【學(xué)習(xí)課件】第7章基本放大電路

1、2004年10月制作 曾令琴主編 曾令琴共射、共集電極放大器及其負(fù)反饋基本放大電路主要授課內(nèi)容第二篇精選課件第7章 基本放大電路7.2 共集電極放大電路(射極跟隨器)7.3 放大電路中的負(fù)反饋7.1 分壓式偏置共發(fā)射極電壓放大器第二篇精選課件學(xué)習(xí)基本放大電路學(xué)習(xí)目的與要求1. 掌握基本放大電路的組成及工作原理，了解放大電路的一些基本概念；2. 掌握基本放大電路的圖解分析法和微變等效電路分析法；3. 熟練掌握分壓式偏置共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析及其特點。第二篇精選課件基極電源7.1 共發(fā)射極電壓放大器雙電源共發(fā)射極單管放大電路ECC2+RCRB+C13DG6ICIBIEEB RL輸入回

2、路輸出回路集電極電阻，約為幾至幾十歐NPN型管耦合電容耦合電容基極電阻，約幾十至幾百千歐集電極電源，約為幾至幾十伏負(fù)載電阻 電路中發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共支路，而且放大的是電壓信號，因此稱之為共發(fā)射極 電壓放大器。電路各部分作用：晶體管T：放大器的核心部件，在電路中起電流放大作用；電源EC：為放大電路提供能量和保證晶體管工作在放大狀態(tài)；電源EB和電阻RB：使管子發(fā)射結(jié)處于正向偏置，并提供適當(dāng)?shù)幕鶚O電流IB；耦合電容C1和C2：一般為幾微法至幾十微法，利用其通交隔直作用，既隔離了放大器與信號源、負(fù)載之間的直流干擾，又保證了交流信號的暢通；電阻RC：將集電極的電流變化變換成集電極的電壓變化，以

3、實現(xiàn)電壓放大作用。第2頁精選課件單電源共發(fā)射極單管放大電路+UCCC2+RCRB+C1RL實用中，一般都采用單電源供電，而且把發(fā)射極的公共端作為“地”點，并按習(xí)慣畫法把集電極電源以電位形式標(biāo)在圖中。放大電路的直流通道 晶體管放大電路實際上是一個交、直流共存的電路。當(dāng)交流信號ui=0時，電路所處的工作狀態(tài)稱為“靜態(tài)”， 靜態(tài)時等效電路稱為它的直流通道。+UCCRCRBUCEICIEIBUBE 直流通道中耦合電容相當(dāng)于開路，電路中的各電壓、電流都是直流量。電路中僅有直流量時的工作狀態(tài)稱為“靜態(tài)”。放大電路的直流通道第2頁精選課件 靜態(tài)時三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點Q（主要指IBQ、ICQ和

4、UCEQ）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ。放大電路的靜態(tài)分析+UCCRCRBUCEICIEIBUBE由直流通道可對Q點進(jìn)行估算：靜態(tài)工作點Q例：已知圖中UCC=10V，RB=250K，RC=3K，=50，求放大電路的靜態(tài)工作點Q。解：所以，Q=IB=37.2A，IC=1.86mA，UCE=4.42V。第2頁精選課件 由于放大器一般都工作在小信號狀態(tài)，即工作點在特性曲線上的移動范圍很小。因此晶體管雖然工作在非線性狀態(tài)下，但采用它的等效線性模型微變等效電路所分析得出的結(jié)果，與其真實狀況相比僅有微小誤差，可運用線性電路模型分析問題則帶給我們極大的方便。RL uSRSu

