电工电子经典课件Ch.5基本放大电路.ppt

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1、Chapter 5基本放大电路基本放大电路1vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 主要内容主要内容放大电路的基本概念及其性能指标放大电路的基本概念及其性能指标共射极放大电路共射极放大电路射极输出器射极输出器2vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器

2、件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 5.1 放大电路的基本概念及其性能指标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的基本概念放大电路放大电路RL+Rs+信号源信号源负载负载u放大的对象：输入信号（电压或电流放大的对象：输入信号（电压或电流正弦量）正弦量）u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的基本要求：不失真放大放大的基本要求：不失真放大放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标3vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter

3、4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 5.1.2 性能指标性能指标1.放大倍数放大倍数 电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）电流增益电流增益功率增益功率增益 表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出信表征放大电路对微弱信号的放大能力，它是输出信号（号（Uo、Io、Po）比输入信号增大的倍数，又称增益。）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的基本概念及性能指标放大电路放大电路RL+Rs+4vvvCha

4、pter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 2.输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 Ri反映了放大电路对信号源的衰减程度。反映了放大电路对信号源的衰减程度。Ri越大，越大，放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信放大电路从信号源索取的电流越小，加到输入端的信号号Ui越接近信号源电压越接近信号源电压Us。输入电阻输入电阻 放大电路有严格的输入输出端定义，其输入输出放大电路有严

5、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。端可以用不同的电路来等效。RL+Rs+RoRi放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标（1）输入端：）输入端：5vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 输出电阻输出电阻Ro的大小，反映了放大电路带负载能力的大小，反映了放大电路带负载能力的强弱。的强弱。Ro越小，带负载能力越强。越小，带负载能力越

6、强。RL+Rs+RoRi输出电阻：输出电阻：放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标（2）输出端：）输出端：Ro：将信号源将信号源Us短路，负载短路，负载RL开路，从输出开路，从输出端口看进去的等效电阻。端口看进去的等效电阻。6vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 3.通频带通频带衡量放大电路对不同频率信号的适应能力衡量放大电路对不同频率信号的适应

7、能力4.最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom5.最大输出功率最大输出功率Pom和效率和效率放大电路的基本概念及性能指标放大电路的基本概念及性能指标7vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 5.2 共发射极放大电路共发射极放大电路共射极放大电路的组成及放大原理共射极放大电路的组成及放大原理静态分析静态分析动态分析动态分析射极偏置电路射极偏置电路三极管及其放大电路

8、三极管及其放大电路8vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 组成组成组成组成1.共射极放大电路的组成及放大原理共射极放大电路的组成及放大原理三极管及其放大电路三极管及其放大电路起放大作用起放大作用保证保证ui加到发加到发射结，且射结，且UCC不影响不影响us保证只将信号保证只将信号输送到负载输送到负载将将iC转换为转换为uo保证保证T处于放大处于放大状态，状态，并提

9、供并提供电路能量电路能量 放大电路应由放大器件、直流电源和偏置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。电路、输入电路和输出电路几部分组成。9vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 放大原理放大原理放大原理放大原理直流量：直流量：字母大写，下标大写。字母大写，下标大写。IB，IC，UCE。交流量：交流量：字母小写，下标小写。字母小写，下

10、标小写。ib，ic，uce。瞬时量：瞬时量：字母小写，下标大写。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附加了小的交流信号(交直流共同作用放大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三极管及其放大电路10vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 2

11、.静态分析静态分析 当输入信号当输入信号us=0时，电路中各电压、电流均为时，电路中各电压、电流均为直流，故称静态。直流，故称静态。静态分析：确定电路静态时的静态分析：确定电路静态时的IB、IC、UCE即即静静态态工作点工作点Q。（1）用估算法确定静态工作点）用估算法确定静态工作点QC开路开路三极管及其放大电路三极管及其放大电路11vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路

12、路路 输入回路输入回路输出回路输出回路由直流通路由直流通路三极管及其放大电路三极管及其放大电路12vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 例例4.4求：当求：当Rb=600k，200k 时，时，三极管的静态工作点三极管的静态工作点Q位于哪位于哪个区？个区？而而iC 最大饱和电流：最大饱和电流：Q 位于放大区位于放大区 已知：已知：=50，VCC=12V，RC=6k

13、解：解：当当Rb=560k 时时三极管及其放大电路三极管及其放大电路13vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 当当Rb=200k 时时 Q 位于饱和区位于饱和区 三极管及其放大电路三极管及其放大电路14vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基

14、本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 uCEiCoVCCMNMN称放大电路的称放大电路的直流负直流负载线，斜率为载线，斜率为1/RC。图解步骤：图解步骤：用估算法求出基极电流用估算法求出基极电流IB。根据根据IB在输出特性曲线中找到对在输出特性曲线中找到对应的曲线。应的曲线。作直流负载线。作直流负载线。（2）用图解法确定静态工作点）用图解法确定静态工作点QUCE=VCC ICRCIB 确定静态工作点确定静态工作点Q。ICUCEQ三极管及其放大电路三极管及其放大电路15vvvChapter 4 Chapter 4 Chapte

15、r 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 3.动态分析动态分析图解分析法图解分析法动态动态 当放大电路输入信号当放大电路输入信号ui后，电路中各电压、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。电流便在其静态值附近随信号变化的动态。动态分析动态分析 分析信号的传输情况，即分析信号的传输情况，即计算放大电路计算放大电路的性能指标如的性能指标如Au、ri、ro等。等。动态分析法动态分析法小信号模型分析法小信号模型分析

