低頻電路基本放大電路演示文稿當前第1頁\共有68頁\編于星期五\23點1§2.1概論§2.2放大電路的組成和工作原理§2.3放大電路的分析方法§2.4靜態工作點的穩定§2.5射極輸出器§2.6

阻容耦合多級放大電路§2.7場效應管放大電路第二章基本放大電路當前第2頁\共有68頁\編于星期五\23點22.1.1放大的概念電子學中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的二端口網絡表示：uiuoAu§2.1概論當前第3頁\共有68頁\編于星期五\23點32.1.2放大電路的性能指標一、電壓放大倍數AuUi和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。uiuoAuAu是復數，反映了輸出和輸入的幅值比與相位差。當前第4頁\共有68頁\編于星期五\23點4二、輸入電阻ri放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。Au~US定義：即：ri越大，ii就越小，ui就越接近uS當前第5頁\共有68頁\編于星期五\23點5三、輸出電阻roAu~US放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。~roUS'RLRL從負載的角度看內阻越小越好，說明放大器的帶負載能力越強當前第6頁\共有68頁\編于星期五\23點6如何確定電路的輸出電阻ro？步驟：1.所有的信號源去掉（保留受控源）。2.加壓求流法。UI方法一：計算。當前第7頁\共有68頁\編于星期五\23點7方法二：測量。Uo1.測量開路電壓。~roUs'2.測量接入負載后的輸出電壓。~roUs'RLUo'步驟：3.計算。當前第8頁\共有68頁\編于星期五\23點8四、通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fH–fL放大倍數隨頻率變化曲線——幅頻特性曲線當前第9頁\共有68頁\編于星期五\23點92.1.3符號規定UA大寫字母、大寫下標，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標，表示全量。ua小寫字母、小寫下標，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量當前第10頁\共有68頁\編于星期五\23點10三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理§2.2基本放大電路的組成和工作原理當前第11頁\共有68頁\編于星期五\23點112.2.1共射放大電路的基本組成放大元件iC=iB，工作在放大區，要保證集電結反偏，發射結正偏。uiuo輸入輸出參考點RB+ECEBRCC1C2T當前第12頁\共有68頁\編于星期五\23點12作用：使發射結正偏，并提供適當的靜態工作點。基極電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T當前第13頁\共有68頁\編于星期五\23點13集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結反偏。RB+ECEBRCC1C2T當前第14頁\共有68頁\編于星期五\23點14集電極電阻，將變化的電流轉變為變化的電壓。RB+ECEBRCC1C2T當前第15頁\共有68頁\編于星期五\23點15耦合電容：電解電容，有極性。大小為10F~50F作用：隔離直流，同時能使交流信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T++當前第16頁\共有68頁\編于星期五\23點16可以省去電路改進：采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T++當前第17頁\共有68頁\編于星期五\23點17單電源供電電路+ECRCC1C2TRB問：能否保證放大的偏置條件？如何保證？當前第18頁\共有68頁\編于星期五\23點182.2.2基本放大電路的工作原理ui=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ一、靜態工作點RB+ECRCC1C2T當前第19頁\共有68頁\編于星期五\23點19IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T當前第20頁\共有68頁\編于星期五\23點20(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ

)分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為靜態工作點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ當前第21頁\共有68頁\編于星期五\23點21IBUBEQICUCEuCE怎么變化假設uBE有一微小的變化ibtibtictuit（毫伏量級）（微安量級）（毫安量級）二。交直流疊加波形的關系當前第22頁\共有68頁\編于星期五\23點22各點波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCEtuotuiiCuCEuoiBuce相位如何uce與ui反相！當前第23頁\共有68頁\編于星期五\23點23實現放大的條件1.晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。2.正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。3.輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。當前第24頁\共有68頁\編于星期五\23點24如何判斷一個電路是否能實現放大？3.晶體管必須偏置在放大區。發射結正偏，集電結反偏。4.正確設置靜態工作點，使整個波形處于放大區。

