電子技術第02講單管放大器ppt課件

1、第第15章章 基本放大電路基本放大電路第第2講講15.1 概論概論 15.2 放大電路的組成和工作原理放大電路的組成和工作原理 15.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 15.1 概論概論15.1.1 放大的概念放大的概念電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡表示，如圖。四端網(wǎng)絡表示，如圖。uiuoAu15.1.2 放大電路的性能指標放大電路的性能指標(1)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)

2、AuUi和和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。分別是輸入和輸出電壓的有效值。uiuoAu其中其中A = Uo/Ui，是是Uo和和Ui的相位差的相位差AUUAiou(2)輸入電阻輸入電阻ri輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻等效電阻iiui輸入電阻：輸入電阻：ri=ui / ii（加壓求流法）（加壓求流法）riuSRS信號源信號源一般來說，一般來說， ri越大越好。越大越好。 ri越大，越大，ii就越小，就越小，ui就越接近就越接近uS。Au輸入端輸入端輸出端輸出端(3)輸出電阻輸出電阻roAuuS放大電路對其負載而言，整個相當于信號放大電路對其負載而言

3、，整個相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。輸出端輸出端rouso輸出端輸出端一般來說，一般來說， ro越小越好。越小越好。 ro越小，就相當于信號越小，就相當于信號源的內(nèi)阻較小電流變化后，信號源內(nèi)耗?。┰吹膬?nèi)阻較小電流變化后，信號源內(nèi)耗?。?，負載變化時輸出電壓的變化就越小，放大電路帶負載變化時輸出電壓的變化就越小，放大電路帶負載的能力就越強。負載的能力就越強。如果內(nèi)阻小，就可以使電能盡可能多的被送到負如果內(nèi)阻小，就可以使電能盡可能多的被送到負載上而不是消耗在自身，這樣

4、在同樣多的電能輸載上而不是消耗在自身，這樣在同樣多的電能輸入時，就可以得到更高的效率。入時，就可以得到更高的效率。SEE 第第3講講P39如何確定電路的輸出電阻？如何確定電路的輸出電阻？在電路的計算中求在電路的計算中求ro有兩個方法：有兩個方法：1、所有的電源包括信號源置、所有的電源包括信號源置零，保留受控源。然后采用加壓零，保留受控源。然后采用加壓求流法。求流法。uirousoro=u/i例：例：P47例例15.3.2uo測量開路電壓測量開路電壓uo = uso2、開路電壓除以短路電流法。、開路電壓除以短路電流法。rousorousoio測量短路電流測量短路電流io = uso / ro輸出

5、電阻：輸出電阻：uo / io = uso / （ uso / ro ） = ro (4)通頻帶略通頻帶略 可參可參P56）fAAm0.7AmfL下限截下限截止頻率止頻率fH上限截上限截止頻率止頻率通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL 放大倍數(shù)隨頻率放大倍數(shù)隨頻率變化曲線變化曲線幅幅頻特性曲線頻特性曲線三分貝帶寬三分貝帶寬3dB SEE 上冊上冊P13915.1.3 符號規(guī)定符號規(guī)定 P39表格表格UA大寫字母、大寫下標，表大寫字母、大寫下標，表示直流量。示直流量。uA小寫字母、大寫下標，表小寫字母、大寫下標，表示全量總的瞬時值）。示全量總的瞬時值）。ua小寫字母、小寫下標，表小寫字母、小寫下標，

6、表示交流分量瞬時值。示交流分量瞬時值。Ua大寫字母、小寫下標，表大寫字母、小寫下標，表示交流分量有效值。示交流分量有效值。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 uA=UA+ua例如例如UA=5 ua=sin t uA=5+sin t 15.2_3 基本放大電路的組成和工作原理基本放大電路的組成和工作原理晶體管放晶體管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器為例大器為例講解工作講解工作原理原理RB+ECEBRCC1C2T共射放大電路共射放大電路放大元件放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要工作在放大區(qū)，要保

