电子技术电子教案第2A章课件.ppt

1、EXITEXIT第第 2 2 章章 基本放大电路基本放大电路 本章点睛本章点睛信号产生电路信号产生电路基本放大或基本放大或集成放大电集成放大电路路功率放大电功率放大电路路EXITEXIT在进行本章的学习之前，先来看看下面的几个问题你知道吗？问题1：“本章点睛”中的图是什么？问题2：什么是“放大”呢？“放大电 路”是作什么用的？问题3：用什么器件来完成放大的作用？EXITEXIT基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理放大器的分析方法放大器的分析方法常见的放大电路常见的放大电路放大器的频率特性放大器的频率特性多级放大器多级放大器本章小结本章小结EXITEXIT主要要求：主要要求：

2、了了解解基本放大电路的组成基本放大电路的组成2.1 放大电路基础知识放大电路基础知识掌握其工作原理掌握其工作原理,及静态工作点的求解及静态工作点的求解了解放大器的主要性能指标了解放大器的主要性能指标EXITEXIT2.1.1 基本单级放大电路的连接形式基本单级放大电路的连接形式放大器的输入输出端口放大器的输入输出端口EXITEXIT具有放大作用具有放大作用,是是放大器的核心放大器的核心;,与基极电流集电与基极电流集电极电流和三极管的电压偏置有极电流和三极管的电压偏置有密切关系密切关系;,把放大的电流把放大的电流转换成电压输出转换成电压输出;,具有隔直通具有隔直通 交作用交作用,传递交流信号又使

3、放传递交流信号又使放 大器不受信号源和输出负载的大器不受信号源和输出负载的影响影响.按放大目的的不同按放大目的的不同,放大器又分放大器又分,下面以共射极交流基本放大电路为例分析下面以共射极交流基本放大电路为例分析:EXITEXIT 适当选取适当选取R Rb,b,R RC,C,U UCCCC参数参数,晶体管就能工作在放大区晶体管就能工作在放大区:若晶体管射基极等效动态若晶体管射基极等效动态电阻为电阻为r rbebe,加入输入信号加入输入信号u ui i前前i iB B=I IB B,则分析电路则分析电路:以基极电流为例以基极电流为例,i iB B代表基极电流的瞬时值代表基极电流的瞬时值,I IB

4、 B代代表直流分量表直流分量,i ib b代表交流分量代表交流分量,有效值用有效值用I Ib b表示表示,复复数量量用数量量用 表示表示.bIEXITEXIT2.1.2 基本放大电路中常见元器件的作用基本放大电路中常见元器件的作用EXITEXIT 适当选取适当选取R Rb,b,R RC,C,U UCCCC参数参数,晶体管就能工作在放大区晶体管就能工作在放大区:若晶体管射若晶体管射基极等效动态电阻为基极等效动态电阻为r rbebe,加入输入信号加入输入信号u ui i前前i iB B=I IB B,则分析电路则分析电路:以基极电流为例以基极电流为例,i iB B代表基极电流的瞬时值代表基极电流的

5、瞬时值,I IB B代代表直流分量表直流分量,i ib b代表交流分量代表交流分量,有效值用有效值用I Ib b表示表示,复复数量量用数量量用 表示表示.bI2.1.3 基本放大电路的工作原理基本放大电路的工作原理EXITEXIT:u ui i经过输入端电容经过输入端电容C C1 1与与U UBEBE叠加到晶体管输入端叠加到晶体管输入端,使基极电流使基极电流i iB B发发生变化生变化,进而使集电极电流进而使集电极电流i ic c发生变化发生变化,i ic c在在R RC C上的压降使晶体管输上的压降使晶体管输出端电压发生变化出端电压发生变化,最后经过电容最后经过电容C C2 2输出交流电压输

6、出交流电压u uo(o(从图中可见从图中可见u uo o与与 u ui i相相位相反位相反,称为放大器的称为放大器的倒相作用倒相作用,适当选取适当选取R RC C,u uo o会比会比u ui i大的多大的多)微弱的电压信号微弱的电压信号u ui iicuoBJTRC利用晶体管的控制作用，把利用晶体管的控制作用，把转化成转化成EXITEXIT2.1.4 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1.放大倍数或增益放大倍数或增益电压放大电压放大Au电流放大倍数电流放大倍数Ai功率放大倍数功率放大倍数Ap 工程上经常用以工程上经常用以1010为底的对数来表为底的对数来表示电压放大倍数和电流放

