課程設(shè)計：任務(wù)四放大電路及其應(yīng)用課件

1、v 了解晶體三極管的結(jié)構(gòu)，理解其電流放大特點。v 了解晶體三極管的特性曲線、溫度對特性的影響，理解其主要參數(shù)，熟悉不同晶體三極管的適用場合。v 理解共射放大電路主要元件的作用，了解放大電路的直流通路與交流通路。v 了解共射、共集和共基3 種放大電路的電路構(gòu)成特點。v 了解溫度對放大器靜態(tài)工作點的影響，了解分壓式偏置放大器的工作原理。v 了解小信號放大電路性能指標(biāo)（放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻） 的含義，掌握靜態(tài)工作點、輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)的公式估算。v 了解多級放大電路級間3 種耦合方式的優(yōu)缺點、多級放大器的增益和輸入、輸出電阻的概念及在工程中的應(yīng)用、幅頻特性的重要性。任務(wù)四任務(wù)四

2、 三極管及放大電路三極管及放大電路v 學(xué)會查閱晶體管手冊，能在實踐中合理使用晶體三極管。v 能識讀晶體三極管電路符號、識別其引腳，會用萬用表判別晶體三極管的引腳和質(zhì)量優(yōu)劣。v 能識讀和繪制基本共射放大電路，能識讀分壓式偏置、集電極 基極偏置放大器的電路圖。v 能搭接分壓式偏置放大器，會使用萬用表測試靜態(tài)工作點，會調(diào)整靜態(tài)工作點。 三極管的概況三極管的概況1三種基本放大電路三種基本放大電路2放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定3 放大電路的分析放大電路的分析4多級放大電路多級放大電路5技能實訓(xùn)技能實訓(xùn)6第1 1節(jié) 三極管的概況 一、三極管的結(jié)構(gòu)及特點 二、三極管的主要參數(shù) 三、三極管

3、的型號、識別與檢測一、三極管的結(jié)構(gòu)及特點一、三極管的結(jié)構(gòu)及特點1三極管的結(jié)構(gòu)三極管的結(jié)構(gòu) 一個三極管有NPN型和PNP型兩類 ，如圖2.5（a）、（c）所示。三極管內(nèi)部3 個區(qū)分別稱為：集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)。與集電區(qū)相連接的PN 結(jié)稱為集電結(jié)，與發(fā)射區(qū)相連接的PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié)。從3 個區(qū)引出的電極分別稱為集電極C、基極B 和發(fā)射極E，相應(yīng)的電流分別稱為集電極電流IC，基極電流IB 和發(fā)射極電流IE ，它們的關(guān)系是：IE = IC + IB。三極管的電路符號分別如圖2.5（b）、（d）所示，圖中發(fā)射極箭頭表示電流方向。2常用三極管的特點常用三極管的特點（1）低頻小功率三極管。低頻小功率三極管一

4、般用于工作頻率較低、功率在1W 以下的電壓放大電路、功率放大電路等。常用的國產(chǎn)低頻小功率三極管型號有：3AX 系列、3DX 系列等。進(jìn)口的低頻小功率三極管型號有：2SA940 、2SC2462 、2N2944 等。（2）低頻大功率三極管。低頻大功率三極管一般用做電視機(jī)、音響等家電中電源的調(diào)整管或功率輸出管，也可用于穩(wěn)壓電源、汽車點火電路、不間斷電源（UPS ）等。常用的國產(chǎn)低頻大功率三極管型號有：3DD 系列、3AD 系列等。進(jìn)口的低頻大功率三極管型號有：2SA670 、2SB337 、2AC1827 、BD201 等。（3）高頻小功率三極管。高頻小功率三極管一般用于工作頻率較高、功率不大于1

5、W 的放大、振蕩、開關(guān)控制等電路。常用的國產(chǎn)高頻小功率三極管型號有：3AG 系列、3DG 系列等。進(jìn)口的高頻小功率三極管型號有：2SA1015 、2SC1815 、S90 系列、BC148 、BC158 等。（4）高頻大功率三極管。高頻大功率三極管一般用于視頻放大電路、前置放大電路、互補(bǔ)驅(qū)動電路、高壓開關(guān)電路、電視機(jī)行輸出電路等。常用的國產(chǎn)高頻大功率三極管型號有：3DA 系列、3CA 系列等。進(jìn)口的高頻大功率三極管型號有：2SA634 、2SC2068 、2SD966 、BD135 等。（5）開關(guān)三極管。開關(guān)三極管是一種飽和與截止?fàn)顟B(tài)變換速度較快的三極管，可分為小功率開關(guān)三極管和高反壓大功率開

