晶體管放大電路- 【PPT課件】

1、晶體管放大電路 6.1 晶體管放大電路的基本概念 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法 6.3 射極輸出器6.4 多級放大電路1學習要點掌握共射放大電路組成、工作原理、性能特點及分析方法了解射極跟隨器基本特點和多級放大器的組成和分析 2 6.1 晶體管放大電路的基本概念6.1.1 概述一、放大電路的主要任務:把微弱的電信號加以放大,然后送到負載(某種用電設備)如儀表揚聲器等實質(zhì):能量轉換裝置二、放大器的分類:按哪個極作為接地端分為:共基極電路、共射極電路、共集電極電路按功能分:電壓放大器、電流放大器、功率放大器按頻率高低分:低頻、中頻、高頻放大器36.1.2 低頻電壓放大電路的組成4(1)晶體

2、管V 放大元件,用基極電流iB控制集電極電流iC。(2)電源UCC和UBB 使晶體管的發(fā)射結正偏,集電結反偏,晶體管處在放大狀態(tài),同時也是放大電路的能量來源,提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。(3)偏置電阻RB 用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB,使晶體管有一個合適的工作點,一般為幾十千歐到幾百千歐。(4)集電極負載電阻RC。將集電極電流iC的變化轉換為電壓的變化,以獲得電壓放大,一般為幾千歐。(5)電容Cl、C2 用來傳遞交流信號,起到耦合的作用。同時,又使放大電路和信號源及負載間直流相隔離,起隔直作用。為了減小傳遞信號的電壓損失,Cl、C2應選得足夠大,一般為幾微法至幾十微法,通常采

3、用電解電容器。5共發(fā)射極放大電路的實用電路(固定式偏置電路)6(1)靜態(tài)工作點及作用: 靜態(tài):是指無交流信號輸入時,電路中的電流、電壓都處不變(直流)的狀態(tài),靜態(tài)時三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點Q(主要指IBQ、ICQ和UCEQ)。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ。用直流通路進行分析一. 靜態(tài)分析靜態(tài)工作點的作用 靜態(tài)工作點保證一個放大器不失真的把輸入信號放大并輸出即放大電路必須有一個合適的靜態(tài)工作點. 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法7(2)靜態(tài)工作的計算方法:畫出放大電路的直流通路(即把放大電路中的電容看作開路,交流電源看作短路8IB=40A的輸出特性

4、曲線由UCE=UCCICRC所決定的直流負載線兩者的交點Q就是靜態(tài)工作點過Q點作水平線,在縱軸上的截距即為ICQ過Q點作垂線,在橫軸上的截距即為UCEQ靜態(tài)工作點的作圖求解方法9動態(tài):是指有交流信號輸入時,電路中的電流、電壓隨輸入信號作相應變化的狀態(tài)。由于動態(tài)時放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號ui共同作用下工作,電路中的電壓uCE=UCEQ-icRc(負號表示uce反向)、電流iB=IBQ+ib和iC=ICQ+ic均包含交、直流兩個分量。二. 動態(tài)分析(1). 電壓放大的過程交流輸入信號ui 通過輸入耦合電容C1引起晶體三極管T基射極電壓u BE變化,使基極電流iB作相應變化;由于三極

5、管T的電流放大作用,使集電極電流(iC= iB)相應作更大變化,較大的iC在RC上產(chǎn)生的交流輸出電壓通過輸出耦合電容C2送到負載RL上。只要電路元件選擇合適,輸出電壓uO比輸入電壓ui要大很多,從而實現(xiàn)了電壓放大作用。 10(2)電壓放大倍數(shù)的計算交流通路:(ui單獨作用下的電路)。由于電容C1、C2足夠大,容抗近似為零(相當于短路),直流電源UCC去掉(相當于短接)。11 電壓放大倍數(shù)式中RL=RC/RL。當RL=(開路)時12 輸入電阻Ri輸出電阻RO注意:輸出電阻不包括負載電阻13例6-1 在圖8.8所示電路中,已知Ec = 12V,Rc = 4 k,RB = 400 k,RL = 4

6、k, = 50 ,r be = 1.2 k 。試求:(1)靜態(tài)工作點;(2)負載電阻RL接入前、后放大器的電壓放大倍數(shù);(3)如果輸入電壓的有效值Ui = 10mV,求負載電阻RL接入前后放大器輸出電壓的有效值。解:(1)計算靜態(tài)工作點 I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V(2)計算電壓放大倍數(shù) 負載接入前: Au = = = 167 負載接入后: RL= = = 2 k Au= = = 83.5 143)計算輸出電壓的有效值負載接入

