模擬電子技術(shù) 第02章 單級(jí)交流放大電路.pptx

1、電子技術(shù)1第2章 單級(jí)交流放大電路理解共發(fā)射極單管放大電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算和微變等效電路的分析方法了解放大電路輸入電阻和輸出電阻的概念理解射極輸出器的電路結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用了解場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn)22.1 放大電路的組成和工作原理2.2 放大電路的靜態(tài)分析2.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定2.5 射極輸出器2.6 場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大電路第2章 單級(jí)交流放大電路32.1 放大電路的組成和工作原理2.1.1 共發(fā)射極放大電路的組成根據(jù)放大電路連接方式的不同，可分為共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路3種，其中共

2、發(fā)射極放大電路應(yīng)用最廣。4（1）晶體管V。放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。（2）電源UCC和UBB。使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大電路的能量來源，提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。（3）偏置電阻RB。用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使晶體管有一個(gè)合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負(fù)載電阻RC。將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，一般為幾千歐。（5）電容Cl、C2。用來傳遞交流信號(hào)，起到耦合的作用。同時(shí)，又使放大電路和信號(hào)源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號(hào)的電壓損失，Cl、C2應(yīng)選得足

3、夠大，一般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。52.1.2 共發(fā)射極放大電路的工作原理uiuBEiBiC=iBuCEuo如果電路的參數(shù)選擇適當(dāng)，uo的幅度將比ui大得多，從而達(dá)到放大的目的。1、工作原理2、放大電路的組成原則（1）外加直流電源的極性必須使晶體管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，以保證晶體管工作在放大區(qū)。（2）輸入回路的接法，應(yīng)該使輸入電壓的變化量能傳送到晶體管的基極回路，并使基極電流產(chǎn)生相應(yīng)的變化量。（3）輸出回路的接法，應(yīng)該使集電極電流的變化量能轉(zhuǎn)化為集電極電壓的變化量，并傳送到放大電路的輸出端。（4）要合理地設(shè)置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。62.2.1 估算法靜態(tài)是指無交流信

4、號(hào)輸入時(shí)，電路中的電流、電壓都不變的狀態(tài)，靜態(tài)時(shí)三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（主要指IBQ、ICQ和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。直流通路：耦合電容可視為開路。2.2 放大電路的靜態(tài)分析7圖解步驟：（1）用估算法求出基極電流IBQ（如40A）。（2）根據(jù)IBQ在輸出特性曲線中找到對(duì)應(yīng)的曲線。（3）作直流負(fù)載線。根據(jù)集電極電流IC與集、射間電壓UCE的關(guān)系式UCE=UCCICRC可畫出一條直線，該直線在縱軸上的截距為UCC/RC，在橫軸上的截距為UCC，其斜率為1/ RC ，只與集電極負(fù)載電阻RC有關(guān)，稱為直流負(fù)載線。（4）求靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并

5、確定UCEQ、ICQ的值。晶體管的ICQ和UCEQ既要滿足IB=40A的輸出特性曲線，又要滿足直流負(fù)載線，因而晶體管必然工作在它們的交點(diǎn)Q，該點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)。由靜態(tài)工作點(diǎn)Q便可在坐標(biāo)上查得靜態(tài)值ICQ和UCEQ。2.2.2 圖解法8IB=40A的輸出特性曲線由UCE=UCCICRC所決定的直流負(fù)載線兩者的交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為ICQ9動(dòng)態(tài)是指有交流信號(hào)輸入時(shí)，電路中的電流、電壓隨輸入信號(hào)作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動(dòng)態(tài)時(shí)放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號(hào)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(gè)分量。

6、交流通路：（ui單獨(dú)作用下的電路）。由于電容C1、C2足夠大，容抗近似為零（相當(dāng)于短路），直流電源UCC去掉（短接）。2.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析10圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)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。2.3.1 圖解法11從圖解分析過程，可得出如下幾個(gè)重要結(jié)論：（1）放大器中的各個(gè)量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量?jī)刹糠纸M成。（2）由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ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。（3）放大器的

7、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。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)下降。（4）靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得不合適，會(huì)對(duì)放大電路的性能造成影響。若Q點(diǎn)偏高，當(dāng)ib按正弦規(guī)律變化時(shí)，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（即uce）的負(fù)半周出現(xiàn)平頂畸變，稱為飽和失真；若Q點(diǎn)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。121314把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效成一個(gè)線性電路，就是放大電路的微變等效電路，然后用線性電路的分析方法來

8、分析，這種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(hào)（微變量）情況下工作。這樣就能在靜態(tài)工作點(diǎn)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。（1）基本思路（2）晶體管微變等效電路輸入特性曲線在Q點(diǎn)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(shí)，基極電流變化IB，兩者的比值稱為三極管的動(dòng)態(tài)輸入電阻，用rbe表示，即：2.3.2 微變等效電路法15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(gè)受ib控制的電流源，即：16（3）放大電路微變等效電路17電壓放大倍數(shù)式

9、中RL=RC/RL。當(dāng)RL=（開路）時(shí)18輸入電阻Ri輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流（輸入電流）的大小。為了減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，總希望Ri越大越好。另外，較大的輸入電阻Ri，也可以降低信號(hào)源內(nèi)阻Rs的影響，使放大電路獲得較高的輸入電壓。在上式中由于RB比rbe大得多，Ri近似等于rbe，在幾百歐到幾千歐，一般認(rèn)為是較低的，并不理想。19輸出電阻對(duì)于負(fù)載而言，放大器的輸出電阻Ro越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，表明放大器帶負(fù)載能力越強(qiáng)，因此總希望Ro越小越好。上式中Ro在幾千歐到幾十千歐，一般認(rèn)為是較大的，也不理想。202122232.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影

10、響溫度升高UBE減小ICBO增大增大IC增大2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定24條件：I2IB，則與溫度基本無關(guān)。調(diào)節(jié)過程：2.4.2 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路25（1）靜態(tài)分析（2）動(dòng)態(tài)分析26例：圖示電路（接CE），已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解：（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)27（2）求電壓放大倍數(shù)（3）求輸入電阻和輸出電阻282.5.1 靜態(tài)分析2.5 射極輸出器29求電壓放大倍數(shù)2.5.2 動(dòng)態(tài)分析30求輸入電阻31求輸出電阻32射極輸出器的特點(diǎn)：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(diǎn)。射極跟隨器常用作多級(jí)放大器的第一級(jí)或最末級(jí)，也可用于中間隔離級(jí)。用作輸入級(jí)時(shí)，其高的輸入電阻可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，提高放大器的輸入電壓。用作輸出級(jí)時(shí)，其低的輸出電阻可以減小負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響，并易于與