6、關(guān)三極管等。小功率開關(guān)三極管一般用于高頻放大電路、脈沖電路、開關(guān)電路、同步分離電路等，常用的國產(chǎn)型號有：3AK 系列、3DK 系列等。高反壓大功率開關(guān)三極管通常都是硅NPN 型三極管，主要在彩色電視機(jī)、計算機(jī)顯示器中用做電源開關(guān)管等。常用的高反壓大功率開關(guān)三極管的型號有：2SC1942 、2SD820 、2SD1431 2SD1433 等。 圖2.7 所示為5.5 寸實訓(xùn)用黑白電視機(jī)行掃描部分電路，高頻大功率管用做行輸出管，在行振蕩器控制下，為行偏轉(zhuǎn)線圈提供行掃描電流。二、三極管的主要參數(shù)1三極管伏安特性三極管伏安特性（1）輸入特性。）輸入特性。輸入特性如圖2.8（a）所示。 有一段死區(qū)，只有

7、UBE 大于死區(qū)電壓時，才有基極電流IB，三極管也才能導(dǎo)通，具有電流放大作用。三極管導(dǎo)通時，硅管的發(fā)射結(jié)壓降一般取0.7V ，鍺管的發(fā)射結(jié)壓降一般取0.3V 。（2）輸出特性。）輸出特性。輸出特性如圖2.8（b）所示。 輸出特性曲線可分為3 個區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)，分別對應(yīng)截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)。飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)2三極管的主要參數(shù)三極管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)）電流放大系數(shù)。電流放大系數(shù)是三極管共發(fā)射極連接時，集電極電流變化量IC 與基極電流變化量IB 的比值，即 。（2）集電極最大允許耗散功率）集電極最大允許耗散功率PCM 。PCM 是三極管集電結(jié)上允許的最大功率損耗，如果

8、集電極功率PC PCM 將燒壞三極管。通常將PCM 1W 的三極管稱為小功率管，將PCM 5W 的三極管稱為大功率管。對于功率較大的三極管，應(yīng)加散熱片。三極管集電極功率計算公式為 PC = UCE IC （3）反向擊穿電壓）反向擊穿電壓U(BR)CEO 。U(BR)CEO 是三極管基極開路時，集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。當(dāng)集電極與發(fā)射極之間的電壓大于此值時，三極管將被擊穿損壞。（4）特征頻率。）特征頻率。特征頻率指下降到T 時三極管的工作頻率，用fT 表示。通常將fT UBE ，故上式可近似為 由此可知：當(dāng)增大RB 時，IB 減小，靜態(tài)工作點降低；當(dāng)減小RB 時，IB 增大，靜態(tài)工作點升

9、高。在實際應(yīng)用中，就是通過改變RB 的大小，實現(xiàn)靜態(tài)工作點的調(diào)節(jié)。（2）工作原理。）工作原理。待放大的交流信號ui 連接在放大電路的輸入端，產(chǎn)生一個交流電流ib，疊加在基極靜態(tài)電流IB 上，引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。 通過VT 的電流放大作用，引起了VT 集電極電流iC發(fā)生較大的變化。iC 的變化使RC 上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化，從而引起VT 的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE也跟著變化。uCE 中的交流分量經(jīng)過C2 耦合暢通地傳送給負(fù)載，成為輸出交流電壓uo。上述過程可簡述為 放大電路的實質(zhì)，是一種用較小的能量去控制較大能量轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換裝置，即利用三極管的電流控制作用，將直流電源的能量部分地

