第15章 基本放大电路.ppt
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1、第第1515章章 基本放大电路基本放大电路15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成 15.2 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 15.3 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析15.4 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定15.5 15.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性15.6 15.6 射极输出器射极输出器 15.7 15.7 差分放大电路差分放大电路15.8 15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路15.9 15.9 场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路本章要求本章要求1.1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发
2、射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。共集电极放大电路的性能特点。2.掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等 效电路分析法。效电路分析法。效电路分析法。效电路分析法。3.3.理解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念,理解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念,理解放大电路输入、输出电阻和多
3、级放大的概念,理解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念,了解放大电路的频率特性。了解放大电路的频率特性。了解放大电路的频率特性。了解放大电路的频率特性。4.4.了解差分放大电路了解差分放大电路了解差分放大电路了解差分放大电路,互补功率放大电路的工作原理互补功率放大电路的工作原理互补功率放大电路的工作原理互补功率放大电路的工作原理 和性能特点和性能特点和性能特点和性能特点5.5.了解场效晶体管的工作原理及其放大电路的性能特点。了解场效晶体管的工作原理及其放大电路的性能特点。了解场效晶体管的工作原理及其放大电路的性能特点。了解场效晶体管的工作原理及其放大电路的性能特点。放大的概念放大的概念放大的
4、概念放大的概念:放大的目的是将微弱的放大的目的是将微弱的放大的目的是将微弱的放大的目的是将微弱的变化信号变化信号变化信号变化信号放大成较大的信号。放大成较大的信号。放大成较大的信号。放大成较大的信号。放大的实质放大的实质放大的实质放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。对放大电路的基
5、本要求对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求 :1.1.要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数(电压、电流、功率电压、电流、功率电压、电流、功率电压、电流、功率)。2.2.尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。指标。指标。指标。15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成1515.1.1 1.1 共
6、发射极放大电路组成共发射极放大电路组成共发射极放大电路组成共发射极放大电路组成 共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE1515.1.2 1.2 共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用 晶体管晶体管晶体管晶体管T T-放大元件放大元件放大元件放大元件,i iC C=i iB B。要保证发。要保证发。要保证发。要保证发射结正偏射结正偏射结正偏射结正偏,集电结反集电结反集电结反集电结反偏偏偏偏,使晶体管工作使晶体管工作使晶体管工作
7、使晶体管工作在放大区在放大区在放大区在放大区 。基极电源基极电源基极电源基极电源E EB B与基极与基极与基极与基极电阻电阻电阻电阻R RB B-使发射结使发射结使发射结使发射结 处于正偏,并提供处于正偏,并提供处于正偏,并提供处于正偏,并提供大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电大小适当的基极电流。流。流。流。共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成集电极电源集电极电源集电极电源集电极电源E EC C-保保保保证集电
8、结反偏,并证集电结反偏,并证集电结反偏,并证集电结反偏,并为电路提供能量。为电路提供能量。为电路提供能量。为电路提供能量。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C-将将将将变化的电流转换为变化的电流转换为变化的电流转换为变化的电流转换为变化的电压。变化的电压。变化的电压。变化的电压。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2-隔离输入、输出隔离输入、输出隔离输入、输出隔离输入、输出与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的与放大电路直流的联系,同时使信号联系,同时使信号联系,同时使信号联系,同时使信号顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输出。顺利输入、输
9、出。信信信信号号号号源源源源负载负载负载负载共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成1515.1.2 1.2 共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用共发射极放大电路各元件作用 单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路共发射极放大电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE
10、 iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE15.1 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成15.1.3 共发射极放大电路的电压放大作用共发射极放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO结论:结论:(1)(1)无输入信号电压时,三极管各电极上都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极上都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极上都是恒定
11、的无输入信号电压时,三极管各电极上都是恒定的 电压和电流电压和电流电压和电流电压和电流:I IB B、U UBEBE和和和和 I IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和和和(I IC C、U UCECE)分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为性曲线上的一个点,称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE?有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号(
12、u ui i 0)0)时时时时 uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC15.1.3.共射放大电路的电压放大作用共射放大电路的电压放大作用+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO结论:结论:(2)(2)加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大 小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础
13、上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了 一个交流量,但方向始终不变。一个交流量,但方向始终不变。一个交流量,但方向始终不变。一个交流量,但方向始终不变。+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析结论:结论:(3)(3)若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(4)(4)输出电压与输入电压在相位上相
