第8章交流放大电路.ppt

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1、第8章基本放大电路,（下）,电工技术与电子技术,返回,第8章 基本放大电路,8.1 基本放大电路的组成,8.2 放大电路的静态分析,8.4 静态工作点的稳定,后一页,返回,8.3 放大电路的动态分析,放大的概念:,放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,后一页,前一页,放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。,返回,Au,本章主要讨论电压放大电路,放大电路可以用有输入端口和输出端口的四端网

2、络表示，如下图。,后一页,前一页,返回,8.1 基本放大电路的组成,1.电路组成,后一页,前一页,返回,参考点,8.1 基本放大电路的组成,2.元件作用,放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使T工作在放大区。,使发射结正偏，并提供适当的基极电流。,基极电源与基极电阻,后一页,前一页,返回,8.1 基本放大电路的组成,2.元件作用,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容,隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。,信号源,负载,后一页,前一页,返回,单电源供电时常用的画法,后一页,前一页,可以省去,

3、参考点,输入,输出,返回,3.共射放大电路的电压放大作用,后一页,前一页,无输入信号(ui=0)时,uo=0uC1=UBEuC2=UCE,返回,3.共射放大电路的电压放大作用,？,无输入信号时,有输入信号时,uCE=VCC iC RC,跳转,后一页,前一页,uo=0uC1=UBEuC2=UCE,返回,结论：,1）无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定 的电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE。,(IB、UBE)和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,后一页,前一页,返回,2）加上输入信号电压后，各电极电流和电压的 大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠 加了

4、一个交流量，但方向始终不变。,iC,t,+,集电极电流,直流分量,交流分量,静态分析,动态分析,跳转,后一页,前一页,返回,3）若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。,4）输出电压与输入电压在相位上相差180,即 共发射极电路具有反相作用。,后一页,前一页,返回,3.实现放大的条件,1）晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。2）正确设置静态工作点，使整个波形处于放大 区。3）输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。4）输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,后一页,前一页,返回,4、直流通路和交流通路,因电容对交

5、、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是不同的。,直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，用来计算静态工作点。,交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通 路，用来计算电压放大倍数、输入 电阻、输出电阻等动态参数。,后一页,前一页,返回,例：,对直流信号（只有+UCC作用）,C可看作开路,直流通路,用来计算静态工作点Q,VT,+,返回,后一页,前一页,返回,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),XC 0，C可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。,后一页,前

6、一页,+UCC,返回,交流通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。,后一页,前一页,返回,8.2 放大电路的静态分析,静态：放大电路无交流信号输入（ui=0）时的 工作状态。,后一页,前一页,分析方法：估算法、图解法所用电路：放大电路的直流通路,设置Q点的目的：1）使放大电路不失真的放大信号；2）使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。,静态工作点Q：IB、IC、UCE。,静态分析:确定放大电路的静态值。,返回,1.估算法：,1）根据直流通路估算 IB,RB,RC,RB称为 偏置电阻，IB 称为 偏置电流。,后一页,前一页,+UCC,返回,RB,RC,+UCC,2）

7、根据直流通道估算UCE、IC,IC,根据电流放大作用,后一页,前一页,返回,后一页,前一页,例1：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。,解：,请注意电路中IB和 IC的数量级,返回,IC,RB,+UCC,RE,例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。,跳转,后一页,前一页,返回,8.2.2 图解法：,输入特性曲线上交点Q的坐标(IB、UBE)即为所求静态工作点。,由输入特性确定IB 和UBE,后一页,前一页,用作图的方法确定静态值,IB一般用估算法确定,返回,8.2.2 图解法：,由输出特性确定IC 和VCC。,直流负载线,直流负载线斜率,后

8、一页,前一页,直流负载线方程,由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点,返回,8.3 放大电路的动态分析,后一页,前一页,动态：放大电路有交流信号输入（ui 0）时的 工作状态。动态分析:计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等。对象：各极电压和电流的交流分量。目的：找出它们与电路参数的关系，为设计打 基础。,分析方法：微变等效电路法，图解法（略）所用电路：放大电路的交流通路,返回,8.3.1 微变等效电路法,1）输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻。rbe称为晶体管输入电阻。,rbe的量级从几百欧到几千欧。,后一页,前一页,

