射极基本放大电路.ppt
《射极基本放大电路.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《射极基本放大电路.ppt(139页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、基本放大电路基本放大电路1 1 共射放大电路共射放大电路2 2 共集电极电路与共基极电路共集电极电路与共基极电路3 3 场效应管基本放大电路场效应管基本放大电路4 4 多级放大电路多级放大电路5 5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性6 6 小信号调谐放大器小信号调谐放大器三极管对信号实现放大作用时在电路中可有三极管对信号实现放大作用时在电路中可有三种不同的连接方式(或称三种组态),即共三种不同的连接方式(或称三种组态),即共(发)射极、共集电极和共基极接法,这三种接(发)射极、共集电极和共基极接法,这三种接法分别以发射极、集电极、基极作为输入回路和法分别以发射极、集电极、基极作为输入回路和
2、输出回路的交流公共端,而构成不同组态的放大输出回路的交流公共端,而构成不同组态的放大电路,如电路,如图图1 1所示。所示。共射放大电路共射放大电路下一页 返回图图 1 放大电路中三极管的三种连接放大电路中三极管的三种连接方式方式返回一、一、共射放大电路的组成及放大作用共射放大电路的组成及放大作用1.1.电路基本组成及各元件作用电路基本组成及各元件作用共发射极基本放大电路的组成如共发射极基本放大电路的组成如图图2 2所示,本所示,本电路采用的是电路采用的是NPNNPN管。为保证放大电路能够不失管。为保证放大电路能够不失真地放大交流信号,放大电路的组成应遵循以下真地放大交流信号,放大电路的组成应遵
3、循以下原则:原则:共射放大电路共射放大电路下一页 返回图图2 共(发)射极放大电路共(发)射极放大电路 返回1)1)保证三极管工作在放大区保证三极管工作在放大区 2)2)保证信号有效的传输保证信号有效的传输2.2.放大电路中电压、电流的方向及符号规定放大电路中电压、电流的方向及符号规定1)1)电压、电流正方向的规定电压、电流正方向的规定为了便于分析,规定:电压的正方向都以输入、为了便于分析,规定:电压的正方向都以输入、输出回路的公共端为负,其他各点均为正;电流方输出回路的公共端为负,其他各点均为正;电流方向以三极管各电极电流的实际方向为正方向。向以三极管各电极电流的实际方向为正方向。共射放大电
4、路共射放大电路下一页 返回上一页图图 3 共(发)射极放大电路的简化共(发)射极放大电路的简化画法画法 返回图图 4 三极管集电极的电流波形三极管集电极的电流波形返回3.3.静态分析静态分析1 1)直流通路及静态工作点直流通路及静态工作点所谓直流通路,是指当输入信号所谓直流通路,是指当输入信号u ui i=0=0时,电路在时,电路在直流电源直流电源V VCCCC的作用下,直流电流所流过的路径。在的作用下,直流电流所流过的路径。在画直流通路时,将电路中的电容开路,电感短路。画直流通路时,将电路中的电容开路,电感短路。图图2-32-3所对应的直流通路如所对应的直流通路如图图5(5(a a)所示。所
5、示。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页2)2)放大电路静态工作点的估算放大电路静态工作点的估算由图由图5(5(a a)所示的直流通路,直流电源所示的直流通路,直流电源+V VCCCC经基经基极偏置电阻极偏置电阻R Rb b为三极管发射结提供正向偏置电压,为三极管发射结提供正向偏置电压,共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图 5 基本共射放大电路的静态情况基本共射放大电路的静态情况返回经集电极电阻经集电极电阻R Rc c为三极管集电结提供反向偏置电为三极管集电结提供反向偏置电压。由直流通路得基极静态电流压。由直流通路得基极静态电流I IBQBQ:根据三极管的电流放大特性,得集电极
6、静态电流根据三极管的电流放大特性,得集电极静态电流I ICQCQ:共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页共射放大电路共射放大电路再根据集电极回路可求出集电极再根据集电极回路可求出集电极-发射极之间发射极之间的电压的电压U UCEQCEQ :当当三三极极管管处处于于临临界界饱饱和和状状态态时时,仍仍然然满满足足I IC C=IIB B,此此时时的的基基极极电电流流称称为为基基极极临临界界饱饱和和电电流流,用用I IBSBS表示,则表示,则 下一页 返回上一页4.4.动态分析动态分析所谓动态,是指放大电路输入信号所谓动态,是指放大电路输入信号u ui i不为零不为零时的工作状态。当放大电路中加
