項目八++基本放大電路

任務(wù)一

基本交流電壓放大電路任務(wù)二

分壓偏置式放大電路任務(wù)三

差分放大電路任務(wù)四

功率放大電路任務(wù)五單級放大電路實驗任務(wù)六放大電路的研究基本放大電路任務(wù)八任務(wù)一

基本交流電壓放大電路一、基本共射放大電路的組成及各元件的作用二、放大電路的分析方法一、基本共射放大電路的組成及各元件的作用

在生產(chǎn)和科研中，經(jīng)常需要將微弱的電信號進行放大，以便有效地進行觀察、測量、控制和調(diào)節(jié)。

晶體管的主要用途之一是利用其放大作用組成放大電路。1、電路的組成uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共發(fā)射極共集電極共基極晶體管電路的三種連接方式：晶體管放大的條件：發(fā)射結(jié)正偏

、集電結(jié)反偏。iC+uBE

+uCE

ECRBEBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1+iB基本放大電路（共發(fā)射極）iC+uBE

+uCE

ECRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1+iBiC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1+iB+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iB2、放大電路中各元件的作用+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iB晶體管:

放大元件。電源EC：保證發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，為輸出信號提供能量。集電極電阻RC：將電流的變化變換為電壓的變化，以實現(xiàn)電壓放大?；鶚O電阻RB：使發(fā)射結(jié)處于正向偏置、提供大小適當?shù)幕鶚O電流。耦合電容C1和C2：用來隔斷直流、耦合交流。電容值應(yīng)足夠大，以保證在一定的頻率范圍內(nèi)，電容上的交流壓降可以忽略不計，即對交流信號可視為短路。基本思想

非線性電路經(jīng)適當近似后可按線性電路對待，利用疊加定理，分別分析電路中的交、直流成分。分析三極管電路的基本思想和方法直流通路(ui=0)分析靜態(tài)。畫交流通路原則：（1）固定不變的電壓源都視為短路；（2）固定不變的電流源都視為開路；（3）視電容對交流信號短路交流通路(ui

0)分析動態(tài)，只考慮變化的電壓和電流。3、放大電路的分析方法基本方法圖解法：在輸入、輸出特性圖上畫交、直流負載線，求靜態(tài)工作點“Q”，分析動態(tài)波形及失真等。解析法：根據(jù)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通壓降估算“Q”。用小信號等效電路法分析計算電路動態(tài)參數(shù)。1、放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)分析的目的：確定放大電路的靜態(tài)工作點(直流值)IBQ，ICQ

，UCEQ分析方法：利用直流通路計算放大電路的靜態(tài)工作點。+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iBIC+UBE

+UCE

+VCCRBRCIB直流通路靜態(tài)時三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點Q。（1）估算法靜態(tài)工作點+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iBIC+UBE

+UCE

+VCCRBRCIB直流通路例：已知圖中UCC=10V，RB=250KΩ，RC=3KΩ，β=50，求放大電路的靜態(tài)工作點Q。解：所以，Q=｛IB=37.2μA，IC=1.86mA，UCE=4.42V｝。例:

在共發(fā)射極基本交流放大電路中,已知VCC=12V，RC=4k

，RB=300k

試求放大電路的靜態(tài)工作點。解：+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iB+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC輸入直流負載線方程：uCE=VCC

iC

RCuBE=VBB

iBRB輸出直流負載線方程：115k

uCE/ViC/mAVCCVCC/RCO1k

Q23UCEQICQiB=20

A（2）圖解法輸出回路圖解輸入回路圖解QuBE/ViB/

A靜態(tài)工作點VBBVBB/RBUBEQIBQ0.720O圖解步驟：（1）根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點Q。（2）根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB。（3）作交流負載線。（4）由輸出特性曲線和交流負載線求iC和uCE。例:

試分別用估算法和圖解法求如下圖所示放大電路的靜態(tài)工作點，已知該電路中VCC=12V，三極管=37.5，RB=300k，RC=4k，RL=4k；直流通路、輸出特性曲線如圖所示。IC+UBE

+UCE

+VCCRBRCIB直流通路iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1+iB解：（1）用估算法求靜態(tài)工作點，得（2）用圖解法求靜態(tài)工作點，由UCE=VCC

