电工基本放大电路.pptx
《电工基本放大电路.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工基本放大电路.pptx(137页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、放大的概念放大的概念:放大的目的是将放大的目的是将微弱的变化信号微弱的变化信号放大成放大成较大的信号较大的信号。放大的实质放大的实质:用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求 :1.1.要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数(电压、电流、功率电压、电流、功率)。2.2.尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。指标。本章主要讨论电压放大
2、电路,同时介绍功率放大本章主要讨论电压放大电路,同时介绍功率放大电路。电路。第1页/共137页15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成15.1.1 共发射极基本放大电路组成 共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE第2页/共137页15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成15.1.2 基本放大电路各元件作用 晶体管晶体管T T-放大元件放大元件,i iC C=i iB B。要保证。要保证发射结正偏发射结正偏,集电结反偏集电结反偏,使晶体管工作在放使晶体管工作在放大区大区 。基极电源基极电源E EB B与基极电与
3、基极电阻阻R RB B-使发射结使发射结 处于正偏,并提供大处于正偏,并提供大小适当的基极电流。小适当的基极电流。共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE第3页/共137页15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成15.1.2 基本放大电路各元件作用 集电极电源集电极电源E EC C-为为电路提供能量。并保电路提供能量。并保证集电结反偏。证集电结反偏。集电极电阻集电极电阻R RC C-将将变化的电流转变为变化的电流转变为变化的电压。变化的电压。耦合电容耦合电容C C1 1、C C2 2-隔离输入、输出隔离输入、输出与放
4、大电路直流的与放大电路直流的联系,同时使信号联系,同时使信号顺利输入、输出。顺利输入、输出。信信信信号号号号源源源源共发射极基本电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE负载负载负载负载第4页/共137页15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成单电源供电时常用的画法单电源供电时常用的画法共发射极基本电路共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCE iCiBiE第5页/共137页15.1.3 共射放大电路的电压放大作用
5、UBEIBICUCE无输入信号(ui=0)时 uo=0uBE=UBEuCE=UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCE iCiBiE第6页/共137页ICUCEOIBUBEO结论:结论:(1)(1)无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的 电压和电流电压和电流:I IB B、U UBEBE和和 I IC C、U UCECE 。(I IB B、U UBEBE)和和(I IC C、U UCECE)分别对应于分别对应于输入、输出特输入、输出特性曲线上的一个点性曲线上的一个点,称为,称为静态工作点静态工作点。Q
6、IBUBEQUCEIC第7页/共137页看清物理量的表示:看清物理量的表示:字母大写,下标大写字母大写,下标大写直流,如直流,如I IB B。字母小写。下标小写字母小写。下标小写-交流,如交流,如i ib b。字母小写,下标大写字母小写,下标大写-交流交流+直流,如直流,如i iB B。字母大写,小标小写字母大写,小标小写-交流量的有效值,如交流量的有效值,如I Ib b。第8页/共137页UBEIB无输入信号(ui=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE?有输入信号有输入信号(u ui i 0)0)时时 uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC
7、共射放大电路的电压放大作用ui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO有输入信号有输入信号u ui i时:时:第9页/共137页结论:(2)(2)加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大 小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了 一个交流量,但方向始终不变。一个交流量,但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析第10页/共137页结论:(3)(3)若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,若
8、参数选取得当,输出电压可比输入电压大,即电路具有电压放大作用。即电路具有电压放大作用。(4)(4)输出电压与输入电压在相位上相差输出电压与输入电压在相位上相差180180,即共发射极电路具有反相作用。即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO第11页/共137页1.1.实现放大的条件实现放大的条件 (1)(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集 电结反偏。电结反偏。电结反偏。电结反偏。(2)(2)正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大区。正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大
