電子單管放大器PPT課件

1、(2-1) 第第15講講 第第1111章章 基本放大電路基本放大電路 11.1 11.1 概論概論 11.2 11.2 放大電路的組成和工作原理放大電路的組成和工作原理 11.3 11.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 (2-2) 11.1 概論概論 11.1.1 放大的概念放大的概念 電子學(xué)中放大的目的是將微弱的電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號(hào)變化信號(hào)放放 大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大大成較大的信號(hào)。這里所講的主要是電壓放大 電路。電路。 電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的 四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖。四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖。 uiuo Av

2、 (2-3) 11.1.2 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo) (1)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au Ui和和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。分別是輸入和輸出電壓的有效值。 uiuo Av 其中其中A= Uo/Ui， 是是Uo和和Ui的相位差的相位差 Av=Uo/Ui=A (2-4) (2)輸入電阻輸入電阻ri 輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的 等效電阻等效電阻 ii ui 輸入電阻：輸入電阻： ri=ui / ii （加壓求流法）（加壓求流法） ri uS RS 信號(hào)源信號(hào)源 一般來說，一般來說， ri越大越好。越大越好。 ri越大，越大，ii就越小，就

3、越小，ui 就越接近就越接近uS Av 輸入端輸入端 輸出端輸出端 (2-5) (3)輸出電阻輸出電阻ro 放大電路對其放大電路對其負(fù)載負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，而言，相當(dāng)于信號(hào)源， 我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè) 戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。 輸出端輸出端 ro uso 輸出端輸出端 Av uS (2-6) 如何確定電路的輸出電阻？如何確定電路的輸出電阻？ 在電路的計(jì)算中求在電路的計(jì)算中求ro有兩個(gè)方法：有兩個(gè)方法： 1、所有的電源（包括信號(hào)源）置零，所有的電源（包括信號(hào)源）置零， 保留受控源。然后采用保留受

4、控源。然后采用加壓求流法加壓求流法。 u i ro uso ro=u/i (2-7) uo 測量開路電壓測量開路電壓uo = uso 2、開路電壓除以短路電流法開路電壓除以短路電流法。 ro uso ro uso io 測量短路電流測量短路電流io = uso / ro 輸出電阻：輸出電阻：uo / io = uso / （ uso / ro ） = ro (2-8) (4)通頻帶通頻帶 f A Am 0.7Am fL下限截下限截 止頻率止頻率 fH上限截上限截 止頻率止頻率 通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL 放大倍數(shù)隨頻率放大倍數(shù)隨頻率 變化曲線變化曲線幅幅 頻特性曲線頻特性曲線 三分貝帶寬

5、三分貝帶寬 (2-9) 11.1.3符號(hào)規(guī)定符號(hào)規(guī)定 UA 大寫字母、大寫下標(biāo)，表大寫字母、大寫下標(biāo)，表 示直流量。示直流量。 uA 小寫字母、大寫下標(biāo)，表小寫字母、大寫下標(biāo)，表 示全量。示全量。 ua 小寫字母、小寫下標(biāo)，表小寫字母、小寫下標(biāo)，表 示交流分量。示交流分量。 (2-10) uA ua 全量全量 交流分量交流分量 t UA直流分量直流分量 (2-11) 11.2 基本放大電路的組成和工作原理基本放大電路的組成和工作原理 三極管放三極管放 大電路有大電路有 三種形式三種形式 共射放大器共射放大器 共基放大器共基放大器 共集放大器共集放大器 以共射放以共射放 大器為例大器為例 講解工

6、作講解工作 原理原理 (2-12) 共射放大電路共射放大電路 放大元件放大元件iC= iB， 工作在放大區(qū)，工作在放大區(qū)， 要保證集電結(jié)反要保證集電結(jié)反 偏，發(fā)射結(jié)正偏。偏，發(fā)射結(jié)正偏。 ui uo 輸入輸入 輸出輸出 參考點(diǎn)參考點(diǎn) RL RB +EC EB RC C1 C2 T (2-13) RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-14) 共射放大電路組成共射放大電路組成 使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏， 并提供適當(dāng)?shù)撵o并提供適當(dāng)?shù)撵o 態(tài)工作點(diǎn)態(tài)工作點(diǎn)IB和和 UBE。 基極電源與基極電源與 基極電阻基極電阻 RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-15) 共射放大電