5、iRCRBu0uceiciiieib僅有交流信號作用下，電容相當(dāng)于短路，UCC=0相當(dāng)于“地”電位，因此電路為左圖所示。放大電路的動態(tài)分析（交流通道） uSRSuiRCRBu0iciiibibrbe上述微變等效電路中：第2頁精選課件 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個線性電路，這個線性電路就是放大器的微變等效電路，對該線性電路進(jìn)行分析的方法稱為微變等效電路分析法。等效的條件是晶體管在小信號（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)，用直線段近似地代替晶體管的特性曲線。 右圖所示為晶體管的輸入特性曲線。在Q點附近的微小范圍內(nèi)可以認(rèn)為是線性的。當(dāng)uBE有一微小變化UBE時，

6、基極電流變化IB，兩者的比值稱為三極管的動態(tài)輸入電阻，即rbe。微變等效電路的基本思路 輸出特性曲線在放大區(qū)域內(nèi)可認(rèn)為呈水平線，集電極電流的微小變化IC僅與基極電流的微小變化IB有關(guān)，而與電壓uCE無關(guān)，故集電極和發(fā)射極之間可等效為一個受ib控制的電流源，即：第2頁精選課件電壓放大倍數(shù)：對上述微變等效電路進(jìn)行分析：式中RL=RC/RL共發(fā)射極放大電路的微變等效電路。輸入電阻Ri：當(dāng)RL=（開路）時：輸出電阻R0：共射極電壓放大器由于rbe較小而使輸入電阻Ri不大；而輸出電阻R0=RC，顯然不夠小。第2頁精選課件 輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號源吸取電流的大小。為了減輕信號源的負(fù)擔(dān)，總希

7、望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號源內(nèi)阻RS的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由于RB比rbe大得較多，Ri近似等于rbe，一般在在幾百歐至幾千歐，因此是比較低的，即共射放大器輸入電阻不理想。輸入、輸出電阻對放大器有何影響？ 對負(fù)載而言，總希望放大電路的輸出電阻越小越好。因為放大器的輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻RL的變化對輸出電壓的影響就越小，使得放大器帶負(fù)載能力越強。共發(fā)射極放大電路中的輸出電阻Ro在幾千歐至幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想。 共發(fā)射極電壓放大器的電壓放大倍數(shù)與晶體管的電流放大倍數(shù)、動態(tài)轉(zhuǎn)入電阻rbe及集電極電阻RC、負(fù)載電阻

8、RL均有關(guān)。由計算式可看出，當(dāng)rbe 和RL一定時，Au與成正比。共發(fā)射極電壓放大器的電壓放大倍數(shù)與哪些參數(shù)有關(guān)？與晶體管的值成正比嗎？第2頁精選課件共發(fā)射極單管放大器的電壓放大倍數(shù)較高。放大電路分析綜合 有交流信號輸入時，電路中的電流、電壓隨輸入信號作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動態(tài)時放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號ui共同作用下工作，電路中的電壓uCE、電流iB和iC均包含兩個分量。 uSRS放大電路輸入加ui后，晶體管的UBE就變成了ui+UBE；同時iB=ib+IB；iC=ic+IC，晶體管輸出電壓uCE=UCC-ICRC;經(jīng)電容C2濾波后得到放大器輸出電壓：u0=UCC-iCRC由于

9、iCRC是隨ui的增加而增加，因此u0隨ui增加而減小，即輸出、輸入電壓是反相關(guān)系，因此共發(fā)射放大電路也稱為反相器。+UCCuiC2+RCRBRB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBIB第2頁精選課件圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點Q。（2）根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作交流負(fù)載線。（4）由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uCE。放大電路靜態(tài)工作點的圖解法第2頁精選課件1. 由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCE被隔開，放大器的輸出電壓uo等于uCE中的交流分量uce，且與輸入電壓ui反相。2. 放大器的電壓放大倍數(shù)可由uo與ui的幅值之比或有效值之比求出

