電工與電子技術(shù)電子商務(wù)電子課件第5章 晶體管放大電路的仿真及應(yīng)用ppt

1、電子課件第5章 晶體管放大電路的仿真及應(yīng)用晶體管放大電路的仿真及應(yīng)用第 5 章任務(wù)1單管放大電路的仿真2多級(jí)放大電路的仿真3音頻功率放大器安裝及調(diào)試任務(wù)概述 本章主要通過晶體管放大電路的仿真，理解主要元件的作用、放大電路的工作過程，識(shí)讀單管放大及多級(jí)放大電路，以及會(huì)用示波器觀察靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置對波形失真的影響。另外，通過音頻功率放大器的安裝、調(diào)試等，了解它的工作原理，認(rèn)識(shí)相關(guān)器件，熟悉電路的安裝方法和手工焊接。單元目標(biāo)01掌握晶體管單管和多級(jí)放大電路的仿真。掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置，及波形觀測。掌握音頻功率放大器的安裝、調(diào)試等。技能目標(biāo)02了解單管和多級(jí)放大電路圖及工作原理。掌握晶體管放大電

2、路直流回路和交流回路的繪制。了解音頻功率放大器的工作原理。知識(shí)目標(biāo)PARTONE1單管放大電路的仿真01/任務(wù)目標(biāo)掌握晶體管單管放大電路的仿真。01掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法、影響以及相關(guān)參數(shù)測量。0202/所需設(shè)備類別名稱數(shù)量設(shè)備計(jì)算機(jī)1臺(tái)軟件Multisim仿真軟件1套03/原理圖仿真器件的放置04/任務(wù)步驟1仿真電路的搭建2電路仿真分析3步驟1：仿真器件的放置放置晶體管Q1（器件選擇快捷鍵“Ctrl+W”）01類型項(xiàng)目步驟1：仿真器件的放置放置極性電容C1（注意極性電容的正、負(fù)方向）02類型項(xiàng)目步驟1：仿真器件的放置放置極性電容C2、C3。重復(fù)步驟（2），完成C2、C3電容的放置。

3、如圖所示。03類型項(xiàng)目步驟1：仿真器件的放置放置固定電阻-容差值修改04類型項(xiàng)目 同上述方法選擇相應(yīng)阻值的電阻并放置，然后雙擊電阻進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，在【值】選項(xiàng)設(shè)置它的容差為1%，如圖所示。步驟1：仿真器件的放置重復(fù)步驟（4）依次完成全部電阻的放置及參數(shù)設(shè)置。電阻顯示標(biāo)號(hào)在參數(shù)設(shè)置界面【標(biāo)簽】選項(xiàng)中修改。如圖所示。05類型項(xiàng)目步驟1：仿真器件的放置放置電位器RP06類型項(xiàng)目 在器件選擇界面系列列表中選擇【POTENTIOMETER】，然后在元器件窗口任選一個(gè)電位器放置在設(shè)計(jì)窗口中，并雙擊電位器進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，在【值】選項(xiàng)設(shè)置電阻值為120k。另外，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置增量和改變阻值的快捷鍵。如

4、圖所示。步驟1：仿真器件的放置放置電源和地07類型項(xiàng)目 通過快捷鍵【Ctrl+W】打開元器件的選擇窗口，依次選擇AC_POWER（V12）、DC_POWER（V1）和GROUND。根據(jù)原理圖修改它們的參數(shù)和方向，如圖所示。步驟1：仿真器件的放置-注意事項(xiàng)類型項(xiàng)目同系列器件放置。例如有X1X5五個(gè)不同參數(shù)的器件，它們可以通過上述步驟依次完成放置。也可以在完成X1放置后，單擊選中X1并進(jìn)行復(fù)制粘貼，然后根據(jù)具體需求，將粘貼后的器件進(jìn)行參數(shù)修改（包括標(biāo)號(hào)、值、容差等）和方向調(diào)整，依次完成X2X5的放置。器件、顯示標(biāo)號(hào)等位置可以通過鼠標(biāo)拖拽進(jìn)行調(diào)整。注意晶體管、極性電容等極性元器件的極性方向。該電路使

5、用的晶體管為NPN管，如果使用PNP管，其最大區(qū)別在于直流供電電源極性相反。步驟2：仿真電路的搭建 按單管放大電路原理圖，搭建好仿真電路，如圖所示。搭建時(shí)注意晶體管和極性電容的極性不能接錯(cuò)。內(nèi)容序號(hào)步驟3：電路仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試與測量01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型 1）將輸入信號(hào)源V2參數(shù)設(shè)置為0，即無輸入信號(hào)；并將電位器RP調(diào)至100%（最大值），如圖所示。步驟3：電路仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試與測量01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型 2）如圖所示，斷開晶體管Q1的集電極C和電阻RC連線，串入萬用表XMM1（雙擊設(shè)置為直流電流檔）；然后分別在Q1的基極B和發(fā)射極E、集電極C和發(fā)射極E之間并上萬用表XMM2、XMM3

