第12章基本放大电路.

下一页返回上一页退出章目录第12章基本放大电路12.1基本放大电路的组成12.2放大电路的直流通路和静态分析12.4静态工作点的稳定12.5射极输出器12.7互补对称功率放大电路12.3放大电路的交流通路和动态分析12.6差分放大电路下一页返回上一页退出章目录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效电路分析法；3.理解放大电路输入、输出电阻，理解互补功率放大电路的工作原理；4.理解差动放大电路的工作原理和性能特点；第12章基本放大电路下一页返回上一页退出章目录重点：放大电路静态值的计算，微变等效电路分析方法，分压式偏置电路，射级输出器的特点和用途。难点：微变等效电路的分析。下一页返回上一页退出章目录放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。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：1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。下一页返回上一页退出章目录微弱信号数伏量级数百毫伏量级放大：放大的两个要求：信号增强、波形不失真下一页返回上一页退出章目录12.1基本放大电路的组成12.1.1共发射极基本放大电路组成共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出章目录12.1基本放大电路的组成12.1.2基本放大电路各元件作用晶体管V--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2V+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出章目录12.1基本放大电路的组成12.1.2基本放大电路各元件作用集电极电源UCC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使信号顺利输入、输出。信号源共发射极基本电路负载+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出章目录信号源的两种形式VSRS＋－ISRS电压源：电流源：理想电压源与内阻相串联。理想电流源与内阻相并联。SSSRVI转换放大电路中静态和动态分析下一页返回上一页退出章目录Ib大写字母、小写下标，表示交流分量的有效值。iB小写字母、大写下标，表示总量（瞬时值）。ib小写字母、小写下标，表示交流分量。符号规定IB大写字母、大写下标，表示直流分量。下一页返回上一页退出章目录iBt直流分量IB交流分量ib下一页返回上一页退出章目录iBt瞬时值iB0下一页返回上一页退出章目录静态：放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。分析方法：估算法、图解法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：(1)使放大电路的放大信号不失真；(2)使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE。静态分析：确定放大电路的静态值。下一页返回上一页退出章目录12.2.1用估算法确定静态值1.直流通路估算IBBBECCBRUUI所以BCCBRUI根据电流放大作用CEOBCIIIBBIβIβ2.由直流通路估算UCE、IC当UBEUCC时，由KVL:UCC=IBRB+UBE由KVL:UCC=ICRC+UCE所以UCE=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB下一页返回上一页退出章目录例1：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：电路中IB和IC的数量级不同mAmABCCB04030012.RUImAmABC51040537...IIVVCCCCCE645112.RIUU+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB下一页返回上一页退出章目录12.2.2用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤：1.用估算法确定IB优点：能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。2.由输出特性确定IC和UCC常数B)(CECIUfIUCE=UCC–ICRC直流负载线方程+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB下一页返回上一页退出章目录UCE/VIC/mAO12.2.2用图解法确定静态值BBECCBRUUICtanR1直流负载线斜率ICQUCEQCCCRUUCC常数B)(CECIUfIUCE=UCC–ICRC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点求例1（图解法）下一页返回上一页退出章目录UCE/VIC/mAO分析UCEQ对电路的Q的影响：ICQUCEQCCCRUUCCQUCEQ太大截止区UCEQ太小饱和区分析RB对电路的Q的影响：RB太大饱和区RB太小截止区下一页返回上一页退出章目录动态：放大电路有信号输入（ui0）时的工作状态。分析方法：微变等效电路法，图解法。所用电路：放大电路的交流通路。动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象：各极电压和电流的交流分量。目的：找出Au、ri、ro与电路参数的关系，为设计打基础。下一页返回上一页退出章目录12.3.1交流通路交流通路画法：（Cb1、Cb2、VCC短路）共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出章目录12.3.2动态分析微变等效电路：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：晶体管在小信号（微变量）情况下工作。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：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。(小信号模型法）1.微变等效电路法下一页返回上一页退出章目录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输入特性在小范围内可近似线性化。1)三极管的微变等效电路UBEIB对于小功率三极管：)mA()mV(26)1()(200EbeIβrrbe一般为几百欧到几千欧。CEBBEbeUIUr(1)输入回路QCEbbeUiu输入特性晶体管的输入电阻晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和ib之间的关系，rbe是一个对交流信号而言的动态电阻。IBUBEO下一页返回上一页退出章目录(2)输出回路CEBCUIIβrce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。CEbcUii晶体管的电流放大系数晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源ic=ib等效代替，即由来确定ic和ib之间的关系。一般在20～200之间，在手册中常用hfe表示。BCCEceIIUrBcceIiuICUCEQO下一页返回上一页退出章目录ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-(3)三极管的微变等效模型rbeBEC晶体管的B、E之间可用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。下一页返回上一页退出章目录复习：受控源独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。下一页返回上一页退出章目录U1+_U1U2I2I1=0(a)VCVS+-+-I1(b)CCVS+_U1=0U2I2I1+-+-四种理想受控电源的模型(c)VCCSgU1U1U2I2I1=0+-+-(d)CCCSI1U1=0U2I2I1+-+-电压控制电压源电流控制电压源电压控制电流源电流控制电流源下一页返回上一页退出章目录2）放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii下一页返回上一页退出章目录分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路2）放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbIβSErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS下一页返回上一页退出章目录（1）电压放大倍数AubebirIULcoRIUbeLrRAuLCL//RRRio:UUAu定义当放大电路输出端开路(未接RL)时LbRI因rbe与IE有关，故放大倍数与静态IE有关。（P41例题12.2略）负载电阻愈小，放大倍数愈小。beCrRβAu式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1：iUiIbIcIoUbIβSErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS下一页返回上一页退出章目录(2)放大电路输入电阻ri定义：iiiIUr输入电阻+-信号源Au放大电路SESRiIiU+-ri是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。放大电路ir信号源SESRiIiU+-+-ri↑,越好优点：（1）ri↑从信号源吸取电流↓；（2）ri↑电压↑；（3）ri↑多级放大中提高前级的Au。下一页返回上一页退出章目录iiIUribeB//rR时，当beBrRbRiBIIUbeirriUiIbIcIoUbIβSErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riBRI下一页返回上一页退出章目录放大电路进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLoUoEro+_定义：oooIUr输出电阻：ro是表明放大电路带负载能力的参数。RSRLoU+_Au放大电路+_SEro↓,越好(3)放大电路输入电阻ro下一页返回上一页退出章目录+_RLoUoEro+_已知：UOC=4V，RL=6KΩ，UO=3V。求：rO解：输出端开路时oocEU输出端接RL时OLOLOERrRU则kRUUrLOOCO21下一页返回上一页退出章目录rbeRbRciibicibitoctvRRi计算输出电阻的一般方法：加压求流法1、所有独立电源置零，保留受控源;2、断开负载，加压求流。titvRs下一页返回上一页退出章目录iUiIbIcIoUbIβSErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点：1.放大倍数高；2.输入电阻低；3.输出电阻高。CoooRIUr例3：求ro的步骤：(1)断开负载RLoU(3)外加电压oI(4)求or外加oICRcoIIIbcIβICoRCRUI00cbII所以(2)令或0iU0SE下一页返回上一页退出章目录Rb+VCCRcC1C2(课堂练习)综合例题：已知VCC=12V，Rc=3K，Rb=470K，=100,试求：（1）静态工作点（2）Au（3）ri、ro（4）接RL＝2K后的Au++下一页返回上一页退出章