10、轉(zhuǎn)化為按輸入信號規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號。二、共集電極放大電路1電路組成電路組成 共集電極放大電路的組成如圖2.12 所示。在其電路結(jié)構(gòu)上有兩個明顯的特點：一是三極管的集電極直接與直流電源相連，二是從三極管的發(fā)射極輸出信號。2主要特點主要特點 共集電極放大電路的主要特點是：輸入電阻高，傳遞信號源信號效率高；輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)；電壓放大倍數(shù)小于1 而接近于1，且輸出電壓與輸入電壓相位相同，具有跟隨特性。因而在實際應(yīng)用中，共集電極放大電路被廣泛用做輸出級或中間隔離級。注意注意：共集電極放大電路雖然沒有電壓放大作用，但仍有電流放大作用，因而有功率放大作用。三、共基極放大電路1電路組成電路

11、組成 共基極放大電路組成如圖2.13 所示。公共端三極管的基極通過一個電容器接地；輸入端發(fā)射極可以通過一個電阻或一個線圈與電源的負(fù)極連接，輸出信號從集電極和基極之間取出。2主要特點主要特點 共基極放大電路的主要特點是：在輸入回路中有一個很大的發(fā)射極電流，所以輸入電阻很?。惠敵鲭娮栎^大；因為輸出端是集電極，輸入端是發(fā)射極，因而其電流放大系數(shù)小于1。第3 3節(jié) 放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 一、分壓式偏置放大器 二、集電極基極偏置放大器 按圖2.14 所示連接電路，將萬用表串聯(lián)在三極管的集電極，萬用表的選擇開關(guān)置于直流電流擋（5mA），接通5V 直流電源，記下萬用表讀數(shù)；將燒熱的電烙鐵靠近三極管，觀察

12、萬用表讀數(shù)的變化。演示現(xiàn)象 溫度變化會影響三極管集電極電流。當(dāng)溫度升高時，集電極電流增大；當(dāng)溫度降低時，集電極電流減小。集電極電流的變化會影響放大電路的靜態(tài)工作點，因此，溫度變化將影響放大電路的靜態(tài)工作點穩(wěn)定。一、分壓式偏置放大器1電路組成電路組成 分壓式偏置放大器如圖2.16所示。2各元件作用各元件作用標(biāo)注各元件及作用3穩(wěn)定工作點原理穩(wěn)定工作點原理（1）利用）利用RB1 和和RB2 的分壓作用固定基極電位的分壓作用固定基極電位UB。（2）利用發(fā)射極電阻）利用發(fā)射極電阻RE 產(chǎn)生反映產(chǎn)生反映IC 變化的變化的UE，再引回到輸入回路去控制，再引回到輸入回路去控制UBE ，實現(xiàn)實現(xiàn)IC 基本不變。

13、基本不變。 穩(wěn)定過程如下：穩(wěn)定過程如下：TIC IE UE UBE IB IC 二、集電極基極偏置放大器 集電極基極偏置放大器的電路如圖2.17 所示，其特點是將它引入了直流電壓負(fù)反饋實現(xiàn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點。穩(wěn)定過程如下：TIC UC UB UBE IB IC 第4 4節(jié) 放大電路的分析 一、靜態(tài)參數(shù)估算 二、動態(tài)參數(shù)估算一、靜態(tài)參數(shù)估算 靜態(tài)參數(shù)估算要借助直流通路，分壓式偏置放大器的直流通路如圖2.18 所示，具體估算步驟如下。1求求UB 2求求IE 3求求IB、IC 4求求UCE 二、動態(tài)參數(shù)估算分壓式偏置放大器的交流通路如圖2.20 所示。1電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au 電壓放大倍數(shù)是放大電

14、路的基本性能指標(biāo)，定義為：輸出電壓與輸入電壓的比。2輸入電阻輸入電阻Ri 輸入電阻是指從放大電路輸入端AA（見圖2.21 ）看進(jìn)去的等效電阻，定義為RiRo分壓式偏置放大器的輸入電阻估算公式為 Ri = rbe / RB1/RB2 若考慮信號源內(nèi)阻，如圖2.21 所示，則放大電路輸入電壓Ui 是信號源US 在輸入電阻Ri 上的分壓，即 由此可見，輸入電阻Ri 是衡量信號源傳遞信號效率的指標(biāo)。3輸出電阻輸出電阻Ro 輸出電阻是指放大器信號源短路、負(fù)載開路，從輸出端看進(jìn)去的等效電阻，定義為 Ro 也不是一個真實存在的電阻。對負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于一個具有內(nèi)阻的信號源，如圖2.21 所示，輸出電阻