6、（雙擊設(shè)置為直流電壓檔）。步驟3：電路仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試與測量01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型 3）確認(rèn)線路無誤后，點(diǎn)擊仿真按鈕開始靜態(tài)工作點(diǎn)的測量。通過調(diào)節(jié)RP使萬用表XMM1讀數(shù)為2mA，記作IC （集電極電流），并記錄此時(shí)電位器RP值于表5-2中。觀察萬用表XMM2、XMM3的讀數(shù)，并記錄于表中，它們分別記作UBE、UCE。集電極電流IC電位器RP阻值基-射極電壓UBE集-射極電壓UCE步驟3：電路仿真分析電壓放大倍數(shù)的計(jì)算02內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型 1）將輸入信號(hào)源V2的參數(shù)設(shè)置為10mV/1kHz。 2）確認(rèn)線路無誤后，點(diǎn)擊仿真按鈕測量輸出電壓UO（XMM3的讀數(shù)），并記錄于表中。 3）通過修改R

7、C和RL阻值，分別測得不同輸出電壓，并記錄于表中。 4）根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算出放大電路的放大倍數(shù)（等于輸出電壓與輸入電壓的比值）記錄于表中。并觀察放大倍數(shù)隨電阻如何變化。輸入電壓Ui集電極電阻RC負(fù)載電阻RL輸出電壓UO放大倍數(shù)AV2.4k2.4k2.4k1.2k1.2k步驟3：電路仿真分析觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響03項(xiàng)目類型 1）將電阻RC和RL分別設(shè)置為2.4k，并去掉輸入信號(hào)源V2。然后調(diào)節(jié)RP使集電極電流為2mA（萬用表XMM1讀數(shù)），并測出集-射極電壓UCE（萬用表XMM3讀數(shù)）。2）如圖所示，在輸入端接入函數(shù)發(fā)生器，雙擊函數(shù)發(fā)生器設(shè)置振幅為10mV，頻率1kHz。然后接入

8、示波器XSC1，示波器A口接輸入端測量輸入波形，B口接輸出端測量輸出波形。步驟3：電路仿真分析觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響03項(xiàng)目類型 3）確認(rèn)電路連接無誤后，點(diǎn)擊仿真按鈕開始仿真。然后逐步加大函數(shù)發(fā)生器振幅，同時(shí)雙擊示波器進(jìn)入工作界面觀察輸出電壓波形，使得輸出電壓足夠大但不失真，在表中記錄此時(shí)輸出電壓波形和IC、UCE值。 4）保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小電位器RP的阻值，使波形出現(xiàn)失真，在表中繪制出相應(yīng)的輸出電壓波形，并記錄失真時(shí)的IC和UCE值。不失真增大RP值減小RP值ICUCE輸出電壓波形工作點(diǎn)設(shè)置測量項(xiàng)目OuotOuotOuot05/必備知識(shí)-放大電路 放大電路也稱放大器

9、，它將輸入的微弱電信號(hào)（指變化的電壓、電流等）放大到所需的幅度值且不失真的信號(hào),輸出給負(fù)載（如揚(yáng)聲器、顯像管等）。放大電路應(yīng)用廣泛，比如擴(kuò)音機(jī)、手機(jī)是將話筒聲音微小電信號(hào)放大成能聽到的聲音；電視是將視頻信號(hào)放大后送到屏幕上顯示、聲音放大則送給喇叭；還可以應(yīng)用在各種聲控、光控電路等。本任務(wù)主要介紹的是由分立元器件組成且晶體管類型為NPN的常用基本放大電路。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（一）共發(fā)射極基本放大電路（1）構(gòu)成。如圖所示為共發(fā)射極基本放大電路，其對交流信號(hào)而言，發(fā)射極作為輸入、輸出回路的公共點(diǎn)。電路中各構(gòu)成元器件的功能如右表所示。符號(hào)元器件名稱元器件作用示意VT晶體管放大元件，實(shí)現(xiàn)

10、電流放大。RB基極偏置電阻提供偏置電壓，使發(fā)射結(jié)正偏；且提供基極電流以獲得合適工作點(diǎn)。RC集電極負(fù)載電阻主要將集電極變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?，從而?shí)現(xiàn)電壓放大。VCC集電極電源電壓為輸出信號(hào)提供能量，且保證集電結(jié)反偏；一般為幾伏到幾十伏。C1輸入耦合電容隔直作用，使信號(hào)源的交流信號(hào)暢通地傳送到放大電路輸入端。C2輸出耦合電容隔直作用，且把放大后的交流信號(hào)暢通地傳送給負(fù)載。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（一）共發(fā)射極基本放大電路（2）工作原理。輸入信號(hào)ui直接加在晶體管基極和發(fā)射極之間，引起基極電流作相應(yīng)的變化。通過晶體管的電流放大作用，其集電極電流也發(fā)生變化，從而引起集電極和發(fā)射極之間的

