2022年基本放大电路教案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 基本放大电路 第一节 放大器概述 基本放大电路也叫放大器, 它是利用三极管的电流放大作用,将柔弱的电信 号(电压信号、电流信号)进行有限的放大,得到需要的电信号;一、放大器的基本概念输 入 端放 大 器输 出 端1、特点大1)输出信号的功率比输入信号的功率要大 此时我们说电子信号得到了放2)输出信号的波形与输入信号的波形要相同 即信号不产生失真2、组成有源器件:三极管 场效应管等无源器件:电阻 电容 电感 变压器等3、基本要求1)足够的放大倍数2)肯定宽度的同频带 信号范畴内的频率应得到同样的放大3)非线性失真小 由于非线性元件引起的波
2、形畸变叫非线性失真4)工作要稳固 各项参数不随工作时间、环境而转变,同时放大器本身不产生自激信号 5)输入信号的电压、电流及功率不能超过放大器的最大答应值否就会损坏 放大器 6)放大器答应输出的输出信号的最大功率应小于由电源供应应放大器的功 率;二、三极管的连接方式名师归纳总结 输入共发射极放大电路输入共基极放大电路共集电极放大电路Q4输 出Q1Q2Q3输出R1输出R2输 入输 出R4R3输 入第 1 页,共 29 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 特点:各种基本放大电路的输入端和输出端共发射极放大电路:信号从基极输入,集电极输出;公共端为发射极 共
3、基极放大电路:信号从发射极输入,集电极输出;公共端为基极 共集电极放大电路:信号从基极输入,发射极输出,公共端为集电极举例:VCCRc Rc R6 R1 C2C1R2VC2RLVc0R7VCeRLC1ReCe信 号 输 入Re0上图为共发射极放大电路,右图为电路图的另一种画法,其中的“” 为公 共接地,是电路中的电流、电压的零参考点,称为接地端;各元件的作用:C1、C2:C1 为输入信号耦合电容,为输入信号供应沟通通路;C2为输出信 号耦合电容, 为输出信号供应沟通通路; 它们同时起隔断直流作用, 防止影响三名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 29 页精选学习资料 - -
4、- - - - - - - 极管的静态工作点;R1、R2:基极偏置电阻,电源电压经这两个电阻分压给基极供应偏置电压,使发射结处于正向导通状态;欧姆;R1 叫上偏电阻, R2 叫下偏电阻;它们一般为几千Rc 叫集电极供电电阻,它起两个作用,其一是将放大的电流信号转为电压 信号,其二是电源 Vc 通过它给集电极供电,使集电结处于反向偏置状态;其阻 值一般为几欧姆 几千欧姆;Re为发射极负反馈电阻,其作用是稳固静态工作点;Ce为发射极沟通旁路电容,其作用是提高沟通信号的放大倍数;V 是放大管,起电流放大作用,是放大器的核心元件;其次节 三极管基本放大电路 一、基本放大电路的组成 如图,是另外一种基本
5、放大电路形式;RCRCviC1RbQ1C2v oRLV CCC3RbQ2C4v oRLVCCV BBv i在上图中, V BB 为基极偏置电源,为发射结供应正向偏压;V CC 为集电极直流电源,为集电结供应反向偏压; 这两个电压共同作用, 使三极管工作在放大状态;在右图中,省去了基极电源,由集电极电源 极电压;二、放大器电流电压符号使用规定V CC 通过 Rb分出一部分供应基大大表示直流重量;如: V B 表示三极管的基极的直流电压;IB 表示基极的直流电流;名师归纳总结 小小 表示沟通重量;如: ib 表示三极管的基极的沟通电流;ub 表示三极管的第 3 页,共 29 页- - - - -
6、- -精选学习资料 - - - - - - - - - 基极的沟通电压;大小 表示沟通重量的有效值;如:效值;V b 表示加到三极管基极的沟通电压的有小大 表示直流重量和沟通重量的叠加;如:iB 表示三极管的基极的直流电流叠加有沟通电流重量;即 iB=ib+IB ;三、放大器的静态工作点1、放大器的静态:当放大器的输入端没有信号输入时所处的状态叫放大器的静态;当放大器无沟通信号输入时, 它的工作状态C3RbRCC4voRLVCC可以由三极管的基极与发射极的直流电压Q2VBE 和基极直流电流 IB、集电极与发射极的直流电压 V CE 和集电极直流电流IC 四个参数来确定;这四个直流参数在三极管的