7、入正弦交流信号时的工作状态。当放大电路中加入正弦交流信号u ui i时,电路中各极的电压、电流都是在直流量的时,电路中各极的电压、电流都是在直流量的基础上发生变化,即瞬时电压和瞬时电流都是由基础上发生变化,即瞬时电压和瞬时电流都是由直流量和交流量叠加而成的。直流量和交流量叠加而成的。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页在图在图3 3中,输入信号中,输入信号u ui i通过耦合电容通过耦合电容C C1 1传送到三极传送到三极管的基极与发射极之间,使得基极与发射极之间的管的基极与发射极之间,使得基极与发射极之间的电压为电压为输入信号输入信号u ui i变化时,会引起变化时,会引起u uBEB
8、E随之变化,相应的随之变化,相应的基极电流也在原来基极电流也在原来I IBQBQ的基础上叠加了因的基础上叠加了因u ui i变化产生变化产生的变化量的变化量i ib b。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页当放大电路中在交流输入信号当放大电路中在交流输入信号u ui i的作用下,只有交的作用下,只有交流电流所流过的路径,称为交流通路。画交流通路时,流电流所流过的路径,称为交流通路。画交流通路时,放大电路中的耦合电容短路;由于直流电源放大电路中的耦合电容短路;由于直流电源V VCCCC的内阻的内阻很小(理想电压源内阻近似为零),对交流变化量几很小(理想电压源内阻近似为零),对交流变化量几乎
9、不起作用,所以直流电源对交流视为短路。图乎不起作用,所以直流电源对交流视为短路。图3 3所示所示基本共射放大电路的交流通路如基本共射放大电路的交流通路如图图6 6所示。所示。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图 6 共射放大电路的交流通路共射放大电路的交流通路返回这时,基极的总电流则为直流和交流的叠加,这时,基极的总电流则为直流和交流的叠加,即即经三极管放大后得集电极电流经三极管放大后得集电极电流集电极集电极-发射极之间的电压发射极之间的电压 共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页二、二、放大电路图解分析法放大电路图解分析法由于三极管属于非线性器件,故用图解法进行分析比较直由于三
10、极管属于非线性器件,故用图解法进行分析比较直观。观。1.1.静态图解法静态图解法以以图图7(7(a a)所示共射放大电路为例,分析静态时,电容所示共射放大电路为例,分析静态时,电容C C1 1和和C C2 2视为开路,这时电路可画成图视为开路,这时电路可画成图7(7(b b)所示的直流通路。三极管所示的直流通路。三极管的静态工作点的四个量,在基极回路中有的静态工作点的四个量,在基极回路中有I IBQBQ和和U UBEQBEQ,在集电极,在集电极回路中有回路中有I ICQCQ和和U UCEQCEQ,下面分别进行讨论。,下面分别进行讨论。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图7 图解法分析
11、静态图解法分析静态返回1)1)基极回路基极回路如图如图7(7(b b)示的直流通路,由电源示的直流通路,由电源V VCCCC 、电阻、电阻R Rb b和发和发射结构成基极回路,射结构成基极回路,V VCCCC和和R Rb b是线性电路部分,而发射是线性电路部分,而发射结的伏安特性是非线性部分,如图结的伏安特性是非线性部分,如图7(7(c c)所示。由图所示。由图7(7(c c)的三极管输入特性曲线可解出的三极管输入特性曲线可解出U UBEQBEQ和和I IBQBQ。U UBEQBEQ为发为发射结正向电压,三极管导通时,射结正向电压,三极管导通时,u uBEBE=U UBEQBEQ变化很小,硅变
12、化很小,硅管管U UBEQBEQ=0.6=0.60.8V0.8V,取,取0.7V0.7V;锗管;锗管U UBEQBEQ=0.10.10.3V0.3V,取,取0.3V0.3V。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页2)2)集电极回路集电极回路对于集电极回路,三极管的管压降对于集电极回路,三极管的管压降U UCEQCEQ与集电极电流与集电极电流I ICQCQ的关系符合的关系符合三极管自身的输出特性,即三极管自身的输出特性,即I IBQBQ=40A=40A的那条曲线,如的那条曲线,如8 8所示。电源所示。电源V VCCCC和和R Rc c的关系是线性关系,即满足的关系是线性关系,即满足 利用上式
13、在三极管输出特性曲线上作一直线,如图利用上式在三极管输出特性曲线上作一直线,如图8 8所示,它与横所示,它与横轴和纵轴分别相交于轴和纵轴分别相交于M M(12V(12V,0mA)0mA)和和N N(0V(0V,3mA)3mA)两点,其斜率为两点,其斜率为-1/-1/R Rc c,是由集电极电阻,是由集电极电阻R Rc c决定的。由于所讨论的是静态工作情况,电路中的决定的。由于所讨论的是静态工作情况,电路中的电压、电流都是直流量,所以直线电压、电流都是直流量,所以直线MNMN称为直流负载线。称为直流负载线。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图8 直流负载线直流负载线返回2.2.动态图解
