電子線路配套資源第2章-放大電路基礎(chǔ)課件

1、 2.1.1放大器的基本概念1.什么是放大器? 能把微弱的電信號（電壓、電流）進行放大變成較強電信號的電路，稱為放大電路。 2.放大器的分類放大電路的種類很多。按多種形式分類如下：(1)按電路型式不同可分共射、共集、共基放大器，差動放大器等；(2)按耦合方式不同可分為直接耦合放大器和交流耦合放大器；(3)按工作頻段不同可分為低頻放大器，視頻放大器，高頻放大器和寬帶放大器等；(4)按信號大小可分為小信號放大器和大信號放大器，大信號放大器又稱為功率放大器。 2.1.2分壓式偏置放大電路的基本構(gòu)成 1.電路形式分壓式偏置放大電路的元件連接如圖2.1.2所示。 圖2.1.2 分壓式偏置放大電路原理圖2

2、.元件的作用VT：晶體三極管，起電流放大作用。(2) VCC：直流供電電源，為電路提供工作電壓和電流。(3)RB1 ，RB2：為上偏置電阻，為下偏置電阻，電源電壓通過和串聯(lián)分壓后向基極提供直流。(4) C1：輸入耦合電容，耦合輸入交流信號，并起隔離直流電的作用。(5) C2：輸出耦合電容，耦合輸出交流信號，并起隔離直流的作用。 (6)RC ：集電極負(fù)載電阻，電源通過為集電極供電，另一個作用是將放大的電流轉(zhuǎn)換為放大的電壓輸出。 (7) RE：發(fā)射極電阻，起到穩(wěn)定靜態(tài)電流的作用。（8）CE：射極旁路電容，它的容量較大，對交流信號相當(dāng)于短路。接入后，電路的放大能力有所下降，可以減少對交流信號放大能力

3、的影響。 (9) RL：負(fù)載電阻。3.放大電路的電壓、電流符號規(guī)定 (1)直流分量用大寫字母和大寫下標(biāo)表示，如IB、IC、VBE、VCE。(2)交流分量用小寫字母和小寫下標(biāo)表示，如ib、ic、ube、uce。(3)交直流疊加瞬時值用小寫字母和大寫下標(biāo)表示，如iB=ib+ IB 。（4）交流電量的有效值用大寫字母和小寫下標(biāo)表示，如Vi、Vo、Po。2.1.3 放大器的工作原理 1.靜態(tài)工作點的設(shè)置靜態(tài):放大電路未輸入交流信號,即 時的工作狀態(tài)叫做靜態(tài)。靜態(tài)工作點Q: 是指放大電路在靜態(tài)時，三極管各極電壓和電流值（主要指IBQ、ICQ、VBEQ 、VCEQ）。通常靜態(tài)工作狀態(tài)下各參數(shù)的值用加下標(biāo)Q

4、來表示。2.不設(shè)置靜態(tài)工作點，波形產(chǎn)生失真的原因 圖2.1.4 產(chǎn)生失真的原因 (1)當(dāng)輸入信號較大時，三極管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，輸入電流隨輸入信號的變化而變化。 (2)當(dāng)輸入信號較小時（未超過發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓），三極管發(fā)射結(jié)截止，輸入電流，不隨輸入信號的變化而變化，故產(chǎn)生了失真，因此經(jīng)過放大的輸出電流和電壓也將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。小實驗： 圖2.1.3 靜態(tài)工作點對波形影響的實驗 3.動態(tài)工作情況動態(tài) :當(dāng)放大器輸入了交流信號，即 時,放大器的工作狀態(tài)叫做動態(tài) 提示在分壓式偏置放大電路中，我們得出如下結(jié)論：輸入電壓信號與輸出電壓信號的頻率相同，相位相反，幅度得到放大。 2.1.4 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定對于下