7、输入特性曲线和输出特性曲线上确定了一个点,这个点就叫三极管的静态工作点;即:静态工作点由上面的四个参数来确定;在三极管的放大状态中,依据输入特性曲线,发射结电压几乎不变,所以只需要确定其他三个参数;在右图中,VBE=0.7V (硅管)IB=VCC/Rb IC= IB VCE= VCC- I CRC同学练习: 1、在上图中, V CC=12V,三极管 =50,Rb=220K,RC=2K,求静态工作点;2、右图为另一种具有稳固工作点的共射放大电路,求静态工作点;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 47k Rb13k RC
8、viC110kVC2v oRLVCC =12VRb2Ce500Re2、放大器能否正常工作的重要条件:设置合适的静态工作点放大器在工作时, 其基极和集电极的电流、 电压值是直流和沟通的瞬时值叠 加而成,而放大器的核心元件三极管处于放大状态的条件是:发射结正向偏置,集电结反向偏置, 所以加在三极管的基极发射结的瞬时电压应大于死区电压,而 且要使集电结处于反向偏置; 如图,当三极管的基极没有加静态偏置时的信号处 理情形;此时,输入的沟通信号由于负 半周使三极管进入截止状态,从而 集电极输出的放大的沟通信号也只 有正半周输出,从而造成严峻的失 真;所以要设置合适的静态工作 点,使输入的沟通信号处于负半
9、周 时三极管也能工作在放大状态从而名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 防止输出波形的失真;四、放大原理三极管对信号是怎样进行放大的?这个过程可以用下图进行说明:图中的C1、C2为输入信号耦合电容和输出信号耦合电容,对沟通信号而言相当于短路,所以沟通信号电压从基极和发射极间输入,而处理后的沟通信号从集电极和发射极间输出; 变化的沟通信号电流叠加在基极的静态直流电流上,形成变化的既有沟通又有直流重量的基极电流i BiB=ib+IB,变化的基极电流又使集电极电流发生更大的变化 (也既有直流又有沟通重量) ,从而在 RC 上
10、的压降也在发生相同的变 化;而集电极电压 vCE=V CC-iCRC,这样往相反方向发生更大变化的沟通信号电压从 集电极输出;由上图可以看出, 输出电压的相位与输入电压的相位刚好相反(输入电压上升到正的最大时,输出电压下降到负的最大)称为 反相器 ;五、直流通路与沟通通路,故这种共发射极的单管放大电路由于放大器放大信号时, 既有直流成分又有沟通成分, 为了分析的便利, 常将直流静态量和沟通动态量分开来讨论,如:分析静态工作点时, 只考虑直流量;而运算放大倍数时又只考虑沟通量;所以要会画放大器的直流通路和沟通通路;1、直流通路的画法名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 29 页
11、精选学习资料 - - - - - - - - - 直流通路:是放大器输入回路和输出回路直流电流的流经路径;因电容的隔 直流的特性,将电容视为开路,其它不变;常用于静态工作点的分析,如下图;2、沟通通路 沟通通路:是放大器沟通信号的流经途径, 它是放大器的沟通等效电路;画法:将容量较大的电容视为短路,将直流电源(内阻小,可忽视不计)视为短路,其余元件照画;如下图;六、基本放大电路的分析方法 一 放大器常用指标 1放大倍数名师归纳总结 1电压放大倍数 AV放大器的输出电压有效值VO与输入电压有效值 Vi 的比值第 7 页,共 29 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - -
12、- - - 称为电压放大倍数;AV=V OIo与输入电流有效值 I i 的比值Vi 2 电流放大倍数 Ai放大器输出电流有效值称为电流放大倍数;Io Ai= Ii倍数3 功率放大倍数 Ao 放大器输出功率Po 与输入功率 Pi 的比值称为功率放大Ap=Po Pi2、放大器的增益放大倍数用对数表示叫做增益G,电子技术对增益作如下规定:1 功率增益 将输出功率与输入功率之比取对数它的单位为贝尔B,因贝尔单位较大,常用非常之一贝尔分贝dB 来度量;即 1 贝尔=10分贝2 电压增益3 电流增益3输入电阻和输出电阻放大器的 输入电阻 ri :放大器输入端加上沟通信号电压 vi,将在输入回路产生输入电流
13、 ii ;这犹如在一个电阻上加上沟通电压将产生沟通电流一样;这个电阻 叫做放大器的 输入电阻 ,用 ri 表示;在数值上等于输入电压与输入名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电流之比;ri =vi / ii输入电阻也可懂得为从输入端看进去的等效电阻,如图 312 左边所示; 这个电阻值越大, 就放大器要求信号源供应的信号电流越小,信号源的负担就越小; 在 应用中总期望放大器输入电阻大一些;放大器的 输出电阻 ro :是从放大器的输出端 不包括外接负载电阻 RL 看进去的沟通等效电阻,如图右边所示;输出电阻越小,放大器
