《电工电子技术》课件第6章基本放大电路.ppt

晶体管知识复习,1.基本结构：三个极、三个区、两个结,以NPN型为例,2.输入输出特性曲线：三个工作区(即工作状态),(1)输入特性：发射结电压UBE与基极电流IB的关系；,(2)输出特性：集电极电流IC与管压降UCE的关系；,当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB，称为线性区(放大区),此区域UCEUBE,集电结正偏，称为饱和区,此区域中:IB=0，UBE 死区电压，称为截止区,特性归纳,输入特性,同二极管的正向特性,UBE IB,输出特性,一组曲线（一个IB对应一条曲线）,UBE 0，UCE UBE,发射结正偏，集电结反偏,IC=IB,电流放大作用,UBE0，IB 0,发射结反偏,UBE 0，UCE UBE,IC=IB,发射结正偏，集电结正偏,无电流放大作用,放大区,截止区,饱和区,6.1 基本放大电路的组成及工作原理,6.2 基本放大电路的分析,基本放大电路,第6章,6.3 放大电路的类型及特点,本章学习目标,理解基本放大电路的组成原则。理解放大电路的工作原理。理解基本放大电路的各项性能指标的意义。掌握基本放大电路静态工作点的估算方法。掌握利用微变等效电路分析基本放大电路放大倍数Au，输入电阻ri和输出电阻ro 方法。了解常用基本放大电路的类型及特点。,放大器将输入的信号放大,6.1 基本放大电路的组成及工作原理,放大的概念,在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大，使之变成较大的信号。,例如：扩音机电路。,扩音机的主要组成部分是放大器。,电路工作电源,放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真，放大的前提,判断电路能否放大的基本出发点,放大元件T：工作在放大区，要保证发射结正偏集电结反偏。,6.1.1 基本放大电路的组成,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,基极电源与基极电阻,为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电源,变化的电流转变为变化的电压。,集电极电阻,耦合电容：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,单电源供电,可以省去,RB,单电源供电,6.1.2 基本放大电路的工作原理,交流电压放大器:,输入：交流小信号 ui,输出：交流大信号 uo,正常工作时，直流电源供电,各极的电压、电流为：,iB，uBE，iC，uCE,均为直流与交流的叠加！,由于电源的存在IB0,IC0,IB,IC,IE=IB+IC,1.静态：当 ui=0时,IB、UBE，IC、UCE 均为直流信号！,IB,IC,(IC,UCE),(IB,UBE),IB,UBE,IC,UCE,均为直流！,(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,uCE怎么变化,？,假设uBE有一微小的变化,2.动态：当 输入ui时,uCE的变化沿一条直线:负载线,uCE相位如何,？,uCE与uBE反相！,满足：uCE=UCC-iCRC,各点波形,各点波形,均为直流+交流！,iB=IB+ib,uBE=UBE+ube,iC=IC+ic,uCE=UCE+uce,ib,ube,uce,ic,3.静态工作点的作用,1.当ui=0时,IBQ=0，ICQ=IBQ=0，UCEQ=VCC,晶体管处于截止状态。,若其峰值小于b-e间的开启电压Uon,则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。,2.当ui0时,若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于Uon的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。,Uon,VCC,只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真。这就必须设置合适的静态工作点。,归纳,1、放大器正常工作时，需设置合适的静态工作点，目的是避免非线性失真；,2、放大器正常工作时，所有的电压、电流均为直流+交流；,3、基本放大器正常工作时，输出电压与输入电压反相位。,放大电路的主要性能指标：,放大倍数A；输入电阻Ri；输出电阻 Ro；通频带 fbw；非线形失真系数D；最大不失真输出电压；最大输出功率Pom与效率,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,基本放大电路的性能指标,1、电压放大倍数Au,电压放大倍数反映了放大器的放大能力。,电压放大倍数与放大器的结构和器件参数有关。,一级放大器的电压放大倍数有限。,采用放大器级连的方法，可取得大电压放大倍数。,ui,uo,Au=Au1 Au2 Au3 Aun,多级放大,2、输入电阻 ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,输入电阻：,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,3、输出电阻 ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,输出电阻大一些好还是小一些好？,输出电阻越小，在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定,所以，输出电压越小，带负载能力越强！