－ICRC=12V－（1.5×4）V=6VIC≈

IB=37.5×0.04mA=1.5mAIB≈

mA=0.04mA=40AuCE=VCC-iCRC=12V-4iC可知：iC=0時，uCE=VCC=12V，得M點（12，0）；uCE=0時，iC=VCC/RC=12/4mA=3mA，得N點（0，3）

在輸出特性曲線上連接MN兩點，直線MN與iB=IB=40A的那條輸出特性曲線的相交點，即是靜態(tài)工作點Q。

從曲線上可查出：IB=40A，IC=1.5mA，UCE=6V，與估算法所得結(jié)果一致。（3）電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響（1）改變RB，其他參數(shù)不變uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRB

iB

Q趨近截止區(qū)；RB

iB

Q趨近飽和區(qū)。（2）改變RC，其他參數(shù)不變iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRCRC

Q

趨近飽和區(qū)。iC

0iC=VCC/RC例:

設(shè)RB

=

38

k

，求VBB=0

V、3

V時的iC、uCE。+–RBRC+uCE–+

uBE

+–VCCVBB3V5ViBiC1

k

解:uCE/ViC/mAiB=010

A20

A30

A40

A50

A60

A41O235當VBB=0V：iB

0，iC

0，5VuCE

5V當VBB=3V：0.3uCE

0.3

V0，iC5mA三極管的開關(guān)等效電路截止狀態(tài)SBCEVCC+

RCRBiB

0uCE

5ViB飽和狀態(tài)uCE0判斷是否飽和臨界飽和電流

ICS和IBS

：iB>IBS，則三極管飽和。+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iB

在靜態(tài)的基礎(chǔ)上加入輸入信號時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQUBEQuBEOt2、放大電路的動態(tài)分析放大電路中各參數(shù)的定義A

AA大寫表示電量與時間無關(guān)(直流、平均值、有效值)；A小寫表示電量隨時間變化(瞬時值)。大寫表示直流量或總電量(總最大值，總瞬時值)；小寫表示交流分量?？偹矔r值直流量交流瞬時值直流量往往在下標中加注QA—主要符號；

A—下標符號。tuouBE=UBE

+ube1.微變等效電路法動態(tài)分析的目的：確定放大電路的電壓放大倍數(shù)

，輸入電阻和輸入電阻。分析方法：微變（小信號）等效電路分析法。+uce–+ube–

ibicCBE從輸入端口看進去，相當于電阻rbeOIB

UBE

IB

Q

IB

UBE從輸出端口看進去為一個受ib

控制的電流源+uce–+ube–

ibicCBEQiC

ICUCEuCE

IB

ICIC

ic

=

ibrbe

Eibic

ib+ube

+uce

BC

IC

UCE阻值很高，約幾十千歐~幾百千歐，可忽略。2.共射極放大電路的微變等效電路

微變等效電路是對交流分量而言，先畫放大電路的交流通路，將交流通路中的晶體管用其微變等效電路來代替，即得到放大電路的微變等效電路。晶體三極管交流分析步驟：①

分析直流電路，求出“Q”，計算rbe。②

畫電路的交流通路。③

在交流通路上把三極管畫成H參數(shù)模型。④

分析計算疊加在“Q”點上的各極交流量。畫交流通路原則：1.直流電壓源視為短路；2.視電容對交流信號短路。ECRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1++ui

+

RSusRBRC+uo

RL交流通路ECRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1++ui

+

RSusRBRC+uo

RL交流通路+uo

+–

ibicRBRCRLuSRS+ui

+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ui

微變等效電路交流通路基本放大電路3.放大電路的動態(tài)參數(shù)計算（1）電壓放大倍數(shù)的計算+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ui

當輸入的是正弦信號時，各電壓和電流都可用相量表示。電壓放大倍數(shù)+

+–

RBRLRSrbe

EBCusRC+

開路時電壓放大倍數(shù)（2）放大器輸入電阻的計算Ri+

RBRLrbe

EBCRC+

（3）輸出電阻的計算ro

RCRoRC一般為幾千歐，因此，這種基本放大電路的輸出電阻較高。受控源相當于開路。晶體管的輸入電阻rbe比較小，所以基本放大電路的輸入電阻不高。例:

=100，uS

=10sint(mV)，求疊加在“Q”

點上的各交流量。+uo

+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE

+uBE–

12V12V510470k

2.7k

3.6k

解:令ui=0，求靜態(tài)電流IBQ①求“Q”，計算rbeICQ=

IBQ=2.4mAUCEQ=12

2.4

2.7=5.5(V)②交流通路+uo

+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE

+uBE–

ubeuce③小信號等效+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

icBCusRC+ube

④分析各極交流量⑤

分析各極總電量uBE=(0.7+0.0072sin

t

)ViB=(24+5.5sin

t)

