項目六基本放大電路

項目六：基本放大電路測試

任務(wù)二十五：放大電路性能指標及測試任務(wù)二十六：共發(fā)射極放大電路及其應(yīng)用任務(wù)二十七：共集電極放大電路及其應(yīng)用放大概念:

把微弱變化的信號放大成較大變化的信號放大電路實質(zhì):

用小能量信號，借助于晶體管的電流控制作用，把放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。對放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。放大對象:變化的量共射接法共集接法共基接法以共射放大器為例講解工作原理放大電路的三種接法輸入輸出參考點-+RB一、基本放大電路的組成放大元件，工作在放大區(qū)。iC=iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-共發(fā)射極放大電路的組成

集電極電源，為電路提供能量，并保證集電結(jié)反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集電極電源：一般為幾伏到幾十伏-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸＜姌O電阻：一般為幾千歐到幾十千歐作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電阻-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基極電阻：一般為幾十千歐到幾百千歐-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-作用：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。耦合電容：常為電解電容，有極性。大小為幾F到幾十F+--+-+uiuo+UCCRCC1C2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去電路改進：采用單電源供電輸入電阻：ri=Ui/Ii

輸出電阻：內(nèi)阻ro電壓放大倍數(shù)：Au=Uo/Ui

放大電路示意圖二、基本放大電路的工作原理總瞬時值ua交流分量UA直流分量uAt0uA全量UA直流分量ua交流分量二、基本放大電路的工作原理ui=0時由于電源UCC的存在IB0IBQICQRB+UCCRCC1C2TUBEQUCEQui=0時ui=0時，各點波形RB+UCCRCC1C2TiCiB(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)分別對應(yīng)于輸入輸出特性曲線上的一個點,稱為靜態(tài)工作點。iBuBEQIBQUBEQiCuCEQUCEQICQRB+UCCRCC1C2Tui≠0時iBuBEQuBE有一微小的變化ibtuitiCuCEuCE怎么變化？ibtictRB+UCCRCC1C2Tui≠0時沿一條直線變化ucetuCE=UCC-iCRCui≠0時，各點波形RB+UCCRCC1C2uituiiCuCEuoiBuo與ui反相！iCtiBtuCEtuotui=0→uBE=UBE，uCE=UCE，

uo=0？

uCE=UCC－iC

RCui

0→

uBE=UBE+ui，uCE=UCE+uo，

uo0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO共射電路工作原理小結(jié)

若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，且兩者相位相差1800

外加輸入信號輸入后，各電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，但均是在直流量的基礎(chǔ)上變化。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtICOiCticO靜態(tài)分析iCtO共射電路工作原理小結(jié)放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真靜態(tài)：放大電路無輸入信號時的工作狀態(tài)動態(tài)：放大電路有輸入信號時的工作狀態(tài)分析對象：各電極電壓電流的直流分量設(shè)置Q點的目的：使放大電路的放大信號不失真靜態(tài)分析：確定放大電路靜態(tài)工作點Q

即IBQ、ICQ、UCEQ

所用電路：放大電路的直流通路2.1用放大電路的直流通路確定靜態(tài)值2放大電路的靜態(tài)分析直流通路：只考慮直流信號的分電路交流通路：只考慮交流信號的分電路直流通路和交流通路如果電容容量足夠大，可以認為它對交流信號不起作用，即對交流信號相當于短路，對直流信號相當于開路。放大電路中的電容對交、直流信號的作用不同!交、直流信號所走的通路是不同的。直流通路畫法：令輸入信號為零，電容相當于開路。開路開路RB+UCCRCC1C2T直流通路RB+UCCRC估算電路的靜態(tài)工作點：IBQ、ICQ、UCEQIBQIBQUBE

RB稱為偏置電阻IBQ稱為偏置電流+UCC直流通路RBRC

估算UCEQ、ICQICQUCEQ直流通路RBRC+UCC根據(jù)電流放大作用例：用估算法計算靜態(tài)工作點已知：UCC=12V，RC=4k，

RB=300k，=37.5。解：注意電路中IB和IC的數(shù)量級步驟：

1.用估算法確定IBQ

直觀地分析靜態(tài)值的變化對放大電路的影響2.由輸出特性曲線確定ICQ和UCEQ2.2用圖解法確定靜態(tài)值ICUCEUCE~IC滿足什么關(guān)系？1.三極管的輸出特性2.UCE=UCC–ICRCUCC直流負載線IBQ直流通路RB+UCCRCiCuCE0QUCEQICQ所用電路：放大電路的交流通路。動態(tài)分析：計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：各電極電壓和電流的交流分量。目的：分析Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為電路的設(shè)計打基礎(chǔ)。3放大電路的動態(tài)分析動態(tài)是建立在靜態(tài)的基礎(chǔ)之上!當放大電路有輸入信號時，各點的電壓或電流通常都既含有直流分量，又含有交流分量。不失真情況下，直流分量通常為靜態(tài)值，交流分量是信號分量。動態(tài)分析是在靜態(tài)值確定后，對信號的傳輸情況進行分析。3.1微變等效電路法