7、證集電結反偏，保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。發(fā)射結正偏。uiuo輸入輸入輸出輸出參考點參考點RL共射放大電路共射放大電路集電極電源，集電極電源，為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結反偏。電結反偏。RB+ECEBRCC1C2TRL共射放大電路組成共射放大電路組成使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)牟⑻峁┻m當?shù)撵o態(tài)工作點靜態(tài)工作點IB和和UBE。RB+ECEBRCC1C2TRL基極電源與基極電源與基極電阻基極電阻共射放大電路組成共射放大電路組成集電極電阻，集電極電阻，將變化的電流將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓霓D(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。電壓。RB+ECEBRCC1C2TRL共射放大電路組成共射放

8、大電路組成耦合電容：耦合電容：電解電容，有極性，電解電容，有極性，大小為大小為10F50F作用：隔離作用：隔離輸入輸出與輸入輸出與電路直流的電路直流的聯(lián)系，同時聯(lián)系，同時能使信號順能使信號順利輸入輸出。利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2TRL+uiuo單電源供電單電源供電可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2TRLRB單電源供電單電源供電+ECRCC1C2TRLRB、RC都是必須的！參見都是必須的！參見P89習題習題15.4.3基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理RB+ECRCC1C2Tui=0時時由于電源由于電源的存在的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB無信號輸入時

9、無信號輸入時靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理RB+ECRCC1C2TICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)RLIB靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應于輸入輸出分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIBRB+ECRCC1C2開路開路開路開路RL放大電路的直流通道放大電路的直流通道RB+ECRC直流通道直流通道（1估算估算IB（ UBE 0.7V)RB+ECRCIBUBEBBECBRUEI BCR7 . 0E BCRE R

10、B稱為偏置電阻，稱為偏置電阻，IB稱為稱為偏置電流。偏置電流。（一用估算法分析放大器的靜態(tài)（一用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（工作點（ IB、UBE、IC、UCE）（2估算估算UCE、IcRB+ECRCICUCECCCCERIEU Ic= IB例：用估算法計算靜態(tài)工作點。例：用估算法計算靜態(tài)工作點。P39 例例15.2.1 知：知：EC=12V，RC=4K， RB=300K ，=37.5。解：解：A40mA04. 030012REIBCB mA5 . 104. 05 .37IIBC V645 . 112RIUUCCCCCE 請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級的數(shù)量級UBE 0.7V（

11、二用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點（二用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點補充：非線性電阻電路的圖解法補充：非線性電阻電路的圖解法 電路的工作情況由負載線與非線性元件的電路的工作情況由負載線與非線性元件的伏安特性曲線的交點確定。該交點稱為工作伏安特性曲線的交點確定。該交點稱為工作點，它既符合非線性元件上的電壓電流關系，點，它既符合非線性元件上的電壓電流關系，又符合電路中的電壓電流關系。又符合電路中的電壓電流關系。如上冊第如上冊第2章第章第9節(jié)節(jié)（二用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點（二用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點ICUCEUCE=ECICRCEC直流負載直流負載線線與與IB所決所決定的那一定的那一條輸出

12、特條輸出特性曲線的性曲線的交點就是交點就是Q點。點。QIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)ICCCRE（IC最大最大飽和電流）飽和電流）IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么變化怎么變化交流放大原理交流放大原理假設假設uBE靜態(tài)工作點的基礎上靜態(tài)工作點的基礎上有一微小的變化有一微小的變化 ui微變）微變）靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點ICUCEicuCE的變化沿一條直的變化沿一條直線線交流負載線交流負載線uCE交流負載線反映動態(tài)交流負載線反映動態(tài)時電流時電流iC和電壓和電壓uCE的變化關系。的變化關系。PPT38RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各點波形各點波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅

