晶體管放大電路的基本知識

晶體管放大電路的基本知識第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結構及特點

一、低頻電壓放大電路的基本結構如圖5-4所示電路中構成元件的組成及作用如下:1.電源Ucc:

電源Ucc提供了三極管工作所需要的能量，且使三極管的發(fā)射結正偏，集電結反偏，保證三極管處在放大狀態(tài)，同時也是放大器的能量來源，提供電流IB和IC。

Ucc一般在幾伏到十幾伏之間。

2.基極偏置電阻RB

基極偏置電阻RB用來調節(jié)基極偏置電流IB，使三極管有一個合適的工作點，一般為幾十千歐到幾百千歐。3.NPN型三極管VTNPN型三極管VT是整個電路的核心，是電流放大元件，用基極電流控制集電極電流。下一頁返回第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結構及特點4.藕合電容C1C2它們起隔直流和通交流兩方面的作用。5.集電極負載電阻Rc

集電極負載電阻Rc也稱為負載電阻，通過Rc可以將放大后的電流轉換成電壓輸出，一般為幾千歐。二、低頻電壓放大電路的靜態(tài)分析放大器沒有交流信號輸入(即ui=0)時的工作狀態(tài)，稱為靜態(tài)。靜態(tài)時的基極電流IB、集電極電流IB和集一射極電壓UCE的值叫靜態(tài)值。三個靜態(tài)值在輸入、輸出特性曲線上對應著一點口，如圖5-5所示。通常把Q點(或IB,IC和UCE)力叫靜態(tài)工作點下一頁上一頁返回第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結構及特點1.靜態(tài)工作點的作用如果放大器設置了合適的工作點，當加上輸入信號電壓ui時，則輸入電壓ui與靜態(tài)電壓UBE疊加在一起再加到基極上，使發(fā)射結始終處于導通狀態(tài)。因此在輸入電壓的整個周期內都有一個隨輸入信號電壓而變化的基極電流，如圖5-7所示，從而使放大器能不失真地把輸入信號加以放大。下一頁上一頁返回第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結構及特點

2.靜態(tài)工作點的計算

(1)直流通路輸入信號為零時(ui=0)，放大電路中只有直流電源Ucc起作用，電路中的各個電流或電壓只含有直流分量，而不含有交流分量，此時電路中的電容相當于開路，這樣畫出的電路稱為直流通路。共射放大電路及其直流通路如圖5-8所示，直流通路只能用來分析求解靜態(tài)量。

(2)求解靜態(tài)工作點對放大電路進行靜態(tài)分析，即通過該電路的直流通路，運用近似的方法求解其靜態(tài)工作點Q處的IBQ,ICQ和UEQ

在圖5-8(b)所示的直流通路中下一頁上一頁返回第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結構及特點三、低頻電壓放大電路的動態(tài)分析

1.電壓放大的過程如圖5-9所示

2.電壓放大倍數(shù)的計算放大倍數(shù)(也稱增益)是用來衡量放大器放大信號能力的物理量，它等于輸出信號量與輸入信號量之比。假設C1和C2的容量足夠大，則對信號的交流阻抗很小，可看作對交流短路，同時電源UCC內阻也很小，在它上面幾乎沒有交流壓降，所以UCC也可看成交流短路。這樣，圖5-9所示放大器的交流通路如圖5-10所示。電壓放大倍數(shù)用字母AU表示，則根據(jù)放大倍數(shù)的定義可得由交流通路就可計算出電路的電壓放大倍數(shù)。上一頁返回第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結構

及特點

一、級間藕合的種類多級放大器是由多個單級放大器組合而成的。放大器前后級之間的信號連接與傳遞形式叫做藕合方式，這是個看似簡單而實際卻很復雜的問題。最常見的藕合方式有三種:阻容藕合、變壓器藕合和直接藕合。圖5-11所示的兩級放大器屬于阻容藕合放大器。信號通過電容C和放大器的輸入電阻R，進行傳輸。阻容藕合方式的優(yōu)點是各級放大器的直流工作點相互隔離，互不影響;缺點是頻率特性比較差，特別是低頻特性受藕合電容影響極大。這是因為在低頻工作時，藕合電容的容抗很大，信號被衰減。多級放大器前后級之間也可以用變壓器實現(xiàn)藕合，如圖5-12所示。下一頁返回第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結構

及特點二、阻容藕合多級放大器的工作特點

1.靜態(tài)分析因為藕合電容具有隔直作用，所以在直流狀態(tài)下，各級放大電路彼此獨立，互不影響，其分析方法與單級電路相同。

2.動態(tài)分析

(1)電壓放大倍數(shù)Au阻容藕合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。即下一頁上一頁返回第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結構

及特點

(2)輸入電阻Ri和輸出電阻R0

阻容藕合多級放大電路的輸入電阻為第一級放大電路的輸入電阻，即多級放大電路的輸出電阻為最后一級(第n級)放大電路的輸出電阻，即下一頁上一頁返回第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結構