7、路共射放大電路 集電極電源，集電極電源， 為電路提供能為電路提供能 量。并保證集量。并保證集 電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。 RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-16) 共射放大電路共射放大電路 集電極電阻，將集電極電阻，將 變化的電流轉(zhuǎn)變變化的電流轉(zhuǎn)變 為變化的電壓。為變化的電壓。 RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-17) 共射放大電路組成共射放大電路組成 耦合電容：耦合電容： 電解電容，有極性，電解電容，有極性， 大小為大小為10 F50 F 作用：隔離輸作用：隔離輸 入輸出與電路入輸出與電路 直流的聯(lián)系，直流的聯(lián)系， 同時(shí)能使信號(hào)同時(shí)能使信號(hào) 順利輸入輸出。順

8、利輸入輸出。 + + ui uo RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-18) 單電源供電單電源供電 可以省去可以省去 RB +EC EB RC C1 C2 T RL (2-19) RB 單電源供電單電源供電 +EC RC C1 C2 T RL (2-20) 基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理 RB +EC RC C1 C2 T ui=0時(shí)時(shí) 由于電源由于電源 的存在的存在 IB 0 IC 0 IC IE=IB+IC RL IB 無信號(hào)輸入時(shí)無信號(hào)輸入時(shí) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) (2-21) 基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理 RB +EC RC C1 C2

9、T IC UBE UCE ( IC,UCE ) (IB,UBE) RL IB 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) (2-22) (IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應(yīng)于輸入輸出特性分別對應(yīng)于輸入輸出特性 曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。曲線上的一個(gè)點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。 IB UBE Q IB UBE Q UCE IC IC UCE IB (2-23) RB +EC RC C1 C2 開路開路 開路開路 RL 放大電路的直流通道放大電路的直流通道 (2-24) RB +EC RC 直流通道直流通道 (2-25) （1）估算）估算IB（ UBE 0.7V) RB +EC RC IB UBE B BEC

10、B R UE I B C R 7 . 0E B C R E RB稱為稱為偏置電阻偏置電阻，IB稱為稱為 偏置電流偏置電流。 用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn) （ IB、UBE、IC、UCE） (2-26) （2）估算）估算UCE、Ic RB +EC RC IC UCE CCCCE RIEU Ic= IB (2-27) 例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。 已知：已知：EC=12V，RC=4K ，RB=300K ， =37.5。 解：解： A40mA04. 0 300 12 R E I B C B mA5 . 104. 05 .37IIBC V64

11、5 . 112RIUUCCCCCE 請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí) UBE 0.7V (2-28) 用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn) IC UCE UCE=ECICRC EC C C R E 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 與與IB所決定所決定 的那一條輸?shù)哪且粭l輸 出特性曲線出特性曲線 的交點(diǎn)就是的交點(diǎn)就是 Q點(diǎn)點(diǎn) Q IB 靜態(tài)靜態(tài)UCE 靜態(tài)靜態(tài)IC (2-29) IB UBE Q IC UCE ui ib ibic uCE怎么變化怎么變化 交流放大原理交流放大原理 假設(shè)假設(shè)uBE靜態(tài)工作點(diǎn)的基靜態(tài)工作點(diǎn)的基 礎(chǔ)上有一微小的變化礎(chǔ)上有一微小的變化

12、ui 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) (2-30) IC UCE ic uCE的變化沿一的變化沿一 條直線條直線 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 uCE (2-31) RB +EC RC C1 C2 ui iB iC uCE uo 各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形 uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反 (2-32) 實(shí)現(xiàn)放大的條件實(shí)現(xiàn)放大的條件 1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集 電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。 2、正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大、正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大 區(qū)。區(qū)。 3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的

13、基極電 流。流。 4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的 集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號(hào)。 (2-33) 11.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 放大放大 電路電路 分析分析 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 估算法估算法 圖解法圖解法 微變等效電路法微變等效電路法 圖解法圖解法 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 (2-34) RB +EC RC C1 C2 對交流信號(hào)對交流信號(hào)(輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui) 短路短路 短路短路 置零置零 11.3.1放大器的交流通道放大器的交流通道 RL ui uo 1/ C 0