14、法动态图解法1)1)输入回路的动态图解分析输入回路的动态图解分析以基本共射放大电路为例,其输入特性如以基本共射放大电路为例,其输入特性如9 9所示。所示。当输入端加入信号当输入端加入信号u ui i=20sin=20sintt(mV(mV)时,由于有隔直电容)时,由于有隔直电容C C1 1的存在,的存在,加在三极管发射结上的电压就是静态值加在三极管发射结上的电压就是静态值U UBEQBEQ与与u ui i的叠加值,即的叠加值,即 利用利用u uBEBE值在三极管输入特性曲线上可对应作出值在三极管输入特性曲线上可对应作出i iB B值,值,i iB B是静态电流是静态电流I IBQBQ与交流电流
15、与交流电流i ib b的叠加值,即的叠加值,即共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图9图解法分析动态图解法分析动态返回2)2)输出回路的动态图解分析输出回路的动态图解分析随着随着i iB B的变动的变动i iC C也相应的变动,放大电路的工作点以也相应的变动,放大电路的工作点以Q Q点为中点,点为中点,在直流负载线上变动。当输入信号在直流负载线上变动。当输入信号u ui i为正半周,为正半周,i iB B由由4040A A向向6060A A变变动时,放大电路的工作点先由动时,放大电路的工作点先由Q Q移动到移动到Q Q1 1,再回到,再回到Q Q。当输入信号。当输入信号u ui i负负
16、半周,半周,i iB B由由4040A A向向2020A A变动时,放大电路的工作点先由变动时,放大电路的工作点先由Q Q移动到移动到Q Q2 2,再回到,再回到Q Q。即放大电路的工作点随着。即放大电路的工作点随着i iB B的变动将沿着直流负载线在的变动将沿着直流负载线在Q Q1 1与与Q Q2 2之间移动,因此,直线段之间移动,因此,直线段Q Q1 1 Q Q2 2是工作点移动的轨迹,通常称是工作点移动的轨迹,通常称为动态工作范围。为动态工作范围。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页3.3.交流负载线交流负载线放大电路在工作时,输出端总要接上一定的负载,如放大电路在工作时,输出端总
17、要接上一定的负载,如图图(a a)所示电所示电路,这时放大电路的工作情况是否会因为路,这时放大电路的工作情况是否会因为R RL L的接入而受到影响呢?的接入而受到影响呢?在静态时,由于隔直电容在静态时,由于隔直电容C C2 2的作用,的作用,R RL L对直流通路无影响,故电路对直流通路无影响,故电路的直流负载线同前面的空载情况一样。对交流来说,电容的直流负载线同前面的空载情况一样。对交流来说,电容C C2 2可看作短路,可看作短路,直流电源直流电源V VCCCC内阻近似为零,也可看作短路,这时输出回路的交流等效电内阻近似为零,也可看作短路,这时输出回路的交流等效电路如路如图图(b b)所示。
18、所示。如果输入信号不变,仍为如果输入信号不变,仍为u ui i=20sin=20sintt(mV)(mV),则,则i ib b也不变,经过三极也不变,经过三极管的电流放大,管的电流放大,i ic c和负载开路时相同。和负载开路时相同。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图10 图解法分析放大电路图解法分析放大电路(有载有载)返回(a)基本共射电路 (b)交流通路 这时电流的关系仍然满足这时电流的关系仍然满足i iC C=I ICQCQ+i ic c。其。其中直流中直流I ICQCQ只流经只流经R Rc c支路,而交流分量支路,而交流分量i ic c流经流经R Rc c和和R RL L的
19、并联支路。这时的管压降满足下式的并联支路。这时的管压降满足下式经经C C2 2的隔直作用,输出交流电压的隔直作用,输出交流电压u uo o为为 共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页4 4图解法分析静态工作点的位置对放图解法分析静态工作点的位置对放大质量的影响大质量的影响1)1)非线性失真非线性失真因为三极管是非线性器件,当静态工作因为三极管是非线性器件,当静态工作点点Q Q定得偏低,也就是定得偏低,也就是I IBQBQ和和I ICQCQ偏小时,会偏小时,会导致不能正常放大输入信号导致不能正常放大输入信号u ui i。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页 图图11 静态工作点对波形失
