第2章基本放大电路PPT讲稿.ppt

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1、第2章基本放大电路1第1页，共46页，编辑于2022年，星期一 第第2章章 放大电路基础放大电路基础2第2页，共46页，编辑于2022年，星期一三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大电路共射放大电路共基放大电路共基放大电路共集放大电路共集放大电路以共射放大以共射放大电路为例讲电路为例讲解工作原理解工作原理#放大放大电路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计算机仿真计算机仿真3第3页，共46页，编辑于2022年，星期一+VCCRCC1C2VRB1、基本放大电路的组成、基本放大电路的组成2.1.12.1.12

2、.1.12.1.1ui输输入入uo输输出出集电极电源，保证集电极电源，保证集电结反偏集电结反偏,并为电并为电路提供能量路提供能量集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。基极偏基极偏置电阻置电阻 耦合电容耦合电容 10 F50 F作用作用:隔直通交隔直通交是否满足发射结正偏、集电结反偏？是否满足发射结正偏、集电结反偏？#+2.1 基本共射放大电路基本共射放大电路共射放大电路的静态估算法共射放大电路的静态估算法4第4页，共46页，编辑于2022年，星期一2、静态分析静态分析（宜采用估算法）（宜采用估算法）根据直流通道估算根据直流通道估算静态分析目的：求出

3、电路的静态工作点值静态分析目的：求出电路的静态工作点值工工作作点点值值#IBUBE+VCCRBRC直直流流通通道道2.1.12.1.12.1.12.1.1 2.1 基本共射放大电路基本共射放大电路共射放大电路的静态估算法共射放大电路的静态估算法5第5页，共46页，编辑于2022年，星期一例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：V VCC CC=12V=12V，R RC C=4k=4k，R RB B=300k=300k，=37.5=37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。RB+VCCRCC1C2+2.12.12.12.1#一般地，

4、共射电路工作点值在各区时有如下具体标志（参考）：一般地，共射电路工作点值在各区时有如下具体标志（参考）：I IB B（15-5015-50AA）I IC C 几个几个mAmA适中适中U UCECEV VCC CC/2/2放放大大区区饱饱和和区区I IB B（6060AA以上）以上）I IC C（较大（较大)U UCECE0.30.3V V截截止止区区I IB B 10 10AA以下以下I IC C 很小很小U UCE CE V VCCCC点击点击仿真仿真6第6页，共46页，编辑于2022年，星期一各点各点波形波形RB+VCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB 共射放

5、大电路的图解分析法共射放大电路的图解分析法2.1.22.1.22.1.22.1.2输入微弱正弦信号，经三极管放大后，输出同频、反相、放大的正弦信号。输入微弱正弦信号，经三极管放大后，输出同频、反相、放大的正弦信号。结结论论纯交流纯交流直流载交流直流载交流纯交流纯交流#点击点击祥看祥看基本工作过程基本工作过程7第7页，共46页，编辑于2022年，星期一IBUBEQIBQUBEUCEICQUCEQICQ2.1.2 放大电路的图解分析法放大电路的图解分析法1.1.从输入输出曲线上求三极管的静态工作点从输入输出曲线上求三极管的静态工作点(IBQ,ICQ,UCEQ）2.2.观察各处波形有无失真观察各处波

6、形有无失真3.3.作图求出电压放大倍数作图求出电压放大倍数U U0 0/U/Ui i目目的的依依UBE 求出求出 IBQQ Q点与纵轴点与纵轴交点为交点为ICQ 依依UCE=EC ICRC 画出画出 直流负载线直流负载线IBQ与与IBQ交交点为点为Q点点Q Q点与横轴点与横轴交点为交点为UCEQ2.1.22.1.22.1.22.1.2#8第8页，共46页，编辑于2022年，星期一IBUBEQiCuCEibtibtictuit2.1.22.1.22.1.22.1.2图解分析法图解分析法-动态分析动态分析QQ点这点这样变化样变化QQQQQQQQucet假设假设uBE有一有一微小的变化微小的变化uc

7、e相位如何相位如何uce与与ui反相反相！uCE怎么变化怎么变化会引起会引起 ib很很大大的变化的变化也会引起也会引起 ic很大的变化很大的变化#波形有无波形有无失真？失真？放大倍数放大倍数？9第9页，共46页，编辑于2022年，星期一各点波形各点波形RB+VCCRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB纯交流纯交流直流载交流直流载交流纯交流纯交流#2.1.22.1.22.1.22.1.2电压放大倍数？电压放大倍数？10第10页，共46页，编辑于2022年，星期一工作点不合适，会引起波形失真工作点不合适，会引起波形失真iBuBEQIBQUBEuitiCuCEibtibtti

