華工網(wǎng)絡(luò)教育-電路與電子技術(shù)PPT第6章

基本放大電路第6章6.1基本放大電路的組成及工作原理

6.2基本放大電路的分析第6章基本放大電路

6.3常用基本放大電路的類型及特點(diǎn)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解基本放大電路的組成原則。理解放大電路的工作原理。理解基本放大電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)的意義。掌握基本放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的估算方法。掌握利用微變等效電路分析基本放大電路放大倍數(shù)Au，輸入電阻ri和輸出電阻ro

方法。了解常用基本放大電路的類型及特點(diǎn)。放大器將輸入的信號放大揚(yáng)聲器由放大后的信號驅(qū)動6.1

基本放大電路的組成及工作原理放大的概念在生產(chǎn)實(shí)踐中常常需要將微弱的電信號放大，使之變成較大的信號。例如：擴(kuò)音機(jī)電路。擴(kuò)音機(jī)的主要組成部分是放大器。放大器話筒將聲音信號轉(zhuǎn)換成微弱電信號電路工作電源放大的對象：變化量放大的本質(zhì)：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真，放大的前提判斷電路能否放大的基本出發(fā)點(diǎn)放大元件T：工作在放大區(qū)，要保證發(fā)射結(jié)正偏集電結(jié)反偏。6.1.1基本放大電路的組成ui輸入uo輸出RBECEBRCC1C2VT使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)?；鶚O電源與基極電阻RBECEBRCC1C2VT為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RBECEBRCC1C2VT集電極電源變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RBECEBRCC1C2VT集電極電阻RBECEBRCC1C2VT耦合電容：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。單電源供電可以省去RB+ECEBRCC1C2VTRB+ECRCC1C2VT單電源供電6.1.2

基本放大電路的工作原理交流電壓放大器:輸入：交流小信號

ui輸出：交流大信號uo正常工作時，直流電源供電各極的電壓、電流為：iB，uBE，iC，uCE均為直流與交流的疊加！RB+ECRCC1C2uiuoiBiCuBEuCEui=0時由于電源的存在IB0IC0IBICIE=IB+ICRB+ECRCC1C2VT1.靜態(tài)：當(dāng)

ui=0時IB、UBE，IC、UCE均為直流信號！RB+ECRCC1C2VTIBICUBEUCE(IC,UCE)(IB,UBE)iBtIBuBEtUBEiCtICuCEtUCE均為直流！(IB,UBE)

和(IC,UCE)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEICIBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么變化？假設(shè)uBE有一微小的變化2.動態(tài)：當(dāng)輸入ui時ICUCEicuCE的變化沿一條直線:負(fù)載線ucuCE相位如何？uCE與uBE反相！RB+VCCRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE滿足：uCE=UCC-iCRC各點(diǎn)波形表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量iBtIBiCtICuCEtUCE均為直流+交流！uBEtUBEiB

=IB+ib

uBE

=UBE+ube

iC

=IC+ic

uCE

=UCE+uce

表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量ibubeuceic3.靜態(tài)工作點(diǎn)的作用1.當(dāng)ui=0時IB=0，IC=

IB=0，UCE=VCC晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。RB+VCCRCC1C2uiuO

若其峰值小于b-e間的開啟電壓Uon,則在信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在截止?fàn)顟B(tài)，輸出電壓毫無變化。uit0Uontuo0VCC2.當(dāng)ui≠0時RB+VCCRCC1C2

若信號幅度足夠大，晶體管只可能在信號正半周大于Uon的時間間隔內(nèi)導(dǎo)通，導(dǎo)致輸出電壓嚴(yán)重失真。Uontuo0VCCt0uiRB+VCCRCC1C2只有在信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在放大狀態(tài)，輸出信號才不會產(chǎn)生失真。這就必須設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。歸納1、放大器正常工作時，需設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，目的是避免非線性失真；2、放大器正常工作時，所有的電壓、電流均為直流+交流；3、基本放大器正常工作時，輸出電壓與輸入電壓反相位。放大電路的主要性能指標(biāo)：放大倍數(shù)A；輸入電阻Ri；輸出電阻Ro；通頻帶

