放大器概述32三極管基本放大電路

1、課題3.1放大器概述3.2三極管基本放大電路課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1理解放大電路及放大器的常用指標(biāo)。2掌握共射放大電路的組成，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置及估算和工作原理。教學(xué)重點(diǎn)1放大器的基本概念。2共射放大電路的組成，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置及估算和工作原理。教學(xué)難點(diǎn)共射放大電路的工作原理和靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A引入放大電路廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如音響設(shè)備、視聽(tīng)設(shè)備、精密儀器、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。放大電路的功能是將微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大得到所需要的信號(hào)。B復(fù)習(xí)三極管的電流放大作用，電流分配關(guān)系。C新授課3.1放大器概述一個(gè)放大器必須含有一個(gè)或多個(gè)有源器件，如三極管、場(chǎng)效晶體管

2、等，同時(shí)還包含電阻、電容、電感、變壓器等無(wú)源元件。放大器框圖如圖所示。3.1.1對(duì)放大器的基本要求（1）要有足夠的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的參數(shù)，放大倍數(shù)有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)。（2）要具有一定寬度的通頻帶。（3）非線性失真要小。非線性失真：在放大信號(hào)的過(guò)程中，放大了的信號(hào)與原信號(hào)相比，波形將產(chǎn)生畸變，這種現(xiàn)象稱為非線失真。（4）工作要穩(wěn)定。各參數(shù)不隨時(shí)間變化，無(wú)輸入時(shí)無(wú)輸出。3.1.2放大器的輸入放大器輸入端與前級(jí)輸出端相連接示意圖如圖所示。對(duì)輸入信號(hào)的要求：由信號(hào)源提供給放大器的電流、電壓及功率都不允許超過(guò)放大器的最大允許值。3.1.3放大器的輸出放大器輸

3、出端與下級(jí)輸入端相連接示意圖如圖所示。對(duì)輸出信號(hào)的要求：由一個(gè)放大器輸出給下一級(jí)電路的電流、電壓和功率都不能超過(guò)放大器的最大允許值。3.2三極管基本放大電路3.2.1基本放大電路的組成三極管基本放大電路如圖所示。電路中各器件的作用如下。（1）V：放大管，起電流放大作用。（2）：基極偏置電源，為發(fā)射結(jié)提供正向偏壓。（3）：基極偏置電阻。一般是幾十千歐至幾百千歐。（4）：集電極直流電源，為集電結(jié)提供反向偏壓。（5）：集電極電阻。一般是幾百歐至幾千歐。（6）、：輸入和輸出耦合電容。（7）：負(fù)載電阻。（8）：信號(hào)源電壓；：信號(hào)源內(nèi)阻。3.2.2放大器中電流及電壓符號(hào)使用規(guī)定電路中的電壓、電流都是由直流

4、成分和交流成分疊加而成。對(duì)直流分量和交流分量，作如下規(guī)定：（1）用大寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示直流分量。（2）用小寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分量。（3）用小寫(xiě)字母帶大寫(xiě)下標(biāo)表示直流分量與交流分量的疊加。（4）用大寫(xiě)字母帶小寫(xiě)下標(biāo)表示交流分量的有效值。放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)1靜態(tài)工作點(diǎn)單電源供電的放大電路如圖所示。靜態(tài)：放大器無(wú)信號(hào)輸入時(shí)的直流工作狀態(tài)叫靜態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)：在靜態(tài)下電流電壓共同確定的點(diǎn)叫靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。一般描述靜態(tài)工作點(diǎn)的量用、和表示。：硅管一般為0.7 V，鍺管為0.3 V。一個(gè)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否合適，是放大器能否正常工作的重要條件。2靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器工作狀態(tài)的影響若除掉，

5、電路如圖所示，則= 0，輸入電流隨變化。在信號(hào)負(fù)半周，輸入電流等于零，波形將產(chǎn)生失真。若保留，且阻值適當(dāng)，則將有合適的數(shù)值，保證則基極的總電流 + 始終是單方向的電流，即它只有大小的變化，沒(méi)有正負(fù)極性的變化，這樣就不會(huì)使發(fā)射結(jié)反偏而截止，從而避免了輸入電流的波形失真。如圖所示。3.2.4放大原理1放大電路放大電路如圖所示。輸入：從基極和發(fā)射極之間輸入。輸出：從集電極和發(fā)射極之間輸出。2放大原理的變化將產(chǎn)生基極電流的變化，使基極總電流發(fā)生變化，集電極電流將并在集電極電阻上產(chǎn)生壓降，使放大器的集電極電壓隨之變化，。通過(guò)耦合，隔斷直流，輸出信號(hào)電壓也隨之變化。只要電路參數(shù)能使三極管工作在放大區(qū)，則的

