电工学-第9章基本放大电路资料上课讲义.ppt
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1、电子技术电子技术电工学-第9章基本放大电路资料第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、工作状态二、工作状态 条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结反偏。集电结反偏。发射区发射载流子发射区发射载流子 形成电流形成电流IE 少部分在基区被复合少部分在基区被复合 形成形成IB 大部分被集电区收集大部分被集电区收集 形成形成IC 1放大状态放大状态电流的形成电流的形成NPNB E CRCUCC UBB RB晶体管中载流子的运动过程晶体管中载流子的运动过程IEICIB高等教育出版社高等教育出版社2第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大
2、大电电电电路路路路 电流的关系电流的关系 IE=IB+IC 当当 IB=0 时，时，直流直流(静态静态)电流放大系数电流放大系数 交流交流(动态动态)电流放大系数电流放大系数 IC IBICICEO IB =IC IB=UCE=常数常数 IC IB IC=ICEONPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB电路图电路图高等教育出版社高等教育出版社3第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 IB 微小的变化，会产生微小的变化，会产生 IC 很大的变化。很大的变化。IC=IB。0UCEUCC，UCE=UCCRC IC。晶体管相当于通路。晶体管相当于通
3、路。特点特点高等教育出版社高等教育出版社4第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 特点：特点：IB,IC 基本不变。基本不变。ICUCC/RC。UCE0。晶体管相当于短路。晶体管相当于短路。条件条件:发射结正偏发射结正偏,集电结正偏。集电结正偏。IB,IC UCE=(UCCRC IC)ICM=UCC/RC 2.饱和状态饱和状态电路图电路图NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIBCERCUCC 饱和状态时的晶体管饱和状态时的晶体管高等教育出版社高等教育出版社5第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 特
4、点：特点：IB=0 IC=0 UCE=UCC 晶体管相当于开路。晶体管相当于开路。3.截止状态截止状态条件条件:发射结反偏发射结反偏,集电结反偏。集电结反偏。电路图电路图CERCUCC 截止状态时的晶体管截止状态时的晶体管NPNB E CRCUCC UBB RBIEICIB高等教育出版社高等教育出版社6第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 晶体管处于放大状态。晶体管处于放大状态。(2)开关开关 S 合向合向 b 时时 例例9.1.1 图示电路，晶体管的图示电路，晶体管的 =100，求开关，求开关 S 合向合向 a、b、c 时的时的 IB、IC 和和
5、UCE，并指出晶体管的工作，并指出晶体管的工作 状态（忽略状态（忽略 UBE）。）。解解 (1)开关开关 S 合向合向 a 时时 UBB1 RB1 5 500103 IB=A =0.01 mAIC=IB =1000.01 mA=1 mA UCE=UCCRCIC =(1551031103)V=10 VUCC=15 V UBB1=5 V UBB2=1.5 VRB1=500 k RB2=50 k RC=5 k UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c 高等教育出版社高等教育出版社7第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 UCE=0
6、 V 晶体管处于饱和状态。因为若晶体管处于饱和状态。因为若 IC=IB=1000.1mA=10 mA UCE=UCCRCIC=(15510310103)V=35 V UCE0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。，这是不可能的，即不可能处于放大状态。(3)开关开关 S 合向合向 c 时时 IB=0，IC=0，UCE=UCC=15 V 晶体管处于截止状态。晶体管处于截止状态。UCC RC =3 mA UCC RC15 5103 IC=A=3 mA UBB1 S BCERCUCC RB1 UBB2 RB2 a b c UBB1 RB2 5 50103 IB=A=0.1 mA 高等教育出版社高等教育
7、出版社8第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 三、三、特性曲线特性曲线 1.1.输入特性输入特性输入特性输入特性 IB=f(UBE)UCE=常数常数 UCE1V25 UCE1V7580604020UBE/VIB/AO0.4 0.8 硅管：硅管：UBE 0.7 V 锗管：锗管：UBE 0.3 ViC uCE uBE iBBEC输入特性输入特性工作方式工作方式高等教育出版社高等教育出版社9第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 2.2.输出特性输出特性输出特性输出特性 IC=f(UCE)IB=常数常数 放放 大大
8、 区区IC/mA43213 6 9UCE/VO IB=0 20 A 40 A 60 A 80 A 100 A 饱和区饱和区截止区截止区输出特性输出特性iC uCE uBE iBBEC工作方式工作方式高等教育出版社高等教育出版社10第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 动态电流放大系数动态电流放大系数 2.穿透电流穿透电流 ICEO3.集电极最大允许电流集电极最大允许电流 ICM4.集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率 PCM PC=UCE IC5.反向击穿电压反向击穿电压 U(BR)CEO静态电流放大系数静态电流放大系数 四、主要参数四、主要参数1.
