第71章基本放大電路

1、第7章 模擬電路 7.1 三極管基本放大電路三極管基本放大電路三極管放三極管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器為例大器為例講解工作講解工作原理原理第7章 模擬電路 放大電路的基本概念放大電路的基本概念 一一. .放大的基本概念放大的基本概念 放大電路主要用于放大微弱的電信號(hào)，輸出電壓或電放大電路主要用于放大微弱的電信號(hào)，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，這里流在幅度上得到了放大，這里主要講電壓放大電路。主要講電壓放大電路。第7章 模擬電路 放大倍數(shù)放大倍數(shù)A 輸入電阻輸入電阻ri 輸出電阻輸出電阻ro第7章 模擬電

2、路 放大倍數(shù)又稱放大倍數(shù)又稱增益增益，是衡量放大電路放大能力，是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)。通常采用正弦量為輸入信號(hào)的指標(biāo)。通常采用正弦量為輸入信號(hào)us。A放大電路放大電路RLRSSUiUoUoIiI+信號(hào)源信號(hào)源負(fù)載負(fù)載電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：iouUUA電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：ioiIIA第7章 模擬電路注意：注意： 1.上述兩種放大電路沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是考慮的上述兩種放大電路沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是考慮的側(cè)重點(diǎn)不同，而且它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。側(cè)重點(diǎn)不同，而且它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。 2. A是一個(gè)復(fù)數(shù)，既有大小，又有正負(fù)，正表示是一個(gè)復(fù)數(shù)，既有大小，又有正負(fù)，正表示輸入與輸出信號(hào)同相位，負(fù)

3、表示輸入與輸出信號(hào)反相輸入與輸出信號(hào)同相位，負(fù)表示輸入與輸出信號(hào)反相位。位。第7章 模擬電路iiiIUr A放大電路放大電路RLRSSUiUiI+ri一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)， ri越大越好。越大越好。（1） ri越大，越大，Ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)，ri越大，越大，ui就越接近就越接近us。sisiiUrRrU RLRssUiUoUoIiI+rirooU +放大電路放大電路 ri的大小將影響放大電的大小將影響放大電路從信號(hào)源中獲得輸入電壓路從信號(hào)源中獲得輸入電壓的大小，故的大小，故ri是衡量放大電是衡量放大電路對(duì)

4、信號(hào)衰減程度的指標(biāo)。路對(duì)信號(hào)衰減程度的指標(biāo)。第7章 模擬電路 Ls0oooRUIUr ro 越小，負(fù)載電阻越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響越小，故的變化對(duì)輸出電壓的影響越小，故ro是表明放大電路是表明放大電路帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力的指標(biāo)，的指標(biāo)，ro大表明放大電路帶負(fù)載大表明放大電路帶負(fù)載的能力差的能力差。A放大電路放大電路RSSUoUoI+roRLRssUiUoUoIiI+rirooU +放大電路放大電路ooLoUrRRUL由等效電路可見(jiàn)：由等效電路可見(jiàn)：第7章 模擬電路1、 共發(fā)射極放大電路的組成共發(fā)射極放大電路的組成起放大作用起放大作用保證保證us加到發(fā)射加到發(fā)射結(jié)，不影響發(fā)射結(jié)，

5、不影響發(fā)射結(jié)偏置結(jié)偏置保證信號(hào)輸保證信號(hào)輸送到負(fù)載，送到負(fù)載，不影響集電不影響集電結(jié)偏置結(jié)偏置提供能量，并使提供能量，并使BJT工作在放大區(qū)工作在放大區(qū)將將iC轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為uo提供提供BJT所需的所需的偏置電壓偏置電壓7.2 基本放大電路的組成及原理基本放大電路的組成及原理第7章 模擬電路2、 共發(fā)射極放大電路的工作原理共發(fā)射極放大電路的工作原理 若電路參數(shù)選擇得當(dāng)，若電路參數(shù)選擇得當(dāng)，uo的幅度將比的幅度將比ui大得多，大得多，從而達(dá)到放大的目的。從而達(dá)到放大的目的。oCECCBCBBEi21uuRiiiiuCCu）（ ui=0時(shí)，電路中只有直流，時(shí)，電路中只有直流， BBEBBBRUVIB

6、CII第7章 模擬電路符號(hào)規(guī)定：符號(hào)規(guī)定：直流量：字母大寫，下標(biāo)直流量：字母大寫，下標(biāo)大寫。大寫。IB，IC，UCE。交流量：字母小寫，下標(biāo)交流量：字母小寫，下標(biāo)小寫。小寫。ib，ic，uce。瞬時(shí)量：字母小寫，下標(biāo)瞬時(shí)量：字母小寫，下標(biāo)大寫。大寫。iB，iC，uCE。第7章 模擬電路 3.具體電路組成 電路如圖7.1所示。 圖圖7.1 基本放大電路基本放大電路第7章 模擬電路7.3 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 靜態(tài)靜態(tài) us=0 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)， 也稱直流工作狀態(tài)。也稱直流工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)us0 時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。時(shí)