6、變化幅度將比的變化幅度大很多倍。電路中，、隨變化，變化作用如下：3波形放大器輸入正弦電壓后三極管各極電流電壓波形如圖所示。輸出電壓與輸入電壓相位相反，又稱這種共發(fā)射極的單管放大電路為反相放大器。直流通路與交流通路放大信號(hào)中，即有直流成分又有交流成分。1直流通路的畫(huà)法（1）定義：放大器的直流電流流通的回路。包括輸入直流通路和輸出直流通路。（2）畫(huà)法：將電容視為開(kāi)路，其他不變。如圖所示。電路 直流通路2交流通路的畫(huà)法（1）定義：放大器的交流信號(hào)電流的流通回路，包括輸入交流通路和輸出交流通路。（2）畫(huà)法：將容量較大的電容視為短路；將直流電源視為短路，其他元件照畫(huà)。上述所示電路的交流通路如圖所示?；?/p>

7、放大電路的分析方法1放大器常用指標(biāo)（1）放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)：（2）放大器的增益增益G：用分貝表示放大倍數(shù)。單位為分貝(dB)。電壓增益電流增益功率增益（3）輸入電阻和輸出電阻輸入電阻：輸入交流電壓與輸入回路產(chǎn)生的輸入電流之比。也可視為從輸入端看進(jìn)去的等效電阻。如圖所示。越大，放大器要求信號(hào)源提供的電流越小，信號(hào)源的負(fù)擔(dān)越小。在電壓放大器中希望放大器輸入電阻大一些。輸出電阻：從放大器輸出端(不包括外接負(fù)載電阻)看進(jìn)去的交流等效電阻。如上圖所示。表示放大器帶負(fù)載的能力。輸出信號(hào)時(shí)，自身?yè)p耗越小，帶負(fù)載的能力就越強(qiáng)，所以輸出電阻越小越好。（4）通頻帶放大器在放大不同頻率

8、的信號(hào)時(shí)，其放大倍數(shù)是不一樣的，放大電路在不同頻率下的放大倍數(shù)如圖所示。中頻區(qū)：在一定頻率范圍內(nèi)，放大器的放大倍數(shù)高且穩(wěn)定，這個(gè)頻率范圍為中頻區(qū)。下限截止頻率：信號(hào)頻率下降到使放大倍數(shù)為中頻時(shí)的0.707所對(duì)應(yīng)的頻率。上限頻率：信號(hào)頻率上升到使放大倍數(shù)為中頻時(shí)的0.707所對(duì)應(yīng)的頻率。通頻帶：與之間的頻率范圍稱為通頻帶。記作BW，即：BW=-。2放大器的估算法（1）靜態(tài)工作點(diǎn)的估算例 3-1圖示的放大器的直流通路中，=12 V，三極管 b =50，其余元件參數(shù)見(jiàn)圖，估算靜態(tài)工作點(diǎn)。解mA= 50 60 mA=3 mA= 12 V - 3 mA 2 kW = 6 V（2）輸入電阻和輸出電阻的估算

9、 三極管輸入電阻的估算公式三極管基極和發(fā)射極之間存在一個(gè)等效電阻，稱為三極管的輸入電阻，用表示。在低頻小信號(hào)時(shí)，用下式估算。 放大器的輸入電阻和輸出電阻的估算一般，所以是從放大器輸出端(不包括外接負(fù)載電阻)看進(jìn)去的交流等效電阻。（3）放大器放大倍數(shù)的估算放大器輸出端外接負(fù)載電阻時(shí)，等效負(fù)載電阻，故負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入電壓相位相反。例 3-2圖示的電路中，設(shè)三極管 b =50，其余參數(shù)見(jiàn)圖。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）；（3）；（4）；（5）。解（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)= 50 44.4mA = 2.2 mA=12 V- 2.2 mA 3 kW=5.4 V（2）（3）求電壓放大倍數(shù)（4）求輸