fbw；非線形失真系數(shù)D；最大不失真輸出電壓；最大輸出功率Pom與效率

Rs+-+-RL+-放大電路RiRo+-′信號源信號源內(nèi)阻輸入電壓輸出電壓輸入電流輸出電流6.1.3

基本放大電路的性能指標(biāo)Ui：輸入電壓。Uo：輸出電壓。電壓放大倍數(shù)反映了放大器的放大能力。電壓放大倍數(shù)與放大器的結(jié)構(gòu)和器件參數(shù)有關(guān)。一級放大器的電壓放大倍數(shù)有限。1、電壓放大倍數(shù)采用放大器級連的方法，可取得大電壓放大倍數(shù)。uiuouo1ui2多級放大Au1Au2AunAu3uo2ui3Au=

Au1·

Au2·

Au3······

Aun2、輸入電阻

ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。Au輸入電阻：~USIiUiiiiIUr=電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。3、輸出電阻

ro放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。~roAu~US?輸出電阻大一些好還是小一些好？UO~rosU￠RL輸出電阻越小，在負(fù)載變化時，引起輸出電壓的變化越小，即輸出電壓越穩(wěn)定所以，輸出電壓越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)！4.通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線6.2基本放大電路的分析6.2.1直流通路與交流通路6.2.2基本放大電路的靜態(tài)分析6.2.3基本放大電路的動態(tài)分析放大電路的分析方法分析原則：先靜后動，動靜分開靜態(tài)分析：估算靜態(tài)工作點(diǎn)動態(tài)分析：放大倍數(shù)；輸入輸出電阻；通頻帶；分析失真使用交流通路使用直流通路356.2.1直流通路與交流通路1、直流通路：信號源視為短路，但應(yīng)保留其內(nèi)阻。在直流電源作用下靜態(tài)（直流）電流流經(jīng)的通路。畫法：電容視為開路；電感線圈視為短路（即忽略線圈電阻）估算靜態(tài)工作點(diǎn)用直流通路注意！開路開路Rb+VCCRC直流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C22、交流通路容量大的電容（如耦合電容）視為短路；輸入信號作用下交流信號流經(jīng)的通路畫法：無內(nèi)阻的直流電源（如+VCC）視為短路。動態(tài)分析用交流通路注意！交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2Rb+-+-RLTRcic1、靜態(tài)工作點(diǎn)的估算：UBE已知！畫出放大電路的直流通路由直流通路列方程求解6.2.2基本放大電路的靜態(tài)分析Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路RbRc+VCCTRc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路RbRc+VCCT(IB,UBE)

和(IC,UCE)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2、靜態(tài)工作點(diǎn)的影響：iciBuoIBQuCEiC0ICUCEt合適的工作點(diǎn)在負(fù)載線的中間。正常工作時不會產(chǎn)生失真。靜態(tài)工作點(diǎn)合適：uCEiCQIB0uBEiBttibuiUBEQ0icuotibt基本共射放大電路的截止失真Q點(diǎn)過低，信號進(jìn)入截止區(qū)。產(chǎn)生截止失真的原因：ICUCEuCEiCQIB0uBEiBttibuiUBEQ0icuotibt消除截止失真的方法工作點(diǎn)上移：----減小RbICUCEQQQuCEiC0UCEICibuotQIBttibuiUBE基本共射放大電路的飽和失真0uBEiBQ點(diǎn)過高，信號進(jìn)入飽和區(qū)。產(chǎn)生飽和的原因：消除飽和失真的方法消除方法：增大Rb。歸納：Q點(diǎn)過低（IB小，IC小，UCE大），產(chǎn)生截止失真；輸出波形被削掉正半周；Q點(diǎn)過高（IB大，IC大，UCE?。?，產(chǎn)生飽和失真；輸出波形被削掉負(fù)半周；調(diào)：Rb

IB

IC

Q點(diǎn)

調(diào)：Rb

IB

IC

Q點(diǎn)

Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2調(diào)整工作點(diǎn)通過調(diào)整Rb實(shí)現(xiàn)！注意！畫出放大電路的交流通路估算：電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻在靜態(tài)工作點(diǎn)已知的前提下，疊加一交流小信號6.2.3基本放大電路的動態(tài)分析畫出放大電路的微變等效電路1、三極管的微變等效電路在放大電路中,在低頻小信號作用下,將三極管工作在先行區(qū)。在此條件下，可以用一個線性模型代替三極管，即三家關(guān)的微變等效電路。該模型只能用于放大電路動態(tài)小信號參數(shù)分析。bece輸入端口輸出端口+-uBEiBiC+-uCE+-+-輸入端近似一電阻。晶體管輸入電阻rbe輸出端近似一受控恒流源。

ib+-+-iBuCE=UCE0uBEQIBUBE△uBE△iBrbe與

Q點(diǎn)有關(guān);Q點(diǎn)愈高，即IC愈大，rbe愈小!注意！估算公式：IBQuCEiC0ICUCE△iC△iB+-+-2、利用交流（微變）等效電路進(jìn)行放大電路動態(tài)分析畫出放大電路的交流通路估算：電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻畫出放大電路的微變等效電路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2交流通路RbT+_Rc+_RL+-+-Rc微變等效電路RbRL畫出直流通路計(jì)算IC

IE，計(jì)算rbeRbRc+VCCTIBQICQ+-+-Rc微變等效電路RbRL電壓放大倍數(shù)★放大電路的輸入電阻與信號源內(nèi)阻無關(guān)，輸出電阻與負(fù)載無關(guān)。+-+-Rc微變等效電路RbRL輸入電阻輸出電阻（1）溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。T

IB

ICEO

Q

3.靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共射放大電路IC

iCuCEQQ′

所謂Q點(diǎn)穩(wěn)定，是指IC和UCE在溫度變化時基本不變，這是靠IB的變化得來的。若溫度升高時要Q’回到Q，則只有減小IB。（2）典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

(b)阻容耦合電路Rb2Rc+VccuiT+-+-uoC1++C2Rb1ReCeP+RL

(c)直流通路Rb2Rb1UBI2I1BIBRc+VCCTReIEICUECe為旁路電容，在交流通路中可視為短路因此，I2≈I1，因而B點(diǎn)電位B點(diǎn)的電流方程為I2=I1+IB為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，參數(shù)的選取應(yīng)滿足Rb2Rb1UBI2I1BIBRc+VCCTReIEICUEI1

I2

>>IB基極電位幾乎僅決定于Rb1與Rb1對VCC的分壓，而與環(huán)境溫度無關(guān)，即當(dāng)溫度變化時，UB基本不變。UB穩(wěn)定→UE穩(wěn)定→IE穩(wěn)定。Re的作用T(℃)↑→IC↑→UE↑→UBE↓（UB基本不變）→IB↓→IC↓Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔?，其值越大，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定。關(guān)于反饋的一些概念：將輸出量通過一定的方式引回輸入回路影響輸入量的措施稱為反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的稱為負(fù)反饋，反之稱為正反饋。Re有上限值嗎？IC通過Re轉(zhuǎn)換為ΔUE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結(jié)果使之減小1、Re的直流負(fù)反饋?zhàn)饔茫?、在I1>>IB的情況下，UB在溫度變化時基本不變。分壓式電流負(fù)反饋Q點(diǎn)穩(wěn)定電路。Rb2Rb1UBI2I1BIBRc+VCCTReIEICUEQ點(diǎn)穩(wěn)定的原因靜態(tài)工作點(diǎn)的估算已知I1>>IB發(fā)射極電流由于IC≈IE，管壓降

基極電流可以指出，不管電路參數(shù)是否滿足I1>>IB，Re的反饋?zhàn)饔枚即嬖?。Rb2Rb1UBI2I1BIBRc+VCCTReIEICUE直流通路動態(tài)參數(shù)的估算阻容耦合Q點(diǎn)穩(wěn)定電路Rb2Rc+VCCuiT+-+-uoC1++C2Rb1ReCeP+RL交流通路Rb2RcT+-+-Rb1RLRb1T+_RcRb2+_RL微變等效電路(Rb=Rb1//Rb2)+-Rb+-RcRL求放大倍數(shù)Rb1T+_RcRb2+_RL輸入電阻輸出電阻RiRo+-Rb+-RcRLRb2Rc+VCCuiT+-+-uoC1++C2Rb1ReCeP+RL由于Ce的存在，交流性能不受影響例在圖示電路中，已知VCC=12V,Rb1=5k,Rb2=15k,Re=2.3k，