11、電壓（集-射電壓）變化。集-射電壓的交流分量經(jīng)過電容C2傳送給負(fù)載，成為輸出交流電壓uo，實(shí)現(xiàn)了電壓放大。（3）特點(diǎn)。共發(fā)射極放大電路有輸入信號(hào)與輸出信號(hào)反相、具有電壓和電流放大作用、功率放大倍數(shù)高、適用于電壓放大和功率放大電路等特點(diǎn)。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（二）共集電極基本放大電路（1）構(gòu)成。如圖所示為共集電極基本放大電路，其對交流信號(hào)而言，集電極作為輸入、輸出的公共點(diǎn)（集電極通過+VCC交流接地）。電路中的射極偏置電阻Re的作用是在直流通路中引入直流負(fù)反饋，從而穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（二）共集電極基本放大電路（2）工作原理。輸入信號(hào)ui經(jīng)過耦合電容C

12、1將交流分量施加在晶體管基極，經(jīng)過晶體管對信號(hào)進(jìn)行電流放大后，由發(fā)射極經(jīng)過耦合電容作用后為負(fù)載提供輸出信號(hào)uo。因?yàn)榘l(fā)射極為輸出端，且其電壓等于發(fā)射極電流與發(fā)射極電阻的乘積，因而發(fā)射極電壓與基極電壓同時(shí)增大或減小，所以共集電極放大電路又稱射極輸出器、電壓跟隨器。（3）特點(diǎn)。共集電極放大電路有電壓放大倍數(shù)接近1；輸入電阻較大；輸出電阻較??；頻率特性較好等特點(diǎn)。常用于電壓放大電路的輸入極、輸出極和緩沖極。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（三）共基極基本放大電路（1）構(gòu)成。如圖所示為共基極基本放大電路，其對交流信號(hào)而言，基極作為輸入、輸出端的公共點(diǎn)（基極通過Cb交流接地）。該類放大電路輸入信號(hào)是由

13、晶體管的發(fā)射極和基極兩端輸入，經(jīng)過晶體管放大，由晶體管集電極和基極兩端輸出信號(hào)給負(fù)載。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（三）共基極基本放大電路（2）工作原理。交流輸入信號(hào)ui經(jīng)耦合電容C1施加在晶體管發(fā)射極上，輸入信號(hào)電壓會(huì)引起基極電流和發(fā)射極電壓的變化，因而集電極電流也相應(yīng)變化。集電極電流流過集電極負(fù)載電阻RC，將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換為集電極電壓的變化，即共基極放大電路輸出信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過耦合電容C2輸出給負(fù)載。（3）特點(diǎn)。它主要特點(diǎn)是沒有電流放大、只有電壓放大的作用，且具有電流跟隨作用；輸入電阻最?。浑妷悍糯蟊稊?shù)、輸出電阻與共發(fā)射極放大電路相當(dāng)；屬于同相放大電路；在三種電路中，其頻率特性

14、是最好的，常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合。05/必備知識(shí)-放大電路的靜態(tài)分析 放大電路的分析可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。當(dāng)沒有輸入信號(hào)時(shí)，晶體管各極對應(yīng)的電壓、電流是不變的，放大器所處的狀態(tài)即為靜態(tài)，又稱直流狀態(tài)。當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，則電路中電壓、電流均是變動(dòng)的，即處于動(dòng)態(tài)。放大電路的靜態(tài)分析是要確定放大電路的靜態(tài)值/直流值IB、IC、UBE和UCE ，放大電路的質(zhì)量與其靜態(tài)值的關(guān)系密切。而動(dòng)態(tài)分析是要確定放大電路的電壓放大倍數(shù)Au 、輸入電阻ri和ro等。以下以NPN管共發(fā)射極放大電路為例。05/必備知識(shí)-放大電路的靜態(tài)分析（一）靜態(tài)工作點(diǎn)作用及影響 靜態(tài)時(shí)，晶體管各極電壓和電流值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q

15、，通常為IB、IC和UCE 。其作用是保證放大電路輸出信號(hào)不發(fā)生失真。 所謂失真，是指輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形不像。放大電路中，引起失真的最基本原因就是靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或信號(hào)太大，使得它發(fā)生非線性失真。Q點(diǎn)的位置若太低，則會(huì)使晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，從而引起截止失真，輸出電壓波形的正半周峰頂被削平，如圖（a）所示；而Q點(diǎn)的位置若太高，則晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，從而引起飽和失真，輸出電壓波形負(fù)半周峰谷被削平，如圖（b）所示。因此要使放大電路不發(fā)生非線性失真，必須要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適，輸入信號(hào)幅值過大也會(huì)產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值即可消除失真。 放大電路中若出現(xiàn)飽和失真，可

16、適當(dāng)增大偏電阻Rb，降低偏置電流IB，則可消除飽和失真；若是截止失真，則適當(dāng)減小偏置電阻Rb，增大偏置電流IB，則可消除截止失真。05/必備知識(shí)-放大電路的靜態(tài)分析（二）直流通路確定靜態(tài)值 放大電路的靜態(tài)分析可用直流通路來分析計(jì)算。因?yàn)殡娙莸母糁绷?、通交流作用，因此可將電容C1和C2看作開路，其直流通路如圖所示。其靜態(tài)值如表所示。靜態(tài)值符號(hào)公式備注基極電流UBE（硅管約為0.6V）遠(yuǎn)小于UCC，故可忽略不計(jì)。集電極電流集-射極電壓05/必備知識(shí)-放大電路的動(dòng)態(tài)分析 動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路在直流電源VCC和交流信號(hào)ui共同作用下工作，因此電路中電壓和電流均包含直流和交流分量。 05/必備知識(shí)-放大電路