10、入電阻（5）求輸出電阻= 3 kW（提問(wèn),學(xué)生回答）（引導(dǎo)介紹）（觀察電路說(shuō)明）（引導(dǎo)學(xué)生參考材料）（觀察電路）（講解）（引導(dǎo)分析）（觀察電路介紹）（學(xué)生討論畫(huà)出波形）（講解）（講解）（講解）（學(xué)生完成）（講解）（學(xué)生完成）練習(xí)1對(duì)放大器的基本要求：（1）要有_放大倍數(shù)；（2）要具有一定寬度的_；（3）_要小；（4）工作要_。2放大器的輸入電阻_，則放大器要求信號(hào)源提供的_越小，信號(hào)源負(fù)擔(dān)就_。放大器的輸出電阻_，放大器_越強(qiáng)。3所謂直流通路，即是放大的_的回路，包括輸入_和輸出_。畫(huà)直流通路時(shí)，將_視為開(kāi)路，其余不變；畫(huà)交流通路時(shí)將_視為_(kāi)。將直流電源視為_(kāi)。小結(jié)1對(duì)電壓放大器的基本要求：（

11、1）放大倍數(shù)應(yīng)盡可能大些。（2）信號(hào)放大時(shí)，應(yīng)盡量避免失真，為此，放大器應(yīng)有足夠的線性放大區(qū)。2單級(jí)電壓放大器的組成必須有具備放大功能的三極管，有保證三極管能正常放大的直流電源和基極偏置電路，應(yīng)有將輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的元件集電極電阻等。布置作業(yè)P62習(xí)題三3-1，3-2，3-3，3-4，3-5，3-9，3-10。課題3.3具有穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路*3.4共射電路圖解法3.5共集電極放大電路課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1掌握分壓式偏置電路結(jié)構(gòu)和工作原理。2會(huì)計(jì)算分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。3掌握三種基本組態(tài)的特點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)1分壓式偏置電路結(jié)構(gòu)和工作

12、原理。2分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的估算。3三種組態(tài)的基本比較。教學(xué)難點(diǎn)分壓式偏置電路結(jié)構(gòu)和工作原理。學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課引入上面討論的放大電路是基本共射放大電路，基本共射放大電路也稱固定偏置式共射放大電路。這種電路的缺點(diǎn)是靜態(tài)工作點(diǎn)隨溫度的變化而變得不穩(wěn)定。放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定是造成放大信號(hào)失真的主要原因之一，必須設(shè)法克服它。新授課3.3具有穩(wěn)定工作點(diǎn)的放大電路3.3.1分壓式偏置電路的結(jié)構(gòu)及工作原理1電路結(jié)構(gòu)分壓式偏置電路如圖所示。：上偏流電阻，：下偏流電阻，：發(fā)射極電阻，：發(fā)射極旁路電容?；鶚O電壓由和分壓后得到，即由此，的大小與三極管的參數(shù)無(wú)

13、關(guān)。2工作原理溫度變化時(shí)，三極管的參數(shù)、b、將發(fā)生變化，導(dǎo)致工作點(diǎn)偏移。分壓式偏置電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的過(guò)程可表示為：其中的作用是提供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的損耗，使放大器的交流信號(hào)放大能力不因而降低。3.3.2靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算分壓式偏置電路，先計(jì)算，再算最后算。例 3-3在圖所示的兩個(gè)放大電路中，已知三極管 b = 50，=0.7 V，電路其他參數(shù)所圖所示。（1）試求兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）若兩個(gè)三極管的b = 100，則各自的工作點(diǎn)怎樣變化？解（1）先計(jì)算兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。圖（a）為固定偏置電路圖（b）為分壓式偏置電路，有（2）兩個(gè)三極管 b = 100時(shí)可見(jiàn)，b 增大，導(dǎo)致增大，使降

14、低。在圖（b）中，b 增大一倍，不變，減小一半。電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的計(jì)算例 3-4在圖中，已知三極管 b = 50，=0.7 V，電路其他參數(shù)所圖所示。試計(jì)算：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電壓。解（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)（2）計(jì)算、= 2 kW*3.4共射電路圖解法圖解分析法簡(jiǎn)介圖解分析法：運(yùn)用晶體管特性曲線，通過(guò)作圖來(lái)分析放大電路的方法稱為圖解分析法。1用圖解法（直流負(fù)載線）分析靜態(tài)工作點(diǎn)直流通路如圖所示。直流負(fù)載線：根據(jù)，在和的直角坐標(biāo)圖上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，連接這些點(diǎn)得到一條直線，由于它代表放大器輸出部分直流通路的方程式，所以將這條線稱為直流負(fù)載線。畫(huà)法：取=