7、前: Uo = |Au| Ui = 1670.01 = 1.67 V負載接入后: Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可見,放大器帶上負載后,放大倍數(shù)和輸出電壓會明顯下降。15 6.3 射極輸出器 因對交流信號而言,集電極是輸入與輸出回路的公共端,所以是共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出,所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS16求Q點:6.3.1 靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS17 6.3.2 動態(tài)分析1. 電壓放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出

8、同相,輸出電壓跟隨輸入電壓,故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE18rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 輸入電阻 射極輸出器的輸入電阻高,對前級有利。 ri 與負載有關193. 輸出電阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE20共集電極放大電路(射極輸出器)的特點:1. 電壓放大倍數(shù)小于1,約等于1;2. 輸入電阻高;3. 輸出電阻低;4. 輸出與輸入同相。21射極輸出器的應用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。 1. 因輸入電阻高,它常被用在多級放大電路的第一級,可以提高輸入電阻,減輕信號源負擔。 2. 因輸出電阻低,它常被用在多級放大電路

9、的末級,可以降低輸出電阻,提高帶負載能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特點,也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間,起到阻抗匹配作用,這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。22例1:. 在圖示放大電路中,已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k, RL= 2k ,晶體管=60, UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻RS= 100,試求:(1) 靜態(tài)工作點 IB、IE 及 UCE;(2) 畫出微變等效電路;(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS23解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBE

10、IEIBIC24各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接。優(yōu)點:各級靜態(tài)工作點互不影響,可以單獨調(diào)整到合適位置;且不存在零點漂移問題。缺點:不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號;且由于需要大容量的耦合電容,因此不能在集成電路中采用。1阻容耦合放大電路的特點6.4 多級放大電路6.4.1 多級放大電路的分類:252. 變壓器耦合優(yōu)點:前后兩級的靜態(tài)工作點互不影響缺點:耦合電容使信號能量受到損耗3. 直接耦合 (a)變壓器耦合 (b)直接耦合優(yōu)點:前后兩極的靜態(tài)工作點相互影響缺點:前后兩級的信號傳遞不受損耗26(1)靜態(tài)分析:各級單獨計算。(2)動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。

11、注意:計算前級的電壓放大倍數(shù)時必須把后級的輸入電阻考慮到前級的負載電阻之中。如計算第一級的電壓放大倍數(shù)時,其負載電阻就是第二級的輸入電阻。輸入電阻就是第一級的輸入電阻。輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。阻容耦合放大電路分析6.4.2 阻容耦合放大電路的分析272829303132知識拓展1. 電子門鈴的原理 2. 閃光陀螺的原理331. 電子門鈴的原理電子門鈴是一個簡單有趣實用的電子小制作。其原理很簡單,通過它的學習可以掌握一些基本的電子知識。(一)主要元件和工作原理如圖所示,這是一個晶體管RC移相音頻振蕩器,R4 和RP 是偏置電阻,C4是耦合電容,S是門鈴按鈕。當按下S時,電源接通,通過C1

12、C3、R1 R3 組成移相電路,共移相1800,實現(xiàn)了正反饋,通過晶體管具有放大作用電路起振,從揚聲器中發(fā)出悅耳的聲音。34SR52KR110KR210KR310KRP100KR55.1K+ C410 C18200 C28200C38200 B8VT3DG6E3V 電子門鈴的原理圖352. 閃光陀螺的原理閃光陀螺是一個十分有趣的電子玩具,它在靜止時不發(fā)光,看不到光環(huán)。但是,當你把閃光陀螺旋轉起來后,它便會交替出現(xiàn)紅綠兩種顏色的兩個光環(huán),內(nèi)外輪流閃光,令人賞心悅目。(1)閃光陀螺的電路是一個典型的自激多諧振蕩器,它兩個晶體管VT1和VT2以及電阻、電容等組成,兩個發(fā)光二極管VD1、VD2分別接在兩個晶體管的集電極回路中,如圖所示。當某個晶體管導通時,該側的發(fā)光二極管便被點亮。電源開關S被接通后,電路起振,兩個晶體管VT1和VT2輪流導通,兩個發(fā)光