46組合放大電路P課件

4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)本章內(nèi)容

4.1

BJT

4.2

基本共射極放大電路

4.3

放大電路的分析方法

4.4

放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定問題

4.5

共集電極放大電路和共基極放大電路

4.6

組合放大電路

4.7

放大電路的頻率響應(yīng)4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)本章要求

1.

了解雙極結(jié)型三極管

(BJT)

的結(jié)構(gòu)、工作原理、溫度對參數(shù)及特性的影響，掌握其符號、電流關(guān)系、特性曲線、參數(shù)、使用和應(yīng)用，三種工作狀態(tài)

(

區(qū)

)

的條件、特點和判斷。

2.

掌握基本共射極放大電路的組成、工作原理、靜態(tài)分析和動態(tài)分析。

3.

熟悉放大電路的圖解分析法、靜態(tài)工作點對波形失真的影響，掌握基本共射極放大電路的動態(tài)分析、性能特點和用途。

4.

了解溫度對靜態(tài)工作點的影響，熟悉穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施，掌握基極分壓式射極偏置放大電路的組成、工4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)

5.

掌握共集電極放大電路和共基極放大電路的組成、工作原理、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、性能特點和用途。

6.

熟悉組合放大電路的特點及分析方法、復(fù)合管的組成、類型、主要參數(shù)、特點和判斷。

7.

了解放大電路的頻率響應(yīng)，幅度失真、相位失真、頻率失真、線性失真、產(chǎn)生頻率響應(yīng)的原因、上限頻率、下限頻率、通頻帶。作原理、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、性能特點和用途。4雙極結(jié)型三極管及放大電路基礎(chǔ)重點難點

重點：雙極結(jié)型三極管

(BJT)

的符號、電流關(guān)系、特性曲線、參數(shù)、使用和應(yīng)用；三種基本放大電路

(

共射、共集和共基

)

的組成、工作原理、靜態(tài)分析

(

估算法

)、動態(tài)分析

(

小信號模型分析法

)

、性能特點和用途；穩(wěn)定靜態(tài)工作點的措施，基極分壓式射極偏置電路的組成、工作原理、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、性能特點和用途。難點：雙極結(jié)型三極管(BJT)的工作原理和特性曲線,放大電路的工作原理、靜態(tài)分析

(

圖解分析法、估算法

)

和動態(tài)分析

(

圖解分析法、小信號模型分析法

)，放大電路的頻率響應(yīng)。4.6組合放大電路本節(jié)內(nèi)容

4.6.1

共射—共基放大電路

?1.

電路結(jié)構(gòu)

?2.

靜態(tài)分析

?3.

動態(tài)分析

☆4.

特點

4.6.2

共集—共集放大電路

▲1.

復(fù)合管

★2.

電路結(jié)構(gòu)

▼3.

靜態(tài)分析

◆4.

動態(tài)分析

●5.

特點4.6組合放大電路本節(jié)要求

1.

熟悉共射—共基放大電路的靜態(tài)分析、動態(tài)分析和特點。

2.

熟悉共集—共集放大電路的靜態(tài)分析、動態(tài)分析和特點，復(fù)合管的組成、類型、主要參數(shù)、特點和判斷。4.6組合放大電路重點難點

重點：共射—共基放大電路和共集—共集放大電路的靜態(tài)分析、動態(tài)分析和特點，復(fù)合管的組成、類型、主要參數(shù)、特點和判斷。難點：共射—共基放大電路和共集—共集放大電路的靜態(tài)分析、動態(tài)分析，復(fù)合管的組成和判斷。4.6組合放大電路組合放大電路是什么？

1.

多級放大電路

2.

耦合方式

3.

組合放大電路4.6組合放大電路1.

多級放大電路單級放大電路的A、Ri、Ro等往往不滿足要求，常將多個基本放大電路適當連接起來，構(gòu)成多級放大電路，發(fā)揮各自優(yōu)勢，改善放大電路的性能。第一級與信號源連接稱為輸入級；最后一級與負載連接稱為輸出級(末級)；其余稱為中間級。–vi+vs–+RSRi1vin+–Rin+–vo+–RLRon+–vooRo1+–voo1vo1+–vi2=Ri2RL1=vo2+–……

vi

輸入級第二級……次末級輸出級vo4.6組合放大電路2.

