《基本放大电路》PPT课件.pptx

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1、11.1 基本放大电路的组成及各元件的作用基本放大电路的组成及各元件的作用11.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析11.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析11.4 射极输出器射极输出器基本放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路第第 11章章第第11章章 小结小结11.5 阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路11.1 基本放大电路基本放大电路的组成及各元件的的组成及各元件的作用作用11.1.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成11.1.2 放大电路中各元件的作用放大电路中各元件的作用11.1.1 11.1.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成 在生产和科研中，经常需

2、要在生产和科研中，经常需要将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行放大放大放大放大，以便有效地进行观察、测量、控制和调节。，以便有效地进行观察、测量、控制和调节。晶体管晶体管晶体管晶体管的主要用途之一是利用其放大作用的主要用途之一是利用其放大作用组成放组成放组成放组成放大电路大电路大电路大电路。晶体管放大的条件：晶体管放大的条件：晶体管放大的条件：晶体管放大的条件：uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极晶体管电路的三种连接方式：晶体管电路的三种连接方式：发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 、集电结反偏集电结反

3、偏集电结反偏集电结反偏iC+uBE +uCE ECRBEBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+iB基本放大电路（基本放大电路（共发射极共发射极）iC+uBE +uCE ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+iBiC+uBE +uCE+VCCRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+iB+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB11.1.2 11.1.2 放大电路中各元件的作用放大电路中各元件的作用+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB 晶体管晶体管晶体管晶体管:放大元件。放大元件。电源电源电源电源E EC

4、C：保证发射结处于正保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置，为输出信号提供能量。置，为输出信号提供能量。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C：将电流的将电流的变化变换为电压的变化，以变化变换为电压的变化，以实现电压放大。实现电压放大。基极电阻基极电阻基极电阻基极电阻R RB B：使发射结处于正向偏置、提供大小适使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。当的基极电流。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1和和和和C C2 2 ：用来隔断直流、耦合交流。用来隔断直流、耦合交流。电容值电容值应足够大，以保证在一定应足够大，以保证在一定 的频率范围

5、内，电容上的交流的频率范围内，电容上的交流压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。压降可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。11.2 放大电路的静放大电路的静态分析态分析基本思想基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。一、分析三极管电路的基本思想和方法一、分析三极管电路的基本思想和方法直流通路直流通路(ui=0)分析分析静态静态静态静态。交流通路交流通路(ui 0)分析分析动态动态动态动态，只考虑变化的电压和电流只考虑变化的电压和电流二、放大电路的静态分析

6、二、放大电路的静态分析 静态分析的目的：静态分析的目的：确定放确定放大电路的大电路的静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点(直流值直流值)IBQ，ICQ，UCEQ 分析方法：分析方法：利用利用直流通路直流通路直流通路直流通路计算放大电路的静态工作点。计算放大电路的静态工作点。+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+UBE +UCE+VCCRBRCIB直流通路直流通路直流通路直流通路静静静静态态态态工工工工作作作作点点点点例例11.1 在在共发射极基本交流放共发射极基本交流放大电路中大电路中,已知已知VCC=12V，RC=4k，RB=300k 试求试求放大电

7、路的静态工作点。放大电路的静态工作点。解：解：+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB11.3 放大电路的放大电路的 动态分析动态分析11.3.1 放大电路的动态工作情况放大电路的动态工作情况11.3.2 放大电路中各参数的定义放大电路中各参数的定义11.3.3 微变等效电路法微变等效电路法11.3.4 静态工作点的设置与稳定静态工作点的设置与稳定11.3.5 发射极电阻及信号源内阻的影响发射极电阻及信号源内阻的影响+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB11.3.1 11.3.1 放大电路放大电路的动态工作情况的动态工作情况 在静态