8、cucet波形发波形发生失真生失真#点击点击仿真仿真2.1.22.1.22.1.22.1.211第11页，共46页，编辑于2022年，星期一实现放大的条件实现放大的条件1.三极管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。三极管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2.正确设置静态工作点正确设置静态工作点Q，使整个波形处于放大区。，使整个波形处于放大区。3.输入回路输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出回路输出回路 将变化的将变化的 ic 转化成变化的转化成变化的 uce，经电容滤波只输出交流，经电容滤波只输出交流信号。信号。2.1.22.1.2

9、2.1.22.1.2#12第12页，共46页，编辑于2022年，星期一如何判断一个电路是否能实现放大？如何判断一个电路是否能实现放大？3.晶体管必须满足晶体管必须满足发射结正偏，集电结反偏发射结正偏，集电结反偏。4.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未如果已给定电路的参数，则计算静态工作点来判断；如果未给定电路的参数，则假定参数设置正确。给定电路的参数，则假定参数设置正确。1.信号能否输入到放大电路中。信号能否输入到放大电路中。2.信号能否输出。信号能否输出。与实现放大的条件相对应，判断的过程如

10、下：与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：#2.1.22.1.22.1.22.1.213第13页，共46页，编辑于2022年，星期一放大放大电路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计算机仿真计算机仿真2.1 2.1 放大电路的分析放大电路的分析#2.12.12.12.114第14页，共46页，编辑于2022年，星期一2.1.3 2.1.3 共射放大电路的微变等效电路分析法共射放大电路的微变等效电路分析法1.三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路输入回路输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性当信号很

11、小时，将输入特性在小范围内近似线性 uBE iB对输入的小交流信对输入的小交流信号而言，三极管相号而言，三极管相当于电阻当于电阻rberbe的量级从几百欧到几千欧的量级从几百欧到几千欧对于小功率三极管：对于小功率三极管：B BE EB BC CE EB BE Erbe即：即：等效为等效为#15第15页，共46页，编辑于2022年，星期一UBE 1、三极管的微变等效电路、三极管的微变等效电路 输入回路输入回路B BE EB BC CE E等效为等效为#B BE Erbe 输出回路输出回路由于有由于有(1)输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制的电流源控制的电流源(2)考虑考虑 uCE对对

12、 iC的影响，输出端应并联一大电阻的影响，输出端应并联一大电阻rceE EB BC CrbeB B ibE EE Erce的含义？的含义？rce值很大，可略值很大，可略r rcecec2.1.3 2.1.3 共射放大电路的微变等效电路分析法共射放大电路的微变等效电路分析法16第16页，共46页，编辑于2022年，星期一2、放大电路的微变等效电路分析法、放大电路的微变等效电路分析法uiuoRBRCRLRB+VCCRCC1C2+RL#ibrbeibic电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。2.1.32.1.32.1.32.1.3微变

13、等微变等效电路效电路17第17页，共46页，编辑于2022年，星期一输入输出电阻的计算输入输出电阻的计算rbeRBRCRL电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。一般总是希望得到较大的的输入电阻。输入与输出电阻的定义：输入与输出电阻的定义：输入电阻输入电阻r ri i输出电阻输出电阻r r0 0#2、放大电路的微变等效电路分析法、放大电路的微变等效电路分析法2.1.32.1.32.1.32.1.318第18页，共46页，编辑于2022年，星期一 2.2 2.2 工作点稳定的共射极放大电路工作点稳定的共射极

14、放大电路固定偏置电路的静态工作点由固定偏置电路的静态工作点由UBE、和和ICEO 决定，而这三个决定，而这三个参数均随温度而变化，因此说温度对静态工作点有影响参数均随温度而变化，因此说温度对静态工作点有影响#iBuBE25C50CTUBE ,ICEOICTICIB 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的点是不稳定的,易靠近饱和区或截止区，从而导致失易靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、IC增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从，从而抑制而抑制Q点的变化，保持点的变化，保持Q点稳定。点稳定。常采用分压式偏置电