及特點

3.藕合放大器的電路特點電路的靜態(tài)工作點彼此獨立，電路設計和調整靈活方便。由于藕合電容對于緩慢變化的信號和直流信號所呈現(xiàn)的容抗較大，電容上信號損失也就較大，傳愉給下一級的信號就會很小。因此阻容藕合電路不適合放大變化緩慢的信號，只能放大頻率較高的交流信號，故也稱它為交流放大器。由于集成電路中制造較大容量的電容很困難，因此集成電路中一般不采用阻容藕合。下一頁上一頁返回第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結構

及特點四、射極輸出器共集電極放大電路的輸入信號加在基極一集電極上，信號從發(fā)射極一集電極輸出，集電極是輸入、輸出的公共端，故稱為共集電極電路;又因其從發(fā)射極輸出信號，故又稱為射極輸出器。圖5-16(a)所示為共集電極放大電路的直流通路，圖5-16(b)所示為其微變等效電路。射極輸出器具有以下特點:

輸出電壓與輸入電壓相位相同且大小近似相等。即電壓放大倍數(shù):

輸入電阻高、愉出電阻低上一頁返回第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運算放大器的基本結構

及應用一、集成運算放大器的基本組成在自動控制系統(tǒng)中，常需將被控制的非電量轉換為電信號，并與給定量比較，得到一個微弱的偏差信號，再將其放大到一定的程度，去推動執(zhí)行機構動作或送到儀表中顯示，完成自動控制和測量。實現(xiàn)偏差信號放大的最常用的器件是運算放大器。將整個電路中的元器件及相互之間的連接線制作在同一塊半導體芯片上，構成具有特定功能的電子電路，稱為集成電路。集成電路種類繁多，按集成度分有小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模等;按導電類型分有單極型、雙極型和兩種兼容的;按功能分有數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩類。模擬集成電路則有運算放大器、寬頻帶放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓電源、音像設備中常用的各種模擬集成電路等。下一頁返回第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運算放大器的基本結構

及應用集成電路的特點是:體積小、重量輕、功率消耗小、技術性能好、可靠性高、通用性強、靈活方便，由于減小了焊點，所以工作可靠性高，價格低廉，在檢測、自動控制、信號產生與處理等很多方面都發(fā)揮著重要的作用，有“萬能放大器”的美稱。運算放大器通常由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路4部分組成。如圖5-17所示。下一頁上一頁返回第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運算放大器的基本結構

及應用二、集成運算放大器的特性圖5-19是集成運算放大器的外形和圖形符號。三、運算放大器的應用

1.反相運算電路反相運算電路是線性運算電路中的一類。待放大的輸入信號加在反相輸入端與參考端之間，經放大后的輸出信號與輸入信號相位相反。這是應用最為廣泛的一種輸入方式，可構成反相比例、加法、微分、積分、對數(shù)等運算電路。

(1)反相比例運算電路反相比例運算電路如圖5-21所示。下一頁上一頁返回第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運算放大器的基本結構

及應用

(2)反相比例求和電路如果反相輸入端有若干個輸入信號，則構成反相比例求和電路，也叫加法運算電路，如圖5-22所示。

2.同相比例運算電路圖5-23所示為同相比例運算電路，輸入信號ui通過電阻R2接在同相輸入端，輸出信號通過反饋電阻Rf回送到反相輸入端。反相輸入端經電阻R1接地，即構成同相比例運算電路。下一頁上一頁返回第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運算放大器的基本結構

及應用

3.電壓比較器如圖5-25(a)所示的電路，集成運放工作于開環(huán)狀態(tài)。輸入電壓ui加于同相輸入端，反相輸入端接地。當ui略高于0時，由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很高，只要輸入一個微小的信號，就會放大到極值，輸出級將因信號過大而進入飽和狀態(tài)，這時ui達到它的正極限值U0+，并且在ui繼續(xù)升高時仍保持這個正極限值。同理，當ui略低于0時，uo達到它的負極限值U0-

，并且在ui繼續(xù)下降時仍保持這個負極限值。圖5-25(b)表示上述輸入與輸出的關系。因此，可根據(jù)輸出的狀態(tài)判斷輸入是大于0還是小于0，這種電路稱為過零比較器或檢零計。檢零計輸入正弦信號時，ui每次過零時都使輸出產生突變，形成矩形脈沖波，如圖5-25(c)所示。運算放大器實現(xiàn)了波形的轉換。利用比較器可設計出一種監(jiān)控報警電路，如圖5-26所示。上一頁返回第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4基本低頻小信號放大器返回第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5一5靜態(tài)工作點返回第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-7設置靜態(tài)工作點時ib的變化波形返回第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-8共射放大電路的直流誦路返回第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-9共射放大電路返回第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-10共射放大電路的交流誦路返回第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-11RC藕合兩級放大器返回第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-12變壓器藕合多級放大器返回第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-16共集電極放大電路的直流通路和微變等效電路返回第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-17運算放大器的組成返回第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于