8、的基础上加入在静态的基础上加入输入信号时的工作状态称输入信号时的工作状态称为为动态动态动态动态。IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQUBEQ uBE Ot11.3.2 11.3.2 放大电路中各参数的定义放大电路中各参数的定义A AA大写大写表示电量与时间无关表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值直流、平均值、有效值)；A小写小写表示电量随时间变化表示电量随时间变化(瞬时值瞬时值)。大写大写表示直流量或总电量表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值总最大值，总瞬时值)；小写小写表示交流分量。表示交流分量。总瞬时值总瞬时值直流量直流量交流瞬时值交流瞬时值A 主要

9、符号；主要符号；A 下标符号。下标符号。tuouBE=UBE+ube11.3.3 11.3.3 微变等效电路法微变等效电路法动态分析的目的：动态分析的目的：动态分析的目的：动态分析的目的：确定放大电路的电压放大倍数确定放大电路的电压放大倍数，输，输入电阻和输出电阻。入电阻和输出电阻。分析方法：分析方法：分析方法：分析方法：微变（小信号）等效电路分析法。微变（小信号）等效电路分析法。一、一、晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路+uce+ube ibicCBE从输入端口看进去，从输入端口看进去，相当于电阻相当于电阻 rberbe Eibic ib+ube+uce BC从输出端口看进去为一从输出

10、端口看进去为一个个受受 ib 控制的电流源控制的电流源+uce+ube ibicCBE ic=ib rbe Eibic ib+ube+uce BC二、二、放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路画交流通路原则：画交流通路原则：1.直流电压源视为短路；直流电压源视为短路；2.视电容对交流信号短路。视电容对交流信号短路。微变等效电路是对微变等效电路是对交流分量交流分量交流分量交流分量而言，先画放大电而言，先画放大电路的路的交流通路交流通路交流通路交流通路，将将交流通路中的晶体管用其交流通路中的晶体管用其微变等微变等效电路来代替，即得到放大电路效电路来代替，即得到放大电路的的微变等效电路微变等效

11、电路微变等效电路微变等效电路。+ui+RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路+VCCRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+ui+RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路交流通路交流通路+uo+ibicRBRCRLuSRS+ui+uo+RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路交流通路交流通路交流通路交流通路基本放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路+VCCRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+三、三、放大电路的动态参数计算放大电路的动态参数计算1.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算+uo+RBR

12、LRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 当输入的是正弦信号当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可时，各电压和电流都可用相量表示。用相量表示。电压放大倍数电压放大倍数+RBRLRSrbe EBCusRC+开路时电压放大倍数开路时电压放大倍数2.放大器输入电阻的计算放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbe EBCRC+3.输出电阻的计算输出电阻的计算 ro RCRo RC一般为几千欧，因此，这种基本放大电路一般为几千欧，因此，这种基本放大电路的输出电阻较高。的输出电阻较高。受控源相当于开路。受控源相当于开路。晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻rbe比较小，所以基本放比较小，所以基本放大电路

13、的输入电阻不大电路的输入电阻不高。高。例例11.2 在在共发射极基本交流共发射极基本交流放大电路中放大电路中,已知已知VCC=12V，RC=RL=4k，RB=300k 试求试求电压放大倍数、输入电电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。阻、输出电阻。解：解：ro RC=4k+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iBRLIBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQUBEQ uBE Ot11.3.4 11.3.4 静态工作点静态工作点的设置与稳定的设置与稳定1.“Q”过低引起过低引起截止失真截止失真截止失真截止失真NPN 管：管：uCE顶部顶部失真失

14、真为为截止失真截止失真截止失真截止失真。PNP 管：管：uCE底部底部失真失真为为截止失真截止失真截止失真截止失真。2.“Q”过高引起过高引起饱和失真饱和失真饱和失真饱和失真NPN 管：管：uCE底部底部失真为失真为饱和失真饱和失真饱和失真饱和失真。PNP 管：管：uCE顶部顶部失真为失真为饱和失真饱和失真饱和失真饱和失真。1.温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C，UBE (2 2.5)mV。2.温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。OT1T2 iCuCE T1iB=0T2 iB=0iB=0温度每升高温度每升高 1 C，

