放大器概述32三極管基本放大電路

1、課題3.1放大器概述3.2三極管基本放大電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學目標1理解放大電路及放大器的常用指標。2掌握共射放大電路的組成，靜態(tài)工作點的設置及估算和工作原理。教學重點1放大器的基本概念。2共射放大電路的組成，靜態(tài)工作點的設置及估算和工作原理。教學難點共射放大電路的工作原理和靜態(tài)工作點的設置。學情分析教學效果教后記新課A引入放大電路廣泛應用于各種電子設備中，如音響設備、視聽設備、精密儀器、自動控制系統(tǒng)等。放大電路的功能是將微弱的電信號進行放大得到所需要的信號。B復習三極管的電流放大作用，電流分配關系。C新授課3.1放大器概述一個放大器必須含有一個或多個有源器件，如三極管、場效晶體管

2、等，同時還包含電阻、電容、電感、變壓器等無源元件。放大器框圖如圖所示。3.1.1對放大器的基本要求（1）要有足夠的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的參數(shù)，放大倍數(shù)有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)。（2）要具有一定寬度的通頻帶。（3）非線性失真要小。非線性失真：在放大信號的過程中，放大了的信號與原信號相比，波形將產(chǎn)生畸變，這種現(xiàn)象稱為非線失真。（4）工作要穩(wěn)定。各參數(shù)不隨時間變化，無輸入時無輸出。3.1.2放大器的輸入放大器輸入端與前級輸出端相連接示意圖如圖所示。對輸入信號的要求：由信號源提供給放大器的電流、電壓及功率都不允許超過放大器的最大允許值。3.1.3放大器的輸出放大器輸

3、出端與下級輸入端相連接示意圖如圖所示。對輸出信號的要求：由一個放大器輸出給下一級電路的電流、電壓和功率都不能超過放大器的最大允許值。3.2三極管基本放大電路3.2.1基本放大電路的組成三極管基本放大電路如圖所示。電路中各器件的作用如下。（1）V：放大管，起電流放大作用。（2）：基極偏置電源，為發(fā)射結(jié)提供正向偏壓。（3）：基極偏置電阻。一般是幾十千歐至幾百千歐。（4）：集電極直流電源，為集電結(jié)提供反向偏壓。（5）：集電極電阻。一般是幾百歐至幾千歐。（6）、：輸入和輸出耦合電容。（7）：負載電阻。（8）：信號源電壓；：信號源內(nèi)阻。3.2.2放大器中電流及電壓符號使用規(guī)定電路中的電壓、電流都是由直流

4、成分和交流成分疊加而成。對直流分量和交流分量，作如下規(guī)定：（1）用大寫字母帶大寫下標表示直流分量。（2）用小寫字母帶小寫下標表示交流分量。（3）用小寫字母帶大寫下標表示直流分量與交流分量的疊加。（4）用大寫字母帶小寫下標表示交流分量的有效值。放大器的靜態(tài)工作點1靜態(tài)工作點單電源供電的放大電路如圖所示。靜態(tài)：放大器無信號輸入時的直流工作狀態(tài)叫靜態(tài)。靜態(tài)工作點：在靜態(tài)下電流電壓共同確定的點叫靜態(tài)工作點，用Q表示。一般描述靜態(tài)工作點的量用、和表示。：硅管一般為0.7 V，鍺管為0.3 V。一個放大器的靜態(tài)工作點的設置是否合適，是放大器能否正常工作的重要條件。2靜態(tài)工作點對放大器工作狀態(tài)的影響若除掉，

