电，效率高。2. 低频特性好。低频特性好。3. 容易集成。容易集成。返回

30、电子技术基础66本章小结 1.分析放大电路的目的一是确定静态工作点，二是计算分析放大电路的目的一是确定静态工作点，二是计算放大电路的动态性能指标，比如电压放大倍数、输入电阻和放大电路的动态性能指标，比如电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。输出电阻等。 2.基本放大电路静态工作点不稳定，容易受温度的影响，基本放大电路静态工作点不稳定，容易受温度的影响，由此引入分压式偏置放大电路，由此引入分压式偏置放大电路， 3.多级放大电路常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、多级放大电路常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合等。变压器耦合和光电耦合等。 4. 负反馈能改善放大器的性能。稳定放大倍数、减小非负反馈能改善放大器的性能。稳定放大倍数、减小非线性失真、展宽频带、抑制内部噪声和改变输入输出电阻等，线性失真、展宽频带、抑制内部噪声和改变输入输出电阻等，电子技术基础67第2章结 束电子技术基础