AiC=(2.4+0.55sin

t

)

mAuCE=(5.5–

0.85sin

t

)V例:

試用微變等效電路法電路中：（1）動態(tài)性能指標Au、Ri、Ro。（2）斷開負載RL后，再計算Au、Ri、Ro。iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+ui

+

RSus+uo

C2RL+C1+iB①交流通路+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ui

+uo

+–

iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+–

+–

RS+uCE

+uBE–

②小信號等效③分析各級交流量+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ui

（2）斷開RL后+uo

+–

RBRLRSrbe

Eibic

ibBCusRC+ui

由此可見：當RL斷開后，Ri、Ro不變，但電壓放大倍數(shù)增大了。例:

在共發(fā)射極基本交流放大電路中,已知VCC=12V，RC=RL=4k

，RB=300k

試求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。解：ro

RC=4k

+ui

iC+uBE

+uCE

+VCCRBRC+uo

C2+C1+iBRLuBE/ViB/

A0.7V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA4123iB=10

A20304050605Q6直流負載線Q

Q

6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOO00

放大電路設(shè)置了合適的靜態(tài)工作點，當加入合適的輸入信號時，輸出信號會隨輸入信號而變化，不會產(chǎn)生失真。失真：是指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。4.放大電路的非線性失真

因工作點不合適或者信號太大使放大電路的工作范圍超出了晶體管特性曲線上的線性范圍，從而引起非線性失真。（1）“Q”過低引起截止失真NPN管：

uCE頂部失真為截止失真。PNP管：uCE底部失真為截止失真。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流負載線不發(fā)生截止失真的條件：

IBQ>Ibm。ICS集電極臨界飽和電流IBS—基極臨界飽和電流。不接負載時，交、直流負載線重合，V

CC=VCC不發(fā)生飽和失真的條件：IBQ+Ibm

IBSuCEiCtOOiCO

tuCEQV

CC（2）“Q”過高引起飽和失真NPN管：

底部失真為飽和失真。PNP管：頂部失真為飽和失真。1.溫度升高，輸入特性曲線向左移。溫度每升高1

C，UBE

(22.5)mV。溫度每升高10

C，ICBO

約增大1倍。2.溫度升高，輸出特性曲線向上移。OT1T2>iCuCET1iB=0T2>iB=0iB=0溫度每升高1

C，

(0.51)%。輸出特性曲線間距增大。O5.溫度變化對放大電路靜態(tài)工作點的影響Q1Q2溫度升高，靜態(tài)工作點向上移。分壓式偏置放大電路+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+ui

+us

+uo

VCC(直流電源)：?

使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏?

向負載和各元件提供功率C1、C2(耦合電容)：?

隔直流、通交流RB1

、RB2(基極偏置電阻)：?

提供合適的基極電流RC(集電極負載電阻):?

將

IC

UC

，使電流放大

電壓放大RE(發(fā)射極電阻)：?

穩(wěn)定靜態(tài)工作點“Q”CE(發(fā)射極旁路電容)：?

短路交流，消除RE對電壓放大倍數(shù)的影響任務(wù)二分壓偏置式放大電路1.靜態(tài)分析+UBE

+UCE

IBI1ICIE要求：I1

(5

10)IBＵB

(5

10)UBE穩(wěn)定“Q”的原理：T

IC

UE

UBE

IB

IC

直流通路+VCCRCRERB1RB2B+

RCRB1RB2+

RL2.動態(tài)分析+us

+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo

交流通路微變等效電路電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻ro=RCrbeRiRo發(fā)射極電阻對放大器性能的影響+us

+VCCRCC1C2RLRE1+CE++RB1RB2RS+uo

RE交流通路+

RCRB1RB2+

RLRE+

+

RCRB1RB2RLrbeRE微變等效電路ro=RCRE使放大器輸入電阻增大，但放大倍數(shù)降低。信號源內(nèi)阻對電壓放大倍數(shù)的影響源電壓放大倍數(shù)+us

