电工电子技术课件-太原理工-第05章：三极管及基本放大电路-119页-3.5M-PPT版

2019/10/81目录电工电子技术电工基础教学部第5章基本放大电路太原理工大学电工基础教学部2019/10/82目录电工电子技术电工基础教学部第5章基本放大电路5.1共射极放大电路5.4静态工作点的稳定5.5射极输出器5.7多级放大电路5.10场效晶体管放大电路5.8差分放大电路5.9功率放大器*5.6共基极电路5.2放大电路的静态分析5.3放大电路的动态分析2019/10/83目录电工电子技术电工基础教学部第5章基本放大电路本章要求：1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。2.掌握静态工作点的估算方法和放大电路的微变等3.效电路分析法。3.了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念，了解放大电路的频率特性、互补功率放大电路的工作原理。4.了解差动放大电路的工作原理和性能特点。2019/10/84目录电工电子技术电工基础教学部5.1晶体管共发射极放大电路5.1.1共发射极放大电路的组成+UCCRCC1C2TRB++RLuiuoRSuSEC输入端接低频交流电压信号ui输出端接负载电阻ＲL，输出电压为uoECRCC1C2TRB++RLuiuoEB2019/10/85目录电工电子技术电工基础教学部1.元件作用①集电极电源UCC电路的能源、给晶体管加偏置电路的核心元件。工作在放大区，利用其电流放大作用，将微弱的电信号进行放大。②晶体管T③基极电阻RB确定的静态工作点Q④集电极电阻RC实现电路的电压放大ui↑→iB↑→iC↑→uCE↓→uo↓ui↓→iB↓→iC↓→uCE↑→uo↑⑤耦合电容C1、C2隔直流通交流对直流视为开路对交流视为短路+UCCRCC1C2TRB++RLuiuoiCiBuCE2019/10/86目录电工电子技术电工基础教学部2.直流通路和交流通路+UCCRCTRBICIBUCEUBERCTRBRLuiuoicibuceube+UCCRCC1C2TRB++RLuiuoiCiBuCEuBE原电路直流通路交流通路RCTRBRLuiuoicibuceube直流分量（静态值）：大写大注IBICUBEUCE总电量（瞬时值）：小写大注iBiCuBEuCE交流分量（瞬时值）：小写小注ibicubeuce交流分量（有效值）：大写小注IbIcUbeUce2019/10/87目录电工电子技术电工基础教学部总电量=直流分量+交流分量bBBiIicCCiIibeBEBEuUuceCECEuUuIBtotoibtoiBA40A20A20A20A40A60以基极电流iB为例波形如图所示2019/10/88目录电工电子技术电工基础教学部5.3.2静态分析1.由直流通路确定静态工作点+UCCRCTRBICIBUCEUBE直流通路CCCCCEBCBCCBBECCBRIUUIIRURUUI2019/10/89目录电工电子技术电工基础教学部用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5解：A40mA04.030012BCCBRUImA5.104.05.37BCIIV645.112CCCCCERIUU注意：电路中IB和IC的数量级例+UCCRCTRBICIBUCEUBE2019/10/810目录电工电子技术电工基础教学部2.由图解法求静态工作点QCCCRUUCC先找出IB对应的输出特性曲线然后在输出特性上作出直流负载线ICUCEoBCCBRUIQCEUCI交点为Q点CCCCCERIUU——直流负载线方程横轴的截距为UCC纵轴的截距为CCCRU直流负载线斜率C1tanR2019/10/811目录电工电子技术电工基础教学部Q点太低容易截止CCCRUUCCICUCEoQIB3.电路参数对Q的影响⑴UCC、RC一定时，改变RBRB↑→IB↓→Q↓RB↓→IB↑→Q↑Q点太高容易饱和Q1IB1Q2IB22019/10/812目录电工电子技术电工基础教学部⑵UCC、RB一定时，改变RCUCCICUCEoQIBRC↑→α↑→负载线平缓Q1Q2Q1点靠近饱和区RC↓→α↓→负载线陡直RC↓=0时，无电压放大作用⑶RC、RB一定时，改变UCCUCC1ICUCEoQ2IB2UCC2UCC3IB3Q3IB1Q1直流负载线斜率不变直流负载线平行移动BCCBRUIUCC↑→↑→Q↑2019/10/813目录电工电子技术电工基础教学部5.3.2放大电路的动态分析1.微变等效电路法⑴晶体管的微变等效电路①等效的条件工作范围在特性曲线的线性段小信号（微变信号）mV、μV级β=常数②等效电路引出ebcubeuceibicbecubeucerbeibicβib2019/10/814目录电工电子技术电工基础教学部UBEIBbbeBBEbeiuIUr晶体管的输入电阻：)mA(mV26)1(300EbeIriBuBEQoQ1Q2UBEIBiCuCEoQ1Q2QUCEICIBIC晶体管的电流放大系数：bcBCiiIIbcii输出端相当于一个受ib控制的电流源。输入端相当于电阻rbe2019/10/815目录电工电子技术电工基础教学部cceCCEiuIUrce晶体管的输出电阻rce：rce可视为开路iCuCEUCEICobecubeucerbeibicβibrcecerI、0C2019/10/816目录电工电子技术电工基础教学部对交流信号ui而言短路+UCC短路置零⑵放大电路的微变等效电路RBRCC1C2RLuiuo2019/10/817目录电工电子技术电工基础教学部rbeibibiiicuiuoRBRCRL将交流通道中的晶体管用微变等效电路代替RCTRBRLuiuoicibuceube2019/10/818目录电工电子技术电工基础教学部3.