Rc=5.1k,RL=5.1k；晶體管的rbe=1.5k，=100，UBE=0.7V。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（2）求。Rb2Rc+VCCuiT+-+-uoC1++C2Rb1ReCeP+RL解:(1)求解Ｑ點(diǎn)Rb2Rb1UBI2I1BIBRc+VCCTReIEICUE(2)求解和。+-Rb+-RcRLRb2Rc+VCCuiT+-+-uoC1++C2Rb1ReCeP+RL★當(dāng)無Ce時，電路的電壓放大能力很差，因此在實(shí)用電路中常常將Re分為兩部分，只將其中一部分接旁路電容。Rb2Rc+VCCuiT+-+-uoC1++C2Rb1R

eCeP+RLR

eRB+ECRCC1C2RERLuiuo1、電路的組成6.3.1射極輸出器6.3常用放大器的類型及特點(diǎn)2、靜態(tài)分析：Rb+VccRCReIBIE折算3、動態(tài)分析：1、電壓放大倍數(shù)rbeReRL2、輸入電阻輸入電阻高rbeReRL3、輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rbeReRsRo置0rbeReRsrbeReRs一般所以射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)歸納：輸入、輸出以集電極為公共點(diǎn)；電壓放大倍數(shù)小于1，近似為1；射極跟隨器；一般作放大器的輸入級（輸入電阻高）；輸出級（輸出電阻低）；中間級（減少電路間直接相連所帶來的影響，起緩沖作用）輸入電阻高，向信號源索取電流?。惠敵鲭娮璧停瑤ж?fù)載能力強(qiáng)；電流放大能力強(qiáng)（輸出電流Ie）；6.3.2差動放大電路直流放大電路：放大直流信號，采用直接耦合?！獙⑿盘栔苯舆B接到放大電路的輸入端；放大后的信號直接送到負(fù)載。存在問題:存在零點(diǎn)漂移:具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；電路中沒有大容量電容，易于集成。直接耦合放大電路的優(yōu)點(diǎn)：輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因直接耦合放大電路+-uo+-uI=0mV（a）測試電路0tuo（b）輸出電壓的漂移2.零漂產(chǎn)生的原因：溫度變化，直流電源波動，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。1.什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的現(xiàn)象。二、抑制溫度漂移的方法1.在電路中引入直流負(fù)反饋。（例如典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中Re所起的作用。）2.采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用熱敏元件來抵消放大管的變化?.采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成“差分放大電路”。零輸入零輸出若V與UC的變化一樣，則輸出電壓就沒有漂移信號特點(diǎn)？能否放大？零點(diǎn)漂移參數(shù)理想對稱：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何溫度下特性均相同。三、差動放大電路電路的組成

典型差動放大電路ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP1.電路特征

電路理想對稱Rb1=Rb2=Rb，

Rc1=Rc2=Rc；Re為公共的發(fā)射極電阻。T1管與T2管的特性相同：

1=2=，rbe1=rbe2=rbe；

雙端輸入，雙端輸出2.輸入信號分類1差模輸入:ui1=-ui2=ud共模輸入:2ui1

=ui2=uC(differentialmode)(commonmode)3任意輸入:ui1,

ui2差模分量:共模分量:uduC分解2ui1-

ui2=2ui1

+

ui2=(1).靜態(tài):ui1

=ui2

=0UC1=UC2UO=UC1-UC2=0IC1=IC23.工作原理ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP(2).動態(tài):ui1=ui2=uid1)共模輸入設(shè)ui1為“+”UB1IC1UC1

-

UC1UB2IC2UC2

-

UC2設(shè)ui2為“+”抑制共摸信號！ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORPui1=-ui2=uid2)差模輸入設(shè)ui1為“+”UB1IC1UC1

-

UC1UB2IC2UC2

+

UC2設(shè)ui2為“-”放大差摸信號！ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):共模抑制比:（Common-ModeRejectionRatio)=KCMRR4.主要性能指標(biāo)大！

0！

！兩邊完全對稱差放放大的是兩輸入端的差：uo=Au（ui1-ui2）兩輸入端中一個為同相輸入端（輸出與輸入同相位），

一個為反相輸入端（輸出與輸入反