晶體管放大電路的基本知識

晶體管放大電路的基本知識第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

一、低頻電壓放大電路的基本結(jié)構(gòu)如圖5-4所示電路中構(gòu)成元件的組成及作用如下:1.電源Ucc:

電源Ucc提供了三極管工作所需要的能量，且使三極管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，保證三極管處在放大狀態(tài)，同時(shí)也是放大器的能量來源，提供電流IB和IC。

Ucc一般在幾伏到十幾伏之間。

2.基極偏置電阻RB

基極偏置電阻RB用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使三極管有一個(gè)合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。3.NPN型三極管VTNPN型三極管VT是整個(gè)電路的核心，是電流放大元件，用基極電流控制集電極電流。下一頁返回第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)4.藕合電容C1C2它們起隔直流和通交流兩方面的作用。5.集電極負(fù)載電阻Rc

集電極負(fù)載電阻Rc也稱為負(fù)載電阻，通過Rc可以將放大后的電流轉(zhuǎn)換成電壓輸出，一般為幾千歐。二、低頻電壓放大電路的靜態(tài)分析放大器沒有交流信號輸入(即ui=0)時(shí)的工作狀態(tài)，稱為靜態(tài)。靜態(tài)時(shí)的基極電流IB、集電極電流IB和集一射極電壓UCE的值叫靜態(tài)值。三個(gè)靜態(tài)值在輸入、輸出特性曲線上對應(yīng)著一點(diǎn)口，如圖5-5所示。通常把Q點(diǎn)(或IB,IC和UCE)力叫靜態(tài)工作點(diǎn)下一頁上一頁返回第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1.靜態(tài)工作點(diǎn)的作用如果放大器設(shè)置了合適的工作點(diǎn)，當(dāng)加上輸入信號電壓ui時(shí)，則輸入電壓ui與靜態(tài)電壓UBE疊加在一起再加到基極上，使發(fā)射結(jié)始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此在輸入電壓的整個(gè)周期內(nèi)都有一個(gè)隨輸入信號電壓而變化的基極電流，如圖5-7所示，從而使放大器能不失真地把輸入信號加以放大。下一頁上一頁返回第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算

(1)直流通路輸入信號為零時(shí)(ui=0)，放大電路中只有直流電源Ucc起作用，電路中的各個(gè)電流或電壓只含有直流分量，而不含有交流分量，此時(shí)電路中的電容相當(dāng)于開路，這樣畫出的電路稱為直流通路。共射放大電路及其直流通路如圖5-8所示，直流通路只能用來分析求解靜態(tài)量。

(2)求解靜態(tài)工作點(diǎn)對放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析，即通過該電路的直流通路，運(yùn)用近似的方法求解其靜態(tài)工作點(diǎn)Q處的IBQ,ICQ和UEQ

在圖5-8(b)所示的直流通路中下一頁上一頁返回第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)低頻電壓放大器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)三、低頻電壓放大電路的動態(tài)分析

1.電壓放大的過程如圖5-9所示

2.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算放大倍數(shù)(也稱增益)是用來衡量放大器放大信號能力的物理量，它等于輸出信號量與輸入信號量之比。假設(shè)C1和C2的容量足夠大，則對信號的交流阻抗很小，可看作對交流短路，同時(shí)電源UCC內(nèi)阻也很小，在它上面幾乎沒有交流壓降，所以UCC也可看成交流短路。這樣，圖5-9所示放大器的交流通路如圖5-10所示。電壓放大倍數(shù)用字母AU表示，則根據(jù)放大倍數(shù)的定義可得由交流通路就可計(jì)算出電路的電壓放大倍數(shù)。上一頁返回第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結(jié)構(gòu)

及特點(diǎn)

一、級間藕合的種類多級放大器是由多個(gè)單級放大器組合而成的。放大器前后級之間的信號連接與傳遞形式叫做藕合方式，這是個(gè)看似簡單而實(shí)際卻很復(fù)雜的問題。最常見的藕合方式有三種:阻容藕合、變壓器藕合和直接藕合。圖5-11所示的兩級放大器屬于阻容藕合放大器。信號通過電容C和放大器的輸入電阻R，進(jìn)行傳輸。阻容藕合方式的優(yōu)點(diǎn)是各級放大器的直流工作點(diǎn)相互隔離，互不影響;缺點(diǎn)是頻率特性比較差，特別是低頻特性受藕合電容影響極大。這是因?yàn)樵诘皖l工作時(shí)，藕合電容的容抗很大，信號被衰減。多級放大器前后級之間也可以用變壓器實(shí)現(xiàn)藕合，如圖5-12所示。下一頁返回第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結(jié)構(gòu)

及特點(diǎn)二、阻容藕合多級放大器的工作特點(diǎn)

1.靜態(tài)分析因?yàn)榕汉想娙菥哂懈糁弊饔?，所以在直流狀態(tài)下，各級放大電路彼此獨(dú)立，互不影響，其分析方法與單級電路相同。

2.動態(tài)分析

(1)電壓放大倍數(shù)Au阻容藕合多級放大電路總的電壓放大倍數(shù)等于各級電路電壓放大倍數(shù)的乘積。即下一頁上一頁返回第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結(jié)構(gòu)

及特點(diǎn)

(2)輸入電阻Ri和輸出電阻R0

阻容藕合多級放大電路的輸入電阻為第一級放大電路的輸入電阻，即多級放大電路的輸出電阻為最后一級(第n級)放大電路的輸出電阻，即下一頁上一頁返回第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結(jié)構(gòu)

及特點(diǎn)