7、大倍数的大示电压放大倍数和电流放大倍数的大小，小，(dB)10lg功率益(dB)A20lg益)电流(电压APEXITEXIT2.2.最大输出幅度最大输出幅度放大器能供给的最大输出电压放大器能供给的最大输出电压(最大输出电流最大输出电流)的大小的大小,用用U Uomaxomax和和I Iomaxomax表示表示.3.3.输入电阻输入电阻R Ri i从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大电路的输入电阻电路的输入电阻EXITEXIT4.4.输出电阻输出电阻输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻LOOOOo

8、LLORrUrRRUUU)1(EXITEXIT2.2晶体管共发射极放大电路晶体管共发射极放大电路 主要要求：主要要求：掌握放大电路的静态分析法。掌握放大电路的静态分析法。掌握放大电路的动态分析掌握放大电路的动态分析。EXITEXIT2.2.1 2.2.1 放大电路的静态分析放大电路的静态分析EXITEXIT 直流通路直流通路EXITEXIT【例例2.2.12.2.1】硅三极管放大电路如图硅三极管放大电路如图2.2.22.2.2所示，所示，已知已知4040，试计算该电路的静态工作点。，试计算该电路的静态工作点。EXITEXITEXITEXIT2.1.2 放大电路的动态分析放大电路的动态分析小信号

9、等效小信号等效 电路分析法电路分析法 1.晶体管及其小信号等效模型晶体管及其小信号等效模型EXITEXIT2.1.2 放大电路的动态分析放大电路的动态分析小信号等效小信号等效 电路分析法电路分析法 2.小信号等效电路分析法小信号等效电路分析法（a a）共发射极基本放大电路）共发射极基本放大电路 （b b）交流通路）交流通路 （c c）小信号等效电路）小信号等效电路EXITEXIT【实例演示实例演示】图图2.2.62.2.6为固定偏置共发射极放大电路的测试电路与为固定偏置共发射极放大电路的测试电路与输入、输出电压波形。其中输入信号为输入、输出电压波形。其中输入信号为1kHz1kHz的正弦电压信号

10、，有效的正弦电压信号，有效值值12mV12mV，万用表实测输出电压有效值，万用表实测输出电压有效值1.65V1.65V，放大倍数约为，放大倍数约为140140倍，倍，输出电压与输入电压反相。电路中用可变电阻器和一固定电阻串联输出电压与输入电压反相。电路中用可变电阻器和一固定电阻串联作为基极偏置电阻，用来调整基极电流的大小，本例静态工作点的作为基极偏置电阻，用来调整基极电流的大小，本例静态工作点的实测数值为实测数值为U UBE=0.71VBE=0.71V，I IB=51.8AB=51.8A，U U CE=7.6V CE=7.6V，I IC=1.665mAC=1.665mA。EXITEXIT【例例

11、2.2.22.2.2】共发射极放大电路如图共发射极放大电路如图2.2.72.2.7所示。所示。已知已知V VCCCC=20V=20V，R RC C=6k=6k，R RB B=470k=470k，=45=45，R RL L=4k=4k，R RS S=1.25k=1.25k，U UBEBE=0.7V=0.7V，R RE E=1k=1k，C CE E为射为射极旁路电容，在交流时可认为短路。极旁路电容，在交流时可认为短路。求（求（1 1）Q Q点的数值；（点的数值；（2 2）源电压放大倍数）源电压放大倍数（3）输入电阻）输入电阻ri和输出电阻和输出电阻ro。EXITEXIT 3.静态工作点的位置与线形