15、路来稳定静态工作点常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点 电路见下页电路见下页19第19页，共46页，编辑于2022年，星期一分压式偏置电路分压式偏置电路（工作点的稳定静态共射放大电路）（工作点的稳定静态共射放大电路）RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo2.22.22.22.21.静态工作点稳定的原理静态工作点稳定的原理TUBEIBICUEIC见仿真电路见仿真电路2.2.1 2.2.1 静态分析静态分析20第20页，共46页，编辑于2022年，星期一例：例：已知已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求该电路的静态工作点。求该电路的静

16、态工作点。RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuo#见仿真电路见仿真电路21第21页，共46页，编辑于2022年，星期一u0+VCCRB1RCC1C2RB2CERERLuiRCRL#2.2.2 分压式偏置电路动态分析分压式偏置电路动态分析画微变等效电路画微变等效电路rbeRB求电压放大倍数求电压放大倍数求求 输输 入入 电电 阻阻求求 输输 出出 电电 阻阻见仿真电路见仿真电路22第22页，共46页，编辑于2022年，星期一问题问题1：如果去掉如果去掉CE，电路如何分析？，电路如何分析？#2.22.22.22.2静态分析不受影响静态分析不受影响动态分析不同动态分析不同微变等效电路变

17、为：微变等效电路变为：RCRLRBrbeu0+VCCRB1RCC1C2RB2CERERLui23第23页，共46页，编辑于2022年，星期一#2.22.22.22.2静态分析不受影响静态分析不受影响动态分析动态分析微变等效电路：微变等效电路：RCRLRBrbeRB1+VCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题问题2：如果电路如下图所示，如何分析？如果电路如下图所示，如何分析？仅仅RE变为变为RE1+RE2见仿真电路见仿真电路24第24页，共46页，编辑于2022年，星期一2.22.22.22.2例题例题1 1）求静态值）求静态值 2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数A Au

18、u 3 3）求）求r ri i和和r r0 0解：解：1 1）接下页接下页静静态态值值#u0+20V12KC1C23KCEus1.5K K500500 见仿真电路见仿真电路25第25页，共46页，编辑于2022年，星期一1 1）求静态值）求静态值 2 2）求电压放大倍数）求电压放大倍数A Au u 3 3）求）求r ri i和和r r0 0解解 2 2）RCrbe先画微变等效电路：先画微变等效电路：3 3）#RBus Rsu0+20V12KC1C23KCEus1.5K K500500 Rs见仿真电路见仿真电路2.22.22.22.2例题例题26第26页，共46页，编辑于2022年，星期一#1

19、1）求静态值）求静态值 2 2）画微变等效电路）画微变等效电路 3)3)求电压放大求电压放大倍数倍数A Au u 4 4）求）求A Ausm usm 5)5)求求r ri i和和r r0 0u0+10V100KC1C233KCEus3K K200200 Rs1.8K4K4K解：解：1 1）静静态态值值见仿真电路见仿真电路2.22.22.22.2例题例题27第27页，共46页，编辑于2022年，星期一RCRLrbeRBus Rs解解 2 2）2 2）画微变等效电路：）画微变等效电路：3 3）5)5)求输入电阻和输出电阻求输入电阻和输出电阻4 4）#见仿真电路见仿真电路2.22.22.22.2例题

20、例题28第28页，共46页，编辑于2022年，星期一 2.3 共集电极放大电路共集电极放大电路-射极输出器射极输出器RB+VCCC1C2RERLuiu0#电路构成电路构成静静态态分分析析rbeRERLRB动态分析动态分析29第29页，共46页，编辑于2022年，星期一输入电阻输入电阻rbeRERLRB 2.3 射极输出器射极输出器#的求法？的求法？输入电阻较大，作为前一级的负输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。小且取得的信号大。输入电阻输入电阻输出电阻较小，可输出电阻较小，可以提高带负载能力以提高带负载能力详看输出电阻的推导详看

21、输出电阻的推导30第30页，共46页，编辑于2022年，星期一射极输出器小结射极输出器小结2.32.32.32.3RB+VCCC1C2RERLuiu0静静态态分分析析动动态态分分析析#特点：特点：1.1.输入电阻大输入电阻大2.2.输出电阻小输出电阻小3.3.放大倍数约为放大倍数约为 1 1射极输出器的使用射极输出器的使用1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2.将射极输出器放在电路的末级，可以降将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输出电阻，提高带低输出电阻，提高带负载能力。负载能力。3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的