15、(0.5 1)%。输出特性曲线间距增大。输出特性曲线间距增大。O二、温度变化对放大电路静态工作点的影响二、温度变化对放大电路静态工作点的影响Q1Q2温度升高，静态温度升高，静态工作点向上移。工作点向上移。三、常用静态工作点稳定电路三、常用静态工作点稳定电路分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+ui+us+uo VCC(直流电源直流电源)：使发射结正偏，集电结反偏使发射结正偏，集电结反偏 向负载和各元件提供功率向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容耦合电容)：隔直流、通交流隔直流、通交流RB1、RB2(基极偏置电阻基极偏置电阻)：提供合适的

16、基极电流提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻集电极负载电阻):将将 IC UC，使电流放大，使电流放大 电压放大电压放大RE(发射极电阻发射极电阻)：稳定静态工作点稳定静态工作点“Q”CE(发射极旁路电容发射极旁路电容)：短路交流，消除短路交流，消除 RE 对电压放大倍数的影响对电压放大倍数的影响1.静态分析静态分析+UBE +UCE IBI1ICIE要求：要求：I1 (5 10)IBB (5 10)UBE稳定稳定“Q”的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 直流通路直流通路+VCCRCRERB1RB2B+RCRB1RB2+RL2.动态分析动态分析+us+VCCRCC1C2RLR

17、E+CE+RB1RB2RS+uo 交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻ro=RCrbeRiRo11.3.5 11.3.5 发射极电阻及信号源内阻的影响发射极电阻及信号源内阻的影响一、发射极电阻对放大器性能的影响一、发射极电阻对放大器性能的影响+us+VCCRCC1C2RLRE1+CE+RB1RB2RS+uo RE交流通路交流通路+RCRB1RB2+RLRE+RCRB1RB2RLrbeRE微变等效电路微变等效电路ro=RCRE使放大器输入电阻增使放大器输入电阻增大，但放大倍数降低。大，但放大倍数降低。二、信号源内阻对电压放大倍数的影响二

18、、信号源内阻对电压放大倍数的影响源电压放大倍数源电压放大倍数源电压放大倍数源电压放大倍数+us+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo+RS+RLri+解解 1)求求“Q”+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 例例 11.3 =100,RS=1 k,RB1=62 k,RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k,RL=5.6 k,VCC=15 V。求：求：“Q”,ri、ro、+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo ro=RC=3 k 2)求求 、ri、ro、去掉旁路电容去掉旁路电容 CE 时：时：+VCCRCC1C2R

19、LRE+RB1RB2RS+us+uo+RCRB1RB2RLrbeRE1）静态工作点）静态工作点“Q”不变不变ro=RC=3 k 2)求求 、ri、ro、11.4 射极输出器射极输出器11.4.1 静态工作点的计算静态工作点的计算11.4.2 动态分析计算动态分析计算+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us11.4.1 静态工作点的计算静态工作点的计算+UCE+VCCRBREIB直流通路直流通路直流通路直流通路IEUBE+射极输出器射极输出器射极输出器射极输出器11.4.2 动态分析计算动态分析计算交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路RsRB+uo RLibiciiREus1.

20、1.电压放大倍数：电压放大倍数：电压放大倍数：电压放大倍数：1RBRLrbeRERs+2.2.输入电阻：输入电阻：输入电阻：输入电阻：3.3.输出电阻：输出电阻：输出电阻：输出电阻：RBRLrbeRERs+RBrbeRERs+射极输出器射极输出器特点特点 输入输出同相输入输出同相ri 高高ro 低低用途：用途：输入级、输出级、中间隔离级。输入级、输出级、中间隔离级。+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+usIBIE+C1RSRERB+VCCC2RL+uo+us解：解：1)求求“Q”IB=(VCC UBE)/RB+(1+)RE =(12 0.7)/300+121 1 27(A)IE