9、1.三极管的微变等效电路,UBE,返回,2）输出回路,iC,uCE,所以：,输出端相当于一个受 ib控制的电流源。,后一页,前一页,输出端还要并联一个大电阻rce。,rce愈大，恒流特性愈好,rce称为晶体管输出电阻,返回,B,C,E,晶体三极管,微变等效电路,后一页,前一页,rce很大，一般忽略。,返回,2.放大电路的微变等效电路,将交流通路中的三极管用微变等效电路代替,后一页,前一页,分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,+,+,-,返回,3.电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,跳转1,跳转2,后一页,前一页,返回,3.电压放大倍数的计算,后一

10、页,前一页,返回,4.输入电阻的计算,放大电路对信号源来说，是一个负载，其大小可以用一个输入电阻(等效电阻)来表示。,定义：,输入电阻是动态电阻,后一页,前一页,返回,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,后一页,前一页,返回,后一页,前一页,返回,5.输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻就是输出电阻。,后一页,前一页,返回,输出电阻的定义：,输出电阻是动态电阻，与负载无关。,后一页,前一页,将信号源 短路,负载RL开路,返回,RL,rbe,RB

11、,RC,外加,求ro的步骤：1）断开负载RL,2）令Ui=0或ES=0,3）外加电压,4）求,共发射极放大电路输出电阻,共射极放大电路特点：1.放大倍数高;2.输入电阻低;3.输出电阻高.,+,+,-,-,后一页,前一页,返回,8.3.2 非线性失真：,如果Q设置不合适，管子进入截止区或饱和区，将造成非线性失真。,如果Q设置过高，管子工作进入饱和区，造成饱和失真，减小基极电流可消除失真。,如果Q设置过低，管子工作进入截止区，造成截止失真，增加基极电流可消除失真。,如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。,后一页,前一页,跳转,返回,8.4 静态工作点的稳定,合理设置静

12、态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。,前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。,跳转,后一页,前一页,返回,8.4.1 温度变化对静态工作点的影响,在固定偏置放大电路中,上式表明，当VCC和 RB一定时，IC与 UBE、以及 ICEO 有关，而这三个参数随温度而变化。,后一页,前一页,返回,温度升高时，输出特性曲线上移,结论：当温度升高时，IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使T进入饱和区造成饱

13、和失真，甚至引起过热烧坏三极管。,固定偏置电路的Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点基本稳定。,后一页,前一页,返回,8.4.2 分压式偏置电路,1、稳定Q点的原理,基极电位基本恒定，不随温度变化。,后一页,前一页,跳转,返回,集电极电流基本恒定，不随温度变化。,8.4.2 分压式偏置电路,1.稳定Q点的原理,后一页,前一页,返回,参数的选择,从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高，在UCC一定时，势必使UCE减小，从而

14、减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时一般选取：I2=（5 10）IB，VB=（5 10）UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。,后一页,前一页,返回,Q点稳定的过程,VB固定,RE:温度补偿电阻 对直流：RE越大稳Q效果越好；对交流：RE越大交流损失越大,为避免交流损失加旁路电容CE。,后一页,前一页,返回,2.静态工作点的计算,估算法:,后一页,前一页,返回,3.动态分析,如果去掉CE，Au，ri，ro？,跳转,后一页,前一页,I1,I2,IB,VB,+,+,+,RB1,RC,C1,C2,RB2,CE,RE,RL,+UCC,旁路电容,返回,去掉CE后的微变等效电路,如果去掉CE，Au，ri，ro怎样？,+UCC,后一页,前一页,返回,去掉CE后的微变等效电路,Au减小,无旁路电容CE,有旁路电容CE,(1)电压放大倍数,后一页,前一页,返回,ri 提高,无旁路电容CE,有旁路电容CE,ro不变,(2)输入电阻ri 和输出电阻r0,后一页,前一页,返回,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,ri 提高,ro不变,分压式偏置电路,后一页,前一页,返回,后一页,前一页,对信号源电压的放大倍数？,返回,考虑信号源内阻RS时,后一页,前一页,跳转,返回,