第12章_共射極放大電路

1、第一節(jié)共發(fā)射極單管放大電路第十二章放大電路與集成運(yùn)算放大器一、放大電路的概念及分類1放大電路的用途放大電路的用途放大電路是自動控制、信號檢測、通信等電子設(shè)備中最基放大電路是自動控制、信號檢測、通信等電子設(shè)備中最基本的組成部分。本的組成部分。如圖所示擴(kuò)音系統(tǒng)的四個主要組成部分。如圖所示擴(kuò)音系統(tǒng)的四個主要組成部分。一、放大電路的概念及分類（1）傳感器（麥克風(fēng)），將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。）傳感器（麥克風(fēng)），將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。（2）放大器，將麥克風(fēng)輸出的微弱電壓信號放大到所需）放大器，將麥克風(fēng)輸出的微弱電壓信號放大到所需要的值。要的值。（3）再生器（揚(yáng)聲器），將放大后的電信號轉(zhuǎn)換成聲音。

2、）再生器（揚(yáng)聲器），將放大后的電信號轉(zhuǎn)換成聲音。（4）電源，提供放大器工作所需要的直流電壓。）電源，提供放大器工作所需要的直流電壓。一、放大電路的概念及分類輸入端：加入需要放大的信號。輸入端：加入需要放大的信號。2什么是放大電路什么是放大電路同時滿足以下兩個條件的電路：同時滿足以下兩個條件的電路：（1）輸出信號的功率大于輸入信號的功率。）輸出信號的功率大于輸入信號的功率。（2）輸出信號波形與輸入信號波形相同（不失真）。）輸出信號波形與輸入信號波形相同（不失真）。用框圖表示：用框圖表示： 輸出端：得到放大的輸出信號。輸出端：得到放大的輸出信號。組成：一個放大電路必須含有晶體管（或電子管）這樣的組

3、成：一個放大電路必須含有晶體管（或電子管）這樣的器件，同時還包含電阻、電感、變壓器等元器件。器件，同時還包含電阻、電感、變壓器等元器件。一、放大電路的概念及分類（1）按放大器的頻率高低分）按放大器的頻率高低分 3放大器的分類放大器的分類 高高頻頻放放大大器器低低頻頻放放大大器器直直流流放放大大器器（2）按被放大信號的類型分）按被放大信號的類型分（3）按放大信號的強(qiáng)弱分）按放大信號的強(qiáng)弱分 功功率率放放大大器器電電壓壓放放大大器器電電流流放放大大器器 大大信信號號放放大大器器小小信信號號放放大大器器一、放大電路的概念及分類（5）按元器件的集成化程度分）按元器件的集成化程度分 （4）按晶體管連接方

4、式分）按晶體管連接方式分 共共集集電電極極放放大大器器共共基基極極放放大大器器共共發(fā)發(fā)射射極極放放大大器器 集集成成電電路路放放大大器器分分立立元元件件放放大大器器一、放大電路的概念及分類二、共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極單管放大器又稱單極低頻小信號放大電路。共發(fā)射極單管放大器又稱單極低頻小信號放大電路。它是最基本的放大電路，也是復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。它是最基本的放大電路，也是復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。工作頻率：工作頻率：20 Hz 20 kHz 的低頻范圍內(nèi)。的低頻范圍內(nèi)。適用范圍：用于放大較小的電流、電壓。適用范圍：用于放大較小的電流、電壓。二、共發(fā)射極放大電路1電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)如圖所示為單管共發(fā)射極放

5、大電路如圖所示為單管共發(fā)射極放大電路 分析各元器件的作用：分析各元器件的作用：二、共發(fā)射極放大電路 晶體管晶體管 V：工作在放大狀態(tài)，起電流放大作用。：工作在放大狀態(tài)，起電流放大作用。 基極電阻基極電阻 Rb：又稱偏置電阻，與電源電壓配合為晶體管：又稱偏置電阻，與電源電壓配合為晶體管提供一個合適的基極電流提供一個合適的基極電流 IB（又稱偏流），保證晶體管工作在（又稱偏流），保證晶體管工作在合適的狀態(tài)。它的取值范圍在幾十千歐到幾百千歐。合適的狀態(tài)。它的取值范圍在幾十千歐到幾百千歐。 集電極電阻集電極電阻 Rc：又稱集電極負(fù)載電阻，作用是把晶體管：又稱集電極負(fù)載電阻，作用是把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)換