5、圖的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、和 VCEQ決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化。圖2.1.6 溫度對靜態(tài)工作點的影響 圖2.1.7 三極管在不同溫度 時的特性曲線 圖2.1.7所示為三極管在20和40兩種溫度時的輸出特性，20時用實線表示，40時用虛線表示。由圖可見，當(dāng)溫度升高時曲線族上移，Q點也上移接近飽和區(qū)。 提示：影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素很多，溫度變化是主要因素，此外當(dāng)電源電壓波動，電路元件老化和更換元件等引起的元件參數(shù)變化也會影響靜態(tài)工作點的穩(wěn)定。2.波形的失真與靜態(tài)工作點的關(guān)系 (1)飽和失真輸出信號電壓波形負(fù)半周被削去一部分，這種現(xiàn)象稱為飽和失真；產(chǎn)生飽和失真的原因是R

6、P減小, IBQ增大，Q點上移，如圖2.1.9所示。消除飽和失真的方法：增大RP使Q點適當(dāng)下移。 圖2.1.9 飽和失真波形及圖解分析圖2.1.10 截止失真波形及圖解分析 （2）截止失真輸出信號電壓波形負(fù)半周被削去一部分，這種現(xiàn)象稱為截止失真。產(chǎn)生截止失真的原因是RP增大， IBQ減小，Q點下移。消除截止失真的方法：減小使Q點適當(dāng)上移。3.穩(wěn)定靜態(tài)工作點的電路分壓式偏置放大電路是能自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點的放大電路 UB不受溫度變化的影響。Ce將Re短路，Re對交流不起作用，放數(shù)不受影響。靜態(tài)工作點穩(wěn)定過程溫度T 升高ICQ增大 IEQ增大UEQ升高UCQ下降UBEQ下降ICQ下降聰明小博士： 靜

7、態(tài)工作點的調(diào)整注意：RP的是可調(diào)電阻一定要串聯(lián)一個固定電阻，它可以防止可調(diào)電阻調(diào)為0電阻時，使三極管的靜態(tài)工作電流過大而損壞器件。 2.2 放大電路的分析方法 當(dāng)我們對放大電路有了初步的了解之后，就會提出靜態(tài)工作點Q多大才算合適？電路的放大倍數(shù)如何估算等問題。解決這一類問題的方法稱為放大電路的分析方法，通常有估算法，圖解法和等效電路法。本節(jié)以共射基本放大器為例，著重介紹估算法和圖解法的。 名 師 課 堂2.2.1放大電路的主要性能指標(biāo)1.放大倍數(shù)2.輸入電阻3.輸出電阻 名 師 課 堂2.2.2估算分析法 常用來估算放大器的靜態(tài)工作點和放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等。 1.估算靜態(tài)工作點 (1

8、)畫出直流通路 （方法：把電容看成開路） 名 師 課 堂根據(jù)直流通路，和分壓公式，便可以得到靜態(tài)工作點： 名 師 課 堂2.交流參數(shù)（性能指標(biāo)）的估算（1）畫交流通路 交流通路是指放大電路中交流信號流通的路徑。由于容抗小的電容以及內(nèi)阻小的直流電源可看作交流短路，因此畫交流通路只需把容量較大的電容及直流電源簡化為一條短路線，加以整理，便可以得到交流通路。由交流通路變可以得到放大電路的主要性能指標(biāo)。 名 師 課 堂 名 師 課 堂重點例題 小結(jié) 估算法較為簡單，并能很快計算出具體數(shù)值，以達到分析放大電路的一些性能的目的。但這種方法也有不足之處，它難以判斷所設(shè)置的靜態(tài)工作點是否適當(dāng)，放大電路在工作過