22、匹配作用。将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。31第31页，共46页，编辑于2022年，星期一例：例：已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V1.求求Au、ri和和ro。2.设：设：RS=1 k，求：求：Aus、ri和和ro。3.RL=1k 时，时，求求Au。RB+VCCC1C2RERLuiu0解：解：#2.32.32.32.3见仿真电路见仿真电路32第32页，共46页，编辑于2022年，星期一RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12V1.求求Au、ri和和ro

23、。rbeRERLRB微变等效电路微变等效电路rbe=2.9 k，RS=02.32.32.32.333第33页，共46页，编辑于2022年，星期一rbeRERLRB微变等效电路微变等效电路2.设：设：RS=1 k，求：求：Aus、ri和和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，VCC=12Vrbe=2.9 k，RS=02.32.32.32.334第34页，共46页，编辑于2022年，星期一 RL=1k 时时3.RL=1k 和和 时，时，求求Au。比较比较：空载时空载时,Au=0.995RL=5.6k 时时,Au=0.990RL=1k 时时,Au=0.967 RL=时时可见可

24、见：射极输出器射极输出器带负载能力强。带负载能力强。2.32.32.32.335第35页，共46页，编辑于2022年，星期一耦合方式：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；变压器耦合；光电耦合。2.4 2.4 多级放大电路多级放大电路耦合：耦合：即信号的传送。即信号的传送。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2.动态动态:传送信号，传送信号，波形不失真，减少压降损失波形不失真，减少压降损失第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路

25、 第第 n-1 级级放大电路放大电路功放级功放级2.42.42.42.4#36第36页，共46页，编辑于2022年，星期一设设:1=2=50,rbe1=2.9k ,rbe2=1.7 k 典型电路分析典型电路分析 前级前级后级后级+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2求求 1)1)各级静态值各级静态值2)2)静态分析静态分析:Q点计算同单级点计算同单级动态分析动态分析:关键关键:考虑级间影响考虑级间影响方法方法:ri2 =RL1#ri2？2.42.42.42.437第37页，共46页，编辑于2022年，星期一

26、RE1R2R3RC2RLRSR1 典型电路动态分析典型电路动态分析 微变等效微变等效 电电 路路#2.42.42.42.438第38页，共46页，编辑于2022年，星期一其中其中:RL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rbe1=RE1/RL1 =RE1/ri2=27/1.7 1.7k ri=1000/(2.9+511.7)82k 2.ro=RC2=10k#代入数值代入数值39第39页，共46页，编辑于2022年，星期一电压放大倍数电压放大倍数RE1R2R3RC2RLRSR140第40页，共46页，编辑于2022年，星期一例例：放大电路由下面两个放大电路组成。已知放大电路由下面两个放大电路

27、组成。已知VCC=15V，R1=100k，R2=33k ，RE1=2.5k，RC=5k，1=60，；，；RB=570k，RE2=5.6k，2=100，RS=20k ，RL=5k+VCCR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1电路一电路一RB+VCCC21C22RE2uiuoT2电路二电路二41第41页，共46页，编辑于2022年，星期一1.1.求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数A Au u和和A Ausus。2.2.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数输出，求放大倍数A Au u、r ri i和和r

28、 ro o 。3.3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数输出，求放大倍数A Ausus 。+VCCR1RCC11C12R2CERE1uiriuoT1RB+VCCC21C22RE2uiuoT242第42页，共46页，编辑于2022年，星期一ri =R1/R2/rbe =1.52 k(1)由于由于RS大，而大，而ri小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例：RL=5k 时时,Au=-93；RL=1k 时时,Au=-31。1.求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放

29、大电路一的放大倍数Au和和Aus+VCCR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSriT1rbe1=1.62 k，rbe2=2.36 k 43第43页，共46页，编辑于2022年，星期一输出电阻输出电阻用加压求流法求输出电阻用加压求流法求输出电阻rorbeRERBRSrbeRERBRS电源置电源置0#2.42.42.42.4简化为：简化为：返回返回44第44页，共46页，编辑于2022年，星期一iCuCE近似平行近似平行rce的含义的含义 iC uCE即：即：C CE E等效为等效为c ibE Er rcece#返回返回45第45页，共46页，编辑于2022年，星期一46第46页，共46页，编辑于2022年，星期一