20、真的影响静态工作点对波形失真的影响返回如如图图1111(a a)所示,输入信号所示,输入信号u ui i负半周会使负半周会使工作点进入三极管输出特性曲线的截止区,工作点进入三极管输出特性曲线的截止区,从而不能被正常放大,此种失真称为截止从而不能被正常放大,此种失真称为截止失真。由于输入信号和输出信号是反相的,失真。由于输入信号和输出信号是反相的,由图也可观察到,输出信号由图也可观察到,输出信号u uo o的正半周产的正半周产生失真,截止失真也称顶部失真。生失真,截止失真也称顶部失真。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页2)2)选择静态工作点的原则选择静态工作点的原则(1)(1)若使放大电
21、路的输出电压不失真,并且尽若使放大电路的输出电压不失真,并且尽可能地大,静态工作点可能地大,静态工作点Q Q应设在交流负载线的中点应设在交流负载线的中点附近。附近。(2)(2)如果输入信号幅值很小,在保证波形不失如果输入信号幅值很小,在保证波形不失真的前提下,静态工作点应选低些,可减少电路的真的前提下,静态工作点应选低些,可减少电路的功耗。功耗。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页3)3)温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响在实际工作中,由于半导体材料的热敏在实际工作中,由于半导体材料的热敏性,三极管的参数几乎都与温度有关,从性,三极管的参数几乎都与温度有关,从而导致放大电路的静
22、态工作点而导致放大电路的静态工作点Q Q不稳定,影不稳定,影响放大电路的正常工作。响放大电路的正常工作。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页5.5.静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路 1)1)分压式偏置电路分压式偏置电路分压式偏置电路如分压式偏置电路如图图a a)所示,与固定偏置式电所示,与固定偏置式电路不同的是:基极直流偏置电位路不同的是:基极直流偏置电位U UBQBQ是由基极偏置电是由基极偏置电阻阻R Rb1b1和和R Rb2b2对对V VCCCC分压来取得的,故称这种电路为分分压来取得的,故称这种电路为分压式偏置电路;电路中增加了发射极电阻压式偏置电路;电路中增加了发射极电阻R
23、Re e,用来,用来稳定电路的静态工作点。稳定电路的静态工作点。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页(2)(2)静态工作点的估算静态工作点的估算直流通路如图直流通路如图(b b)所示。所示。当三极管工作在放大区时,当三极管工作在放大区时,I IBQBQ很小。当满很小。当满足足I I1 1I IBQBQ时,时,I I1 1I I2 2,则有:,则有:共射放大电路共射放大电路(3)(3)Q Q点的稳定过程点的稳定过程当满足当满足I I1 1I IBQBQ时,时,U UBQBQ固定,假如温度上升,固定,假如温度上升,2)2)带有发射极电阻带有发射极电阻R Re e 的固定偏置电路的固定偏置电路
24、(1)(1)电路组成电路组成电路如电路如图图2-162-16所示。所示。(2)(2)静态工作点的估算静态工作点的估算根据电路有根据电路有 共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图12 带有发射极电阻带有发射极电阻Re的固定偏置式直流电路的固定偏置式直流电路返回三、三、微变等效电路法微变等效电路法1.1.放大电路的动态性能指标放大电路的动态性能指标放大电路放大的对象是变化量,研究放大电放大电路放大的对象是变化量,研究放大电路除了要保证放大电路具有合适的静态工作点外,路除了要保证放大电路具有合适的静态工作点外,更重要的是研究其放大性能。衡量放大电路性能更重要的是研究其放大性能。衡量放大电路性
25、能的主要指标有放大倍数、输入电阻的主要指标有放大倍数、输入电阻r ri i和输出电阻和输出电阻r ro o。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页图图 13 放大电路四端网络表示放大电路四端网络表示返回1)1)放大倍数放大倍数放大倍数是指输出信号与输入信号之比放大倍数是指输出信号与输入信号之比,有有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数等表示方法,其中电压放大倍数最常用。数等表示方法,其中电压放大倍数最常用。共射放大电路共射放大电路下一页 返回上一页2)2)输入电阻输入电阻r ri i它等于放大电路输出端接实际负载电阻它等于放大电路输出端接实际负载电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基本 放大 电路
限制150内