14、差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180180,即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO1.1.实现放大的条件实现放大的条件实现放大的条件实现放大的条件 (1)(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集 电结反偏。电结反偏。电结反偏。电结反偏。(2)(2)正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大正确设
15、置静态工作点,使晶体管工作于放大正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大 区。区。区。区。(3)(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电输入回路将变化的电压转化成变化的基极电输入回路将变化的电压转化成变化的基极电输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。流。流。流。(4)(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。2.2.直流
16、通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路和交流通路直流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路。这作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样,交直流
17、所走的通路是不同的。样,交直流所走的通路是不同的。样,交直流所走的通路是不同的。样,交直流所走的通路是不同的。直流通路:直流通路:直流通路:直流通路:无信号时电流(直流电流)的通路,无信号时电流(直流电流)的通路,无信号时电流(直流电流)的通路,无信号时电流(直流电流)的通路,用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。交流通路:交流通路:交流通路:交流通路:有信号时交流分量(变化量)的通路,有信号时交流分量(变化量)的通路,有信号时交流分量(变化量)的通路,有信号时交流分量(变化量)的通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、用来计算电压放大倍数、输入电阻、用
18、来计算电压放大倍数、输入电阻、用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。例:例:例:例:画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点Q Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui
19、+uo+uBEuCE iCiBiERBRCuiuORLRSes+对交流信号对交流信号对交流信号对交流信号(有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号u ui i时的交流分量时的交流分量时的交流分量时的交流分量)XC 0,C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻,电源的端电内阻,电源的端电压恒定,直流电源压恒定,直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。短路短路短路短路对地短路对地短路交流通路交流通路交流通路交流通路 用来计算电压用来计算电压用来计算电压用来计算电压放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入放大倍数、输入电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻电阻、输出电阻等动态参
20、数。等动态参数。等动态参数。等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE15.2 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析静态:静态:静态:静态:放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。)时的工作状态。分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:估算法、图解法。估算法、图解法。所用电路:所用电路:所用电路:所用电路:放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。设置设置设置设置Q Q点的目的:点的目的:点的目的:点的目的:(1)使放大电路的放大信号不失真;使放大电路的放大信号不失真;使放大电路的放大信号不失真;使放大电路的放大信
21、号不失真;(2)2)使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是动态的基础。动态的基础。动态的基础。动态的基础。静态工作点静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。15.2.1 15.2.1 用估算法确定静态值用估算法确定静态值根据电流放大作用根据电流放大作用当当UBE UCC时,时,+UCCRBRCT+UBEUCEICIB由由由由KVL:KVL:U UCC CC=I IB B R RB B+U UBEBE由由由由KVL:KVL:
22、U UCC CC=I IC C R RC C+U UCECE所以所以所以所以 U UCE CE=U UCC CC I IC C R RC C 例例例例1 1:用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。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:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:解:注意:注意:注意:注意:电路中电路中电路中电路中I IB B 和和和和 I IC C 的数量级不同的数量级不同的数量级不同的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCEICIB例例例例2 2:用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算
23、图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。由例由例由例由例1 1 1 1、例、例、例、例2 2 2 2可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算静态静态静态静态值的公式也不同。值的公式也不同。值的公式也不同。值的公式也不同。由由KVL可得:可得:由由KVL可得:可得:IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB15.2.2 15.2.2 用图解法确定静态值用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤:步骤:步骤:步骤:1.1.用估算法确定用估算法确定用估算法确定
24、用估算法确定I IB B 优点:优点:优点:优点:能直观地分析和了解静能直观地分析和了解静能直观地分析和了解静能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路态值的变化对放大电路态值的变化对放大电路态值的变化对放大电路 的影响。的影响。的影响。的影响。2.2.由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定I IC C 和和和和U UCCCCUCE=UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB直流负载线方程直流负载线方程直流负载线方程直流负载线方程15.2.2 用图解法确定静态值用图解法确定静态值 直流负载线斜率直流负载线斜率直流负载线斜率直流负载线斜率ICQUCEQUCCU
25、UCECE =U=UCCCCIIC CR RC CUCE/VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点OQUCC(1)作直流负载线)作直流负载线解解IC=0 时时 UCE=UCC可在图上作直流负载线。可在图上作直流负载线。ICUCEQ1Q2IB=20AIB=0IB=40AIB=60AIB=80AIB=100A1.531206(V)(mA)UCE=0 时时根据根据 UCE=UCC-RCIC返回返回 已知已知UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。(1)作直流负)作直流负载线;(载线;(2)求静态值
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