13、度放大且相位相反實現(xiàn)放大的條件實現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。電結反偏。2、正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大、正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。區(qū)。設置方法？設置方法？3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。作業(yè)：作業(yè)：P88 習題習題15.2.5練習：練習：P88 習題習題15.2.7，提示：注意放大

14、，提示：注意放大狀態(tài)下的狀態(tài)下的B、C、E極電壓間關系。極電壓間關系。15.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計算機仿真計算機仿真RB+ECRCC1C2對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)短路短路短路短路置零置零15.3.1放大器的交流通道放大器的交流通道RLuiuo1/C0RBRCRLuiuo交流通道交流通道15.3.2交流負載線交流負載線RBRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-icRC/RL） = -ic RL交流量交流量ic和和

15、uce有如下關系：有如下關系：這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：LR1 的直線。的直線。這條直線通過這條直線通過Q點，稱為交流負載線。點，稱為交流負載線。uce=-icRC/RL） = -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce交流負載線的作法交流負載線的作法ICUCEECCCREQIB過過Q點作一條直線點作一條直線,斜率為斜率為:LR1 交流負載線交流負載線直流負載線直流負載線注：從圖上注：從圖上可得到的信可得到的信息！參照：息！參照：第第6版習題版習題15.3.315.3.3 動態(tài)分析動態(tài)分析1、 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路首先考察輸

16、入回路首先考察輸入回路iBuBE當信號很小時，將輸入當信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線特性在小范圍內(nèi)近似線性。性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur 對輸入的交流小信對輸入的交流小信號而言，晶體管號而言，晶體管BE間等效于電阻間等效于電阻rbe。對輸入的交流小信號而言，晶體管對輸入的交流小信號而言，晶體管BE間等效間等效于電阻于電阻rbe， 在小信號情況下為一常數(shù)，手在小信號情況下為一常數(shù)，手冊中用冊中用hie代表。代表。becrbeibbeubeubeib對于小功率晶體管：對于小功率晶體管：)()(26) 1()(200mAImVrEberbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百

17、歐到幾千歐?？疾燧敵龌芈房疾燧敵龌芈穒CuCE)iI (iIibBcCC bBiI 所以：所以：bcii 輸出端相當于一個受輸出端相當于一個受 ib控制的電流源?？刂频碾娏髟?。近似平行近似平行且電流源兩端還要并聯(lián)且電流源兩端還要并聯(lián)一個大電阻一個大電阻rce。iCuCE iC uCEcceceiur rce的含的含義義rce很大，一般忽略。很大，一般忽略。ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。等效等效晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路ebcbecrbeic =ib2、放大電路的微變等效電路、放大電路的微變等效電路將交流通道中的晶

18、體管用微變等效電路代替將交流通道中的晶體管用微變等效電路代替rbe ibibiiicuiuoRBRCRLRBRCRLuiuorbe ibibiiicuiuoRBRCRL交流通道交流通道微變等效電路微變等效電路3、電壓放大倍數(shù)的計算：、電壓放大倍數(shù)的計算：bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR 結論：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。結論：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU bI4、放大電路輸入電阻的計算：、放大電路輸入電阻的計算：對于為它提供信號的信號源來說，放大電路是對于為它提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入

19、電阻來表示。負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻就是從放大電路輸入端看進去的等效電輸入電阻就是從放大電路輸入端看進去的等效電阻參見阻參見Slide4）。）。輸入電阻的定義：輸入電阻的定義：iiIUri輸入電阻是動態(tài)電阻。輸入電阻是動態(tài)電阻。iiIUri beBr/R ber 電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的輸電流越小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。入電阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU bI注意區(qū)分注意區(qū)分ri和和rbe： ri放大電路輸入電放大電路輸入電阻，阻， rbe晶體管輸入晶體管輸入電阻。電阻。5、放大電路輸出電阻的計算：、放大電路輸出電阻的計算：對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就將它進行戴維南等效，戴維南等效電路