电工电子经典课件Ch.5基本放大电路

1Chapter5基本放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路2主要内容•放大电路的基本概念及其性能指标•共射极放大电路•射极输出器Chapter4半导体分立器件及基本电路35.1放大电路的基本概念及其性能指标5.1.1放大电路的基本概念放大电路RL++Rs+iUoUsUiIoI信号源负载放大的对象：输入信号（电压或电流——正弦量）放大的本质：能量的控制放大的基本要求：不失真放大放大电路的基本概念及性能指标Chapter4半导体分立器件及基本电路45.1.2性能指标1.放大倍数电压增益（电压放大倍数）iouUUA电流增益ioIIAI功率增益iuiioPAAIUIUAo表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出信号（Uo、Io、Po）比输入信号增大的倍数，又称增益。放大电路的基本概念及性能指标放大电路RL++Rs+iUoUsUiIoIChapter4半导体分立器件及基本电路52.输入电阻和输出电阻iiiIURRi反映了放大电路对信号源的衰减程度。Ri越大，放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号Ui越接近信号源电压Us。输入电阻放大电路有严格的输入输出端定义，其输入输出端可以用不同的电路来等效。RL++Rs+iUoUsUiIoI+oURoRi放大电路的基本概念及性能指标（1）输入端：sisiURRRUiChapter4半导体分立器件及基本电路6输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载能力的强弱。Ro越小，带负载能力越强。RL++Rs+iUoUsUiIoI+oURoRi输出电阻：放大电路的基本概念及性能指标（2）输出端：②Ro：将信号源Us短路，负载RL开路，从输出端口看进去的等效电阻。iUKUooLOLURRRUoLooLoooo)1(RUURUUUR①Chapter4半导体分立器件及基本电路73.通频带衡量放大电路对不同频率信号的适应能力LHbwfffLf下限频率Hf上限频率4.最大不失真输出电压Uom5.最大输出功率Pom和效率η放大电路的基本概念及性能指标Chapter4半导体分立器件及基本电路85.2共发射极放大电路•共射极放大电路的组成及放大原理•静态分析•动态分析•射极偏置电路三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路9组成1.共射极放大电路的组成及放大原理三极管及其放大电路起放大作用保证ui加到发射结，且UCC不影响us保证只将信号输送到负载将iC转换为uo保证T处于放大状态，并提供电路能量放大电路应由放大器件、直流电源和偏置电路、输入电路和输出电路几部分组成。Chapter4半导体分立器件及基本电路10放大原理直流量：字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。交流量：字母小写，下标小写。ib，ic，uce。瞬时量：字母小写，下标大写。iB，iC，uCE。放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号(交直流共同作用放大交流信号）。三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路112.静态分析当输入信号us=0时，电路中各电压、电流均为直流，故称静态。静态分析：确定电路静态时的IB、IC、UCE即静态工作点Q。（1）用估算法确定静态工作点QC开路三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路12BCIIbCCbBECCBRVRUVICCCCCEIRVU输入回路输出回路由直流通路三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路13例4.4求：当Rb=600k，200k时，三极管的静态工作点Q位于哪个区？mA2612maxCCCCRVI而iC最大饱和电流：∵Q位于放大区已知：=50，VCC=12V，RC=6k解：当Rb=560k时bCCbBECCBRVRUVIA20mA02.060012＝BCIImA102.050＝＝CmaxCII三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路14当Rb=200k时∵Q位于饱和区bCCbBECCBRVRUVIA60mA06.020012＝BCIImA306.050＝＝CmaxCII三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路15uCEiCoVCCMNCCCRV），（CCC0NRVMN称放大电路的直流负载线，斜率为−1/RC。图解步骤：用估算法求出基极电流IB。根据IB在输出特性曲线中找到对应的曲线。作直流负载线。（2）用图解法确定静态工作点QUCE=VCC–ICRC），（0MCCVIB确定静态工作点Q。ICUCEQ三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路163.动态分析图解分析法动态当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、电流便在其静态值附近随信号变化的动态。动态分析分析信号的传输情况，即计算放大电路的性能指标如Au、ri、ro等。动态分析法小信号模型分析法三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路17(1)图解分析法加入ui后，iB、iC、uCE都在静态直流量上叠加了一个交流量，即iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+uceuCE中的交流成分uce（uo）远大于ui，波形相同且与ui相位相反，称反相放大。三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路18静态工作点Q设置得不合适，会出现非线性失真。若Q点偏高，出现饱和失真；若Q点偏低，出现截止失真。