17、的動(dòng)態(tài)分析（一）主要性能指標(biāo) （1）放大倍數(shù)。即增益，它是在輸出波形不失真情況下，輸出信號(hào)（輸出電壓、電流、功率）與輸入信號(hào)（輸入電壓、電流、功率）的比值，是衡量放大電路放大能力的參數(shù)指標(biāo)。（2）輸入電阻。其大小反映了放大電路信號(hào)源的影響程度，通常希望放大電路輸入電阻值高一些。（3）輸出電阻。其反映放大電路帶負(fù)載的能力，輸出電阻越小，放大器負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓越穩(wěn)定。05/必備知識(shí)-放大電路的動(dòng)態(tài)分析（一）估算交流參數(shù) （1）交流通路。要進(jìn)行交流參數(shù)估算，則需畫出放大電路的交流通路。對交流分量來說，電容C1、C2可視為短路，直流電源也可視為短路。如圖所示為共發(fā)射極基本放大電路的交流通路。05/

18、必備知識(shí)-放大電路的動(dòng)態(tài)分析（一）估算交流參數(shù) （2）通過交流通路可估算交流參數(shù)，如表所示。交流參數(shù)符號(hào)公式備注基-射極等效電阻適用于小功率晶體管輸入電阻輸出電阻電壓放大倍數(shù)05/必備知識(shí)-溫度對放大電路性能的影響（一）溫度對ICEO的影響 ICEO對溫度的變化十分敏感，隨著溫度變化，靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生較大的變化，集電極電流也隨之變化。（二）溫度對的影響 溫度升高時(shí)，隨之增大，從而輸出特性曲線的間距較大，集電極電流也隨之增大。（三）溫度對UBE的影響 UBE隨溫度升高而減小，使輸入特性曲線左移，IB也隨之增大。相對鍺管來說，硅管的工作點(diǎn)受UBE影響較小。05/必備知識(shí)-不同偏置放大電路（一）固定

19、偏置放大電路 上述介紹的共發(fā)射極基本放大電路就是典型的固定偏置放大電路，其中Rb為 偏置電阻，它是為晶體管提供基極電流的。這種電路簡單，靜態(tài)工作點(diǎn)易調(diào)整，但溫度穩(wěn)定性差。為使靜態(tài)工作點(diǎn)更穩(wěn)定，常采用分壓式偏置電路。05/必備知識(shí)-不同偏置放大電路（二）分壓式偏置放大電路 如圖所示電路為分壓式偏置放大電路。其中RB1和RB2分別為上、下偏置電阻，構(gòu)成分壓偏置電路，其作用是為晶體管提供基極偏置電壓UBE；CE為交流旁路電容，其作用是提供交流信號(hào)通路，以減小信號(hào)損耗，使放大電路交流放大能力不因RE的存在而降低；RE為反饋電阻，其作用是穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。06/任務(wù)拓展1、嘗試在Multisim

20、仿真軟件中，分別對晶體管三種組態(tài)放大電路進(jìn)行仿真。2、在放大電路中，若測得某晶體管三個(gè)電極的電位分別是9V，2.5V，3.2V，則這三個(gè)極電分別是什么？3、如圖所示電路，若晶體管為硅管，Rb=300k，Rc=1.2k，VCC=12V，=125，請求出靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC、UCE。4、根據(jù)電容的通交流阻直流特性，請嘗試?yán)L制出上述分壓式偏置放大電路的直流通路和交流通路。PARTTWO2多級(jí)放大電路的仿真01/任務(wù)目標(biāo)掌握晶體管多級(jí)放大電路的仿真。01掌握多級(jí)放大電路相關(guān)參數(shù)測量及波形觀測。0202/所需設(shè)備類別名稱數(shù)量設(shè)備計(jì)算機(jī)1臺(tái)軟件Multisim仿真軟件1套03/原理圖仿真器件的放置04/任

21、務(wù)步驟1仿真電路的搭建2電路仿真分析3步驟1：仿真器件的放置 按多級(jí)放大電路原理圖，在設(shè)計(jì)窗口合適位置放置仿真器件，并修改各元器件參數(shù)，效果如圖所示。類型項(xiàng)目步驟2：仿真電路的搭建 按多級(jí)放大電路原理圖，搭建好仿真電路。搭建時(shí)注意晶體管和極性電容的極性不能接錯(cuò)。內(nèi)容序號(hào)步驟3：電路仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試與測量01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型1）如圖所示，斷開函數(shù)發(fā)生器連線，使其開路。同時(shí)在晶體管Q1和Q2的集電極各串入萬用表XMM1和XMM4（雙擊選擇直流電流模式）；并在Q1和Q2的基極和發(fā)射極之間、集電極和發(fā)射極之間分別并上萬用表XMM2、XMM3、XMM5和XMM6（雙擊選擇直流電壓模式）步驟3：電路