9、电流放大系数电流放大系数43213 6 9 ICUCE O 放放 大大 区区截止区截止区饱饱和和区区过过 损损 耗耗 区区 安安 全全 工工 作作 区区 U(BR)CEO ICM PCM功耗曲线功耗曲线高等教育出版社高等教育出版社11第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.2 放大电路的工作原理放大电路的工作原理一、电路组成一、电路组成 BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC两个电源的放大电路两个电源的放大电路一个电源的放大电路一个电源的放大电路高等教育出版社高等教育出版社12第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大
10、电电电电路路路路 RBRC+UCC uo ui C1C2RBRC-UCC uo ui C1C2NPN 管放大电路管放大电路PNP 管放大电路管放大电路放大电路的简化画法：放大电路的简化画法：高等教育出版社高等教育出版社13第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 iB uBE 二、信号的放大过程二、信号的放大过程 1.1.静态时静态时静态时静态时 ui=0，直流电源单独作用。，直流电源单独作用。2.2.动态时动态时动态时动态时 输入信号输入信号 ui，Oui t iC uCE 输出信号输出信号 uo=uce=RC ic RBRC+UCC uo ui C1
11、C2O t ui t uo O t UBEOIB tO t UCEO t ICO t uoO信号的放大过程信号的放大过程高等教育出版社高等教育出版社14第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.3 放大电路的静态工作点放大电路的静态工作点一、静态工作点一、静态工作点IC IBUBE QUCEUCCUCC RC 已知已知 IB 确定确定 Q 点点 确定确定 UBE。在输出特性曲线上在输出特性曲线上 已知已知 IB 可确定可确定 Q 点点 可知可知 IC,UCE。UBE IBOUCEICO输输入入特特性性输输出出特特性性Q直流负载线直流负载线 在输入特性
12、曲线上在输入特性曲线上Q 点点IBUBEICUCE高等教育出版社高等教育出版社15第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 该电路参数一定时，偏流该电路参数一定时，偏流IB是固定的，称是固定的，称之为之为固定偏置放大电路固定偏置放大电路。RBRC+UCC uo ui C1C2高等教育出版社高等教育出版社16第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、静态工作点的影响二、静态工作点的影响 1.当当 IB 太小，太小，Q 点很低，引起后半周截止失真。点很低，引起后半周截止失真。2.当当 IB 太大，太大，Q 点很高，
13、引起前半周饱和失真。点很高，引起前半周饱和失真。截止失真和饱和失真统称为非线形失真。截止失真和饱和失真统称为非线形失真。UCEuCEO t IBiBO t ICiCO t UCEuCEO t ICiCO t IBiBO t uOO t uOO t 截截止止失失真真饱饱和和失失真真高等教育出版社高等教育出版社17第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.4 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标一、一、电压放大倍数电压放大倍数 其分贝值其分贝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定义：定义：Uo UiAu=Uo UiAu=Uo Ui 绝对值绝对值
14、:|Au|=Uom Uim=当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时,高等教育出版社高等教育出版社18第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 在放大电路中在放大电路中:二、输入电阻二、输入电阻定义：定义：Ui Ii ri=Ui Ii ri=当输入信号为正弦交流信号时当输入信号为正弦交流信号时 ri RSri Ui=Us Us RSri Ii=Ui+_UsIiRS放放大大电电路路ri放大电路放大电路信号源信号源输入电阻输入电阻高等教育出版社高等教育出版社19第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 ri
15、 大大 Ui 大大 Uo 大；大；ri 大大 Ii 小小 可减轻信号源的负担；可减轻信号源的负担；ri RSri Ui=Us Us RSri Ii=ri 越大越好，越大越好，ri RS。可见：可见：Ui+_UsIiRS放放大大电电路路ri输入电阻输入电阻高等教育出版社高等教育出版社20第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 三、输出电阻三、输出电阻 UOC ISC ro=UOC ISC ro=当输入信号为正弦交流信号时：当输入信号为正弦交流信号时：定义：定义：其中其中:Ues=UOC =A0Ui RL RLroUoL=UOC RL RLro|Au|=|
16、A0|Uo+_UesIoro RL放大电路放大电路负载负载 输出电阻输出电阻高等教育出版社高等教育出版社21第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 若若 ro 小，带载能力强；反之带载能力差。小，带载能力强；反之带载能力差。RL RLroUoL=UOC RL RLro|Au|=|A0|可见：可见：ro 越小越好，越小越好，ro RL。Uo+_UesIoro RL高等教育出版社高等教育出版社22第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 四、放大电路的频率特性四、放大电路的频率特性 幅频特性幅频特性:|Au|f 27