9、区。正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大区。正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大区。(3)(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(4)(4)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。集电极电压,经电容耦合只输出交流信号。第12页/共1
10、37页2.2.直、流通路和交流通路直、流通路和交流通路 因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如如果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起作用,即对交流短路作用,即对交流短路。而。而对直流可以看成开路对直流可以看成开路。这。这样,交直流所走的通路是不同的。样,交直流所走的通路是不同的。直流通路:直流通路:无信号时电流(直流电流)的通路,无信号时电流(直流电流)的通路,用来计算静态工作点。用来计算静态工作点。交流通路:交流通路:有信号时交流分量(变化量)的通路,有信号时交流分量(变化量)的通路,用来计算电压
11、放大倍数、输入电阻、用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。输出电阻等动态参数。第13页/共137页+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE例:例:画出下图放大电路的直流通路画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点Q Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE第14页/共137页RBRCuiuORLRSes+对交流信号对交流信号(有输入信号有输入信号u ui i时的交流分量时的交流分量)XC 0,C 可看作短路。
12、忽略电源的内阻,电源的端电压恒定,直流电源对交流可看作短路。交流通路交流通路 用来计算电压用来计算电压放大倍数、输入放大倍数、输入电阻、输出电阻电阻、输出电阻等动态参数。等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE iCiBiE短路短路短路短路对地短路对地短路第15页/共137页15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析静态:静态:放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。分析方法:分析方法:估算法、图解法。分析对象:分析对象:各极电压电流的直流分量。所用电路:所用电路:放大电路的直流通路。设置设置QQ点的目的:点的目的:(1)使放大电路的放大信号不失真;
13、使放大电路的放大信号不失真;(2)2)使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是动态的基础。动态的基础。静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:确定放大电路的静态值。第16页/共137页 用估算法确定静态值1.1.直流通路估算直流通路估算 I IB B根据电流放大作用2.2.由直流通路估算由直流通路估算U UCECE、I IC C当当UBE UCC时,时,由由KVL:KVL:U UCC CC=I IB B R RB B+U UBEBE由由KVL:KVL:U UCC CC=I IC C R RC C+U UCECE所以所以 U UCE CE=U UCC C
14、C I IC C R RC C+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第17页/共137页ICUCEOIBUBEO (I IB B、U UBEBE)和和(I IC C、U UCECE)分别对应于分别对应于输入、输出特输入、输出特性曲线上的一个点性曲线上的一个点,称为,称为静态工作点静态工作点。QIBUBEQUCEIC第18页/共137页例例1 1:用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知:已知:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:注意:注意:电路中电路中I IB B 和和 I IC C 的数量级不同的数量级不同+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第19页
15、/共137页例例2 2:用估算法计算图示电路的静态工作点。用估算法计算图示电路的静态工作点。由例由例1 1、例、例2 2可知,可知,当电路不同时,计算当电路不同时,计算静态静态值的公式也不同。值的公式也不同。由KVL可得出由KVL可得:IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第20页/共137页 用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤:步骤:1.1.用估算法确定用估算法确定I IB B 优点:优点:能直观地分析和了解静能直观地分析和了解静 态值的变化对放大电路态值的变化对放大电路 的影响。的影响。2.2.由输出特性确定由输出特性确定I IC C 和和U UCEC
16、EUCE=UCC ICRC 直流负载线方程直流负载线方程+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第21页/共137页UCE/VIC/mAO 用图解法确定静态值 直流负载线斜率直流负载线斜率ICQUCEQUCCU UCECE =U=UCCCCIIC CR RC C直流负载线直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点第22页/共137页15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析动态:动态:放大电路有信号输入(放大电路有信号输入(u ui i 0 0 0 0)时的工作状态。)时的工作状态。分析方法:分析方法:微变等效电路法,图解法。微变等效电路法,图解法。所用电路:所用电路:
17、放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。动态分析动态分析:计算电压放大倍数计算电压放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻r ri i、输出电阻、输出电阻r r。等。等.分析对象:分析对象:各极电压和电流的交流分量。各极电压和电流的交流分量。目的:目的:找出找出A Au u、r ri i、r ro o与电路参数的关系,为设计与电路参数的关系,为设计 打基础。打基础。第23页/共137页微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路:微变等效电路:把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化,等效为一个线性元件。线性化的条件:线性化的条件:晶体管在小信号(微变量)情