22、仿真分析靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試與測量01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型2）確認(rèn)線路無誤后，點(diǎn)擊仿真按鈕開始Q1、Q2放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測量。雙擊萬用表XMM1XMM6查看并記錄讀數(shù)于表中，分別記作IC1、UBE1、UCE1、IC2、UBE2和UCE2。集電極電流IC1集電極電流IC2基-射極電壓UBE1基-射極電壓UBE2集-射極電壓UCE1集-射極電壓UCE2步驟3：電路仿真分析電壓放大倍數(shù)的計(jì)算02內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型1）恢復(fù)信號(hào)發(fā)生器的連線，將其幅值Um設(shè)為200uV，頻率設(shè)為1kHz；同時(shí)萬用表XMM1XMM6設(shè)置為合適模式，且閉合開關(guān)S1（按鍵盤C鍵或鼠標(biāo)單擊開關(guān)S1控制開關(guān)閉合或斷開）；在電路中添加一個(gè)四

23、通道示波器，A通道接輸入端，B通道接第一級(jí)放大電路輸出端，C通道接第二級(jí)放大電路輸出端，如圖所示。步驟3：電路仿真分析電壓放大倍數(shù)的計(jì)算02內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型2）確認(rèn)線路無誤后，點(diǎn)擊仿真按鈕開始仿真，將此時(shí)XMM3和XMM6的讀數(shù)記錄于表下中，將它們分別記作UO1和UO2，同時(shí)觀察它們的波形如圖所示。步驟3：電路仿真分析電壓放大倍數(shù)的計(jì)算02項(xiàng)目類型3）斷開開關(guān)S1，即負(fù)載開路，記入此時(shí)UO1和UO2讀值于表中。4）根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算接入負(fù)載和未接入負(fù)載時(shí)，第一級(jí)放大電路放大倍數(shù)、第二級(jí)放大電路的放大倍數(shù)以及該電路的總放大倍數(shù)，并記作AV1、AV2和AV。將計(jì)算結(jié)果記錄于表中。輸入電壓有效

24、值Ui=0.707Um負(fù)載電阻RL第一級(jí)放大電路第二級(jí)放大電路總電路輸出UO1放大倍數(shù)AV1=UO1/Ui輸出UO2放大倍數(shù)AV2=UO2/UO1放大倍數(shù)A=AV1*AV2開路（）2.4k05/必備知識(shí)-晶體管多級(jí)放大電路（一）組成一般情況下，單管放大電路的放大倍數(shù)是有限的，而在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)要求放大倍數(shù)很高的情況，因此為需將若干單管放大電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)，組成多級(jí)放大電路以滿足需求。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。（1）輸入級(jí)。通常該級(jí)要求高輸入電阻、低噪聲。（2）中間級(jí)。該級(jí)要求放大倍數(shù)要大，通常由若干級(jí)共發(fā)射極放大電路組成。（3）輸出級(jí)。該級(jí)要輸出一定功率，通常由功率放大電路組成。05/必備知識(shí)-晶體管

25、基本放大電路（二）耦合方式（1）阻容耦合。它是指前、后級(jí)放大電路之間是通過耦合電容和下級(jí)輸入電阻（或負(fù)載）進(jìn)行連接的，上述仿真的多級(jí)放大電路就是采用該方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)的。其優(yōu)點(diǎn)是由于前后級(jí)放大電路是通過電容連接的，因此各級(jí)間的直流通路是相互斷開的，從而各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響。其缺點(diǎn)是不能放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)，且采用的大電容不易集成，因此該方式常用于輸入頻率不太低的交流信號(hào)的分立元件放大電路中。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（二）耦合方式（2）變壓器耦合。它是通過磁耦合傳送交流信號(hào)，具有阻抗匹配作用、靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn)；但其因體積較大，難以集成，一般用于功率放大電路、中頻調(diào)諧放大

26、電路等分立元件放大電路中。如圖所示。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（二）耦合方式（3）直接耦合。它是將前級(jí)放大電路的輸出端直接或通過電阻接到后一級(jí)放大電路的輸入端，如圖所示。直接耦合方式可以傳送變化緩慢的交流信號(hào)和直流信號(hào)，而且便于集成化，故通常應(yīng)用于集成電路中。其缺點(diǎn)是各級(jí)之間的直流通路相連，因而靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)相互影響。此外，還應(yīng)注意零點(diǎn)偏移的影響（零點(diǎn)偏移是放大電路沒有外加信號(hào)的，輸出端有緩慢變化的電壓輸出的現(xiàn)象）。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（三）多級(jí)放大電路分析（1）前后級(jí)放大電路關(guān)系。前級(jí)放大電路的輸出可看作后級(jí)放大電路的輸入或信號(hào)源，而后級(jí)放大電路則可看作是前級(jí)放大電路的負(fù)

