晶體管放大電路- 【PPT課件】

1、晶體管放大電路 6.1 晶體管放大電路的基本概念 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法 6.3 射極輸出器6.4 多級(jí)放大電路1學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握共射放大電路組成、工作原理、性能特點(diǎn)及分析方法了解射極跟隨器基本特點(diǎn)和多級(jí)放大器的組成和分析 2 6.1 晶體管放大電路的基本概念6.1.1 概述一、放大電路的主要任務(wù):把微弱的電信號(hào)加以放大,然后送到負(fù)載(某種用電設(shè)備)如儀表?yè)P(yáng)聲器等實(shí)質(zhì):能量轉(zhuǎn)換裝置二、放大器的分類:按哪個(gè)極作為接地端分為:共基極電路、共射極電路、共集電極電路按功能分:電壓放大器、電流放大器、功率放大器按頻率高低分:低頻、中頻、高頻放大器36.1.2 低頻電壓放大電路的組成4(1)晶體

2、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(lái)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(lái)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(lái)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)選得足夠大,一般為幾微法至幾十微法,通常采

3、用電解電容器。5共發(fā)射極放大電路的實(shí)用電路(固定式偏置電路)6(1)靜態(tài)工作點(diǎn)及作用: 靜態(tài):是指無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí),電路中的電流、電壓都處不變(直流)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。用直流通路進(jìn)行分析一. 靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)的作用 靜態(tài)工作點(diǎn)保證一個(gè)放大器不失真的把輸入信號(hào)放大并輸出即放大電路必須有一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn). 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法7(2)靜態(tài)工作的計(jì)算方法:畫出放大電路的直流通路(即把放大電路中的電容看作開路,交流電源看作短路8IB=40A的輸出特性

4、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(guò)Q點(diǎn)作水平線,在縱軸上的截距即為ICQ過(guò)Q點(diǎn)作垂線,在橫軸上的截距即為UCEQ靜態(tài)工作點(diǎn)的作圖求解方法9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=UCEQ-icRc(負(fù)號(hào)表示uce反向)、電流iB=IBQ+ib和iC=ICQ+ic均包含交、直流兩個(gè)分量。二. 動(dòng)態(tài)分析(1). 電壓放大的過(guò)程交流輸入信號(hào)ui 通過(guò)輸入耦合電容C1引起晶體三極管T基射極電壓u BE變化,使基極電流iB作相應(yīng)變化;由于三極

5、管T的電流放大作用,使集電極電流(iC= iB)相應(yīng)作更大變化,較大的iC在RC上產(chǎn)生的交流輸出電壓通過(guò)輸出耦合電容C2送到負(fù)載RL上。只要電路元件選擇合適,輸出電壓uO比輸入電壓ui要大很多,從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大作用。 10(2)電壓放大倍數(shù)的計(jì)算交流通路:(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(相當(dāng)于短接)。11 電壓放大倍數(shù)式中RL=RC/RL。當(dāng)RL=(開路)時(shí)12 輸入電阻Ri輸出電阻RO注意:輸出電阻不包括負(fù)載電阻13例6-1 在圖8.8所示電路中,已知Ec = 12V,Rc = 4 k,RB = 400 k,RL = 4

6、k, = 50 ,r be = 1.2 k 。試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn);(2)負(fù)載電阻RL接入前、后放大器的電壓放大倍數(shù);(3)如果輸入電壓的有效值Ui = 10mV,求負(fù)載電阻RL接入前后放大器輸出電壓的有效值。解:(1)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn) I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V(2)計(jì)算電壓放大倍數(shù) 負(fù)載接入前: Au = = = 167 負(fù)載接入后: RL= = = 2 k Au= = = 83.5 143)計(jì)算輸出電壓的有效值負(fù)載接入

7、前: Uo = |Au| Ui = 1670.01 = 1.67 V負(fù)載接入后: Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可見(jiàn),放大器帶上負(fù)載后,放大倍數(shù)和輸出電壓會(huì)明顯下降。15 6.3 射極輸出器 因?qū)涣餍盘?hào)而言,集電極是輸入與輸出回路的公共端,所以是共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出,所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS16求Q點(diǎn):6.3.1 靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS17 6.3.2 動(dòng)態(tài)分析1. 電壓放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出