耦合方式組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級，級與級之間

、信號源與輸入級之間、輸出級與負載之間的連接稱為級間耦合。對級間耦合的要求：各級都有合適的靜態(tài)工作點；前一級的輸出信號能順利地

(

不失真、衰減小

)

傳送到后一級的輸入端(含信號源到輸入級、輸出級到負載)。

常見的耦合方式有：

(1)

阻容耦合

(2)

直接耦合

(3)

變壓器耦合

(4)

光電耦合4.6組合放大電路(1)

阻容耦合

優(yōu)點：電容隔直，各級Q點相互獨立、互不影響，設(shè)計、計算、調(diào)試時可按單級處理，簡單易行；電容足夠大信號就能順利通過；溫漂?。惑w積小，重量輕，成本低。

放大電路的前級輸出端通過電容接到后級輸入端。

缺點：低頻時容抗大，衰減大，只能放大交流，不能放大直流或變化緩慢的信號，低頻特性差；集成電路中制造大電容困難，甚至不可能，不便于集成，只適用于分立電路；只能讓信號直接通過，不能改變其參數(shù)。ri24.6組合放大電路例A

信號源通過電容

C1

和第一級的輸入電阻

ri1

加到第一級的

輸入

端；第一

級的

輸出信號通過電

容

C2

和第二

級的輸入電

阻

ri2

加到第二級的

輸入

端；第二

級的

輸出信號通過電容

C4

和負載加到輸出端。vivo4.6組合放大電路(2)

直接耦合

優(yōu)點：直接耦合放大器不僅能放大快變的交流信號，還能放大緩變信號或直流信號，具有良好的低頻特性；沒有大電容和變壓器，電路簡單，便于集成，在集成電路中得到廣泛的應(yīng)用。

放大電路的前級輸出端通過導(dǎo)線接到后級輸入端。缺點：各級Q點相互牽制、相互影響，分析、設(shè)計和調(diào)試困難；前后級的直流電平需匹配；存在著嚴重的零點漂移現(xiàn)象。4.6組合放大電路例B

圖

a

中

T1

集電極電位被

T2

基極限制在

0.7V，處于臨界飽和狀態(tài)。需提高T2發(fā)射極電位，如圖b、c、d。直接耦合放大電路又稱為直流放大電路。4.6組合放大電路(3)

變壓器耦合

優(yōu)點：變壓器隔離直流信號，各級Q點相互獨立、互不影響；改變匝數(shù)比可變換電流、電壓及阻抗，使功率匹配，輸出功率最大；輸出電壓極性可改變；原、副邊可不共地；前后級相互絕緣，電隔離性能好；零漂很小。

放大電路的前級輸出端通過變壓器接到后級輸入端。缺點：不能放大直流或緩變信號，高頻和低頻特性都差，一般應(yīng)用于低頻功率放大和中頻調(diào)諧放大電路；體積大，笨重，成本高；不能集成，只能用于分立電路。Tr4.6組合放大電路例C

信號源通過電容

C1

和第一級的輸入電阻

ri1

加到第一級的

輸入

端；第一

級的

輸出信號通過變壓器Tr1加到第二級的

輸入

端；第二

級的

輸出信號通過變壓器Tr2加到輸出端。Tr1Tr2vivo+VCC4.6組合放大電路(4)

光電耦合

放大電路前級輸出端通過光電耦合器接后級輸入端。光電耦合器

光電耦合器也稱光電隔離器或光耦合器

(

OpticalCoupler，O

C

)，簡稱光耦。發(fā)光器

(紅外發(fā)光二極管)

與受光器

(光敏二極管、光敏三極管等)

封裝在管殼內(nèi)，輸入電信號時發(fā)光器發(fā)光，受光器受光后產(chǎn)生輸出電流，實現(xiàn)電—光—電轉(zhuǎn)換，以光為媒介把輸入電信號傳送到輸出端。前級放大電路后級放大電路發(fā)光器受光器4.6組合放大電路

三極管接收型

三極管接收型雙發(fā)光管輸入三極管接收型可控硅接收型雙二極管接收型

光電耦合器幾種類型

4.6組合放大電路例D單片機輸出接口電路采用光電耦合器，單片機輸出數(shù)字量驅(qū)動光電耦合器工作，光電耦合器使繼電器線圈通電或斷電，觸點吸合或斷開而接通或斷開負載，完全隔離了單片機輸出電路與負載的電磁聯(lián)系，負載產(chǎn)生的沖擊干擾不會返送到單片機輸出電路，電磁隔離效果非常理想。

單片機89C51KA4.6組合放大電路3.