27、載。（2）輸入電阻。第一級(jí)放大電路的輸入電阻即為多級(jí)放大電路的輸入電阻。（3）放大倍數(shù)。在多級(jí)放大電路中，由于各級(jí)間是相互串聯(lián)的，即前一級(jí)放大電路的輸出就是后一級(jí)放大電路的輸入，因此多級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)是各級(jí)放大倍數(shù)的乘積，可表示為AV=AV1AV2AV3。（4）輸出電阻。最后一級(jí)放大電路的輸出電路即為多級(jí)放大電阻的輸出電阻。05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（四）放大電路的幅頻特性05/必備知識(shí)-晶體管基本放大電路（四）放大電路的幅頻特性（2）影響通頻帶的主要因素。在低頻段，放大倍數(shù)的下降主要是因?yàn)闃O間耦合電容和射極旁路電容的容抗作用引起低頻信號(hào)衰減。而在高頻段則主要是因?yàn)槿龢O管的結(jié)

28、電容和電路引線分布電容影響的。要提高上限頻率，則應(yīng)選用截止頻率高的三極管，并注意元器件在電路中的安裝工藝。（3）多級(jí)放大電路的通頻帶。它比任何一級(jí)放大電路的通頻帶都窄，且級(jí)聯(lián)的級(jí)數(shù)越多，通頻帶越窄，因此為了滿足多級(jí)放大電路通頻帶的需求，必須將各級(jí)放大電路通頻帶選得更寬一些。06/任務(wù)拓展1、1、多級(jí)放大電路耦合方式主要有哪些？各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2、觀察上述多級(jí)放大電路輸入、輸出波形圖，分析電壓相位如何變化？PARTTHREE3音頻功率放大器安裝及調(diào)試01/任務(wù)目標(biāo)理解音頻功率放大器的工作原理。01掌握音頻功率放大器的安裝及調(diào)試方法。0202/所需工具及器材類別名稱數(shù)量工具萬用表1臺(tái)示波器1臺(tái)22

29、0Vac轉(zhuǎn)雙12Vac變壓器1臺(tái)電烙鐵1臺(tái)鑷子1支尖嘴鉗1把斜口鉗（剪鉗）1把器材錫絲、松香若干功率放大器套件1套03/原理圖元器件的識(shí)別與檢測04/任務(wù)步驟1實(shí)物制作與調(diào)試2步驟1：元器件的識(shí)別與檢測 根據(jù)元件清單表，將音頻功率放大器套件的元件實(shí)物進(jìn)行分類及核對數(shù)量，并逐一對各元件進(jìn)行質(zhì)量檢測。檢測具體如下。序號(hào)元件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量位號(hào)備注序號(hào)元件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量位號(hào)備注1集成電路插件/TDA20302U1,U218色環(huán)電阻插件/0.25W/22k2R13,R14紅紅黑紅棕2集成電路插件/穩(wěn)壓78091U319色環(huán)電阻插件/0.25W/47k2R17,R18黃紫黑紅棕3整流二極管插件/R12

30、074D1,D2,D3,D420色環(huán)電阻插件/0.5W/103R19,R20,R22棕黑黑金棕4發(fā)光二極管插件/直徑3mm/紅色1LED212P針座插件/間距2.0mm1CZ35獨(dú)石電容插件/2234C1,C3,C6,C8223P針座插件/間距2.0mm1CZ26獨(dú)石電容插件/1048C2,C4,C15,C16,C20,C21,C22,C23232P接線端子插件/間距5.08mm2JX2,JX37獨(dú)石電容插件/2242C13,C14243P接線端子插件/間距5.08mm1JX18獨(dú)石電容插件/1052C9,C1025音頻插座插件/3.5mm1CZ19滌綸電容插件/222J2C5,C726雙聯(lián)電

31、位器插件/50K3RP1,RP2,RP310電解電容插件/10uF/25V2C11,C1227電位器塑料帽311電解電容插件/100uF/25V1C1928跳線L=10mm1元器件引腳12電解電容插件/2200uF/25V2C17,C1829電位器螺母+墊片313色環(huán)電阻插件/0.25W/4702R15,R16黃紫黑黑棕30散熱器114色環(huán)電阻插件/0.25W/1k4R3,R4,R11,R12棕黑黑棕棕31絕緣片+絕緣帽215色環(huán)電阻插件/0.25W/1.5k2R6,R8棕綠黑棕棕32散熱器固定自攻螺絲216色環(huán)電阻插件/0.25W/5.6k2R9,R10綠藍(lán)黑棕棕33TDA2030固定螺絲M

32、3217色環(huán)電阻插件/0.25W/10k3R5,R7,R21棕黑黑紅棕34印制電路板（PCB）88741.6mm/單面1步驟1：元器件的識(shí)別與檢測色環(huán)電阻。識(shí)讀標(biāo)稱阻值，并用萬用表檢測其實(shí)際阻值，判斷其質(zhì)量好壞。01內(nèi)容序號(hào)雙聯(lián)電位器。識(shí)讀其標(biāo)稱阻值，并用萬用表檢測其質(zhì)量好壞。02電解電容。識(shí)別其標(biāo)稱容量、耐壓和正、負(fù)極性，并用萬用表判斷其質(zhì)量好壞。03獨(dú)石電容和滌綸電容。識(shí)別其標(biāo)稱容量，并用萬用表判斷其質(zhì)量好壞。04二極管。使用萬用表判別其正負(fù)極性以及質(zhì)量好壞。05三端穩(wěn)壓器7809。辨識(shí)其三個(gè)引腳對應(yīng)的標(biāo)號(hào)及功能；然后用萬用表R100歐姆檔，分別檢測其輸入端與輸出端的正、反向電阻。正常時(shí)，