5、電路如圖所示，則= 0，輸入電流隨變化。在信號負半周，輸入電流等于零，波形將產(chǎn)生失真。若保留，且阻值適當，則將有合適的數(shù)值，保證則基極的總電流 + 始終是單方向的電流，即它只有大小的變化，沒有正負極性的變化，這樣就不會使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電流的波形失真。如圖所示。3.2.4放大原理1放大電路放大電路如圖所示。輸入：從基極和發(fā)射極之間輸入。輸出：從集電極和發(fā)射極之間輸出。2放大原理的變化將產(chǎn)生基極電流的變化，使基極總電流發(fā)生變化，集電極電流將并在集電極電阻上產(chǎn)生壓降，使放大器的集電極電壓隨之變化，。通過耦合，隔斷直流，輸出信號電壓也隨之變化。只要電路參數(shù)能使三極管工作在放大區(qū)，則的

6、變化幅度將比的變化幅度大很多倍。電路中，、隨變化，變化作用如下：3波形放大器輸入正弦電壓后三極管各極電流電壓波形如圖所示。輸出電壓與輸入電壓相位相反，又稱這種共發(fā)射極的單管放大電路為反相放大器。直流通路與交流通路放大信號中，即有直流成分又有交流成分。1直流通路的畫法（1）定義：放大器的直流電流流通的回路。包括輸入直流通路和輸出直流通路。（2）畫法：將電容視為開路，其他不變。如圖所示。電路 直流通路2交流通路的畫法（1）定義：放大器的交流信號電流的流通回路，包括輸入交流通路和輸出交流通路。（2）畫法：將容量較大的電容視為短路；將直流電源視為短路，其他元件照畫。上述所示電路的交流通路如圖所示。基本

7、放大電路的分析方法1放大器常用指標（1）放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)：（2）放大器的增益增益G：用分貝表示放大倍數(shù)。單位為分貝(dB)。電壓增益電流增益功率增益（3）輸入電阻和輸出電阻輸入電阻：輸入交流電壓與輸入回路產(chǎn)生的輸入電流之比。也可視為從輸入端看進去的等效電阻。如圖所示。越大，放大器要求信號源提供的電流越小，信號源的負擔越小。在電壓放大器中希望放大器輸入電阻大一些。輸出電阻：從放大器輸出端(不包括外接負載電阻)看進去的交流等效電阻。如上圖所示。表示放大器帶負載的能力。輸出信號時，自身損耗越小，帶負載的能力就越強，所以輸出電阻越小越好。（4）通頻帶放大器在放大不同頻率

8、的信號時，其放大倍數(shù)是不一樣的，放大電路在不同頻率下的放大倍數(shù)如圖所示。中頻區(qū)：在一定頻率范圍內(nèi)，放大器的放大倍數(shù)高且穩(wěn)定，這個頻率范圍為中頻區(qū)。下限截止頻率：信號頻率下降到使放大倍數(shù)為中頻時的0.707所對應的頻率。上限頻率：信號頻率上升到使放大倍數(shù)為中頻時的0.707所對應的頻率。通頻帶：與之間的頻率范圍稱為通頻帶。記作BW，即：BW=-。2放大器的估算法（1）靜態(tài)工作點的估算例 3-1圖示的放大器的直流通路中，=12 V，三極管 b =50，其余元件參數(shù)見圖，估算靜態(tài)工作點。解mA= 50 60 mA=3 mA= 12 V - 3 mA 2 kW = 6 V（2）輸入電阻和輸出電阻的估算

9、 三極管輸入電阻的估算公式三極管基極和發(fā)射極之間存在一個等效電阻，稱為三極管的輸入電阻，用表示。在低頻小信號時，用下式估算。 放大器的輸入電阻和輸出電阻的估算一般，所以是從放大器輸出端(不包括外接負載電阻)看進去的交流等效電阻。（3）放大器放大倍數(shù)的估算放大器輸出端外接負載電阻時，等效負載電阻，故負號表示輸出電壓的相位與輸入電壓相位相反。例 3-2圖示的電路中，設三極管 b =50，其余參數(shù)見圖。試求：（1）靜態(tài)工作點；（2）；（3）；（4）；（5）。解（1）求靜態(tài)工作點= 50 44.4mA = 2.2 mA=12 V- 2.2 mA 3 kW=5.4 V（2）（3）求電壓放大倍數(shù)（4）求輸