7、，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。 放大電路建立正確的靜態(tài)放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分，是保證動(dòng)態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流靜態(tài)和動(dòng)態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道通道和交流通道。(1) (1) 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)第7章 模擬電路ui=0時(shí)時(shí)由于電源的由于電源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+ECRCC1C2T具體工作原理分析第7章 模擬電路IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第7章 模擬電路 (IBQ,UBE

8、Q) 和和( ICQ,UCEQ )分別對(duì)應(yīng)于三極管的輸分別對(duì)應(yīng)于三極管的輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第7章 模擬電路IBUBEQICUCEuCE怎么變化怎么變化假設(shè)假設(shè)uBE有一微小的變化有一微小的變化ibtibtictuit第7章 模擬電路uCE的變化沿一的變化沿一條直線條直線uce相位如何相位如何uce與與ui反相！反相！ICUCEictucet第7章 模擬電路各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB第7章 模擬電路設(shè)輸入正弦交流

9、信號(hào)為ui，則 uBE= UBEQ +ui iB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE = UCEQ + uce ， 最后，通過(guò)隔直電容隔直電容的作用，uCE中的交流成分uce到達(dá)輸出端，形成輸出電壓uo。上述各電流、電壓波形如下圖所示。第7章 模擬電路實(shí)現(xiàn)放大的條件實(shí)現(xiàn)放大的條件1. 晶體管必須偏置在放大區(qū)。晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)集電結(jié)反偏反偏。2. 正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)整個(gè)波形處于放大區(qū)。3. 輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流變化的基極電流。4. 輸出回路輸出回路將變化的集電極電流

10、將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成變化的集電變化的集電極電壓極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。第7章 模擬電路7.4 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析估算法（近似分析法）估算法（近似分析法）圖解法圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真第7章 模擬電路 是指以三極管的特性曲線為基礎(chǔ)，用作是指以三極管的特性曲線為基礎(chǔ)，用作圖的方法確定放大電路的工作狀態(tài)。圖的方法確定放大電路的工作狀態(tài)。：當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)us=0時(shí)，電路中各電壓、電時(shí)，電路中各電壓、電流均為直流，故稱靜態(tài)。管子在靜態(tài)時(shí)

11、的電壓、電流均為直流，故稱靜態(tài)。管子在靜態(tài)時(shí)的電壓、電流（流（IBQ、ICQ、UCEQ、）稱靜態(tài)工作點(diǎn)、）稱靜態(tài)工作點(diǎn)Q。：當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后，電路中各電壓當(dāng)放大電路輸入信號(hào)后，電路中各電壓、電流便在其靜態(tài)值附近隨信號(hào)變化，稱動(dòng)態(tài)。、電流便在其靜態(tài)值附近隨信號(hào)變化，稱動(dòng)態(tài)。 常用的放大電路分析法有常用的放大電路分析法有圖解法圖解法和和微變等效電路微變等效電路法法。分析的步驟都是先靜態(tài)分析后動(dòng)態(tài)分析。靜態(tài)。分析的步驟都是先靜態(tài)分析后動(dòng)態(tài)分析。靜態(tài)分析確定靜態(tài)工作點(diǎn)分析確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q，動(dòng)態(tài)分析計(jì)算放大電路的性，動(dòng)態(tài)分析計(jì)算放大電路的性能指標(biāo)如能指標(biāo)如A、ri、ro等。等。第7章 模擬電路直流通

12、道和交流通道直流通道和交流通道 放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號(hào)。流上附加了小的交流信號(hào)。但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電但是，電容對(duì)交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即容容量足夠大，可以認(rèn)為它對(duì)交流不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開(kāi)路，這樣，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考慮交流信號(hào)的分電路。只考慮交流信號(hào)的分電路。直流通道：直流通道：只考慮直流信號(hào)的分電路。只考慮直流信號(hào)的分電路。信號(hào)的不同分量可

13、以分別在不同的通道分析。信號(hào)的不同分量可以分別在不同的通道分析。第7章 模擬電路例：例：對(duì)直流信號(hào)（只有對(duì)直流信號(hào)（只有+EC）開(kāi)路開(kāi)路開(kāi)路開(kāi)路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC第7章 模擬電路對(duì)交流信號(hào)對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路第7章 模擬電路表7.3 放大電路中各電流、電壓的名稱和符號(hào)第7章 模擬電路放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析 近似分析法近似分析法靜態(tài)分析有靜態(tài)分析有近似計(jì)算法近似計(jì)算法和和圖解分析法圖解分析法兩種。兩種。靜態(tài)情況下放大器各電流的通路稱為放大器的直流通路