如果已給定電路的參數，則計算靜態工作點來判斷；如果未給定電路的參數，則根據電路結構確定。1.信號能否輸入到放大電路中。2.信號能否輸出。與實現放大的條件相對應，判斷的過程如下：當前第25頁\共有68頁\編于星期五\23點25放大電路分析靜態分析動態分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機仿真§2.3放大電路的分析方法EWB、Pspice等當前第26頁\共有68頁\編于星期五\23點262.3.1直流通道和交流通道放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態直流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。交流通道：只考慮交流信號的分電路。直流通道：只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的通道分析。當前第27頁\共有68頁\編于星期五\23點27例：對直流只有+EC開路開路RB+ECRCC1C2T直流通道RB+ECRC當前第28頁\共有68頁\編于星期五\23點28對交流信號(輸入信號ui)短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路？當前第29頁\共有68頁\編于星期五\23點29一、直流負載線ICUCEUCE~IC滿足什么關系？1.三極管的輸出特性。2.UCE=EC–ICRC。ICUCEECQ直流負載線與輸出特性的交點就是Q點IB直流通道RB+ECRC2.3.2直流負載線和交流負載線Uce當前第30頁\共有68頁\編于星期五\23點30二、交流負載線ic其中：uceRBRCRLuiuo交流通路交流負載線的斜率為：當前第31頁\共有68頁\編于星期五\23點31交流負載線的作法ICUCEECQIB過Q點作一條直線，斜率為：交流負載線ICUCEictucetQQ1Q2當前第32頁\共有68頁\編于星期五\23點322.3.3靜態分析一、估算法（1）根據直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。+EC直流通道RBRC當前第33頁\共有68頁\編于星期五\23點33（2）根據直流通道估算UCE、IBICUCE直流通道RBRC當前第34頁\共有68頁\編于星期五\23點34二、圖解法先估算IB，然后在輸出特性曲線上作出直流負載線，與IB對應的輸出特性曲線與直流負載線的交點就是Q點。ICUCEQEC當前第35頁\共有68頁\編于星期五\23點35例：用估算法計算靜態工作點。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：請注意電路中IB和IC的數量級。當前第36頁\共有68頁\編于星期五\23點362.3.4動態分析一、三極管的微變等效電路1.輸入回路iBuBE當信號很小時，將輸入特性在小范圍內近似線性。uBEiB對輸入的微變信號而言，三極管相當于電阻rbe。rbe的量級從幾百歐到幾千歐。對于小功率三極管：首先需將非線性元件近似為線性元件Q當前第37頁\共有68頁\編于星期五\23點372.輸出回路iCuCE所以：(1)輸出端相當于一個受ib控制的電流源。近似平行(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯一個大電阻rce。rce的含義iCuCEQ當前第38頁\共有68頁\編于星期五\23點38ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。3.三極管的微變等效電路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe注意這種等效只是在工作點附近線性區里當前第39頁\共有68頁\編于星期五\23點39二、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL當前第40頁\共有68頁\編于星期五\23點40三、電壓放大倍數的計算結論：負載電阻越小，放大倍數越小。rbeRBRCRL負載電阻越大負載越輕負載電阻越小負載越重當前第41頁\共有68頁\編于星期五\23點41四、輸入電阻的計算輸入電阻的定義：是動態電阻。rbeRBRCRL電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望較大的輸入電阻。(RB>>rbe)當前第42頁\共有68頁\編于星期五\23點42五、輸出電阻的計算放大器中輸出電阻的定義：rbeRBRC00首先將信號源去掉，若信號源本身有內阻，則短路時內阻應保留。用加壓求流法求輸出電阻：當前第43頁\共有68頁\編于星期五\23點432.3.5失真分析在放大電路中，輸出信號應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，放大電路產生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設置在交流負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進入截止區或飽和區，造成非線性失真。當前第44頁\共有68頁\編于星期五\23點44ICUCEictucet我們來看一下Q與波形失真的關系Q因為Q在放大區所以波形無失真當前第45頁\共有68頁\編于星期五\23點45iCuCEuo可輸出的最大不失真信號又稱放大器的動態范圍。選擇靜態工作點ibQ當前第46頁\共有68頁\編于星期五\23點46iCuCEuo1.Q點過低，信號進入截止區放大電路產生截止失真輸出波形輸入波形ib注意截止失真是由于輸入特性的非線性引起的當前第47頁\共有68頁\編于星期五\23點47iCuCE2.Q點過高，信號進入飽和區放大電路產生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形注意飽和失真是由于輸出特性的非線性引起的當前第48頁\共有68頁\編于星期五\23點48為了保證放大電路的穩定工作，必須有合適的、穩定的靜態工作點。但是，溫度的變化嚴重影響靜態工作點。由于三極管的UBE、和ICEO這三個參數受溫度影響很大，而前面的電路中靜態工作點與這些參數都有關系，故靜態工作點會隨著溫度而改變。TUBEICEOQ§2.4靜態工作點的穩定當前第49頁\共有68頁\編于星期五\23點49溫度對值及ICEO的影響T、ICEOICiCuCEQQ′總的效果是：溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。當前第50頁\共有68頁\編于星期五\23點50小結：TIC固定偏置電路的Q點是不穩定的。Q點不穩定可能會導致靜態工作點靠近飽和區或截止區，從而導致失真。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩定。常采用分壓式偏置電路來穩定靜態工作點。電路見下頁。當前第51頁\共有68頁\編于星期五\23點51分壓式偏置電路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo一、靜態分析I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路RE射極直流負反饋電阻CE交流旁路電容當前第52頁\共有68頁\編于星期五\23點52TUBEIBICUEIC本電路穩壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程。1.靜態工作點穩定的原理設計使I2>>IB，于是I1約等于I2，使VB只取決于電阻分壓，不受溫度影響。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路B當前第53頁\共有68頁\編于星期五\23點53I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路2.求靜態工作點算法一：I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路+EC將電路變換為當前第54頁\共有68頁\編于星期五\23點54I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路+EC方框中部分用戴維南定理等效為：RdESB進而，可求出IE、UCE。當前第55頁\共有68頁\編于星期五\23點55I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路算法二：B當前第56頁\共有68頁\編于星期五\23點56可以認為與溫度無關。似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k。I1I2IBRB1+ECRCC1TRB2RE直流通路當前第57頁\共有68頁\編于星期五\23點57例：已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求該電路的靜態工作點。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo算法一的結果：算法二的結果：結論：兩種算法的結果近似相等，但算法二的計算過程要簡單得多。當前第58頁\共有68頁\編于星期五\23點58二、動態分析+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路當前第59頁\共有68頁\編于星期五\23點59CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo當前第60頁\共有68頁\編于星期五\23點60去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RE可見放大倍數大大降低，但輸入阻抗提高了。當前第61頁\共有68頁\編于星期五\23點61用加壓求流法求輸出電阻。rbeRCRER'BRSro=uo/io=u/i可見ro應為Rc并聯虛線框內的等效電阻Rd.但這個電阻極大可忽略.所以可近似有去掉信號源，內阻保留。由輸出端外加一個電壓輸出電阻基本不變當前第62頁\共有68頁\編于星期五\23點62RB1+ECRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2問題2：如果電路如下