組合放大電路把兩種基本電路適當連接起來或?qū)⒍鄠€三極管組成復(fù)合管代替基本電路中的一個管的放大電路叫做組合放大電路，如共射—共基放大電路、共集—共集放大電路、共集—共基放大電路、共集—共射放大電路等。他們是三極管基本放大電路的派生電路。4.6.1共射—共基放大電路怎樣分析共射—共基電路？?1.

電路結(jié)構(gòu)

?2.

靜態(tài)分析

?3.

動態(tài)分析

☆4.

特點4.6.1共射—共基放大電路?1.

電路結(jié)構(gòu)

T1組成共射放大電路，T2組成共基放大電路。輸入信號從T1基極加入，T1輸出信號從集電極取出后輸入到T2發(fā)射極，輸出信號從T2集電極輸出給負載。+-vo1=vi24.6.1共射—共基放大電路?2.

靜態(tài)分析(1)

直流通路+VCC4.6.1共射—共基放大電路(2)

靜態(tài)工作點+VCC+–VCEQ1IBQ1VEQ1+VBEQ1–IEQ1ICQ1VBQ1VBEQ2+–IBQ2

ICQ2IEQ2+–VCEQ2VBQ2

①阻容耦合由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。

②直接耦合各放大級的工作點互相影響，要綜合考慮。Cb3Cb1Cb24.6.1共射—共基放大電路?3.

動態(tài)分析(1)

交流通路Rb22被Cb2短路Rb12被Cb2和VCC短路4.6.1共射—共基放大電路(2)

小信號等效電路Ri24.6.1共射—共基放大電路(3)

Av前一級的負載電阻是后一級的輸入電阻。R’L24.6.1共射—共基放大電路4.6.1共射—共基放大電路=vi2前一級輸出電壓是后一級輸入電壓。

總放大倍數(shù)是各級放大倍數(shù)的乘積。4.6.1共射—共基放大電路與單級相當設(shè)

1

=

40，

2

=

50，Rc2

=

3k、RL

=

6k、rbe1

=1.2k、rbe2

=

1.5k

。為什么總放大倍數(shù)與單級放大倍數(shù)相當？4.6.1共射—共基放大電路思考題

Av≈1總輸入電阻是第一級的輸入電阻。第一級為電壓跟隨器時總輸入電阻與第一級負載即第二級輸入電阻有關(guān)。4.6.1共射—共基放大電路(4)

RiRiRi

=

Ri1

=

Rb//rbe1

=

Rb11//Rb21//rbe1與共射相同4.6.1共射—共基放大電路(5)

Ro總輸出電阻是最后一級的輸出電阻。當最后一級為電壓跟隨器時總輸出電阻與前一級的輸出電阻即最后一級的信號源內(nèi)阻有關(guān)。Ro

=

Ro2

=

Rc2Ro與共基相同4.6.1共射—共基放大電路☆4.

特點

Av、Ri、Ro

與單級相當。共基電路

T2

的電流增益接近

1，ic2

≈ie2

=

ic1，把共射電路

T1

的輸出電流幾乎全部傳送到負載

R’L

上，因此組合電路的電壓增益相當于負載為R’L的一級共射電路。輸入電阻取決于前級共射電路T1,Ri

=

Ri1

=

Rb//rbe1

=

Rb1//Rb2//rbe1Ro

=

Ro2

=

Rc2RiR’LR’L4.6.1共射—共基放大電路輸出電阻取決于后級共基電路T2。前級共射電路T1的負載為輸入電阻較小的共基電路，減小Ro了T1集電結(jié)電容對輸入回路的影響，改善了共射電路的高頻特性，頻帶較寬。既保持共射電路電壓放大能力較大的優(yōu)點，又有共基電路較好的高頻特性(見4.7.4)。