9、程中是否會出現(xiàn)非線性失真等等。 圖解分析法是利用晶體管的特性曲線，通過作圖的方法分析放大器的工作情況，其優(yōu)點是能直觀地了解靜態(tài)工作點設(shè)置與波形失真的關(guān)系，幫助我們合理地設(shè)計工作點，正確地選擇電路參數(shù)。我們將在下一節(jié)中介紹。 本節(jié)介紹的估算法中，關(guān)于靜態(tài)工作點的估算和三大指標(biāo)的估算，是本章當(dāng)中要求掌握的一個重要知識點，希望同學(xué)們能很好的掌握。 名 師 課 堂 2.3 放大電路的三種基本接法2.3.1共集放大電路 圖2.3.1 共集電極放大電路提示射極輸出器的特點是：1.電壓放大倍數(shù)等于且小于1，輸出電壓與輸入電壓同相；2.輸入阻抗高；3.輸出阻抗低。工程應(yīng)用2.3.2共基極放大電路圖2.3.3

10、共基極放大電路 提示共基電路的主要特點是：1.共基電路的電壓放大倍數(shù)在數(shù)值上與共射基本放大電路相同，且為正值，表明輸出電壓與輸入電壓同相；2.輸入電阻很低，一般只有幾歐姆到幾十歐姆，輸出電阻較高；3.輸出電阻與共射電路相同； 另外，它的頻率特性好，多用于高頻和寬頻帶電路中。 2.3.3三種基本放大電路的比較共發(fā)射極電路共基極電路共集電極電路輸入電阻 1K左右?guī)资畮装貹輸出電阻 幾十K幾十K幾十電壓增益 幾十幾百幾十幾百略小于1UO與Ui之間的相位關(guān)系反相同相同相2.3.4 共源、共漏、共柵放大器圖2.3.4 場效應(yīng)管放大器2.4 多級放大電路圖2.4.1 多級放大器的框圖2.4.1多級放大電路

11、的級間耦合方式 多級放大電路中，級與級之間的連接方法稱為耦合方式。常用的耦合方式有下列四種：阻容耦合變壓器耦合直接耦合光電耦合(a) 阻容耦合二級放大電路 圖2.4.2多級放大器的四種耦合方式 (b) 變壓器耦合二級放大電路2.4.2多級放大電路性能分析1.電壓放大倍數(shù) 多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)為各級電壓放大倍數(shù)之積，即 (2.4.1)2.輸入電阻和輸出電阻 多級放大電路的輸入電阻和輸出電阻與單級放大器類似。輸入電阻是從輸入端看進去的等效電阻，也就是第一級的輸入電阻；輸出電阻是從輸出端看進去的等效電阻，即為最后一級的輸出電阻，即 ri=ri1(2.4.2) ro=ron(2.4.3)3.頻

12、率特性與通頻帶 工程上把放大倍數(shù)下降到中頻段放大倍數(shù)的 (即0.707)倍時，對應(yīng)的低端頻率稱為下限頻率，對應(yīng)的高端頻率稱為上限頻率。與之間的頻率范圍稱為通頻帶，記作，即 BW=fh-fL (2.4.4) 圖2.4.5 通頻帶 圖2.4.6 多級放大器通頻帶 2.5 放大電路應(yīng)用舉例 2.5.1觸摸門鈴 圖2.5.1是一個常見的觸摸門鈴的示意電路圖。2.5.2助聽器 本章小結(jié) 1.分壓式偏置共射極放大電路對學(xué)習(xí)和掌握放大電路的工作原理和分析方法是十分重要的。要不失真地放大交流信號必須為放大器設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，以保證放大信號時始終工作在放大區(qū)；由于溫度等因素的影響，靜態(tài)工作點會變動，因此要采取措施穩(wěn)定靜態(tài)工作點，分壓式偏置共射極放大電路是比較常用的具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點的放大電路。2.放大電路的分析方法有估算法和圖解法兩種。估算法較為簡便，可用來估算靜態(tài)工作點、輸入電阻、輸出電阻、放大倍數(shù)；圖解法要用來分析放大器的動態(tài)特性比較直觀，并有助于對放大原理的理解。3. 共基和共集放大電路也是一種常用的基本放大電路