+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo

+–RS+–RLri+

例:下圖是某擴音機的前置放大器電路，已知晶體管3DG201的電流放大系數(shù)=50，RB1=15kΩ，RB2=6.2kΩ，RC=3KkΩ，RE=2kΩ，RL=1kΩ，VCC=12V。求：（1）靜態(tài)工作點。（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。（3）若換用=100的三極管，重新計算靜態(tài)工作點和電壓放大倍數(shù)。+us

+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo

解：（1）求靜態(tài)工作點+us

+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo

（2）求Au、Ri、Ro（3）當改用=100的三極管后，其靜態(tài)工作點為:

可見，在射極偏置電路中，雖然更換了不同的管子，但靜態(tài)工作點基本上不變。+us

+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+uo

例:求右圖中不接CE時的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。解：交流通路+

RCRB1RB2+

RLRE+

+

RCRB1RB2RLrbeRE微變等效電路+

+

RCRB1RB2RLrbeRE微變等效電路解:1)求“Q”+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us

+uo

例:

=100,RS=1k,RB1=62k,RB2=20k,RC=3k，RE=1.5k,RL=5.6k,VCC=15V。求：“Q”,ri

、ro、

、+VCCRCC1C2RLRE+CE++RB1RB2RS+us

+uo

ro=RC=3k

2)求

、ri

、ro、

去掉旁路電容CE時：+VCCRCC1C2RLRE++RB1RB2RS+us

+uo

+

+

RCRB1RB2RLrbeRE1）靜態(tài)工作點“Q”不變ro=RC=3k

2)求

、ri

、ro、

討論題放大電路為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？什么叫飽和失真？什么叫截止失真？

為什么說放大電路的輸入電阻可用來衡量放大電路信號源的傳遞效率？放大電路輸出電阻低，帶負載的能力強又是什么意思？

多看、多練、多思考一、零點漂移二、簡單差動放大電路三、射極耦合差動放大電路任務(wù)三差動放大電路一、功率放大電路的特點二、功率放大電路的類型三、互補對稱功率放大電路任務(wù)四

功率放大電路一、功率放大電路的特點功率放大電路的任務(wù)是向負載提供足夠大的功率，這就要求：（1）功率放大電路不僅要有較高的輸出電壓，還要有較大的輸出電流。因此功率放大電路中的晶體管通常處于高電壓大電流狀態(tài)，晶體管的功耗也比較大。對晶體管的各項指標必須認真選擇，且盡可能使其得到充分利用。因為功率放大電路中的晶體管處在大信號極限運用狀態(tài)。（2）非線性失真也要比小信號的電壓放大電路嚴重得多。此外，功率放大電路從電源取用的功率較大，為提高電源的利用率。（3）必須盡可能提高功率放大電路的效率。放大電路的效率是指負載得到的交流信號功率與直流電源供出功率的比值。二、功率放大電路的類型甲類功率放大電路的靜態(tài)工作點設(shè)置在交流負載線的中點圖8-13。在工作過程中，晶體管始終處在導(dǎo)通狀態(tài)。這種電路功率損耗較大，效率較低，最高只能達到50％。乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點設(shè)置在交流負載線的截止點，晶體管僅在輸入信號的半個周期導(dǎo)通。這種電路功率損耗減到最少，使效率大大提高。甲乙類功率放大電路的靜態(tài)工作點介于甲類和乙類之間，晶體管有不大的靜態(tài)偏流。其失真情況和效率介于甲類和乙類之間。圖8-13功率放大電路的類型三、互補對稱功率放大電路微課：無輸出電容的雙電源互補對稱功率放大電路1．OCL功率放大電路（無輸出電容乙類互補對稱功率放大電路）

