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文檔簡介

共射極放大電路第一頁,共三十九頁,2022年,8月28日一、放大電路的概念及分類1.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)備中最基本的組成部分。如圖所示擴音系統(tǒng)的四個主要組成部分。一、放大電路的概念及分類第二頁,共三十九頁,2022年,8月28日

(1)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要的值。(3)再生器(揚聲器),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。一、放大電路的概念及分類第三頁,共三十九頁,2022年,8月28日輸入端:加入需要放大的信號。2.什么是放大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。(2)輸出信號波形與輸入信號波形相同(不失真)。用框圖表示: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第四頁,共三十九頁,2022年,8月28日(1)按放大器的頻率高低分3.放大器的分類(2)按被放大信號的類型分(3)按放大信號的強弱分一、放大電路的概念及分類第五頁,共三十九頁,2022年,8月28日(5)按元器件的集成化程度分(4)按晶體管連接方式分一、放大電路的概念及分類第六頁,共三十九頁,2022年,8月28日二、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。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:20Hz~20kHz的低頻范圍內(nèi)。適用范圍:用于放大較小的電流、電壓。二、共發(fā)射極放大電路第七頁,共三十九頁,2022年,8月28日1.電路結(jié)構(gòu)

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:二、共發(fā)射極放大電路第八頁,共三十九頁,2022年,8月28日①晶體管V:工作在放大狀態(tài),起電流放大作用。

②基極電阻Rb: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IB(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。③集電極電阻Rc:又稱集電極負(fù)載電阻,作用是把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)換為電壓的放大。它的取值范圍一般在幾千到幾十千歐。二、共發(fā)射極放大電路第九頁,共三十九頁,2022年,8月28日④耦合電容C1和C2:又稱隔直通交電容,起到隔直流通交流的作用。交流信號從C1輸入經(jīng)過放大后從C2輸出,同時C1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。

⑤集電極電源E: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。二、共發(fā)射極放大電路第十頁,共三十九頁,2022年,8月28日1.靜態(tài)工作點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)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):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(b)所示。二、共發(fā)射極放大電路d的工作原理:第十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日(2)靜態(tài)工作點:放大電路交流信號輸入為0時,這時晶體管的直流電壓:UBE、UCE和對應(yīng)的直流電流IB、IC統(tǒng)稱為靜態(tài)工作點Q,通常寫成UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。(3)直流通路: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C1、C2看作斷路的部分去掉,剩下的即為直流通路。二、共發(fā)射極放大電路第十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日(4)靜態(tài)工作點的計算

第十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日UBEQ取值,硅管為0.7V,鍺管為0.3V。因為UBEQ<<UE

,所以由晶體管的放大原理有:再根據(jù)直流通路可得二、共發(fā)射極放大電路第十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日

[例1]?在下圖中,設(shè)UE=12V,Rb=200k,Rc=2.4k,=50,試計算靜態(tài)工作點。解:根據(jù)靜態(tài)工作點計算公式二、共發(fā)射極放大電路第十五頁,共三十九頁,2022年,8月28日

[例2]?在上題中,若設(shè)UE=12V,Rc=2k,=50,要求ICQ=4mA;問偏流電阻Rb取值多大?解:則二、共發(fā)射極放大電路第十六頁,共三十九頁,2022年,8月28日(2)靜態(tài)工作點設(shè)置的意義和調(diào)整方法①意義:靜態(tài)工作點合適與否關(guān)系到信號被放大后是否會出現(xiàn)波形失真。Q點設(shè)置過低,IBQ太小,晶體管進(jìn)入截止區(qū),造成截止失真。Q點設(shè)置過高,IBQ太大,晶體管進(jìn)入飽和區(qū),造成飽和失真。②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UE不變,調(diào)整偏置電阻Rb的阻值,用萬用表測量集電極電流IC,使其達(dá)到技術(shù)要求。二、共發(fā)射極放大電路第十七頁,共三十九頁,2022年,8月28日三、動態(tài)工作情況:放大電路如圖所示。

輸入交流信號ui經(jīng)過耦合電容C1加到三極管基極b和發(fā)射極e之間與靜態(tài)基極直流電壓UBEQ疊加得:式中UBEQ為直流分量,ui為交流分量。三、放大電路的工作原理第十八頁,共三十九頁,2022年,8月28日

加上交流信號后,電路中所有的量都是交流和直流疊加:三、放大電路的工作原理第十九頁,共三十九頁,2022年,8月28日第二十頁,共三十九頁,2022年,8月28日第二十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日四、靜點工作點的選擇與波形失真