6、為電壓的放大。它的取值范圍一般在幾千到幾的電流放大轉(zhuǎn)換為電壓的放大。它的取值范圍一般在幾千到幾十千歐。十千歐。二、共發(fā)射極放大電路 耦合電容耦合電容 C1 和和 C2：又稱隔直通交電容，起到隔直流通：又稱隔直通交電容，起到隔直流通交流的作用。交流信號從交流的作用。交流信號從 C1 輸入經(jīng)過放大后從輸入經(jīng)過放大后從 C2 輸出，同時輸出，同時 C1 把晶體管的輸入端與信號源之間，把晶體管的輸入端與信號源之間，C2 把輸出端和負(fù)載之間的把輸出端和負(fù)載之間的直流通路隔斷。一般選用電解電容，使用時注意區(qū)分其極性。直流通路隔斷。一般選用電解電容，使用時注意區(qū)分其極性。 集電極電源集電極電源 E：作用一是

7、給晶體管一個合適的工作狀態(tài)：作用一是給晶體管一個合適的工作狀態(tài)（保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏），二是為放大電路提供能源。（保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏），二是為放大電路提供能源。二、共發(fā)射極放大電路1靜態(tài)工作點(diǎn)的建立靜態(tài)工作點(diǎn)的建立晶體管工作在放大狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)加正偏電壓，集電結(jié)晶體管工作在放大狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)加正偏電壓，集電結(jié)加反偏電壓，并且各極都有合適的直流電流和直流電壓。加反偏電壓，并且各極都有合適的直流電流和直流電壓。（1）靜態(tài)靜態(tài): :當(dāng)放大電路無交流信號輸入時，此時的直流狀當(dāng)放大電路無交流信號輸入時，此時的直流狀態(tài)稱為靜態(tài)，如圖（態(tài)稱為靜態(tài)，如圖（b）所示。）所示。二、共發(fā)射極放大電

8、路d的工作原理：(2)靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) : :放大電路交流信號輸入為放大電路交流信號輸入為0時時，這時晶體管這時晶體管的直流電壓：的直流電壓：UBE 、UCE 和對應(yīng)的直流電流和對應(yīng)的直流電流 IB、IC 統(tǒng)稱為靜態(tài)工統(tǒng)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)作點(diǎn) Q，通常寫成，通常寫成 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。（3）直流通路：直流通路：所示是放大電路的直流通路，由于耦合電所示是放大電路的直流通路，由于耦合電容的作用，直流只在直流通路內(nèi)流動，所以將耦合電容容的作用，直流只在直流通路內(nèi)流動，所以將耦合電容 C1、C2 看作斷路的部分去掉，剩下的即為直流通路?？醋鲾嗦返牟糠秩サ?，剩下的即為直流通路。二、共發(fā)

9、射極放大電路（4）靜態(tài)工作點(diǎn)的計算bEbBEQEBQRURUUIUBEQ取值，硅管為取值，硅管為 0.7 V，鍺管為，鍺管為 0.3 V。因為因為UBEQ UE ，所以，所以EBEQEUUU 由晶體管的放大原理有：由晶體管的放大原理有：CQcECEIRUU再根據(jù)直流通路可得再根據(jù)直流通路可得BQCQII 二、共發(fā)射極放大電路 例例1 在下圖中，設(shè)在下圖中，設(shè) UE = 12 V，Rb = 200 k ，Rc = 2.4 k ， = 50，試計算靜態(tài)工作點(diǎn)。，試計算靜態(tài)工作點(diǎn)。解：根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)計算公式解：根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)計算公式A60A1020012b3bEbBEQERURUUImA3A6050

10、BQCQ II 二、共發(fā)射極放大電路33CEQEcCQ(122.4 103 10 ) V4.8 VUUR I 例例2 在上題中，若設(shè)在上題中，若設(shè) UE = 12 V，Rc = 2 k ， = 50，要求要求 ICQ = 4 mA；問偏流電阻；問偏流電阻 Rb 取值多大？取值多大？解：解：則則k1501080126BQEb IUR二、共發(fā)射極放大電路3CQBQ4 10A80A50II （2）靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的意義和調(diào)整方法）靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的意義和調(diào)整方法 意義：靜態(tài)工作點(diǎn)合適與否關(guān)系到信號被放大后是否會意義：靜態(tài)工作點(diǎn)合適與否關(guān)系到信號被放大后是否會出現(xiàn)波形失真。出現(xiàn)波形失真。Q 點(diǎn)設(shè)置過低，點(diǎn)

11、設(shè)置過低，IBQ 太小，晶體管進(jìn)入截止區(qū)，太小，晶體管進(jìn)入截止區(qū)，造成截止失真。造成截止失真。Q 點(diǎn)設(shè)置過高，點(diǎn)設(shè)置過高， IBQ 太大，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，太大，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，造成飽和失真。造成飽和失真。 調(diào)整方法：將放大器的輸入端斷路，使電路無信號輸入，調(diào)整方法：將放大器的輸入端斷路，使電路無信號輸入，保持電源電壓保持電源電壓 UE 不變，調(diào)整偏置電阻不變，調(diào)整偏置電阻 Rb 的阻值，用萬用表測的阻值，用萬用表測量集電極電流量集電極電流 IC，使其達(dá)到技術(shù)要求。，使其達(dá)到技術(shù)要求。二、共發(fā)射極放大電路三、動態(tài)工作情況：放大電路如圖所示。放大電路如圖所示。輸入交流信號輸入交流信號 ui 經(jīng)