電路如圖8-14所示，其中V1、V2為導(dǎo)電類型互異（互補）性能參數(shù)相同的功放管，每管組成射極輸出電路，輸出與負載RL直接耦合，雙電源供電。靜態(tài)（ui=0）時，UB=0、UE=0，偏置電壓為零，V1、V2均處于截止狀態(tài)，負載中沒有電流，電路工作在乙類狀態(tài)。動態(tài)（ui≠0）時，在ui的正半周V1導(dǎo)通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將正半周信號輸出給負載；在ui的負半周V2導(dǎo)通而V1截止，V2以射極輸出器的形式將負半周信號輸出給負載。可見在輸入信號ui的整個周期內(nèi)，V1、V2兩管輪流交替地工作，互相補充，使負載獲得完整的信號波形，故稱互補對稱電路。由于V1、V2都工作在共集電極接法，輸出電阻極小，可與低阻負載RL直接匹配。圖8-14甲乙類互補放大電路電路及輸入輸出波形從工作波形可以看到，在波形過零的一個小區(qū)域內(nèi)輸出波形產(chǎn)生了失真，這種失真稱為交越失真。產(chǎn)生交越失真的原因是由于V1、V2發(fā)射結(jié)靜態(tài)偏壓為零，放大電路工作在乙類狀態(tài)。當輸入信號ui小于晶體管的發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓時，兩個晶體管都截止，在這一區(qū)域內(nèi)輸出電壓為零，使波形失真。為減小交越失真，可給V1、V2發(fā)射結(jié)加適當?shù)恼蚱珘?，以便產(chǎn)生一個不大的靜態(tài)偏流，使V1、V2導(dǎo)通時間稍微超過半個周期，即工作在甲乙類狀態(tài)，如圖所示。圖8-15中二極管D1、D2用來提供偏置電壓。靜態(tài)時三極管V1、V2雖然都已基本導(dǎo)通，但因它們對稱，UE仍為零，負載中仍無電流流過。圖8-15OCL甲乙類互補對稱功率放大電路2．OTL功率放大電路（無輸出變壓器的甲乙類互補對稱功率放大電路）OTL電路的特點是輸出端省去了隔直電容，改善了放大電路在低頻時的特性，目前得到廣泛應(yīng)用，但這種電路需要用正負雙電源供電。因電路對稱，靜態(tài)時兩個晶體管發(fā)射極連接點電位為電源電壓的一半，負載中沒有電流。動態(tài)時，在ui的正半周V1導(dǎo)通而V2截止，V1以射極輸出器的形式將正半周信號輸出給負載，同時對電容C充電；在ui的負半周V2導(dǎo)通而V1截止，電容C通過V2、RL放電，V2以射極輸出器的形式將負半周信號輸出給負載，電容C在這時起到負電源的作用。為了使輸出波形對稱，必須保持電容C上的電壓基本維持在UCC/2不變，因此C的容量必須足夠大。圖8-16OTL甲乙類互補對稱功率放大電路基極電源7.2.1電路的組成及工作原理雙電源共發(fā)射極單管放大電路ECC2+RCRB+C13DG6ICIBIE＋－EB＋RL輸入回路輸出回路集電極電阻，約為幾至幾十歐NPN型管耦合電容耦合電容基極電阻，約幾十至幾百千歐集電極電源，約為幾至幾十伏負載電阻

電路中發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共支路，而且放大的是電壓信號，因此稱之為共發(fā)射極電壓放大器。電路各部分作用：晶體管T：放大器的核心部件，在電路中起電流放大作用；電源EC：為放大電路提供能量和保證晶體管工作在放大狀態(tài)；電源EB和電阻RB：使管子發(fā)射結(jié)處于正向偏置，并提供適當?shù)幕鶚O電流IB；耦合電容C1和C2：一般為幾微法至幾十微法，利用其通交隔直作用，既隔離了放大器與信號源、負載之間的直流干擾，又保證了交流信號的暢通；電阻RC：將集電極的電流變化變換成集電極的電壓變化，以實現(xiàn)電壓放大作用。+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us1、靜態(tài)分析+UCE

+VCCRBREIB直流通路IEUBE+

射極輸出器2、動態(tài)分析交流通路微變等效電路RsRB+

+uo

RLibiciiREus1.電壓放大倍數(shù)：RBRLrbeRERs+

+

+

12.輸入電阻：RBRLrbeRERs+

+

+

3.輸出電阻：RBrbeRERs+

射極輸出器特點

輸入輸出同相ri

高ro

低用途：輸入級、輸出級、中間隔離級。+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us例:如圖所示電路中各元件參數(shù)為：VCC=12V，RB=240k，RE=3.9k，RS=600，RL=12k。=60，C1和C2容量足夠大，試求：，Ri，Ro。解：+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+us練習+C1RS+ui

–RERB+VCCC2RL+–+uo–+usIBIE+C1RSRERB+VCCC2RL+–+uo–+us解：1)求“Q”IB=(VCC–

UBE)/

[RB

+

(1+

)

RE]=(12

–0.7)/[300+1211]

27(

A)IE

IB

=3.2(mA)UCE=VCC–

IC

RE

=12–3.21=8.8(V)rbe=300+26/0.027

1.28(k

)ri=300//(1.28121)=102.15(k

)R’L=

1

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