3.藕合放大器的電路特點(diǎn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)彼此獨(dú)立，電路設(shè)計(jì)和調(diào)整靈活方便。由于藕合電容對于緩慢變化的信號和直流信號所呈現(xiàn)的容抗較大，電容上信號損失也就較大，傳愉給下一級的信號就會很小。因此阻容藕合電路不適合放大變化緩慢的信號，只能放大頻率較高的交流信號，故也稱它為交流放大器。由于集成電路中制造較大容量的電容很困難，因此集成電路中一般不采用阻容藕合。下一頁上一頁返回第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)多級放大器和射極輸出器的結(jié)構(gòu)

及特點(diǎn)四、射極輸出器共集電極放大電路的輸入信號加在基極一集電極上，信號從發(fā)射極一集電極輸出，集電極是輸入、輸出的公共端，故稱為共集電極電路;又因其從發(fā)射極輸出信號，故又稱為射極輸出器。圖5-16(a)所示為共集電極放大電路的直流通路，圖5-16(b)所示為其微變等效電路。射極輸出器具有以下特點(diǎn):

輸出電壓與輸入電壓相位相同且大小近似相等。即電壓放大倍數(shù):

輸入電阻高、愉出電阻低上一頁返回第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

及應(yīng)用一、集成運(yùn)算放大器的基本組成在自動控制系統(tǒng)中，常需將被控制的非電量轉(zhuǎn)換為電信號，并與給定量比較，得到一個(gè)微弱的偏差信號，再將其放大到一定的程度，去推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作或送到儀表中顯示，完成自動控制和測量。實(shí)現(xiàn)偏差信號放大的最常用的器件是運(yùn)算放大器。將整個(gè)電路中的元器件及相互之間的連接線制作在同一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成具有特定功能的電子電路，稱為集成電路。集成電路種類繁多，按集成度分有小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模等;按導(dǎo)電類型分有單極型、雙極型和兩種兼容的;按功能分有數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩類。模擬集成電路則有運(yùn)算放大器、寬頻帶放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓電源、音像設(shè)備中常用的各種模擬集成電路等。下一頁返回第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

及應(yīng)用集成電路的特點(diǎn)是:體積小、重量輕、功率消耗小、技術(shù)性能好、可靠性高、通用性強(qiáng)、靈活方便，由于減小了焊點(diǎn)，所以工作可靠性高，價(jià)格低廉，在檢測、自動控制、信號產(chǎn)生與處理等很多方面都發(fā)揮著重要的作用，有“萬能放大器”的美稱。運(yùn)算放大器通常由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路4部分組成。如圖5-17所示。下一頁上一頁返回第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

及應(yīng)用二、集成運(yùn)算放大器的特性圖5-19是集成運(yùn)算放大器的外形和圖形符號。三、運(yùn)算放大器的應(yīng)用

1.反相運(yùn)算電路反相運(yùn)算電路是線性運(yùn)算電路中的一類。待放大的輸入信號加在反相輸入端與參考端之間，經(jīng)放大后的輸出信號與輸入信號相位相反。這是應(yīng)用最為廣泛的一種輸入方式，可構(gòu)成反相比例、加法、微分、積分、對數(shù)等運(yùn)算電路。

(1)反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路如圖5-21所示。下一頁上一頁返回第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

及應(yīng)用

(2)反相比例求和電路如果反相輸入端有若干個(gè)輸入信號，則構(gòu)成反相比例求和電路，也叫加法運(yùn)算電路，如圖5-22所示。

2.同相比例運(yùn)算電路圖5-23所示為同相比例運(yùn)算電路，輸入信號ui通過電阻R2接在同相輸入端，輸出信號通過反饋電阻Rf回送到反相輸入端。反相輸入端經(jīng)電阻R1接地，即構(gòu)成同相比例運(yùn)算電路。下一頁上一頁返回第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)集成運(yùn)算放大器的基本結(jié)構(gòu)

及應(yīng)用

3.電壓比較器如圖5-25(a)所示的電路，集成運(yùn)放工作于開環(huán)狀態(tài)。輸入電壓ui加于同相輸入端，反相輸入端接地。當(dāng)ui略高于0時(shí)，由于運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很高，只要輸入一個(gè)微小的信號，就會放大到極值，輸出級將因信號過大而進(jìn)入飽和狀態(tài)，這時(shí)ui達(dá)到它的正極限值U0+，并且在ui繼續(xù)升高時(shí)仍保持這個(gè)正極限值。同理，當(dāng)ui略低于0時(shí)，uo達(dá)到它的負(fù)極限值U0-

，并且在ui繼續(xù)下降時(shí)仍保持這個(gè)負(fù)極限值。圖5-25(b)表示上述輸入與輸出的關(guān)系。因此，可根據(jù)輸出的狀態(tài)判斷輸入是大于0還是小于0，這種電路稱為過零比較器或檢零計(jì)。檢零計(jì)輸入正弦信號時(shí)，ui每次過零時(shí)都使輸出產(chǎn)生突變，形成矩形脈沖波，如圖5-25(c)所示。運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)了波形的轉(zhuǎn)換。利用比較器可設(shè)計(jì)出一種監(jiān)控報(bào)警電路，如圖5-26所示。上一頁返回第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4基本低頻小信號放大器返回第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5一5靜態(tài)工作點(diǎn)返回第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-7設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)ib的變化波形返回第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-8共射放大電路的直流誦路返回第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-9共射放大電路返回第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-10共射放大電路的交流誦路返回第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-11RC藕合兩級放大器返回第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-12變壓器藕合多級放大器返回第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-16共集電極放大電路的直流通路和微變等效電路返回第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-17運(yùn)算放大器的組成返回第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于