12、過耦合經(jīng)過耦合電容電容 C1 加到三極管基極加到三極管基極 b 和發(fā)和發(fā)射極射極 e 之間與靜態(tài)基極直流電之間與靜態(tài)基極直流電壓壓 UBEQ 疊加得：疊加得：iBEQBEuUu 式中式中 UBEQ 為直流分量，為直流分量，ui 為交流分量。為交流分量。三、放大電路的工作原理ceCEQCEuUu 加上交流信號后，電路中所有的量都是交流和直流疊加：cCQBBQbBQBC)(iIiIiIii bBQBiIi 三、放大電路的工作原理iBEQBEuUu 四、靜點(diǎn)工作點(diǎn)的選擇與波形失真當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不得當(dāng)時，會造成放大電路的波當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不得當(dāng)時，會造成放大電路的波形失真，本節(jié)通過實

13、驗來觀察波形失真的現(xiàn)象。形失真，本節(jié)通過實驗來觀察波形失真的現(xiàn)象。（一）操作（一）操作1框圖：框圖：單管共發(fā)射極放大電路：電路如下圖所示。單管共發(fā)射極放大電路：電路如下圖所示。輸出端：接入一臺雙蹤示波器。輸出端：接入一臺雙蹤示波器。信號源：低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生信號源：低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生 1 20 kHz 的正弦波信號的正弦波信號加到放大器的輸入端。加到放大器的輸入端。2連接：連接：將輸入、輸出端將輸入、輸出端信號分量接示波器的信號分量接示波器的 YA、YB 端，經(jīng)過調(diào)端，經(jīng)過調(diào)整后，便可看到示波整后，便可看到示波器顯示的輸入信號和器顯示的輸入信號和輸出信號波形，如圖輸出信號波形，如圖所示波形

14、。所示波形。（1）由于靜態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整適當(dāng)，此時觀察到的波形圖）由于靜態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整適當(dāng)，此時觀察到的波形圖并無失真。并無失真。3現(xiàn)象：現(xiàn)象：（2）通過兩個信號輸入調(diào)節(jié)旋鈕）通過兩個信號輸入調(diào)節(jié)旋鈕 YA 和和 YB 上標(biāo)示的電壓刻上標(biāo)示的電壓刻度（度（V / 格）以及熒光屏上的波形幅度可以測出輸入電壓和輸出格）以及熒光屏上的波形幅度可以測出輸入電壓和輸出電壓的幅值，并可以算出放大器的電壓放大倍數(shù)。電壓的幅值，并可以算出放大器的電壓放大倍數(shù)。（3）兩波形的相位相差為）兩波形的相位相差為 180 ，這是單管發(fā)射極放大電，這是單管發(fā)射極放大電路的倒相作用。路的倒相作用。（二）分析（二）分析1截

15、止失真截止失真（1）現(xiàn)象）現(xiàn)象工作點(diǎn)設(shè)置太低，三極管進(jìn)入截止工作點(diǎn)設(shè)置太低，三極管進(jìn)入截止區(qū)區(qū)這就是截止失真，如圖所示。這就是截止失真，如圖所示。（2）原因）原因Rb 阻值過大后，阻值過大后，Q 點(diǎn)降低，點(diǎn)降低，UBEO、IBQ減小，在輸入信號負(fù)減小，在輸入信號負(fù)半周時，晶體管工作在截止區(qū)，使半周時，晶體管工作在截止區(qū)，使 IB = 0，IC 0，輸出電壓近，輸出電壓近似等于電源電壓，保持不變，所以出現(xiàn)平頂。似等于電源電壓，保持不變，所以出現(xiàn)平頂。Rb 越大，越大， IB = 0 的時間越長，平頂期越長。的時間越長，平頂期越長。2飽和失真飽和失真（1）現(xiàn)象）現(xiàn)象工作點(diǎn)設(shè)置太高，三極管進(jìn)入飽和工

16、作點(diǎn)設(shè)置太高，三極管進(jìn)入飽和區(qū)區(qū)這就是飽和失真，如圖所示。這就是飽和失真，如圖所示。（2）原因）原因Rb 過小后，過小后，Q 點(diǎn)升高，點(diǎn)升高，UBEQ 和和 IBQ 增大，輸入信號的正半增大，輸入信號的正半周期時，因為周期時，因為 iB 增大，使晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，當(dāng)增大，使晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，當(dāng) iC = ICES 后，后， iC 不再增大，同時輸出電壓等于晶體管的飽和壓降不再增大，同時輸出電壓等于晶體管的飽和壓降 UCES，不再，不再下降，所以輸出波形的下方出現(xiàn)平頂。下降，所以輸出波形的下方出現(xiàn)平頂。結(jié)論結(jié)論（1）共發(fā)射極單管放大電路的輸出波形的正半周（波形上）共發(fā)射極單管放大電路的輸出波形的