12、失真的关系EXITEXITEXITEXIT2.2.32.2.3影响放大电路静态工作点稳定的因影响放大电路静态工作点稳定的因素素 晶体管是放大电路的核心，要使晶体管正常发挥作用，晶体管是放大电路的核心，要使晶体管正常发挥作用，还需要具备一定的外部条件即合适的静态工作点。还需要具备一定的外部条件即合适的静态工作点。1.1.静态工作点的意义静态工作点的意义 当当u ui i =0=0时，放大电路中没有交流成分，称为时，放大电路中没有交流成分，称为,或或称为称为。静态工作点可以用晶体管的电流。静态工作点可以用晶体管的电流,电压一电压一组数值来表示组数值来表示,分别是分别是。它们在三极管特性曲线上所确定

13、的一个点。它们在三极管特性曲线上所确定的一个点,称为称为，习惯上常用，习惯上常用Q Q表示表示,又称为又称为.EXITEXITEXITEXITEXITEXIT从以上分析可以看出，从以上分析可以看出，对克服失真起主要作对克服失真起主要作用。用。影响静态工作点的主要因素有影响静态工作点的主要因素有，,。这三个因素中，。这三个因素中，一般一般确定后不易改变；确定后不易改变；对静态工作点影响相比较小；对静态工作点影响相比较小；是这三是这三个因素中最主要因素，一般可认为个因素中最主要因素，一般可认为IBQIBQ与与成反比，饱和失真时，应增成反比，饱和失真时，应增大大使使IBQIBQ减小，降低工作点减小，

14、降低工作点Q Q（或减小）；截止失真时，应减小（或减小）；截止失真时，应减小，使使IBQIBQ增大，来升高静态工作点增大，来升高静态工作点Q.Q.只要调节只要调节总可以使静态工作点工作总可以使静态工作点工作在放大区直流负载线中间，在调节有困难时，再考虑调节在放大区直流负载线中间，在调节有困难时，再考虑调节和和。合理选择以上参数，直至波形不失真时为止合理选择以上参数，直至波形不失真时为止。EXITEXIT2.2.3 影响放大电路静态工作点稳定的因素影响放大电路静态工作点稳定的因素 分压式发射极偏置电路分压式发射极偏置电路EXITEXIT【例例2.2.32.2.3】分压式射极偏置电路如图分压式射极

15、偏置电路如图2.2.102.2.10所示，所示，6060，R RE E0.5k0.5k，R RB1B130k30k，R RB2B26.8k6.8k，R RC C2k2k，R RL L2k2k，三极管发射结压降为，三极管发射结压降为0.7V0.7V。求：（。求：（1 1）静态工作点静态工作点Q Q；（；（2 2）电压放大倍数（）电压放大倍数（3 3）输入电阻；（）输入电阻；（4 4）输出电阻输出电阻.EXITEXIT 发射极偏置电路的小信号等效电路发射极偏置电路的小信号等效电路 （2）电压增益电压增益EXITEXIT 2.3 2.3 晶体管共集电极放大电路晶体管共集电极放大电路 共集电极放大电路

16、共集电极放大电路EXITEXIT 共集电极放大电路的小信号等效电路共集电极放大电路的小信号等效电路EXITEXIT 2.3.2 2.3.2 共集电极放大电路的应用共集电极放大电路的应用1.1.共集电极电路用于多级放大器的输入级共集电极电路用于多级放大器的输入级EXITEXIT2.2.共集电极电路用于多级放大器的输入级共集电极电路用于多级放大器的输入级EXITEXIT依据依据KVL有有:UBEQ近似等于二极管的近似等于二极管的正向电压值正向电压值,一般取一般取:UBEQUCC UBEQIBQUCC RCICQ+UCEQ UCC=0ICQ=IBQbBEQCCBQRUUIEXITEXIT2.4 晶体

17、管共基极放大电路晶体管共基极放大电路 EXITEXIT2.4.1 2.4.1 共基极放大电路的组成与分析共基极放大电路的组成与分析EXITEXIT2.4.2 2.4.2 三种晶体管基本放大电路的比较三种晶体管基本放大电路的比较从电压放大倍数看，共射极和共基极电路的电压放大倍数均很大，从电压放大倍数看，共射极和共基极电路的电压放大倍数均很大，只不过共射极电路的输入输出电压同相，共基极电路的输入输出电只不过共射极电路的输入输出电压同相，共基极电路的输入输出电压反相，共集电极电路的电压放大倍数最小，小于压反相，共集电极电路的电压放大倍数最小，小于1 1约等于约等于1 1；从电流放大倍数看，共射极电路