14、。畫直流通路的原則是：畫直流通路的原則是：電容開(kāi)路，電感短路電容開(kāi)路，電感短路。IBQ、ICQ和和VCEQ這些量代表的這些量代表的工作狀態(tài)稱為工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)，用用Q表示。表示。第7章 模擬電路cCQCCCEQCEQcCQCCBQCQ-0-RIVUURIVII則： 在測(cè)試基本放大電路時(shí)，往往測(cè)量三個(gè)電極對(duì)地的電位在測(cè)試基本放大電路時(shí)，往往測(cè)量三個(gè)電極對(duì)地的電位VB、VE和和VC即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。根據(jù)直流通道可對(duì)放大電路的根據(jù)直流通道可對(duì)放大電路的靜態(tài)靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算CCBEQCCbBQBEQBQb-+0VVVR IUIR則：第7章

15、模擬電路例例1、電路如下圖所示，電路如下圖所示，VCC=15V，=100，UBE=0.7V，問(wèn)：?jiǎn)枺?1)Rb=50k時(shí)，時(shí)，Uo=? b=26BBBEBVUIAR2.6m ACBIICCCC00CCCC-V+I R+U =0U =V-I R=2V則 ：解：解：第7章 模擬電路例例2、電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時(shí)電路如圖所示，晶體管導(dǎo)通時(shí)UBE =0.7V，=50。試分析。試分析V BB為為 0V、1V三種情況下三種情況下，三極管的輸出電壓三極管的輸出電壓uo的值。的值。 (1)當(dāng)當(dāng)VBB =0時(shí)，時(shí)，T 截止，截止，uo=12V；解：解：(2)當(dāng)當(dāng)VBB =1V時(shí)，因?yàn)闀r(shí)，因?yàn)閎=60BBBE

16、BVUIAR3mACBIICCCC00CCCC-V+I R +U =0U =V-I R =9V則：第7章 模擬電路放大電路的微變等效模型放大電路的微變等效模型 所謂“微變”是指微小變化的信號(hào)，即小信號(hào)。在低頻小信號(hào)條件下，工作在放大狀態(tài)的三極管在放大區(qū)的特性可近似看成線性的。這時(shí)，具有非線性的三極管可用一線性電路來(lái)等效，稱之為微變等效模型。（a）（b）第7章 模擬電路（1）三極管基極與發(fā)射極之間等效交流電阻）三極管基極與發(fā)射極之間等效交流電阻rbe 當(dāng)三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，微小變化的信號(hào)使三極管基極電壓的變化量ube只是輸入特性曲線中很小的一段，這樣ib與ube可近似看作線性關(guān)系，用一等效阻

17、rbe 來(lái)表示，即： rbe = ube/ib rbe稱為三極管的共射輸入電阻；（a）（b）26()300(1)()beEQmVrImA對(duì)于低頻小功率管，對(duì)于低頻小功率管，rbe的估算式可寫成的估算式可寫成:第7章 模擬電路（2）三極管集電極與發(fā)射極之間等效為受控電流源）三極管集電極與發(fā)射極之間等效為受控電流源（a）（b） 只有基極電ib變化，ic才變化，并且ic=ib，因此，三極管集電極與發(fā)射極之間可用一受控電流ib來(lái)等效，其大小受基極電流ib的控制，這反映了三極管的電流控制作用。第7章 模擬電路請(qǐng)注意如下問(wèn)題請(qǐng)注意如下問(wèn)題： 電流源為一受控源，而不是獨(dú)立的電源。電流源為一受控源，而不是獨(dú)立

18、的電源。 電流源的流向不能隨意假定，而是由電流源的流向不能隨意假定，而是由ib決定。決定。 該模型僅適用于交流小信號(hào)，不能用于靜態(tài)分析和大信號(hào)。該模型僅適用于交流小信號(hào)，不能用于靜態(tài)分析和大信號(hào)。三極管三極管的的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化微變等效電路微變等效電路第7章 模擬電路 1. 半導(dǎo)體三極管是由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，它具有放大作用需要兩個(gè)條件：內(nèi)部條件和外部條件內(nèi)部條件和外部條件。所謂的放大作用實(shí)際是一種能量控制能量控制作用。三極管是一種電流控制型器件，它工作在放大狀態(tài)時(shí)具有受控特性和恒流特性。三極管的特性受溫度影響比較大。小結(jié)小結(jié)第7章 模擬電路 2. 三極管放大電路由三極管、偏置電源以及有關(guān)元件組成。放大電路存在兩種狀態(tài)：無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的靜態(tài)靜態(tài)和有輸入信號(hào)時(shí)的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)。靜態(tài)值在特性曲線上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)，動(dòng)態(tài)時(shí)的交流信號(hào)疊加在靜態(tài)值上， uBE= UBEQ +ube iB=IBQ+ib i