14、带负载才能越强,并且 负载变化时,对放大器影响也小;所以输出电阻越小越好;4通频带放大器在放大不同频率的信号时,其放大倍数是不一样的; 通常放大器的放大才能只适应于一个特定频率范畴的信号;在肯定频率范畴内, 放大器的放大倍数高且稳固, 这个频率范畴为 中频区 ;离开中频区, 随着频率的上升或下降都将使放大倍数急剧下降 ;下限截止频率 f L :信号频率下降到中频时的 截止频率 ;0.707 倍所对应的频率叫 下限上限频率 fH :将信号频率上升使放大倍数下降到中频时的 0.707 倍所对应 的频率叫上限频率 . 通频带 BW:fL与 f H之间的频率范畴称为通频带;名师归纳总结 - - - -
15、 - - -第 9 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二 放大器的估算法 在分析小信号放大器的工作状况时,常用近似估算法;1静态工作点的估算 例 1 图所示的放大电路中, Vcc=12 V,三极管 =50,其余元件参数见图,试估 算静态工作点;例 2 图为另一种具有稳固工作点的共射放大电 路,求静态工作点;3k47kRCRb1viC110kVC2v oRLVCC =12VRb2Ce500Re2输入电阻和输出电阻的估算名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 三极管输人电阻 r be的估
16、算公式rbe=300+1+ 26 mV IEQmA上式中, IEQ为静态发射极电流,因 在几百欧至几千欧之间;IEQICQ,所以可用 ICQ 代替; 一般, rbe 的值三极管的输出电阻:一般为几百千欧以上,通常认为;2 放大器的输人电阻r i 和输出电阻 r o的估算放大器的输入电阻为 r be 和 Rb的并联值,即 : r i =r be Rb 一般 Rbr be,上式可近似认为 r i =r be放大器的输出电阻: 因三极管输出端动态电阻很大, 所以输出电阻近似等于集电极电阻;r oRC3放大器放大倍数的估算如图,由于 Rb与 r be并联就有因 Rbr be,所以 vi=ib r be
17、在输出端有:由于 ic= ib 所以 vo=icR = ib L R L 名师归纳总结 由于 vo与 vi 相位 相反,因此vo=-icR =- ib L R L 第 11 页,共 29 页依据电压放大倍数Av=v ,可算出 Av:v i- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 例 3 在图所示的电路中;设三极管 =50,其余参数见图;试求: 1 静态工作点; 2 rbe3 Av ;4 ri ;5 ro ;解:(1)静态工作点VBE=0.7V IB=VCC=12 V=44.4uA R b270KIC= IB=50 44.4uA=2.2mA VCE=V CC-I
18、 CRC=12V-2.2 mA 3K=5.4V 2求 rbe r be=300+1+ 26mV=300+(1+50)26mV=903IEQmA22.mA(3)求 Av4 求输入电阻 r 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5 求输出电阻 r ;r oRC=3k第三节 具有稳固工作点的放大电路- 分压式偏置电路一分压式偏置电路的结构及工作原理 一 电路结构 图为分压式偏置电路; Rb1为上偏流电 阻,Rb2 为下偏流电阻 它们的取值均为几 十千欧姆 ,电源电压 Vcc经 Rb1、Rb2 分压后得到基极电压VBQ,供应
19、基极偏流I BQ,Re是发射极电阻 ,Ce 是 Re 的旁路电容, Ce 的 作用是供应沟通信号的通道,削减信号的损耗,使放大器的沟通信号放大才能不致 因 Re而降低;Ce的取值一般为 50100uF;由图可见, I 1=I 2+I BQ ,而 I 2I BQ, 所以 I 1I 2, 基极静态电压:VBQVCCR b22VBQ的大与三极管的参数无关,只由VCC和R b 1R b由上式可见,在分压式偏置电路中Rb1、Rb2的分压打算; 二 工作原理温度变化时,三极管的ICBO、VBEQ等参数将发生变化,导致工作点偏移;试验名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 29 页精选学习
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- 2022 基本 放大 电路 教案
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