18、同时具有较高的电流放大倍数，共从电流放大倍数看，共射极电路同时具有较高的电流放大倍数，共集电极电路的电流放大倍数最大，为（集电极电路的电流放大倍数最大，为（1 1）倍，共基极电流的电）倍，共基极电流的电流放大倍数最小，小于流放大倍数最小，小于1 1约等于约等于1 1；从输入电阻看，三种电路的输入电阻按照从大到小的顺序为：共集从输入电阻看，三种电路的输入电阻按照从大到小的顺序为：共集电极放大电路、共发射极放大电路和共基极放大电路。从输出电阻电极放大电路、共发射极放大电路和共基极放大电路。从输出电阻看，共集电极电路的带负载能力最强，其余两种较差。看，共集电极电路的带负载能力最强，其余两种较差。EX

19、ITEXIT2.5 2.5 场效晶体管放大电路简介场效晶体管放大电路简介EXITEXIT2.5.1 场效晶体管的直流偏置电路与静态分析场效晶体管的直流偏置电路与静态分析EXITEXIT2.5.1 交流分析交流分析1.场效应晶体管的小信号等效模型场效应晶体管的小信号等效模型2.场效晶体管放大电路的小信号等效电路分析场效晶体管放大电路的小信号等效电路分析EXITEXIT2.6 2.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈EXITEXIT2.6.1 负反馈的基本概念负反馈的基本概念电子电路中常见的两种反馈存在形式电子电路中常见的两种反馈存在形式1.什么是反馈？怎样知道一个放大电路中是否有反馈呢？什么

20、是反馈？怎样知道一个放大电路中是否有反馈呢？EXITEXIT2.反馈的框图与反馈的极性反馈的框图与反馈的极性交流反馈和直流反馈交流反馈和直流反馈EXITEXIT反馈放大电路方框图反馈放大电路方框图2.反馈的框图与反馈的极性反馈的框图与反馈的极性EXITEXIT3.3.负反馈放大电路的一般表达式负反馈放大电路的一般表达式diifXXX负反馈放大电路的一般表达式基本放大电路的放大倍数odiXAX反馈网络的反馈系数 foXFX反馈放大电路的放大倍数ofiXAX闭环增益fA oofidif1XXAAXXXAFEXITEXIT4.4.反馈深度反馈深度EXITEXIT2.6.2 反馈放大电路的分类反馈放大

21、电路的分类1.1.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈EXITEXIT2.2.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈（a a）串联反馈）串联反馈 （b b）并联反馈）并联反馈EXITEXIT3.3.负反馈的四种基本类型与判别方法负反馈的四种基本类型与判别方法根据反馈放大电路的采样和比较方式，可以分别构成四种负反馈根据反馈放大电路的采样和比较方式，可以分别构成四种负反馈组态组态电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。电流并联负反馈。EXITEXIT【例例2.6.12.6.1】共集电极放大电路共集电极放大电路电压串联负反馈的反馈

22、分析电压串联负反馈的反馈分析。EXITEXIT【例例2.6.22.6.2】电流并联负反馈放大电路的反馈分析电流并联负反馈放大电路的反馈分析EXITEXIT【例例2.6.32.6.3】分析图分析图2.6.92.6.9所示分压式射极偏置电路的反馈极性并所示分压式射极偏置电路的反馈极性并 判断反馈类型。判断反馈类型。EXITEXIT【例例2.6.42.6.4】图图2.6.102.6.10所示电路是由所示电路是由NPNNPN三极管构成的集三极管构成的集电极基极偏置的反相电压放大电路。（电极基极偏置的反相电压放大电路。（1 1）分析该电路是）分析该电路是否具有稳定静态工作点的作用；（否具有稳定静态工作点