33、阻值相差數(shù)千歐以上，若阻值相差很小或近似于0，則說明其已損壞。06音頻放大器TDA2030。辨識(shí)其五個(gè)引腳對應(yīng)的標(biāo)號(hào)及功能。07其他。檢查剩余料件外觀是否受損，是否少料等。08步驟1：元器件的識(shí)別與檢測-注意事項(xiàng)面向三端穩(wěn)壓器7809文字標(biāo)識(shí)面，其引腳標(biāo)號(hào)及功能從左往右依次是：1腳輸入端、2腳接地端和3腳輸出端。三端穩(wěn)壓器輸入端正向電阻是萬用表紅表筆接輸入端（1腳），黑表筆接地（2腳）測得的；其反向電阻則是黑表筆接輸入端（1腳），紅表筆接地（2腳）時(shí)的阻值。同理，可測得輸出端（3腳）對地（1腳）間的正、反向電阻阻值。面向音頻功率放大器TDA2030文字標(biāo)識(shí)面，其引腳標(biāo)號(hào)及功能從左往右依次是：1

34、腳正相輸入端、2腳反向輸入端、3腳負(fù)電源輸入端、4腳功率輸出端和5腳正電源輸入端。雙聯(lián)電位器是由兩個(gè)三腳電位器組成，使用前，兩組電位器的質(zhì)量均要確認(rèn)。元器件在安裝前，均要進(jìn)行檢測，以降低返修和故障的發(fā)生幾率。步驟2：實(shí)物制作與調(diào)試實(shí)物制作前準(zhǔn)備01內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型1）安裝和焊接元器件前，對元器件進(jìn)行整形，及元器件引腳和線路板焊接面去氧化等清潔處理。2）準(zhǔn)備好電烙鐵、焊錫等焊接工具。步驟2：實(shí)物制作與調(diào)試實(shí)物的安裝和焊接02內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型1）按照原理圖及元件清單表，在印制電路板上安裝元器件，并確認(rèn)無誤后進(jìn)行焊接。如圖所示。器件安裝時(shí)，應(yīng)遵循先小后大、先輕后重、先低后高、先里后外的原則。10mm

35、跳線用剪下的元件引腳直接焊接，建議其周邊器件未安裝時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行安裝、焊接。電阻和整流二極管臥式安裝時(shí)，器件與電路板之間應(yīng)留有1mm左右間隙。安裝時(shí)，注意電解電容、整流二極管、發(fā)光二極管的極性方向和三端穩(wěn)壓器7809、音頻集成電路TDA2030的管腳不要裝錯(cuò)。為減少外部干擾，建議三個(gè)雙聯(lián)電位器的外殼用一根銅線焊接在一起并焊接到電路板上的地（GND）。音頻集成電路TDA2030與散熱器之間要注意做好絕緣，其不能碰觸與電路板相連的金屬機(jī)殼或其他導(dǎo)體，否則會(huì)燒壞TDA2030。焊接2P和3P針座、2P和3P接線端子以及音頻插座時(shí)，注意控制焊接溫度和時(shí)間，且烙鐵勿碰觸其塑料部分，以避免燙傷或損壞它們。步

36、驟2：實(shí)物制作與調(diào)試實(shí)物的安裝和焊接02內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型2）焊接完成后，注意檢查音頻功率放大器實(shí)物器件無錯(cuò)裝、漏裝、極性裝反等不良；檢查器件的整形、擺放符合要求；檢查焊點(diǎn)圓滿、光滑、無錫渣、無拉尖、無虛焊、無假焊、無連焊等；并用萬用表檢測AC12V輸入端（即3P接線端子JX1）無短路現(xiàn)象以及檢測TDA2030與散熱器之間的絕緣性良好。步驟2：實(shí)物制作與調(diào)試電路調(diào)試03內(nèi)容序號(hào)項(xiàng)目類型1）在輸入接線端JX1接上雙12V交流電給音頻功率放大器供電。2）通電后，用萬用表直流電壓檔分別測量TDA2030的3腳是否為負(fù)電，5腳電壓是否為正電，且注意電路是否有短路不良。3）用萬用表直流電壓檔分別測量輸出端

37、JX2和JX3的電壓，確保其電壓值接近0V，方可外接音箱，以免燒壞音箱。4）用示波器分別觀察輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形；并分別調(diào)節(jié)音量、高音和低音電位器，觀察輸出波形有什么變化。雙12V交流電可采用交流電源輸出雙路12V交流電供電或通過20W以上的雙12V變壓器將220V市電變壓為雙路12V交流電供電。本任務(wù)以后者為例。音頻功率放大器通電前，請務(wù)必保證其放置在絕緣桌面上，保持桌面整潔無導(dǎo)線等雜物，以避免其因外因而發(fā)生短路等。音頻功率放大器通電后，請勿用手等直接碰觸，以免發(fā)生觸電。05/必備知識(shí)-音頻功率放大器（一）接口說明 本任務(wù)制作的實(shí)物是雙聲道音頻功率放大器，各接口連接說明如圖所示。其中供電