10、。負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)載電阻RL也越小，交流負(fù)載線就越陡，使Uom減小，電壓放大倍數(shù)Au下降。3. 靜態(tài)工作點Q設(shè)置得不合適時，將對放大電路的性能造成影響。若Q點偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時，Q進(jìn)入飽和區(qū)，造成ic和uce的波形與ib（或ui）的波形不一致，輸出電壓uo的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為飽和失真；若Q點偏低，則Q進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓uo的正半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為截止失真。飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為非線性失真。從圖解分析過程中可得出如下重要結(jié)論：u0上削波出現(xiàn)截止失真u0下削波出現(xiàn)飽和失真第2頁精選課件即：溫度對靜態(tài)工作點的影響問題討論溫度升高UBE減小ICBO增大增大IC增大對于固定

11、偏置式共發(fā)射極放大電路而言，靜態(tài)工作點由UBE、和ICEO、ICB0決定，這幾個參數(shù)均隨溫度的變化而發(fā)生變化。Q變UBEICEO變T變IC變ICEO增大第2頁精選課件與溫度基本無關(guān)具有工作點穩(wěn)定的放大電路條件：I1I2IB調(diào)節(jié)過程：則+UCCCERE uSRSuiC2+RCRB1RB2+C1RLu0uCEiCiiiEiBI2I1第2頁精選課件動態(tài)分析：分壓式偏置共發(fā)射極電壓放大器的分析靜態(tài)分析：第2頁精選課件討論題靜態(tài)情況下，放大電路中C1、C2有無端電壓？極性如 何？ 若靜態(tài)工作點Q較高時，輸出易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出波形將出現(xiàn)下削波；Q點設(shè)置較低時，輸出又易進(jìn)截止區(qū)，輸出波形則出現(xiàn)上削頂。顯然無

12、論是上削頂還是下削頂，都造成了輸出波形的失真，為消除這些失真，應(yīng)將Q點下移或上移。上、下削波同時出現(xiàn)時，說明靜態(tài)工作點設(shè)置的比較合理，只是輸入信號太強不能完全通過，應(yīng)減小輸入信號。發(fā)生飽和失真和截止失真的原因是什么？其輸出波形有何特點？如何消除上述失真？兩種失真同時出現(xiàn)，是否Q點不合適？ 放大電路總是希望輸入電阻高些，Ri越大，流入放大器的信號電流衰減越小，電路輸入特性越好；放大電路問題希望輸出電阻低些，R0越低，負(fù)載對放大倍數(shù)的影響越小，放大器的帶負(fù)載能力越強。為什么放大器的輸入電阻盡量大些？輸出電阻盡量小些呢？ 共發(fā)射極放大電路的輸入輸出電壓的相位如何？反相！+UCCUC2=UCE+RCR

13、B+UC1=UBEUCEUBEui=0u0=0第2頁精選課件電容CE的作用：第2頁精選課件第2頁精選課件第2頁精選課件例題：解：圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工作點，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1）用估算法計算靜態(tài)工作點第2頁精選課件（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻和輸出電阻共發(fā)射極電壓放大器的特點可以大致歸納為： 具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時輸入電阻和輸出電阻又比較適中，在對輸入電阻、輸出電阻和頻率響應(yīng)沒有特殊要求的場合，一般均可采用。共發(fā)射極電壓放大器是目前應(yīng)用最廣泛的基本放

14、大電路。第2頁精選課件（1）靜態(tài)分析7.2 共集電極放大電路（射極輸出器）第2頁精選課件（2）動態(tài)分析求電壓放大倍數(shù)第2頁精選課件求輸入電阻求輸出電阻第2頁精選課件電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1，即電壓跟隨。輸入電阻較高。輸出電阻較低。 射極輸出器的用途： 射極跟隨器具有較高的輸入電阻和較低的輸出電阻，這是射極跟隨器最突出的優(yōu)點。射極跟隨器常用作多級放大器的第一級或最末級，也可用于中間隔離級。用作輸入級時，其高的輸入電阻可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級時，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變化對輸出電壓的影響，并易于與低阻負(fù)載相匹配，向負(fù)載傳送盡可能大的功率。射極輸出器的特點：第