10、入電阻（5）求輸出電阻= 3 kW（提問,學生回答）（引導介紹）（觀察電路說明）（引導學生參考材料）（觀察電路）（講解）（引導分析）（觀察電路介紹）（學生討論畫出波形）（講解）（講解）（講解）（學生完成）（講解）（學生完成）練習1對放大器的基本要求：（1）要有_放大倍數(shù)；（2）要具有一定寬度的_；（3）_要小；（4）工作要_。2放大器的輸入電阻_，則放大器要求信號源提供的_越小，信號源負擔就_。放大器的輸出電阻_，放大器_越強。3所謂直流通路，即是放大的_的回路，包括輸入_和輸出_。畫直流通路時，將_視為開路，其余不變；畫交流通路時將_視為_。將直流電源視為_。小結(jié)1對電壓放大器的基本要求：（

11、1）放大倍數(shù)應盡可能大些。（2）信號放大時，應盡量避免失真，為此，放大器應有足夠的線性放大區(qū)。2單級電壓放大器的組成必須有具備放大功能的三極管，有保證三極管能正常放大的直流電源和基極偏置電路，應有將輸出電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的元件集電極電阻等。布置作業(yè)P62習題三3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-9，3-10。課題3.3具有穩(wěn)定工作點的放大電路*3.4共射電路圖解法3.5共集電極放大電路課型新課授課班級授課時數(shù)2教學目標1掌握分壓式偏置電路結(jié)構和工作原理。2會計算分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。3掌握三種基本組態(tài)的特點。教學重點1分壓式偏置電路結(jié)構和工作

12、原理。2分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的估算。3三種組態(tài)的基本比較。教學難點分壓式偏置電路結(jié)構和工作原理。學情分析教學效果教后記新課引入上面討論的放大電路是基本共射放大電路，基本共射放大電路也稱固定偏置式共射放大電路。這種電路的缺點是靜態(tài)工作點隨溫度的變化而變得不穩(wěn)定。放大電路的靜態(tài)工作點不穩(wěn)定是造成放大信號失真的主要原因之一，必須設法克服它。新授課3.3具有穩(wěn)定工作點的放大電路3.3.1分壓式偏置電路的結(jié)構及工作原理1電路結(jié)構分壓式偏置電路如圖所示。：上偏流電阻，：下偏流電阻，：發(fā)射極電阻，：發(fā)射極旁路電容?；鶚O電壓由和分壓后得到，即由此，的大小與三極管的參數(shù)無

13、關。2工作原理溫度變化時，三極管的參數(shù)、b、將發(fā)生變化，導致工作點偏移。分壓式偏置電路穩(wěn)定工作點的過程可表示為：其中的作用是提供交流信號的通道，減少信號的損耗，使放大器的交流信號放大能力不因而降低。3.3.2靜態(tài)工作點的計算分壓式偏置電路，先計算，再算最后算。例 3-3在圖所示的兩個放大電路中，已知三極管 b = 50，=0.7 V，電路其他參數(shù)所圖所示。（1）試求兩個電路的靜態(tài)工作點；（2）若兩個三極管的b = 100，則各自的工作點怎樣變化？解（1）先計算兩個電路的靜態(tài)工作點。圖（a）為固定偏置電路圖（b）為分壓式偏置電路，有（2）兩個三極管 b = 100時可見，b 增大，導致增大，使降

14、低。在圖（b）中，b 增大一倍，不變，減小一半。電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的計算例 3-4在圖中，已知三極管 b = 50，=0.7 V，電路其他參數(shù)所圖所示。試計算：（1）靜態(tài)工作點；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電壓。解（1）計算靜態(tài)工作點（2）計算、= 2 kW*3.4共射電路圖解法圖解分析法簡介圖解分析法：運用晶體管特性曲線，通過作圖來分析放大電路的方法稱為圖解分析法。1用圖解法（直流負載線）分析靜態(tài)工作點直流通路如圖所示。直流負載線：根據(jù)，在和的直角坐標圖上畫出相應的點，連接這些點得到一條直線，由于它代表放大器輸出部分直流通路的方程式，所以將這條線稱為直流負載線。畫法：取=