當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點設(shè)置不得當(dāng)時,會造成放大電路的波形失真,本節(jié)通過實驗來觀察波形失真的現(xiàn)象。(一)操作1.框圖:第二十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日單管共發(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。

信號源:低頻信號發(fā)生器,產(chǎn)生1~

20

kHz的正弦波信號加到放大器的輸入端。第二十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日

2.連接:將輸入、輸出端信號分量接示波器的YA、YB端,經(jīng)過調(diào)整后,便可看到示波器顯示的輸入信號和輸出信號波形,如圖所示波形。第二十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日(1)由于靜態(tài)工作點已經(jīng)調(diào)整適當(dāng),此時觀察到的波形圖并無失真。3.現(xiàn)象:(2)通過兩個信號輸入調(diào)節(jié)旋鈕YA和YB上標(biāo)示的電壓刻度(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180,這是單管發(fā)射極放大電路的倒相作用。第二十五頁,共三十九頁,2022年,8月28日(二)分析1.截止失真(1)現(xiàn)象

工作點設(shè)置太低,三極管進(jìn)入截止區(qū)——這就是截止失真,如圖所示。

(2)原因

Rb阻值過大后,Q點降低,UBEO、IBQ減小,在輸入信號負(fù)半周時,晶體管工作在截止區(qū),使IB=0,IC0,輸出電壓近似等于電源電壓,保持不變,所以出現(xiàn)平頂。Rb越大,IB=0的時間越長,平頂期越長。第二十六頁,共三十九頁,2022年,8月28日2.飽和失真(1)現(xiàn)象工作點設(shè)置太高,三極管進(jìn)入飽和區(qū)——這就是飽和失真,如圖所示。

(2)原因

Rb過小后,Q點升高,UBEQ和IBQ增大,輸入信號的正半周期時,因為iB增大,使晶體管進(jìn)入飽和區(qū),當(dāng)iC=ICES后,iC不再增大,同時輸出電壓等于晶體管的飽和壓降UCES,不再下降,所以輸出波形的下方出現(xiàn)平頂。第二十七頁,共三十九頁,2022年,8月28日結(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。

(2)出現(xiàn)失真的原因:

Q點設(shè)置不當(dāng),應(yīng)調(diào)整放大管基極偏置電阻,使靜態(tài)工作點處于適當(dāng)?shù)奈恢谩5诙隧?,共三十九頁?022年,8月28日3.雙向失真(1)現(xiàn)象

Rb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,這時輸出電壓信號波形的上、下部分都出現(xiàn)平頂,同時產(chǎn)生了飽和失真和截止失真——稱為雙向失真,如圖所示。

(2)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,負(fù)半周造成截止失真。第二十九頁,共三十九頁,2022年,8月28日(3)解決辦法:①降低輸入信號的電壓幅值。②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)工作點Q,便可消除雙向失真。第三十頁,共三十九頁,2022年,8月28日最佳工作點:靜態(tài)工作點設(shè)置合適,隨輸入信號變化,輸出信號正負(fù)半周都能達(dá)到最大值而不失真,這個點就是電路的最佳工作點。第三十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日基本放大電路的直流通路與交流通路:第三十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日五、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。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Ri

(1)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。第三十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日

從放大電路輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻Ri。(2)定義第三十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日

(3)討論

輸入電阻越大越好,以減小對信號源的影響。

2.輸出電阻

(1)等效電路

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。第三十五頁,共三十九頁,2022年,8月28日(2)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)于一個內(nèi)阻為Ro和電動勢為Eo的等效電源,這個內(nèi)阻Ro就是放大電路的輸出電阻。第三十六頁,共三十九頁,2022年,8月28日(3)討論放大電路的輸出電阻Ro越小,放大器帶負(fù)載的能力越強。即使是阻值較小的RL,也能得到較大的輸出電壓Uo和較大的輸出電流Io。所以放大電路的輸出電阻越小越好。(4)計算五、放大電路的放大倍數(shù)、

輸入電阻和輸出電阻第三十七頁,共三十九頁,2022年,8月28日3.電壓放大倍數(shù)Ao(1)定義輸出電壓變化量(即交流成分)uo或有效值Uo與輸入電壓變化量(也是交流成分)ui或有效值Ui之比,即(2)意義

為反映放大電路放大能力的重要參數(shù)。(3)討論

隨輸出端負(fù)載情況而改變,空載時Ao最大,帶載下降,而且負(fù)載越小Ao會越小。五、放大電路的放大倍數(shù)、

輸入電阻和輸出電阻第三十八頁,共三十九頁,2022年,8月28日

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