15、2頁精選課件圖中虛線框內(nèi)為穩(wěn)壓電路。220V交流電壓經(jīng)變壓器變換成所需要的交流電壓，然后經(jīng)橋式整流和電容濾波后，輸出電壓Ui加到穩(wěn)壓電路的輸入端。晶體管接成射極輸出電路，負(fù)載RL接到晶體管的發(fā)射極。穩(wěn)壓管DZ和電阻R1組成基極穩(wěn)壓電路，使晶體管的基極電位穩(wěn)定為UZ。 電路的穩(wěn)壓原理是：假如由于某種原因使輸出電壓U0降低，因VBUZ不變，故UBE增加，使IB和IC均增加，UCE減小。從而使輸出電壓U0UiUCE回升，維持基本不變。整個過程可用流程圖表示為：U0(VBVZ)UBEIBICUCE(U0UiUCE)U0如果U0，調(diào)整過程與上述相反，同樣可起到穩(wěn)壓作用。射極輸出器的應(yīng)用實例IEICIBR

16、1UZIZUiRLU0DZUBE220V串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源第2頁精選課件7.3 放大電路中的負(fù)反饋1. 反饋的基本概念 反饋就是指放大電路輸出信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)（或的）回送到輸入端的過程。 能使凈輸入信號增強的反饋稱為正反饋； 使凈輸入信號削弱的反饋稱為負(fù)反饋。 放大電路中普遍采用的形式是負(fù)反饋。 2. 負(fù)反饋的基本類型及其判別 按照反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路在輸出、輸入端的連接方式不同，負(fù)反饋電路具有4種典型反饋形式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋；電壓并聯(lián)負(fù)反饋；電流串聯(lián)負(fù)反饋；電流并聯(lián)負(fù)反饋。第2頁精選課件判斷是電壓反饋還是電流反饋的方法 判斷是電壓反饋還是電流反饋時，常用“輸出短路法”，即

17、假設(shè)負(fù)載短路（RL=0），使輸出電壓uo=0，看反饋信號是否還存在。若存在，則說明反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓負(fù)反饋；若反饋信號不存在了，則說明反饋信號不是與輸出電壓成比例，而是和輸出電流成比例，是電流負(fù)反饋。 判斷是串聯(lián)負(fù)反饋還是并聯(lián)負(fù)反饋 判斷是串聯(lián)負(fù)反饋還是并聯(lián)負(fù)反饋主要是根據(jù)反饋信號、原輸入信號和凈輸入信號在電路輸入端的連接方式和特點，判斷方法有兩種： 1.若反饋信號和輸入信號是在輸入端以電流方式求和的，則為并聯(lián)負(fù)反饋；若反饋信號和輸入信號是在輸入端以電壓方式求和的，即為串聯(lián)負(fù)反饋。 2.將輸入信號交流短路后，若反饋信號消失了，則為并聯(lián)反饋；否則為串聯(lián)反饋。第2頁精選課件3. 負(fù)反饋對放大電路性能的影響 電路中引入負(fù)反饋后，一般造成電壓放大倍數(shù)的下降，反饋電壓IeRe越大，電壓放大倍數(shù)下降越多。雖然負(fù)反饋引起Au下降，但換來的卻是放大電路穩(wěn)定性的提高。提高放大電路的穩(wěn)定性，是放大電路中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。 既然負(fù)反饋具有穩(wěn)定放大電路的作用，當(dāng)然信號頻率的變化引起的電壓放大倍數(shù)的變化也將減小，即引入負(fù)反饋可擴展放大電路的通頻帶。 當(dāng)輸入正弦信號的幅度較大時，輸出波形引入負(fù)反饋后，將使放大電路的閉環(huán)電壓傳輸特性曲線變平緩，線性范圍明顯展寬。在深度負(fù)反饋條件下，若反饋網(wǎng)絡(luò)由純電阻構(gòu)成，則閉環(huán)電壓傳