17、正半周（波形上半周）出現(xiàn)平頂，是截止失真；若輸出波形的負(fù)半周（即波形半周）出現(xiàn)平頂，是截止失真；若輸出波形的負(fù)半周（即波形下半部）出現(xiàn)平頂，是飽和失真。下半部）出現(xiàn)平頂，是飽和失真。（2）出現(xiàn)失真的原因：）出現(xiàn)失真的原因：Q 點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，應(yīng)調(diào)整放大管基極偏置電阻，使靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，應(yīng)調(diào)整放大管基極偏置電阻，使靜態(tài)工作點(diǎn)處于適當(dāng)?shù)奈恢?。點(diǎn)處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?雙向失真雙向失真（1）現(xiàn)象）現(xiàn)象Rb適中，輸出波形無失真，增大信號源適中，輸出波形無失真，增大信號源的電壓幅度，使放大器的輸入信號增大，這的電壓幅度，使放大器的輸入信號增大，這時輸出電壓信號波形的上、下部分都出現(xiàn)平時輸出電壓信號波形的上、下

18、部分都出現(xiàn)平頂，同時產(chǎn)生了飽和失真和截止失真頂，同時產(chǎn)生了飽和失真和截止失真稱稱為雙向失真，如圖所示。為雙向失真，如圖所示。（2）原因）原因輸入信號的電壓幅度太大，在信號的正半周造成飽和失真，輸入信號的電壓幅度太大，在信號的正半周造成飽和失真，負(fù)半周造成截止失真。負(fù)半周造成截止失真。（3）解決辦法：）解決辦法： 降低輸入信號的電壓幅值。降低輸入信號的電壓幅值。 將放大電路的電源電壓增大，再調(diào)節(jié)將放大電路的電源電壓增大，再調(diào)節(jié)Rb建立適當(dāng)?shù)撵o態(tài)建立適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn) Q，便可消除雙向失真。，便可消除雙向失真。最佳工作點(diǎn)：v靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適，隨輸入信號變化，輸出信號正負(fù)半周都能達(dá)到最大值而不

19、失真，這個點(diǎn)就是電路的最佳工作點(diǎn)。基本放大電路的直流通路與交流通路：五、放大電路交流參數(shù)放大電路的輸入端需與信號源連接，輸出端與負(fù)載連接。放大電路的輸入端需與信號源連接，輸出端與負(fù)載連接。因此，放大電路與信號源、負(fù)載之間是相互影響相互聯(lián)系的。因此，放大電路與信號源、負(fù)載之間是相互影響相互聯(lián)系的。1輸入電阻輸入電阻 Ri（1）等效電路）等效電路如圖所示，將放大器看作信號源負(fù)載，它是與信號源輸出如圖所示，將放大器看作信號源負(fù)載，它是與信號源輸出電阻串聯(lián)的，因此，放大器輸入電阻相當(dāng)于信號源的負(fù)載電阻。電阻串聯(lián)的，因此，放大器輸入電阻相當(dāng)于信號源的負(fù)載電阻。從放大電路輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻從放大電

20、路輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻 Ri。（2）定義）定義（3）討論）討論輸入電阻越大越好，以減小對信號源的影響。輸入電阻越大越好，以減小對信號源的影響。2輸出電阻輸出電阻（1）等效電路）等效電路如圖所示，放大電路對于負(fù)載如圖所示，放大電路對于負(fù)載RL來說相當(dāng)于一個信號源。來說相當(dāng)于一個信號源。（2）定義）定義斷開負(fù)載，從放大電路的輸出端看進(jìn)去，放大電路就相當(dāng)斷開負(fù)載，從放大電路的輸出端看進(jìn)去，放大電路就相當(dāng)于一個內(nèi)阻為于一個內(nèi)阻為 Ro 和電動勢為和電動勢為 Eo 的等效電源，這個內(nèi)阻的等效電源，這個內(nèi)阻 Ro 就就是放大電路的輸出電阻。是放大電路的輸出電阻。（3）討論）討論放大電路的輸出電阻放大電路的輸出電阻 Ro 越小，放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。越小，放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。即使是阻值較小的即使是阻值較小的RL，也能得到較大的輸出電壓，也能得到較大的輸出電壓Uo和較大的輸和較大的輸出電流出電流 Io。所以放大電路的輸出電阻越小越好。所以放大電路的輸出電阻越小越好。（4）計算）計算coRR 五、放大電路的放大倍數(shù)、