15、0時，稱為短路電流點。=0時，=12 V，稱為開路電壓點。連接該兩點成一條直線，這就是直流負載線。將直流負載線畫在晶體管的輸出特性曲線坐標內(nèi)，求出，就能決定靜態(tài)工作點。例 3-5某一放大器電路如圖（a）所示。三極管的輸出特性曲線由（b）給出。試在輸出特性曲線上作出直流負載線，并確定靜態(tài)工作點。若圖（a）中改為2.5 kW其他參數(shù)保持不變，直流負載線和靜態(tài)工作點的情況又如何改變？解畫出放大電路的直流通路如圖（c）所示。因為令=0，得，即為M點；令= 0，得= 20 V，即為N點。連接M、N兩點，此直線即為直流負載線。確定靜態(tài)工作點Q在圖（b）中找出對應的曲線，此曲線與直流負載線MN的交點即為放大

16、電路的靜態(tài)工作點Q。在Q處分別作垂線交于橫坐標、作水平線交于縱坐標可得，。若，= 20 V，則可得當= 0時，；= 0時，= 20 V。作出直流負載線所示。由于，此時靜態(tài)工作點為。2用圖解法分析輸出端帶負載時的放大倍數(shù)（1）交流負載線畫交流負載線的步聚如下： 在輸出特性曲線上作出直流負載線MN，并確定靜態(tài)工作點Q的位置。 在軸上確定輔助點D的位置，并連接D、N兩點，得到輔助線DN。 過靜態(tài)工作點Q作輔助線DN的平行線MN即得交流負載線，如圖所示。（2）輸出端帶負載時放大倍數(shù)的圖解分析如圖所示。根據(jù)的變化范圍 ，從圖中可得出工作點的變化范圍、和輸出電壓的動態(tài)范圍，所以輸出電壓的幅值；若輸入信號的

17、幅值為，則放大器的電壓放大倍數(shù)靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響如圖所示。如果靜態(tài)工作點選擇不當將會造成失真，靜態(tài)工作點與波形失真關系圖如圖所示。（1）飽和失真如果靜態(tài)工作點Q在交流負載線上位置過高如圖中點，則在輸入信號幅值較大時，管子將進入飽和區(qū)，輸出電壓波形負半周被部分削除，產(chǎn)生“飽和失真”。（2）截止失真如果靜態(tài)工作點Q在交流負載線上位置過低如圖中點，則在輸入信號幅值較大時，管子將進入截止區(qū)，輸出電壓波形正半周被部分削除，產(chǎn)生“截止失真”。（3）非線性失真非線性失真是由于三極管的工作狀態(tài)離開線性放大區(qū)，進入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生的。3.5共集電極放大電路3.5.1共集電極放大電路圖為共集電極及交直流通路。原理 直流 交流被放大的信號從發(fā)射極輸出，所以又稱射極輸出器。1電路特點（1）輸出電壓與輸入電壓同相且略小于輸入電壓射極輸出器的輸出信號電壓近似等于輸入信號電壓，即電壓放大倍數(shù)約等于1，好似輸出電壓等值地跟隨輸入電壓而變化，故又稱射極跟隨器。（2）輸入電阻大（3）輸出電阻小不變，幾乎不變。由以上三個特點，它廣泛應用在電路的輸入級、多級放大器的輸出級或用于兩級共射放大電路之間的隔離級。2靜態(tài)工作點計算（引入，觀察電路）（引導分析）（引導導學生分析計算完成）（引導導學生分析計算完成）（觀察電路）（引導導學生分析計算完成）（講解）（