17、0o180o 90oO f 相频特性相频特性:f|Am|f O|Au|f1f2 通频带通频带0.707|Am|高等教育出版社高等教育出版社23第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 解解 (1)ri RSri Ui=Us 9103(19)103=10 mV =9 mV UOC=|A0|Ui =1009 10-3 V=0.9 V=900 mV 例例 9.4.1 某放大电路的空载电压放大倍数某放大电路的空载电压放大倍数|A0|=100，输入电阻，输入电阻 ri=9 k ，输出电阻，输出电阻 ro=1 k，试问，试问:(1)输入端接到输入端接到 Us=10
18、mV，RS=1 k 的信号源上，开的信号源上，开路电压路电压 UOC 应等于多少？应等于多少？(2)输出端再接上输出端再接上 RL=9 k 的的负载电阻时，负载上的电压负载电阻时，负载上的电压 UoL 应等于多少？这时电压应等于多少？这时电压放大倍数放大倍数|Au|是多少？是多少？高等教育出版社高等教育出版社24第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RL RLro|Au|=|A0|(2)=810 mV=0.81 V RL RLroUoL=UOC 9103 (19)103=900 10-3 V 9103(19)103=100=90 Uo Ui或或|Au
19、|=810 9=90高等教育出版社高等教育出版社25第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 9.5 双极型晶体管基本放大电路双极型晶体管基本放大电路一、共射放大电路一、共射放大电路 1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成(1)增加一个偏流电阻增加一个偏流电阻 RB2，可以固定基极电位。可以固定基极电位。只要满足只要满足:I2 IB RB2 RB1RB2 UB=UCC 选择参数时，一般取选择参数时，一般取 I2(510)IB。共射放大电路共射放大电路RC+UCC uo ui C1C2RB2RECERB1高等教育出版社高等教育出版社26第第第第9 9 9
20、 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 (2)增加发射极电阻增加发射极电阻 RE，可以稳定可以稳定 IC。只要满足只要满足 UB UBE UBREUEREIE=IC=1 IE 选择参数时选择参数时,一般取一般取 UB(510)UBE。T ICEO IE URE IC IC UBE 共射放大电路共射放大电路RC+UCC uo ui C1C2RB2RECERB1高等教育出版社高等教育出版社27第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 (3)增加增加 CE,避免避免|Au|下降。下降。对电压、电流和功率都有放大作用，对电压、电流和功率都
21、有放大作用，输出与输入电压相位相反。输出与输入电压相位相反。ube=ui-REie2.2.性能特点性能特点性能特点性能特点 共射放大电路共射放大电路RC+UCC uo ui C1C2RB2RECERB1高等教育出版社高等教育出版社28第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB+UCC uO ui C1C2RE二、共集放大电路二、共集放大电路 共集放大电路共集放大电路RBRC+UCC uo ui C1C2固定偏置放大电路固定偏置放大电路(1)RE取代取代RC，RE可以稳定可以稳定 QC点。点。(2)改集电极输出为发射极输出改集电极输出为发射极输出与固定
22、偏置放大电路结构的不同：与固定偏置放大电路结构的不同：1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成射极输出器射极输出器或射极跟随器或射极跟随器高等教育出版社高等教育出版社29第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 二、共集放大电路二、共集放大电路 (1)无电压放大作用无电压放大作用(2)有电流和功率放大作用有电流和功率放大作用2.2.性能特点性能特点性能特点性能特点 Au1且且Au 1 1RB+UCC uO ui C1C2RE共集放大电路共集放大电路（输出与输入电压同相位）（输出与输入电压同相位）(3)与共射放大电路相比：与共射放大电路相比：ri大，大，r
23、o小小用作输入级，减小信号源负担；用作输入级，减小信号源负担；用作输出级，提高放大器带载能力。用作输出级，提高放大器带载能力。高等教育出版社高等教育出版社30第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB1RC+UCC uo ui CBC2RB2REC1三、共基放大电路三、共基放大电路1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成共基放大电路共基放大电路(1)增加一个偏流电阻增加一个偏流电阻 RB2 和射极电阻和射极电阻RE，以稳定，以稳定 Q点。点。(2)信号改为发射极输入信号改为发射极输入(3)增加了增加了CB，使基极成为，使基极成为信号输入和输出的公共端
24、。信号输入和输出的公共端。与固定偏置放大电路相比：与固定偏置放大电路相比：高等教育出版社高等教育出版社31第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RB1RC+UCC uo ui CBC2RB2REC12.2.性能特点性能特点性能特点性能特点共基放大电路共基放大电路三、共基放大电路三、共基放大电路 (1)无电流放大作用无电流放大作用(2)有电压和功率放大作有电压和功率放大作用，且输出与输入电压用，且输出与输入电压同相位。同相位。(3)与共射放大电路相比：与共射放大电路相比：ri小，小，ro相同相同同频带宽，稳定性好，具有恒流输出特性，同频带宽，稳定性好，
25、具有恒流输出特性，适用于要求同频带宽和频率高的场合。适用于要求同频带宽和频率高的场合。高等教育出版社高等教育出版社32第第第第9 9 9 9章章章章 基基基基本本本本放放放放大大大大电电电电路路路路 RC+UCC uo ui C1C2RB2RECERB1*9.6 双极型晶体管放大电路的分析双极型晶体管放大电路的分析一、静态分析一、静态分析(1)图解法图解法1.1.共射放大电路的静态分析共射放大电路的静态分析共射放大电路的静态分析共射放大电路的静态分析 共射放大电路共射放大电路RB1RC+UCCRB2RE共射放大电路的直流通路共射放大电路的直流通路(2)计算法计算法高等教育出版社高等教育出版社3
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