,4.通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线,6.2 基本放大电路的分析,6.2.1 直流通路与交流通路,6.2.2 基本放大电路的静态分析,6.2.3 基本放大电路的动态分析,放大电路的分析方法,分析原则：,静态分析：,估算静态工作点,动态分析：,放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真,使用交流通路,使用直流通路,6.2.1 直流通路与交流通路,1、直流通路：,信号源视为短路，但应保留其内阻。,在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。,电容视为开路；,电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）,估算静态工作点用直流通路,注意！,直流通路,2、交流通路,容量大的电容（如耦合电容）视为短路；,输入信号作用下交流信号流经的通路,无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。,动态分析用交流通路,注意！,交流通路,1、静态工作点的估算：,UBEQ已知！,画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解,6.2.2 基本放大电路的静态分析,(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,2、静态工作点的影响：,IBQ,Q,0,ICQ,UCEQ,合适的工作点在负载线的中间。正常工作时不会产生失真。,静态工作点合适：,Q,Q,0,基本共射放大电路的截止失真,Q点过低，信号进入截止区。,产生截止失真的原因：,Q,Q,0,消除截止失真的方法,工作点上移：-减小Rb,Q,0,Q,基本共射放大电路的饱和失真,Q点过高，信号进入饱和区。,产生饱和的原因：,消除饱和失真的方法,消除方法：增大Rb。,归纳：,Q点过低（IB小，IC小，UCE大），产生截止失真；输出波形被削掉正半周；,Q点过高（IB大，IC大，UCE小），产生饱和失真；输出波形被削掉负半周；,调：Rb IB IC Q点,调：Rb IB IC Q点,调整工作点通过调整Rb实现！,注意！,画出放大电路的交流通路,估算：电压放大倍数输入电阻输出电阻,6.2.3 基本放大电路的动态分析,画出放大电路的微变等效电路,1、三极管的微变等效电路,在放大电路中,在低频小信号作用下,将三极管工作在线性区。在此条件下，可以用一个线性模型代替三极管，即三极管的微变等效电路。该模型只能用于放大电路动态小信号参数分析。,输入端近似一电阻。,晶体管输入电阻rbe,输出端近似一受控恒流源。,ib,rbe与 Q点有关;Q点愈高，即IC愈大，rbe愈小!,注意！,估算公式：,2、利用交流（微变）等效电路进行放大电路动态分析,画出直流通路计算ICQIEQ，计算rbe,电压放大倍数,放大电路的输入电阻与信号源内阻无关，输出电阻与负载无关。,输入电阻,输出电阻,根据功能分,1.电压放大器,以小的输入电压控制大的输出电压,小信号工作,主要考虑电压放大倍数，输入输出电阻。,2.功率放大器,以小的输入功率控制大的输出功率,大信号工作,主要考虑功率、效率、失真情况及输出电阻。,6.3 常用放大器的类型及特点,根据信号形式分,1.交流放大器,放大交流信号,阻容耦合（级与级之间的连接形式）,2.直流放大器,放大直流信号,直接耦合（级与级之间的连接形式）,1、共射放大器,2、射极输出器,3、差动放大器,根据电路结构分,4、互补对称功率放大电路,输入、输出以发射极为公共点；,放大倍数高，输入电阻较小，输出电阻较大；,一般作放大器的中间级。,共射电路,1、电路的组成,6.3.1 射极输出器,2、静态分析：,3、动态分析：,1、电压放大倍数,2、输入电阻,输入电阻高,3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,一般,所以,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强,归纳：,输入、输出以集电极为公共点；,电压放大倍数小于1，近似为1；射极跟随器；,一般作放大器的输入级（输入电阻高）；输出级（输出电阻低）；中间级（减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用）,输入电阻高，向信号源索取电流小；,输出电阻低，带负载能力强；,电流放大能力强（输出电流Ie）；,6.3.2 差动放大电路,电路结构对称；双电源；双端输入、双端（单端）输出,1.电路结构,RP:调零电位器。调整左右平衡,2.输入信号分类,1,差模输入:,ui1=-ui2=ud,共模输入:,2,ui1=ui2=uC,(differential mode),(common mode),3,任意输入:ui1,ui2,差模分量:,共模分量:,ud,uC,分解,差模电压放大倍数:,共模电压放大倍数:,共模抑制比:,（Common-Mode Rejection Ratio),3.主要性能指标,大！,0！,！,两边完全对称,差放放大的是两输入端的差：uo=Au（ui1-ui2）,两输入端中一个为同相输入端（输出与输入同相位），一个为反相输入端（输出与输入反相位）。,差动放大电路放大差模信号，抑制差模信号，,4.应用,放大直流信号,互补对称电路,输入大信号，NPN、PNP轮流工作；,功率放大，一般用在输出级。,输出功率大，效率高，输出电阻低；,