14、 (2-35) RB RCRL ui uo 交流通道交流通道 (2-36) 11.3.2交流負(fù)載線交流負(fù)載線 RB RCRL ui uo ic uce 其中：其中：CLLR/RR uce=-ic（RC/RL） = -ic RL (2-37) 交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： 這就是說，交流信號(hào)的變化沿著斜率為：這就是說，交流信號(hào)的變化沿著斜率為： L R 1 的直線。的直線。 這條直線通過這條直線通過Q點(diǎn)，稱為點(diǎn)，稱為交流負(fù)載線交流負(fù)載線。 uce=-ic（RC/RL） = -ic RL 或或ic=（-1/ RL） uce (2-38) 交流負(fù)載線的作法交流負(fù)載線的作法 IC

15、 UCE EC C C R E Q IB 過過Q點(diǎn)作一條直線點(diǎn)作一條直線,斜率為斜率為: LR 1 交流負(fù)載線交流負(fù)載線 直流負(fù)載線直流負(fù)載線 (2-39) 11.3.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 1、 三極管的三極管的微變等效電路微變等效電路 首先考察輸入回路首先考察輸入回路 iB uBE 當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入 特性在小范圍內(nèi)近似線特性在小范圍內(nèi)近似線 性性。 uBE iB b be B BE be i u i u r 對輸入的小交流信對輸入的小交流信 號(hào)而言，三極管號(hào)而言，三極管BE 間等效于電阻間等效于電阻rbe。 (2-40) 對輸入的小交流信對輸入的小交流信 號(hào)而言，三極

16、管號(hào)而言，三極管BE 間等效于電阻間等效于電阻rbe。 b e c rbe ib b e ube ube ib (2-41) 對于小功率三極管：對于小功率三極管： )mA(I )mV(26 )1()(300r E be rbe的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。的量級(jí)從幾百歐到幾千歐。 (2-42) 考察輸出回路考察輸出回路 iC uCE )iI (iIi bBcCC bB iI 所以：所以： bc ii 輸出端相當(dāng)于一個(gè)受輸出端相當(dāng)于一個(gè)受 ib 控制的電流源?？刂频碾娏髟础?近似平行近似平行 且電流源兩端還要并聯(lián)且電流源兩端還要并聯(lián) 一個(gè)大電阻一個(gè)大電阻rce。 (2-43) iC uCE iC uC

17、E c ce ce i u r rce的含義的含義 (2-44) ube ib uce ic uberbe ib ib rce uce ic rce很大，一般忽略。很大，一般忽略。 (2-45) 等效等效 三極管的三極管的微變等效電路微變等效電路 e b c b e c rbe ic = ib (2-46) 2、放大電路的、放大電路的微變等效電路微變等效電路 將交流通道中的三極管用微變等效電路代替將交流通道中的三極管用微變等效電路代替 rbe ib ibiiic ui uo RB RC RL (2-47) RB RCRL ui uo rbe ib ibiiic ui uo RB RC RL 交

18、流通道交流通道 微變等效電路微變等效電路 (2-48) 3、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算：、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算： be birIU L boRIU be L r R vA LCL R/RR 負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。 rbe RB RC RL i U i I b I c I o U B I (2-49) 4、輸入電阻的計(jì)算：、輸入電阻的計(jì)算： 對于為它提供信號(hào)的信號(hào)源來說，電路是負(fù)載，對于為它提供信號(hào)的信號(hào)源來說，電路是負(fù)載， 這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。這個(gè)負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。 輸入電阻的定義：輸入電阻的定義： i i I U ri 輸入電阻是動(dòng)態(tài)電阻。輸入電阻是動(dòng)態(tài)電阻。 (2-50) i i I U ri beB r/R be r 電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的 電流越小，因此一般總是希望得到較大的的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的 輸入電阻。輸入電阻。 rbe RB RC RL i U i I b I c I o U B I (2-51) 5、輸出電阻的計(jì)算：、輸出電阻的計(jì)算： 對于