模拟电子技术第02章单级交流放大电路.ppt

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1、n主编主编 李中发李中发n制作制作 李中发李中发n2005年年1月月电子技术电子技术第第2章章 单级交流放大电路单级交流放大电路n n理理解解共共发发射射极极单单管管放放大大电电路路的的基基本结构和工作原理本结构和工作原理n n掌掌握握放放大大电电路路静静态态工工作作点点的的估估算算和微变等效电路的分析方法和微变等效电路的分析方法n n了了解解放放大大电电路路输输入入电电阻阻和和输输出出电电阻的概念阻的概念n n理理解解射射极极输输出出器器的的电电路路结结构构、性性能特点及应用能特点及应用n n了了解解场场效效应应管管共共源源极极放放大大电电路路的的结构和性能特点结构和性能特点学习要点学习要点

2、n2.1 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理n2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析n2.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析n2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定n2.5 射极输出器射极输出器n2.6 场效应晶体管放大电路场效应晶体管放大电路第第2章章 单级交流放大电路单级交流放大电路2.1 放大电路的组成和工作原理放大电路的组成和工作原理2.1.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成根据放大电路连接方式的不同，可分为共发射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路3种，其中共发射极放大电路应用最广。（1）晶

3、体管V。放大元件，用基极电流iB控制集电极电流iC。（2）电源UCC和UBB。使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态，同时也是放大电路的能量来源，提供电流iB和iC。UCC一般在几伏到十几伏之间。（3）偏置电阻RB。用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点，一般为几十千欧到几百千欧。（4）集电极负载电阻RC。将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，以获得电压放大，一般为几千欧。（5）电容Cl、C2。用来传递交流信号，起到耦合的作用。同时，又使放大电路和信号源及负载间直流相隔离，起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失，Cl、C2应选得足够大，一般为几微法至几十微法，通常

4、采用电解电容器。2.1.2 共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理共发射极放大电路的工作原理uiuBEiBiC=iBuCEuo如果电路的参数选择适当，uo的幅度将比ui大得多，从而达到放大的目的。1 1、工作原理、工作原理、工作原理、工作原理2 2、放大电路的组成原则放大电路的组成原则（1）外加直流电源的极性必须使晶体管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，以保证晶体管工作在放大区。（2）输入回路的接法，应该使输入电压的变化量能传送到晶体管的基极回路，并使基极电流产生相应的变化量。（3）输出回路的接法，应该使集电极电流的变化量能转化为集电极电压的变化量，并传

5、送到放大电路的输出端。（4）要合理地设置放大电路的静态工作点。2.2.1 估算法估算法估算法估算法静静静静态态态态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。直流通路直流通路直流通路直流通路：耦合电容可视为开路。2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析图解步骤：（1）用估算法求出基极电流IBQ（如40A）。（2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。（3）作直流负载线。根据集电极电流IC与集、射间电压UCE的关系式UCE=UCCICRC

6、可画出一条直线，该直线在纵轴上的截距为UCC/RC，在横轴上的截距为UCC，其斜率为1/RC，只与集电极负载电阻RC有关，称为直流负载线。（4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40A的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。2.2.2 图解法图解法图解法图解法IB=40A的输出特性曲线由UCE=UCCICRC所决定的直流负载线两者的交点Q就是静态工作点过Q点作水平线，在纵轴上的截距即为ICQ过Q点作垂线，在横轴上的截距即为ICQ动态动态动态动态

7、是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。交交交交流流流流通通通通路路路路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。2.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析图解步骤：（1）根据静态分析方法，求出静态工作点Q。（2）根据ui在输入特性上求uBE和iB。（3）作交流负载线。（4）由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。2.3.1 图解法图解法图解法图解法从图解分析过程，可得出如下几

8、个重要结论：（1）放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。（3）放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。（4）静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱

9、和失真；若Q点偏低，则Q进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路，就是放大电路的微变等效电路，然后用线性电路的分析方法来分析，这种方法称为微变等效电路分析法。等效的条件等效的条件等效的条件等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。这样就能在静态工作点附近的小范围内，用直线段近似地代替晶体管的特性曲线。（1 1）基本思路）基本思路）基本思路）基本思路（2 2）晶体管微变等效电路）晶体管微变等效电路）晶体管微变等效电路）晶体管微变等效电路输入特性曲线在Q点附近的微小范围内可以认为是线性

10、的。当uBE有一微小变化UBE时，基极电流变化IB，两者的比值称为三极管的动态输入电阻，用rbe表示，即：2.3.2 微变等效电路法微变等效电路法微变等效电路法微变等效电路法输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线，集电极电流的微小变化IC仅与基极电流的微小变化IB有关，而与电压uCE无关，故集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源，即：（3 3）放大电路微变等效电路）放大电路微变等效电路）放大电路微变等效电路）放大电路微变等效电路电压放大倍数式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时输入电阻Ri输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希

11、望Ri越大越好。另外，较大的输入电阻Ri，也可以降低信号源内阻Rs的影响，使放大电路获得较高的输入电压。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在几百欧到几千欧，一般认为是较低的，并不理想。输出电阻对于负载而言，放大器的输出电阻Ro越小，负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。上式中Ro在几千欧到几十千欧，一般认为是较大的，也不理想。2.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响温度升高UBE减小ICBO增大增大IC增大2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定条件条件条件条件：

12、I2IB，则与温度基本无关。调节过程：2.4.2 静态工作点稳定的放大电路静态工作点稳定的放大电路静态工作点稳定的放大电路静态工作点稳定的放大电路（1）静态分析（2）动态分析例例：图示电路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：解：（1）用估算法计算静态工作点（2）求电压放大倍数（3）求输入电阻和输出电阻2.5.1 静态分析静态分析静态分析静态分析2.5 射极输出器射极输出器求电压放大倍数2.5.2 动态分析动态分析动态分析动态分析求输入电阻求输出电阻射极输出器的特点

13、：电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。输入电阻较高。输出电阻较低。射极输出器的用途：射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻，这是射极跟随器最突出的优点。射极跟随器常用作多级放大器的第一级或最末级，也可用于中间隔离级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大器的输入电压。用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。例例：图示电路，已知UCC=12V，RB=200k，RE=2k，RL=3k，RS=100，=50。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。解：解：（1）用估算法计算静态工作点设UGS=0，则：2.6 场效应晶体管放大电路场效应晶体管放大电路2.6.1 静态分析静态分析静态分析静态分析2.6.2 动态分析动态分析动态分析动态分析