三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路19(2)小信号模型分析法分析思路：在小信号(微变量)情况下工作时，可在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线，三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将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。然后用线性电路的分析方法来计算放大电路的性能指标。三极管的小信号等效电路放大电路的微变等效电路计算放大电路的性能指标三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路20三极管的小信号等效电路bbeBBEbeiuIUr输入回路)mA(mV)(26)1(300EbeIrrbeubeib+−be三极管的输入电阻低频小功率管输入电阻的估算公式rbe的量级从几百欧到几千欧。++−−iBiCuBEuCE三极管及其放大电路oiBuBEUCEIBQIBUBEChapter4半导体分立器件及基本电路21输出回路输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。当UCE为常数时，CECEbcBCUUiiII集电极和发射极之间可等效为一个受ib控制的电流源ib+−uceicce三极管及其放大电路QiCuCEIBICICUCE++−−iBiCuBEuCEChapter4半导体分立器件及基本电路22三极管的小信号等效电路++−−ibicubeucebeecib+−uceiccerbeubeib+−be)mA(mV)(26)1(300EbeIr三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路23放大电路的微变等效电路a.画交流通路C短路VCC对地短路b.画出小信号等效电路三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路24计算放大电路的性能指标电压放大倍数Au由输入回路：bbeiIrULcoRIUbcIILcL//RRRiouUUAbeLrR由输出回路：负号表示uo与ui反相三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路25输入电阻ri输出电阻robebebiii//rrRIUrcoRr000bcbiIIIU时，，受控电流源相当于开路，iIro三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路26例4.5分析图示各电路有无正常电压放大的能力。三极管及其放大电路分析：组成放大电路的原则是：1）直流通路是否发射结正偏，集电结反偏。2）交流通路（微变等效电路）ui能否引入uo能否引出无电压放大能力。因为没接入RC，交流输出短路，uo无法引出。Chapter4半导体分立器件及基本电路27无电压放大能力。因为UBEQ=0，发射结不正偏，管子静态时工作于截止区。三极管及其放大电路无电压放大能力。因为VBB对交流输入信号短路，ui无法引入。Chapter4半导体分立器件及基本电路28例4.6电路如图所示。已知三极管的UBE=0.7V，β=50，Rb=377kΩ，Rc=6kΩ，RL=3kΩ，Rs=100Ω，VCC=12V。试计算：1、电路的静态工作点Q。2、电压放大倍数Au。3、输入电阻ri、输出电阻ro。三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路29bBECCBRUVI解：1、求静态工作点Q根据直流通路，有则IC=βIB=500.03=1.5（mA）UCE=VCC－ICRc=12－1.56=3VμA303777.012IBQ三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路302、电压放大倍数Au画出小信号等效电路。iouUUAbbeLcb//IrRRIbeLc//rRREbe261300Ir）（12005.126501300）（3.832.13//650uA三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路313、输入电阻ri、输出电阻rori=Rb//rbe≈1kΩro=Rc=6kΩ三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路324.射极偏置电路1)电路结构T↑→IC↑→IE↑→URe↑→UBE↓→IB↓IC↓CCb2b1b2BVRRRU自动调节过程：该电路又称分压偏置电路或工作点稳定电路。分压式电路固定基极电位Re电阻实现自动调节三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路332)静态分析CCb2b1b2BVRRRUCIRUUIeBEBECcEeCCCEIRIRVUEceCCIRRV）（直流通路如图当I1IB且β足够大时，可有：三极管及其放大电路/BCIIChapter4半导体分立器件及基本电路343）动态分析小信号等效电路如图。指标计算与固定偏置电路相同。三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路355.3射极输出器EeBEBbCCIRUIRV1、静态分析BE1II）（EeCCCEIRVU信号由基极输入，由发射极输出。ebBECCB1RRUVI）（三极管及其放大电路BCIIChapter4半导体分立器件及基本电路362、动态分析Lbo1RIU）（Lbbebi1RIrIU）（LbeLiou11RrRUUA）（）（①电压增益：beL1rR）（1uA画出小信号等效电路故又称电压跟随器。LeL//RRR三极管及其放大电路Chapter4半导体分立器件及基本电路37ri=Rb//[rbe+（1+β）R'L]③输出电阻：ebsbeo//1//RRRrr1sbeRr②输入电阻：射极输出器的主要特点：电压放大倍数接近1；输入电阻高；输出电阻低。常被用作多级放大电路的输入级或输出级。riro三极管及其放大电路