21、I B=3.2(mA)UCE=VCC IC RE =12 3.2 1=8.8(V)rbe=300+26/0.027 1.28(k)ri=300/(1.28 121)=102.15(k)RL=1/1=0.4(k)2)求求 、ri、ro例例 11.4 =120,RB=300 k,UBE=0.7 VRE=RL=Rs=1 k,，VCC=12V。求：。求：“Q”、ri、ro *11.5 阻容耦合阻容耦合多级放大电路多级放大电路直接直接耦合耦合第一级第一级第二级第二级电路简单，能放大交、直流信号，电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重。互相影响，零点漂移严重。阻容阻容耦合耦合第一级第一

22、级第二级第二级各级各级“Q”独立，只放大交流信号，独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。信号频率低时耦合电容容抗大。变压变压 器器耦合耦合第一级第一级第二级第二级用于选频放大器、用于选频放大器、功率放大器等。功率放大器等。二、级间耦合方式二、级间耦合方式第一级第一级第二级第二级末末 级级uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii输入级输入级中间级中间级输出级输出级一、多级放大电路的组成一、多级放大电路的组成三、阻容耦合多级放大电路性能指标的估算三、阻容耦合多级放大电路性能指标的估算第一级第一级第二级第二级1.1.各级静态工作点互不影响各级静态工作点互不影响各级静态工作点互不影

23、响各级静态工作点互不影响考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理理!rirori=ri1ro=ron2.2.电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数第一级第一级第二级第二级末末 级级uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii3.3.输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻4.4.输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻 小小小小 结结结结第第 11 章章1.1.组成放大电路时，晶体管发射结正偏组成放大电路时，晶体管发射结正偏、集电结反偏，、集电结反偏，要有合适的静态工

24、作点。要有合适的静态工作点。静态静态 Q 解决不失真的问题解决不失真的问题“Q”偏高偏高引起引起饱和失真饱和失真“Q”偏低偏低引起引起截止失真截止失真解决能放大的问题解决能放大的问题动态动态 2 2.放大电路两种基本结构放大电路两种基本结构放大电路两种基本结构放大电路两种基本结构偏置式偏置式分压式分压式+us+VCCRCC1C2RL+RBRS+uo+us+VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+uo 3.3.放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析利用直流通路求解静态工作点；利用直流通路求解静态工作点；+us+VCCRCC1C2RL+RBRS+uo+us+

25、VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+uo 4.4.放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析利用微变等效电路求解利用微变等效电路求解、ri、ro+us+VCCRCC1C2RL+RBRS+uo ro RC+uo+ibicRBRCRLuSRS+ui 交流通路交流通路交流通路交流通路+RBRLRSrbe EBCusRC+微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路+us+VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+uo 交流通路交流通路+RCRB1RB2+RLRE+RCRB1RB2RLrbeRE微变等效电路微变等效电路ro=RC5.5.射极输出器射极输出

26、器射极输出器射极输出器（跟随器）（跟随器）（跟随器）（跟随器）射极输出器射极输出器特点特点 输入输出同相输入输出同相ri 高高ro 低低用途：用途：输入级、输出级、中间隔离级。输入级、输出级、中间隔离级。+C1RSRERB+VCCC2RL+uo+us 计算前级电压放大倍数时，把后级的输入电阻计算前级电压放大倍数时，把后级的输入电阻作为其负载。作为其负载。计算各级电压放大倍数时，应考虑级间的相互影响。计算各级电压放大倍数时，应考虑级间的相互影响。6.6.多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路ri=ri1输入电阻输入电阻ro=ron输出电阻输出电阻补充：共基极放大电路补充：共基极放大电路一、求一、求“Q”(”(略略)二、性能指标分析二、性能指标分析ro=RC特点：特点：1.Au 大小与共射电路相同。大小与共射电路相同。2.输入电阻小，输入电阻小，Aus 小。小。RCRERS+us RL+VCCRCC2C3RLRE+RB1RB2RS +us +uo C1