8、同相,輸出電壓跟隨輸入電壓,故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE18rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 輸入電阻 射極輸出器的輸入電阻高,對(duì)前級(jí)有利。 ri 與負(fù)載有關(guān)193. 輸出電阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE20共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn):1. 電壓放大倍數(shù)小于1,約等于1;2. 輸入電阻高;3. 輸出電阻低;4. 輸出與輸入同相。21射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。 1. 因輸入電阻高,它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí),可以提高輸入電阻,減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。 2. 因輸出電阻低,它常被用在多級(jí)放大電路

9、的末級(jí),可以降低輸出電阻,提高帶負(fù)載能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特點(diǎn),也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間,起到阻抗匹配作用,這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。22例1:. 在圖示放大電路中,已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k, RL= 2k ,晶體管=60, UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100,試求:(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及 UCE;(2) 畫出微變等效電路;(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS23解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBE

10、IEIBIC24各極之間通過(guò)耦合電容及下級(jí)輸入電阻連接。優(yōu)點(diǎn):各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響,可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置;且不存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題。缺點(diǎn):不能放大變化緩慢的信號(hào)和直流分量變化的信號(hào);且由于需要大容量的耦合電容,因此不能在集成電路中采用。1阻容耦合放大電路的特點(diǎn)6.4 多級(jí)放大電路6.4.1 多級(jí)放大電路的分類:252. 變壓器耦合優(yōu)點(diǎn):前后兩級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響缺點(diǎn):耦合電容使信號(hào)能量受到損耗3. 直接耦合 (a)變壓器耦合 (b)直接耦合優(yōu)點(diǎn):前后兩極的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響缺點(diǎn):前后兩級(jí)的信號(hào)傳遞不受損耗26(1)靜態(tài)分析:各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。(2)動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積。

11、注意:計(jì)算前級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí)必須把后級(jí)的輸入電阻考慮到前級(jí)的負(fù)載電阻之中。如計(jì)算第一級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí),其負(fù)載電阻就是第二級(jí)的輸入電阻。輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻。輸出電阻就是最后一級(jí)的輸出電阻。阻容耦合放大電路分析6.4.2 阻容耦合放大電路的分析272829303132知識(shí)拓展1. 電子門鈴的原理 2. 閃光陀螺的原理331. 電子門鈴的原理電子門鈴是一個(gè)簡(jiǎn)單有趣實(shí)用的電子小制作。其原理很簡(jiǎn)單,通過(guò)它的學(xué)習(xí)可以掌握一些基本的電子知識(shí)。(一)主要元件和工作原理如圖所示,這是一個(gè)晶體管RC移相音頻振蕩器,R4 和RP 是偏置電阻,C4是耦合電容,S是門鈴按鈕。當(dāng)按下S時(shí),電源接通,通過(guò)C1

12、C3、R1 R3 組成移相電路,共移相1800,實(shí)現(xiàn)了正反饋,通過(guò)晶體管具有放大作用電路起振,從揚(yáng)聲器中發(fā)出悅耳的聲音。34SR52KR110KR210KR310KRP100KR55.1K+ C410 C18200 C28200C38200 B8VT3DG6E3V 電子門鈴的原理圖352. 閃光陀螺的原理閃光陀螺是一個(gè)十分有趣的電子玩具,它在靜止時(shí)不發(fā)光,看不到光環(huán)。但是,當(dāng)你把閃光陀螺旋轉(zhuǎn)起來(lái)后,它便會(huì)交替出現(xiàn)紅綠兩種顏色的兩個(gè)光環(huán),內(nèi)外輪流閃光,令人賞心悅目。(1)閃光陀螺的電路是一個(gè)典型的自激多諧振蕩器,它兩個(gè)晶體管VT1和VT2以及電阻、電容等組成,兩個(gè)發(fā)光二極管VD1、VD2分別接在兩個(gè)晶體管的集電極回路中,如圖所示。當(dāng)某個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí),該側(cè)的發(fā)光二極管便被點(diǎn)亮。電源開關(guān)S被接通后,電路起振,兩個(gè)晶體管VT1和VT2輪流導(dǎo)通,兩個(gè)發(fā)光