动态性能指标的计算(1)电压放大倍数AurbeibibiiicuiuoRBRCRLbebLCb)//(rIURRIUiobeLbebLCb)//(rRrIRRIUUAiou其中，RL′=RC//RL;负号表示uo与ui反相;beCrRAou可见：RL愈大，Au愈高。一般总希望负载电阻RL大一些。输出端开路时2019/10/819目录电工电子技术电工基础教学部rbeibibiiicuiuoRBRCRLRSuS源电压放大倍数SuAbeSLSbeLSSSSrRRrRrrRrRrAUUUUUUAiiiiuiioou式中ri=RB//rbe≈rbe（通常RBrbe）SuA可见：RS愈小，愈高。一般希望RS小一些2019/10/820目录电工电子技术电工基础教学部(2)输入电阻ri放大电路是信号源（或前一级）的负载，输入电阻ri就是信号源（或前一级）的负载电阻。ri↑→ii↓→减轻信号源负担iiiIUrrbeibibiiicuiuoRBRCRLRSuSbeBrURUIiiibebeB//rrRIUriii∴ri↑→ui↑→uo↑→本级Au↑ri↑→前一级RL↑→前一级Au↑一般要求：输入电阻ri越高越好2019/10/821目录电工电子技术电工基础教学部(3)输出电阻rorbeibibiiicuiuoRBRCRLRSuS0osUooIUrC,0oLSRIUrRUoo一般要求：输出电阻ro越小越好放大电路是负载（或后一级）的信号源，其等效信号源的内阻就是输出电阻roro↓→带负载能力强ro↓→后一级RS↓→后一级Aus↑rbeIb=0Ib=0RBRCRSuS=0oUoI2019/10/822目录电工电子技术电工基础教学部Looo)1(RUUrLLooo)(RRrUURLOUroOU另一种计算输出电阻的方法oU——开路（空载）时的输出电压oU——通路（负载）时的输出电压oUrbeIbIbIiIcUiRBRCRSUSoUrbeIbIbIiIcUiRBRCRLRSUS2019/10/823目录电工电子技术电工基础教学部4.放大电路其它性能指标的介绍（1）波形的非线性失真Q点太低，信号进入截止区uoiCuCEoQiC①截止失真：截止区截止失真消除截止失真的方法：减小RB阻值，增大IB，提高Q点的位置。2019/10/824目录电工电子技术电工基础教学部iCuCEoQiCuoQ点太高，信号进入饱和区②饱和失真：消除饱和失真的方法：增大RB阻值，减小IB，降低Q点的位置。饱和区饱和失真2019/10/825目录电工电子技术电工基础教学部iCuCEoQuoiC总之，设置合适的静态工作点，并且输入的信号幅度适中，可避免放大电路产生非线性失真。2019/10/826目录电工电子技术电工基础教学部(2)通频带Aum0.7AumfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：BW=fH–fLAu=f（f）fAuo(3)最大输出幅度+UCCRCC1C2RB++RLuiuoiCiBuBECof↓→XC↑→耦合电容C1、C2分压→uo↓→Au↓f↑→↓→寄生电容Co分流→io↓→uo↓→Au↓oCX2019/10/827目录电工电子技术电工基础教学部5.4静态工作点的稳定5.4.1温度对静态工作点的影响BCCBRUI固定偏置放大电路中Q´温度升高时，输出特性曲线上移，造成Q点上移温度TICEOICQiCuCEQoQ点不稳定IB=020A40A60A80A100AIB=020A40A60A80A100A温度TICQQ点不稳定2019/10/828目录电工电子技术电工基础教学部5.4.2分压式偏置放大电路B21III2B1BCC21RRUII2B2BRIUCC2B1B2BURRREEBEBBERIUUUUEBEBEBEEECRURUURUII可见IC与温度无关1.稳定原理RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEI1IBI2BEBEBUUUU则时，2019/10/829目录电工电子技术电工基础教学部温度TUBEIBICUEICRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEI1IBI2UB不变通过自动调节使电流IC基本不变。B21)10~5(IIIBEB)10~5(UU要求：2019/10/830目录电工电子技术电工基础教学部2.静态工作点的计算CC2B1B2BURRRUBEBEBECRUUIICBβIIEECCCCCERIRIUU估算法:UBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–2019/10/831目录电工电子技术电工基础教学部3.动态分析对交流：旁路电容CE将RE短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro？旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–2019/10/832目录电工电子技术电工基础教学部RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微变等效电路2B1BB//RRR短路对地短路如果去掉CE，Au，ri，ro?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbIβSEeIREBRI2019/10/833目录电工电子技术电工基础教学部无旁路电容CE有旁路电容CEEbeL)1(RβrRβAuAu减小beLrRβAuEbeB2B1i)1(Rβ//R//RrrCoRrbeBir//RrCoRr分压式偏置电路ri提高ro不变2019/10/834目录电工电子技术电工基础教学部？即：SosEUAu对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS时iSibeLsrRrrRβAu所以SosEUAuSii