微變等效電路：

將非線性的晶體管進行線性化，從而將由其組成的放大電路等效為一個線性電路。線性化的條件：

晶體管工作于小信號（微變量）情況等效的依據(jù)：

晶體管特性曲線在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)，可用直線近似代替。一、晶體管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當輸入信號很小時，可將三極管輸入特性在Q點附近近似線性化。uBEiB對輸入的交流小信號而言，晶體管的輸入回路可用電阻rbe等效。rbe值約幾百歐到幾千歐，手冊中常用hie表示對于小功率三極管：輸入電阻2.輸出回路iCuCE輸出端相當于一個受ib控制的電流源。

近似平行等距考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。晶體管的輸出電阻：iCuCErce約幾十千歐到幾百千歐rce很大，一般忽略晶體管微變等效電路icubeucerbeibibrce等效cbubeibuceice簡化的h參數(shù)等效模型rbeibibbce等效cbubeibuceice簡化的h參數(shù)等效模型rbeibibbce等效

晶體管的b、e之間可用rbe等效代替晶體管的c、e之間可用一受控電流源ic=ib等效代替等效弄清楚等效的概念：對誰等效?怎么等效?ebcbec短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路二、放大電路的微變等效電路交流通路畫法：令直流電源為零，電容相當于短路RLuoui放大電路的微變等效電路：

將交流通路中的三極管用微變等效電路代替交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRLAu是復(fù)數(shù)，反映了輸出和輸入的幅值比與相位差。三、電壓放大倍數(shù)的計算1.電壓放大倍數(shù)的定義：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：uiuoAu2、電壓放大倍數(shù)的計算放大倍數(shù)和負載電阻有關(guān)：負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRLAu~1、輸入電阻的定義四、輸入電阻的計算對于信號源來說，放大電路是負載，其等效電阻可以用輸入電阻來表示。2、輸入電阻的計算rbeRBRCRLAu~US放大電路對其負載而言，相當于信號源，其內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。~roUS'五、輸出電阻的計算1、輸出電阻的定義戴維南等效1.去掉負載電阻，令電路中所有的獨立電源為零。2.在輸出端加電壓求電流。a：計算方法（加壓求流法）2、放大電路輸出電阻的一般求解方法Uo1.測量負載電阻開路時的開路電壓。~roUs'2.測量接入負載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計算b：測量方法rbeRBRCRL003、從等效電路計算放大電路的輸出電阻

在放大電路的微變等效電路中，去掉負載電阻，令ui=0，并在輸出端加電壓求電流。加壓求流法ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路3.2圖解法一、交流負載線：反映動態(tài)時ic

和uce的變化關(guān)系交流分量

ic和

uce與總的瞬時值

iC

和uCE有如下關(guān)系：所以：即：1、交流信號沿著斜率為的直線變化。2、此直線通過Q點，稱為交流負載線交流負載線的畫法ICUCEUCCQIB過Q點作一條直線，斜率為：交流負載線直流負載線QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo

由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。

二、圖解分析交流負載線三、放大電路的非線性失真在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。如果Q設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負載線的中間部分。iCuCEuo可輸出最大不失真信號1、靜態(tài)工作點Q在交流負載線的中間ibiCuCEuo2、Q點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ib削頂

適當增加基極電流可消除失真。iCuCE3、Q點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形削底

適當減小基極電流可消除失真

具有合適的靜態(tài)工作點

Q應(yīng)大致選在交流負載線的中心輸入信號ui的幅值不能太大放大電路不產(chǎn)生非線性失真條件

合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件

放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定溫度對IBQ的影響iBuBE25oC50oCTIBQICQRB+ECRCQQ一、溫度對Q點的影響溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′輸出特性曲線上移，Q點上移容易使晶體管進入飽和區(qū)造成飽和失真固定偏置電路的Q點不穩(wěn)定，需改進目標：當溫度升高使IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。二、典型共射極放大電路-----分壓式偏置電路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoRE射極直流負反饋電阻CE

交流旁路電容I1I2IBRB1+ECRCTRB2RETUBEIBICVEIC2)

RE的直流負反饋作用1.分壓式偏置電路穩(wěn)定Q點的原因1)在的情況下基極電位VB在溫度變化時基本不變I1I2IBRB1+ECRCTRB2RERb1和Rb2的選?。?/p>

似乎I2越大越好，但是Rb1、Rb2太小，將增加靜態(tài)損耗，降低輸入電阻。

(一般取幾十k)

RE愈大，反饋愈強，工作點愈穩(wěn)定；但是，RE太大會使發(fā)射級電位升高，導(dǎo)致放大電路輸出動態(tài)范圍減小。

（一般取幾k

）VB不能取太高 （一般取(5—10)UBE

）分壓式偏置電路電路參數(shù)的選取2.靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–例：已知：=50，UCC=12V，RB1=7.5k，

RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，試求：該電路的靜態(tài)工作點。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo解：3、動態(tài)分析+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路rbeRCRLR'B交流等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)如何變化？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用：交流通路中,它可將

RE短路，使

RE對交流信號不起作用,放大倍數(shù)不受影響。去掉CE后:ri’rbeRCRLRER'B微變等效電路RB1RCRLuiuoRB2RE交流通路rbeRCRER'BRS結(jié)論：去掉CE后，Au減小、ri增大、ro不變輸出電阻rorbeRCRLRER'B用加壓求流法求解無旁路電容CE有旁路電容CE分壓式偏置電路減小提高不變RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下圖所示，如何分析？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE1RE2a、靜態(tài)分析：直流通路RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2b、動態(tài)分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微變等效電路：rbeRCRLRE1R'B+UCCRBRCC1C2T+uo+–RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo思考：增大β,

Au是否成比例增大？當β足夠大時，Au幾乎與β無關(guān)β增大Au大致按相應(yīng)比例增大

+UCCRBRCC1C2T+uo+–β增大Au大致按相應(yīng)比例增大!固定偏置放大電路IBQ不變！RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoβ增大→rbe

增大當β足夠大時，Au幾乎與β無關(guān)!分壓偏置放大電路IE一定！Au和Aus的關(guān)系如何？放大電路RLRSri放大電路對信號源的放大倍數(shù)能力目標：

掌握共集電極放大電路的特點與分析方法。任務(wù)二十七：共集電極放大電路及其應(yīng)用一、電路分析C1RB+VCCC2RL+RE++RS+~

共集電極放大電路信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出

共發(fā)射極放大電路信號從基極輸入，從集電極輸出1.靜態(tài)工作點的估算C1RB+VCCC2RL+RE++RS+~由基極回路求得靜態(tài)基極電流則

共集電極放大電路2.性能指標分析①.電壓放大倍數(shù)結(jié)論：電壓放大倍數(shù)恒小于1，而接近1，且輸出電壓與輸入電壓同相，又稱射極跟隨器。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE②.輸入電阻輸入電阻較大。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE3.

輸出電阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRERBRSrbeRBRSRE用加壓求流法求輸出電阻rbeRBRSrbeRBRS信號源置0用加壓求流法求輸出電阻rbeRBRSBssRRR//:=￠設(shè),一般：射極輸出器的輸出電阻:

射及輸出器的輸出電阻小,帶負載能力強。如=40,

rbe=0.8k，RS=50，RB=120k共集放大電路(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。射極輸出器的應(yīng)用

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Au1的特點，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，稱為緩沖級或中間隔離級三、共基極放大電路介紹

由共基極放大電路可以看出輸入回路和輸出回路的公共端是基極，電流放大倍數(shù)略小于1。但是電路有足夠的電壓放大能力，且輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻較共射極電路小，輸出電阻與共發(fā)射極電路相當，共基極放大電路的優(yōu)點是頻帶寬，常用于高頻電壓放大。

共基極放大電路的靜態(tài)工作點估算方法與共發(fā)射極放大電路的分壓式偏置電路相同。實際應(yīng)用中，常對放大電路的性能提出多方面的要求:例如，要求一個放大電路輸入電阻大于2M,電壓放大倍數(shù)大于2000，輸出電阻小于100等需要選擇多個基本放大電路，并將他們合理連接，從而構(gòu)成多級放大電路。

輸入級輸入輸出第二級輸出級…多級放大電路方框圖多級放大電路的分析和計算常見的耦合方式有直接耦合和阻容耦合耦合：級與級之間的連接方式動態(tài):傳送信號減少壓降損失靜態(tài)：保證各級有合適的Q點波形不失真對耦合電路的要求阻容耦合電路直接耦合電路考慮級間影響

靜態(tài):

組合Q點同單級動態(tài)性能:多級放大電路的分析和計算直接耦合電路的特點uiRC1R1T1R2+UCCuoRC2T2RE2缺點：1)Q點相互影響，不利于電路的分析、設(shè)計和調(diào)試2)有零點漂移現(xiàn)象優(yōu)點：1)有良好的低頻特性;能夠放大緩慢的變化的信號2)易于集成應(yīng)用：集成電路？uot0

當

ui

等于零時，uo不等于零直接耦合電路的零點漂移現(xiàn)象零點漂移的原因中溫度的影響是最嚴重的

電源電壓的波動、元件的老化、半導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度變化放大電路的工作點改變輸出電壓的漂移經(jīng)多級傳遞，逐級放大零點漂移的主要原因?零點漂移又稱為溫度漂移（溫漂）零點漂移的危害？

直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。衡量零點漂移的指標：輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓只有uid比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分