15、就是這個等效電源的內(nèi)阻。 由于Ro 的存在，使放大電路接上負(fù)載后的輸出電壓為 Uo = Uo IoRo 圖2.20 所示的分壓式偏置放大器的輸出電阻估算公式為放大電路輸出電阻的測量放大電路輸出電阻的測量 在工程實踐中，可用實驗的方法測出輸出電阻。在放大電路輸入端加一正弦電壓信號，測出負(fù)載開路時的輸出電壓Uo ；然后，再測出接入負(fù)載RL 時的輸出電壓Uo，則有式中，Uo 、Uo 是用晶體管毫伏表測出的交流電壓有效值。第5 5節(jié) 多級放大電路 一、多級放大電路的構(gòu)成 二、多級放大電路的性能指標(biāo)一、多級放大電路的構(gòu)成1電路組成電路組成 一般多級放大電路的組成框圖如圖2.22 所示。輸入級推動級功放級

16、中間級2級間耦合級間耦合（1）阻容耦合。）阻容耦合。阻容耦合是指用較大容量的電容器連接兩個單級放大電路的連接方式，如圖2.23 所示，其特點是各級靜態(tài)工作點互不影響，電路調(diào)試方便，但信號有損失。（2）直接耦合。）直接耦合。直接耦合是指用導(dǎo)線連接兩個單級放大電路的連接方式，如圖2.24 所示，其特點是信號無損失，但各級靜態(tài)工作點相互影響，電路調(diào)試麻煩。（3）變壓器耦合。）變壓器耦合。除阻容耦合和直接耦合外，還有一種耦合方式稱變壓器耦合，即用變壓器將兩個單級放大電路連接起來，如圖2.25 所示。變壓器耦合的特點是各級靜態(tài)工作點互不影響，電路調(diào)試方便，但變壓器體積較大的缺陷，使其僅用于諧振放大器和電

17、視機(jī)的行激勵級等場合。二、多級放大電路的性能指標(biāo)1電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au=Au1Au2 Aun 多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)等于各級電路電壓放大倍數(shù)的乘積。在計算單級放大電路電壓放大倍數(shù)時，把后一級的輸入電阻作為本級的負(fù)載。 當(dāng)多級放大電路的電壓放大倍數(shù)很高時，可用增益來衡量放大電路的放大能力。增益的定義為 Gu = 20Lg |Au| 增益的單位為分貝（dB）。由上式可知：電壓放大倍數(shù)每增加10 倍，增益增加20dB 。2輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 多級放大電路的輸入電阻即為第一級放大電路的輸入電阻；多級放大電路的輸出電阻即為最后一級（第n 級）放大電路的輸出電阻。故： Ri

18、 = Ri1 Ro = Ron 3幅頻特性幅頻特性 幅頻特性是指放大電路的電壓放大倍數(shù)與頻率之間的關(guān)系。單級阻容耦合放大電路的幅頻特性如圖2.27（a）所示，圖2.27（b）所示為兩級阻容耦合放大電路的幅頻特性。技能實訓(xùn)技能實訓(xùn)1實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）掌握常用三極管的識別與簡易檢測。（2）掌握光電三極管的簡易檢測。2器材準(zhǔn)備器材準(zhǔn)備4內(nèi)容與步驟內(nèi)容與步驟（1）常用三極管的識別與檢測。根據(jù)提供的常用三極管完成表2.10 。（2）在提供的三極管中，選出一只NPN 型三極管，參照表2.9 中所述的方法，估測其電流放大系數(shù) 值。（3）參照圖2.28 所示，檢測光電三極管。1實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）掌握元件的合理選用。（2）掌握分壓式偏置放大器的安裝技巧。（3）掌握分壓式偏置放大器的調(diào)試方法。2器材準(zhǔn)備器材準(zhǔn)備4內(nèi)容與步驟內(nèi)容與步驟（1）根據(jù)圖2.29 所示的電路繪制出裝配電路圖，標(biāo)清楚各