RL1

兩種電路適當連接起來可集兩者的優(yōu)點于一身。4.6.1共射—共基放大電路例4.6.1例.共射-共基電路如圖.兩只BJT的β=100,VBE=0.7,rce=∞,1)ICQ2=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100K時,求R1、R2和R32)總電壓增益Av，3）Ri，R0+v0CeCb！+Cb2+VCC+viReRcR1R2R3RLCb3+0.5K2KT1T2解.由直流通路求R1~3T2T1VCCReRcR1R2R30.5K12VIEQ20.5mA基極電流可忽略，IEQ1≈ICQ1=IEQ2≈ICQ2=0.5mAVEQ1VEQ1=IEQ1Re=0.5×0.5=0.25VVBQ1VBQ1=VBEQ+VEQ1=0.7+0.25=0.95VVCQ2VCQ2=VEQ1+VCEQ1+VCEQ2

=0.25+4+4=8.25VVBQ2VBQ2=VBE2+VCEQ1+VEQ1=0.7+4+0.25=4.95V(8.25V)(0.95V)(4.95V)(0.25V)37例.共射-共基電路如圖.兩只BJT的β=100,VBE=0.7,rce=∞,1)ICQ2=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100K時,求R1、R2和R32)總電壓增益Av，3）Ri，R0+v0CeCb！+Cb2+VCC+viReRcR1R2R3RLCb3+0.5K2KT1T2解.由直流通路求R1~3T2T1VCCReRcR1R2R30.5K12VIEQ20.5mAVEQ1VBQ1VCQ2VBQ2(8.25V)(0.95V)(4.95V)(0.25V)38例.共射-共基電路如圖.兩只BJT的β=100,VBE=0.7,rce=∞,1)ICQ2=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100K時,求R1、R2和R32)總電壓增益Av，3）Ri，R0+v0CeCb！+Cb2+VCC+viReRcR1R2R3RLCb3+0.5K2KT1T2解.求電壓增益+v0+viT1T2R3RcRLR239例.共射-共基電路如圖.兩只BJT的β=100,VBE=0.7,rce=∞,1)ICQ2=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100K時,求R1、R2和R32)總電壓增益Av，3）Ri，R0解.求電壓增益+v0+viT1T2R3RcRLR240例.共射-共基電路如圖.兩只BJT的β=100,VBE=0.7,rce=∞,1)ICQ2=0.5mA,VCEQ1=VCEQ2=4V,R1+R2+R3=100K時,求R1、R2和R32)總電壓增益Av，3）Ri，R0解.求電壓增益+v0+viT1T2R3RcRLR2求Ri，R0Ri等于第一級放大電路的輸入電阻：R0等于第二級放大電路的輸出電阻：414.6.2共集—共集放大電路怎樣分析共集—共集電路?▲1.

復(fù)合管

★2.

電路結(jié)構(gòu)

▼3.

靜態(tài)分析

◆4.

動態(tài)分析

●5.

特點▲1.

復(fù)合管1)

復(fù)合管的組成及類型(1)

組成原則4.6.2共集—共集放大電路②復(fù)合管內(nèi)部每個管子發(fā)射結(jié)都正偏，集電結(jié)都反偏,即都工作在放大區(qū)。①每個管子的各電極電流均有合適的通路，復(fù)合管內(nèi)部各個管子的相關(guān)電極的電流要方向一致，前級輸出電流集電極電流或發(fā)射極電流作為下級輸入電流基極電流以實現(xiàn)電流放大，復(fù)合后的電極電流等于內(nèi)部相關(guān)電極電流或是內(nèi)部相關(guān)電極電流之和。

復(fù)合管：多個晶體管按一定的方式直接連接起來，相當于一個管子?！?/p>

達林頓

(

darlington

)

管

iC

=

iC1

+

iC2

=

1iB

+

2(1

+

1)

iB

=

(

1

+

2

+

1

2)

iB

=

iB4.6.2共集—共集放大電路①NPN

+

NPNT1

T2

iB

=

iB1

iB2

=

iE1=

(1+

1)iB

iC1

=

1iB

iC2

=

2(1+

1)iB

iC

iE

=

iE2

iE

=

iB

+

iC

=

iB

+

(

1

+

2

+

1

2)

iB

=

(1

+

)

iBiB

iC

iE

T(2)

類型=

NPNbceecb

iC

=

iC1

+

iC2

=

1iB

+

2

(1

+

1)

iB

=

(

1

+

2

+

1

2)

iB

=

iB4.6.2共集—共集放大電路T1

T2

iB

=

iB1

iB2

=

iE1=

(1+

1)

iB

iC1

=

1iB

iC2

=

2(1+

1)iB

iC

iE

=

iE2

iE

=

iE2

=

(1

+

2)(1

+

1)

iB

=

(1

+

1

+

2

+

1

2)

iB

=

(1

+

)

iBiB

iC

iE

T=

PNPbceecb

②PNP

+

PNPiE1

=(1

+

1)

iB

iC

=

iE2

=

(1+

2)

iB2

=

(1+

2)