18、况下工作。因此,在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法:微变等效电路法:利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。第24页/共137页 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号很小时,在静态工作点附近的当信号很小时,在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。输入特性在小范围内可近似线性化。1.1.晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路 U UBEBE I IBB对于小功率三极管:对于小功率三极管:r rbebe一般为几百欧到几千欧。一般为几百欧到几千欧。微
19、变等效电路法微变等效电路法(1)(1)输入回路输入回路QQ输入特性输入特性晶体管的晶体管的输入电阻输入电阻 晶体管的输入回路晶体管的输入回路(B(B、E E之之间间)可用可用r rbebe等效代替,即由等效代替,即由r rbebe来来确定确定u ubebe和和 i ib b之间的关系。之间的关系。I IBBU UBEBEO第25页/共137页(2)(2)输出回路输出回路r rcece愈大,恒流特性愈好愈大,恒流特性愈好因因r rcece阻值很高,一般忽阻值很高,一般忽略不计。略不计。晶体管的晶体管的输出电阻输出电阻输出特性输出特性 输出特性在线性工作区是输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行
20、直线。一组近似等距的平行直线。晶体管的电晶体管的电流放大系数流放大系数 晶体管的输出回路晶体管的输出回路(C(C、E E之之间间)可用一受控电流源可用一受控电流源 i ic c=i ib b等效代替,即由等效代替,即由 来确定来确定i ic c和和 i ib b之间的关系。之间的关系。一般在一般在2020200200之间,在手册中常用之间,在手册中常用h hfefe表示。表示。I IC CU UCECEQQO第26页/共137页ibicicBCEib ib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-1.1.晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路rbeBEC 晶体管的B、E之
21、间可用rbe等效代替。晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。第27页/共137页2.2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶将交流通路中的晶体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等效电路代替即可得放效电路代替即可得放大电路的微变等效电大电路的微变等效电路。路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路RBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEii第28页/共137页 分析时假设输入为分析时假设输入为正弦交流,所以等效正弦交流,所以等效电路中的电压与电流电路中的电压与电流可用相量表示
22、。可用相量表示。微变等效电路微变等效电路2.2.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将交流通路中的晶将交流通路中的晶体管用晶体管微变等体管用晶体管微变等效电路代替即可得放效电路代替即可得放大电路的微变等效电大电路的微变等效电路。路。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS第29页/共137页3.3.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路(未接未接R RL L)时时因因rbe与与I IE E有关,故有关,故放大倍数与静放大倍数与静态态 I IE E有关。有关。负载电阻愈小,放大倍
23、数愈小。负载电阻愈小,放大倍数愈小。式中的负号表示输出电压的相式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。位与输入相反。例例例例1 1:rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS第30页/共137页3.3.3.3.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例例例例2 2:由例由例1 1、例、例2 2可知,当电路不同时,计算可知,当电路不同时,计算电压放大电压放大倍数倍数 A Au u 的公式也不同。的公式也不同。要根据微变等效电路找出要根据微变等效电路找出 u ui i与与i ib b的关系、的关系、u uo o与与i ic c 的关系。的关系。第31页/共13
24、7页4.4.4.4.放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源放大电路对信号源放大电路对信号源放大电路对信号源(或对前级放大电路或对前级放大电路或对前级放大电路或对前级放大电路)来说,是来说,是来说,是来说,是一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻号源的负载电阻号源的负载电阻号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。也就是放大电路的输入电阻。定义:定义:输入电阻是对交
25、输入电阻是对交流信号而言的,是流信号而言的,是动态电阻。动态电阻。+-信号源信号源A Au u放大电路放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。参数。参数。参数。电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。因此一般总是希望得到较大的输入电阻。因此一般总是希望得到较大的输入电阻。因
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电工 基本 放大 电路
限制150内