23、的作用；（2 2）判断该电路的交流反）判断该电路的交流反馈类型，标出反馈信号的位置。馈类型，标出反馈信号的位置。EXITEXIT【例例2.6.52.6.5】分析判断图分析判断图2.6.112.6.11中两级放大电路的反中两级放大电路的反馈类型和反馈极性。馈类型和反馈极性。EXITEXIT2.6 2.6 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈EXITEXIT2.6.3 引入负反馈对放大电路性能的影响引入负反馈对放大电路性能的影响1.1.降低放大电路的增益降低放大电路的增益2.2.提高增益的稳定性提高增益的稳定性【例2.6.6】已知某负反馈放大电路的开环放大倍数的大小为A=10000，反馈系数F=0

24、.01，由于三极管参数的变化使开环放大倍数减小了10%，试求变化后的闭环放大倍数Af的大小及其相对变化量。EXITEXITf0000f11(10)0.1111 9000 0.01dAdAAAF A EXITEXIT3.3.减少非线性失真减少非线性失真EXITEXIT4.4.扩展带宽扩展带宽 波特图波特图EXITEXIT5.5.对放大电路输入电阻和输出电阻的影响对放大电路输入电阻和输出电阻的影响1 1）比较方式对输入电阻的影响）比较方式对输入电阻的影响2 2）采样方式对输出电阻的影响）采样方式对输出电阻的影响EXITEXIT2.6.4 深度负反馈放大电路的分析方法深度负反馈放大电路的分析方法1.

25、1.深度负反馈的概念深度负反馈的概念2 2深度负反馈条件下闭环放大倍数的近似估算深度负反馈条件下闭环放大倍数的近似估算diif0XXXEXITEXIT【例例2.6.72.6.7】估算图所示电路的闭环电压放大倍数。估算图所示电路的闭环电压放大倍数。EXITEXIT由前面的分析可知，反馈电阻由前面的分析可知，反馈电阻R RF F、R RE1E1和反馈电容和反馈电容C CF F构成了级间电压串构成了级间电压串联负反馈，在输入端有，联负反馈，在输入端有，反馈电压取自反馈电压取自射极电阻射极电阻 R RE1E1对输出电压的分压，即对输出电压的分压，即ifUUdi0UE1E1fRoFE1RUUURRE1E

26、1ifRoFE1RUUUURR可求出闭环电压放大倍数为可求出闭环电压放大倍数为 ：oFufE1i(1)RUARUEXITEXIT本章重点学习基本放大电路的工作原理和放大电路的基本本章重点学习基本放大电路的工作原理和放大电路的基本分析方法，以及放大电路的重要性能指标和频率特性，了解多分析方法，以及放大电路的重要性能指标和频率特性，了解多能放大电路及应用。能放大电路及应用。本章以共射极基本放大电路为基础，分析放大电路的原理本章以共射极基本放大电路为基础，分析放大电路的原理和实质，电压偏置电路的意义。通过图解法和微变等效电路法和实质，电压偏置电路的意义。通过图解法和微变等效电路法两种方法，掌握如何设

27、置工作点，计算输入电阻、输出电阻和两种方法，掌握如何设置工作点，计算输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。了解多级放大电路的级间耦合方式及放大电路电压放大倍数。了解多级放大电路的级间耦合方式及放大电路的频率特性。的频率特性。EXITEXIT点睛实例一点睛实例一图点睛2.1和2.2分别给出了分压式射极偏置电路的原理图、印刷电路版图和测试电路接线图，输入信号频率为6.67kHZ。（a a）电路原理图（）电路原理图（b b）印刷电路版图）印刷电路版图EXITEXIT 分压式射极偏置电路测试图分压式射极偏置电路测试图EXITEXIT点睛实例二点睛实例二图点睛图点睛2.32.3和和2.42.4分别给出了音频放大器的原理图和分别给出了音频放大器的原理图和印刷电路版图。从原理图可以看出，该音频放大器是印刷电路版图。从原理图可以看出，该音频放大器是由两级放大电路构成的，第一级是共基极放大电路，由两级放大电路构成的，第一级是共基极放大电路，输入信号由输入信号由V1V1的发射极输入、从集电极取出，然后送的发射极输入、从集电极取出，然后送入第二级的基极；第二级是分压式射极偏置电路，从入第二级的基极；第二级是分压式射极偏置电路，从第二级的集电极取出输出信号。第二级的集电极取出输出信号。EXITEXIT音频放大电路原理图音频放大电路原理图 音频放大电路版图音频放大电路版图