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1、第15章 基本放大电路,15.1 共发射极放大电路的组成,15.2 放大电路的静态分析,15.4 静态工作点的稳定,15.6 射极输出器,15.8 互补对称功率放大电路,15.9 场效晶体管及其放大电路,15.3 放大电路的动态分析,15.5 放大电路的频率特性,15.7 差分放大电路,ib,晶体三极管,微变等效电路,1. 晶体管的微变等效电路,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,交流通路,微变等效电路,分析时假设输入为正
2、弦交流,所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。,微变等效电路,2. 放大电路的微变等效电路,将交流通路中的晶 体管用晶体管微变等 效电路代替即可得放 大电路的微变等效电 路。,3.电压放大倍数的计算,当放大电路输出端开路(未接RL)时,因rbe与IE有关,故放大倍数与静态 IE有关。,负载电阻愈小,放大倍数愈小。,式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。,例1:,3.电压放大倍数的计算,例2:,由例1、例2可知,当电路不同时,计算电压放大倍数 Au 的公式也不同。要根据微变等效电路找出 ui与ib的关系、 uo与ic 的关系。,4.放大电路输入电阻的计算,放大电路对信号源(或对前级放大电路)
3、来说,是一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。,定义:,输入电阻是对交流信号而言的,是动态电阻。,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,例1:,5. 放大电路输出电阻的计算,放大电路对负载(或对后级放大电路)来说,是一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。,定义:,输出电阻是动态电阻,与负载无关。,输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,因此一般总是希望得到较小的输出电
4、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。,例3,求ro的步骤: (1) 断开负载RL,(3) 外加电压,(4) 求,外加,(2)令 或,15.3.2 图解法,D,C,1. 交流负载线,交流负载线反映 动态时电流 iC和电 压uCE的变化关系。,交流负载线斜率,2. 图解分析,RL=,由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。,3. 非线性失真,如果Q设置不合适,晶体管进入截止区或饱和区工作,将造成非线性失真。,若Q设置过高,,晶体管进入饱和区工作,造成饱和失真。,适当减小基极电流可消除失真。,若Q设置过低,,晶体管进入截止区工作
5、,造成截止失真。,适当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。,3. 非线性失真,【练习与思考】,15.3.8 rbe,rce,ri,ro是交流电阻还是直流电阻?它们各是什么电阻?在ro中包括不包括负载电阻RL? 15.3.9 通常希望放大电路的输入电阻高一些好,还是低一些好?对 输出电阻呢?放大电路的带负载能力是指什么? 输入电阻高一些好而输出电阻低一些好,因为前者可使信号源内阻损失降低,信号得到有效放大,而后者可使信号有效输出。带负载能力是指供给负载的电流和功率大小,输出电阻越小,带负载能力越强。 15.3.10 基本放大电路在工作时用示
6、波器观察,发现输出波 形失真严重,当用直流电压表测量时: (1)若测得UCEUCC,试分析管子工作在什么状态?怎样调节RB才能使电路正常工作? (1)若测得UCEUCC,这时管子又是工作在什么状态?怎样调节RB才能使电路正常工作?,作业:,1在交流放大电路分析时,在晶体管的输出特性曲线上再画上交直流负载线,会发现交流负载线比直流负载线要 (陡或者缓)一些,且二者相交于一点Q,这点实际上是 。 2在交流放大电路中,造成非线性失真原因很多,最主要是由于 或者 造成的,继而可以出现两种失真,分别是 和 。 3在共射极放大电路中,当其他参数不变只有负载电阻RL增大时,电压放大倍数将( ) A减少 B增
7、大 C保持不变 D大小不变,符号改变,如右图所示放大电路,已知:RB = 470k,RC = 2k,RL = 2k,UCC = 12V,= 80,UBE = 0.6V,rbe = 1k。,(1)估算静态值IB ,IC ,UCE ; (2)画出微变等效电路; (3)求电压放大倍数Au ,输入电阻ri ,输出电阻ro ; (4)若输出波形发生截止失真,画出失真的输出电压波形。 调节哪个元件可消除失真?如何调节?,15.4 静态工作点的稳定,合理设置静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
8、、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。,iC,uCE,Q,温度升高时,输出特性曲线上移,固定偏置电路的工作点 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。,结论: 当温度升高时, IC将增加,使Q点沿负载线上移,容易使晶体管 T进入饱和区造成饱和失真,甚至引起过热烧坏三极管。,O,15.4.2 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。,VB,15.4.2 分压式偏置电路,1. 稳定Q点的原理,VB
9、,集电极电流基本恒定,不随温度变化。,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。,参数的选择,VE,VB,Q点稳定的过程,VE,VB,VB 固定,RE:温度补偿电阻 对直流:RE越大,稳定Q点效果越好; 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。,2. 静态工作点的计算,估算法:,VB,3
10、. 动态分析,对交流:旁路电容 CE 将RE 短路, RE不起作用, Au,ri,ro与固定偏置电路相同。,如果去掉CE , Au,ri,ro ?,旁路电容,去掉CE后的 微变等效电路,如果去掉CE , Au,ri,ro ?,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,分压式偏置电路,ri 提高,ro不变,【例15.4.1】,图示分压式偏置放大电路中,已知UCC=12V, RC= 2k, RE=2k, RB1= 20k, RB2= 10k,RL= 6k ,晶体管=37.5。 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE; (2) 画出微变等效电路; (3) 输入电阻ri、ro及 Au。,解
11、:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 微变等效电路,(3) 求Au、 ri 、 ro。,例15.4.2:,在上例中,RE未全被CE旁路,而尚留一段RE1, RE1=0.2K, 试求: (1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE; (2) 画出微变等效电路; (3) 计算该电路的ri、ro及 Au, 并与上例比较。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,静态值与上例相同 rbe与上例相同,(2) 微变等效电路。,(3) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。,比较,放大倍数降低了,但输入电阻提高了,改善了电路的工作性能。,15.6 射极输出器,因对交流信号而言,集电极
12、是输入与输出回路的公共端,所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出,所以称射极输出器。,射极输出器交流通路:,共集电极放大电路,求Q点:,15.6.1 静态分析,直流通路,15.6.2 动态分析,1. 电压放大倍数,电压放大倍数Au1且输入输出同相,输出电压跟随输入电压,故称电压跟随器。,微变等效电路,2. 输入电阻,射极输出器的输入电阻高,对前级有利。 ri 与负载有关,共集电极放大电路(射极输出器)的特点:,1. 电压放大倍数小于1,约等于1; 2. 输入电阻高; 3. 输出电阻低; 4. 输出与输入同相。,射极输出器的应用,主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。,1. 因输入电阻高
13、,它常被用在多级放大电路的第一级,可以提高输入电阻,减轻信号源负担。,2. 因输出电阻低,它常被用在多级放大电路的末级,可以降低输出电阻,提高带负载能力。,3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点,也可将射极输出器放在放大电路的两级之间,起到阻抗匹配作用,这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,多级放大电路及其级间耦合方式,信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。,常用的耦合方式:直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态:保证各级有合适的Q点,波形不失真,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,1.耦合方式,2.阻容耦合放大电路,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接,(1) 静态分析,由于电容有隔直作用,所以每级放大电路的直流通路互不相通,每级的静态工作点互相独立,互不影响,可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,(2) 动态分析,微变等效电路,第一级,第二级,作业 教材88页 15.2.5(1)、(3) 15.3.4 15.3.7 15.4.5,
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