15、0時(shí)，稱為短路電流點(diǎn)。=0時(shí)，=12 V，稱為開(kāi)路電壓點(diǎn)。連接該兩點(diǎn)成一條直線，這就是直流負(fù)載線。將直流負(fù)載線畫(huà)在晶體管的輸出特性曲線坐標(biāo)內(nèi)，求出，就能決定靜態(tài)工作點(diǎn)。例 3-5某一放大器電路如圖（a）所示。三極管的輸出特性曲線由（b）給出。試在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線，并確定靜態(tài)工作點(diǎn)。若圖（a）中改為2.5 kW其他參數(shù)保持不變，直流負(fù)載線和靜態(tài)工作點(diǎn)的情況又如何改變？解畫(huà)出放大電路的直流通路如圖（c）所示。因?yàn)榱?0，得，即為M點(diǎn)；令= 0，得= 20 V，即為N點(diǎn)。連接M、N兩點(diǎn)，此直線即為直流負(fù)載線。確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q在圖（b）中找出對(duì)應(yīng)的曲線，此曲線與直流負(fù)載線MN的交點(diǎn)即為放大

16、電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。在Q處分別作垂線交于橫坐標(biāo)、作水平線交于縱坐標(biāo)可得，。若，= 20 V，則可得當(dāng)= 0時(shí)，；= 0時(shí)，= 20 V。作出直流負(fù)載線所示。由于，此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)為。2用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)（1）交流負(fù)載線畫(huà)交流負(fù)載線的步聚如下： 在輸出特性曲線上作出直流負(fù)載線MN，并確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置。 在軸上確定輔助點(diǎn)D的位置，并連接D、N兩點(diǎn)，得到輔助線DN。 過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)Q作輔助線DN的平行線MN即得交流負(fù)載線，如圖所示。（2）輸出端帶負(fù)載時(shí)放大倍數(shù)的圖解分析如圖所示。根據(jù)的變化范圍 ，從圖中可得出工作點(diǎn)的變化范圍、和輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍，所以輸出電壓的幅值；若輸入信號(hào)的

17、幅值為，則放大器的電壓放大倍數(shù)靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響如圖所示。如果靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)將會(huì)造成失真，靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真關(guān)系圖如圖所示。（1）飽和失真如果靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線上位置過(guò)高如圖中點(diǎn)，則在輸入信號(hào)幅值較大時(shí)，管子將進(jìn)入飽和區(qū)，輸出電壓波形負(fù)半周被部分削除，產(chǎn)生“飽和失真”。（2）截止失真如果靜態(tài)工作點(diǎn)Q在交流負(fù)載線上位置過(guò)低如圖中點(diǎn)，則在輸入信號(hào)幅值較大時(shí)，管子將進(jìn)入截止區(qū)，輸出電壓波形正半周被部分削除，產(chǎn)生“截止失真”。（3）非線性失真非線性失真是由于三極管的工作狀態(tài)離開(kāi)線性放大區(qū)，進(jìn)入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)而產(chǎn)生的。3.5共集電極放大電路3.5.1共集電極放大電路圖為共集電極及交直流通路。原理 直流 交流被放大的信號(hào)從發(fā)射極輸出，所以又稱射極輸出器。1電路特點(diǎn)（1）輸出電壓與輸入電壓同相且略小于輸入電壓射極輸出器的輸出信號(hào)電壓近似等于輸入信號(hào)電壓，即電壓放大倍數(shù)約等于1，好似輸出電壓等值地跟隨輸入電壓而變化，故又稱射極跟隨器。（2）輸入電阻大（3）輸出電阻小不變，幾乎不變。由以上三個(gè)特點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用在電路的輸入級(jí)、多級(jí)放大器的輸出級(jí)或用于兩級(jí)共射放大電路之間的隔離級(jí)。2靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算（引入，觀察電路）（引導(dǎo)分析）（引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算完成）（引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算完成）（觀察電路）（引導(dǎo)導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算完成）（講解）（