38、方式采用雙12V變壓器或其他方式提供雙路12V交流電到JX1；雙聲道輸出端JX2、JX3連接喇叭或音箱前，注意必須用萬用表確認(rèn)輸出電壓接近0V后方可連接，以免喇叭或音響燒壞。05/必備知識(shí)-音頻功率放大器（二）工作原理 本任務(wù)制作的雙聲道音頻功率放大器主要由高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路、TDA2030放大電路、電源供電電路以及穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成。其工作原理是音頻信號(hào)通過音頻輸入座CZ1或CZ2輸入到左、右聲道音調(diào)控制電路，從而得到信號(hào)Vi（調(diào)節(jié)音量電位器可以改變輸入信號(hào)Vi大小）。然后經(jīng)過高、低音控制電路作用后，經(jīng)過隔直電容C9、C10作用阻止直流成分通過，交流部分由TDA2030的1

39、腳輸入，經(jīng)過TDA2030放大后從4腳輸出。如下以左聲道為例對各部分電路進(jìn)行說明。05/必備知識(shí)-音頻功率放大器（二）工作原理（1）電源供電電路。如圖所示，其輸入雙12V交流電壓經(jīng)過D1D4構(gòu)成的橋式整流電路整流成直流電壓，然后經(jīng)過電容濾波濾除直流電壓中的大部分交流成分，從而得到較平滑的直流電壓VCC。05/必備知識(shí)-音頻功率放大器（二）工作原理（2）音調(diào)控制電路。音調(diào)部分采用高、低音分別控制的衰減式音調(diào)電路，如圖所示。其中RP1A是音量控制器，用于調(diào)節(jié)放大器的音量大?。籖5、R6、C1、C2和RP2A構(gòu)成低音控制電路，而C5、C6和RP3A則構(gòu)成高音控制電路；R9為隔離電阻。05/必備知識(shí)-

40、音頻功率放大器（二）工作原理（3）功率放大電路。功率放大電路如圖所示。其主要采用TDA2030、R15、R17、C11等構(gòu)成同相放大器，電路放大倍數(shù)由R17與R15的比值決定，改變R15阻值可以改變放大倍數(shù)，阻值變小則放大倍數(shù)變大，從而輸出功率會(huì)變大；C11用于穩(wěn)定TDA2030輸出端（第4腳）的直流零電位的漂移，但對音質(zhì)有一定的影響；R19和C13構(gòu)成高頻移相消振電路，以抑制放大器的高頻自激振蕩；C9是隔直電容，它是為了防止后級(jí)的TDA2030的直流電對前級(jí)音調(diào)電路產(chǎn)生影響。05/必備知識(shí)-音頻功率放大器（二）工作原理（4）穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路是采用穩(wěn)壓集成電路7809構(gòu)成的，如圖所示。將輸入

41、的VCC，經(jīng)過7809穩(wěn)壓成9V輸出。然后經(jīng)過濾波電容C19濾波后輸出到端子座CZ3。05/必備知識(shí)-功放集成電路TDA2030（一）實(shí)物及引腳功能說明 不同廠家生產(chǎn)的TDA2030，內(nèi)部電路及參數(shù)會(huì)存在差異，但引腳位置及對應(yīng)功能均相同。其常采用5腳單列直插式塑封結(jié)構(gòu)，其實(shí)物及引腳功能說明如圖所示。05/必備知識(shí)-功放集成電路TDA2030（二）特點(diǎn)及作用 TDA2030主要有失真小、功率大、外圍電路簡單、開機(jī)沖擊極小、內(nèi)含各種保護(hù)電路（短路保護(hù)、熱保護(hù)、防反接等）、保真度高等特點(diǎn)。它的作用主要是將輸入的較微弱音頻信號(hào)進(jìn)行放大后，輸出給喇叭或音箱。其廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備等。05/必備知識(shí)-功放集成電路TDA2030（三）使用注意事項(xiàng)（1）如果電源峰值電壓達(dá)到40V，則必須在TDA2030第5腳和電源之間加入LC濾波及二極管限壓以保證5腳上的脈沖維持在規(guī)定的幅度內(nèi)。（2）通常在使用時(shí)，需添加合適的散熱器，保證TDA2030散熱良好，使其更好的工作。（3）PCB設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榫€路有大電流流過，故必須考慮地線和輸出的去耦良好。（4）裝配時(shí)，必須確保散熱片和TDA2030之間是絕緣的；引線長度應(yīng)盡可能短；焊接時(shí)注意控制焊接溫度和時(shí)長等。（5）在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、實(shí)物安裝等前，均應(yīng)先通過查閱規(guī)格書等資料了解所用TDA2030的特點(diǎn)、參數(shù)等。05/必備知識(shí)-穩(wěn)壓