1

iB

=

(

1

+

1

2)

iB

=

iB4.6.2共集—共集放大電路

③NPN

+

PNPT1

T2

iE

=

iE1

+

iC2

=

(1+

1)

iB

+

2

1iB

=

(1+

1

+

1

2)

iB

=

(1

+

)

iBiB

iC

iE

T=

NPNbceecbiB

=

iB1

iB2

=

iC1=

1

iB

iC

=

iE2

iC2

=

2

1

iB

iE

④PNP

+

NPNiE1

=(

1+

1)

iB

iE

=

iE1

+

iC2

=

(1

+

1)

iB

+

2

1

iB

=

(1

+

1

+

1

2)

iB

=

(1

+

)

iB

iC

=

iE2

=

(1

+

2)

1

iB

=

(

1

+

1

2)

iB

=

iB4.6.2共集—共集放大電路T1

T2

iB

iC

iE

T=

PNPbceecbiB

=

iB1

iB2

=

iC1=

1

iB

iC2

=

2

1

iB

iE

iC

=

iE24.6.2共集—共集放大電路

同類管復(fù)合：是同一類型的管，NPN

+

NPN

=

NPN,PNP

+

PNP

=

PNP。

前級基極b1就是復(fù)合管基極

b，兩管集電極c1

和c2

接在一起作復(fù)合管集電極

c，前級發(fā)射極

e1

接下級基極

b2

,下級發(fā)射極e2

作復(fù)合管發(fā)射極e。4.6.2共集—共集放大電路

異類管復(fù)合：與第一個管同類，NPN

+

PNP

=

NPN,PNP

+

NPN

=

PNP。

前級基極

b1

就是復(fù)合管基極

b，前級發(fā)射極e1

和下級集電極

c2

接在一起作復(fù)合管發(fā)射極

e，前級集電極c1

接下級基極

b2,下級發(fā)射極e2

作復(fù)合管集電極c。同類管、異類管復(fù)合，復(fù)合管類型同第一個管。

下列接法是否構(gòu)成復(fù)合管？4.6.2共集—共集放大電路例1T1

T2

(a)T1

T2

(b)T1

T2

(c)T1

T2

(d)T1

T2

(e)T1

T2

(f)4.6.2共集—共集放大電路2)

復(fù)合管的主要參數(shù)(1)

復(fù)合管的電流放大系數(shù)

①

同類管接成的復(fù)合管

iC

=

(

1

+

2

+

1

2)

iB

iE

=

(1

+

1

+

2

+

1

2)

iB

=

1

+

2

+

1

2

≈

1

2

②

異類管接成的復(fù)合管

iC

=

(

1

+

1

2)

iB

iE

=

(1

+

1

+

1

2)

iB

=

1

+

1

2

≈

1

2

同類、異類管接成的復(fù)合管：

≈

1

2很大4.6.2共集—共集放大電路(2)

輸入電阻

rbe

①

同類管接成的復(fù)合管T1

T2

bceib

=

ib1

(1+

1)ib

rbe

=

vbe/ib

=

[ib

rbe1

+

(1

+

1)

ib

rbe2]/ib

=

rbe1

+

(1

+

1)

rbe2

②

異類管接成的復(fù)合管

ib

=

ib1

rbe

=

vbe/(-ib)

=

(-ibrbe1)/(-ib)

=

rbe1+-vbe+-vbecebT1

T2

較大與T1相同

(2)

同類管接成的復(fù)合管的輸入電阻較大，rbe

=

rbe1+

(1

+

1)

rbe2。4.6.2共集—共集放大電路3)

復(fù)合管的特點(1)

電流放大系數(shù)大，≈

1

2。

(3)

高

頻

特

性

較

差。多個

管的結(jié)電容使復(fù)合管

的高

頻特性變壞。

(4)

穿透電流較大，電流受溫度影

響

大。第一

個

管的穿透電流

被第二個管放大使穿透電流大增。

減

小穿透電

流

的方

法：在第二個

管的發(fā)

射

結(jié)接一個電阻，分流一部分穿透電流