16、法三极管及其放大电路三极管及其放大电路16vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 (1)(1)图解分析法图解分析法加入加入ui后，后，iB、iC、uCE都在静态直流量上叠加了都在静态直流量上叠加了一个交流量，即一个交流量，即 iB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE=UCEQ+uce uCE中的交流成分中的交流成分uce（uo）远大于远大于ui，波形相同，波形

17、相同且且与与ui相位相反相位相反，称反相放大。，称反相放大。三极管及其放大电路三极管及其放大电路17vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 静态工作点静态工作点Q设置得不合适，会出现非线性失真。设置得不合适，会出现非线性失真。若若Q点偏高，出现饱和失真；若点偏高，出现饱和失真；若Q点偏低，出现截止点偏低，出现截止失真。失真。三极管及其放大电路三极管及其放大电路18v

18、vvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 (2)(2)小信号模型分析法小信号模型分析法分分析析思思路路：在在小小信信号号(微微变变量量)情情况况下下工工作作时时，可可在在静静态态工工作作点点附附近近的的小小范范围围内内用用直直线线段段近近似似地地代代替替三三极极管管的的特特性性曲曲线线，三三极极管管就就可可以以等等效效为为一一个个线线性性元元件件。这这样样就就可可以以将

19、将非非线线性性元元件件晶晶体体管管所所组组成成的的放放大大电电路路等等效效为为一一个个线线性性电电路路。然然后后用用线线性性电路的分析方法来计算放大电路的性能指标。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三极管的小信号等效电路放大电路的微变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计算放大电路的性能指标三极管及其放大电路三极管及其放大电路19vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件

20、及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 三极管的小信号等效电路三极管的小信号等效电路输入回路输入回路输入回路输入回路rbeubeib+be三极管的输入电阻三极管的输入电阻低频小功率管输入电阻的估算公式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。的量级从几百欧到几千欧。+iBiCuBEuCE三极管及其放大电路三极管及其放大电路oiB uBE UCEIB Q IB UBE20vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分

21、立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 输出回路输出回路输出回路输出回路输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。输出特性曲线在放大区域内可认为呈水平线。当当 UCE 为常数时，为常数时，集电极和发射极之间可等效为集电极和发射极之间可等效为一个受一个受ib控制的电流源控制的电流源 ib+uceicce三极管及其放大电路三极管及其放大电路QiC uCE IB ICICUCE+iBiCuBEuCE21vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立

22、器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 三极管的小信号等效电路三极管的小信号等效电路+ibicubeucebeec ib+uceiccerbeubeib+be三极管及其放大电路三极管及其放大电路22vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路a.画交流通路画交流通路C

23、短路短路VCC对地短路对地短路b.画出小信号等效电路画出小信号等效电路三极管及其放大电路三极管及其放大电路23vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 计算放大电路的性能指标计算放大电路的性能指标电压放大倍数电压放大倍数Au由输入回路：由输入回路：由输出回路：由输出回路：负号表示负号表示uo与与ui反相反相三极管及其放大电路三极管及其放大电路24vvvChapter

24、4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 输入电阻输入电阻ri输出电阻输出电阻ro受控电流源相当于开路，受控电流源相当于开路，ro三极管及其放大电路三极管及其放大电路25vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器

25、件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 例例4.5分析图示各电路有无正常电压放大的能力。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三极管及其放大电路分析：组成放大电路的原则是：分析：组成放大电路的原则是：1）直流通路）直流通路 是否发射结正偏，集电结反偏是否发射结正偏，集电结反偏。2）交流通路（微变等效电路）交流通路（微变等效电路）ui能否引入能否引入uo能否引出能否引出无电压放大能力。无电压放大能力。因为没接入因为没接入RC，交流输，交流输出短路，出短路，uo 无法引出无法引出。26vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4

26、Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 无电压放大能力。无电压放大能力。因为因为UBEQ=0，发射结不，发射结不正偏，管子静态时工作正偏，管子静态时工作于截止区。于截止区。三极管及其放大电路三极管及其放大电路无电压放大能力。无电压放大能力。因为因为VBB对交流输对交流输入信号短路，入信号短路，ui无无法引入。法引入。27vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半

27、半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 例例4.6电路如图所示。电路如图所示。已知已知 三极管的三极管的UBE=0.7V，=50，Rb=377k，Rc=6k，RL=3k，Rs=100，VCC=12V。试计算：试计算：1、电路的静态工作点、电路的静态工作点Q。2、电压放大倍数、电压放大倍数Au。3、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro。三极管及其放大电路三极管及其放大电路28vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chap

28、ter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 解：解：1、求静态工作点、求静态工作点Q根据直流通路，有根据直流通路，有则则 IC=IB =50 0.03=1.5（mA）UCE=VCCICRc =121.5 6=3VIBQ三极管及其放大电路三极管及其放大电路29vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基

29、本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 2、电压放大倍数、电压放大倍数Au画出小信号等效电路。画出小信号等效电路。三极管及其放大电路三极管及其放大电路30vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 3、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻rori=Rb/rbe1kro=Rc=6k三极管及其放大电路三极管及其放大电路31vvvChapter 4 Chapter

30、4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 4.射极偏置电路射极偏置电路1)电路结构电路结构TICIE UReUBE IBIC自动调节过程：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。该电路又称分压偏置电路或工作点稳定电路。分压式电分压式电路固定基路固定基极电位极电位Re电阻实现电阻实现自动调节自动调节三极管及其放大电路三极管及其放大电路32vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter

31、 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 2)静态分析静态分析直流通路如图直流通路如图当当I1 IB且且足够大时，足够大时，可有：可有：三极管及其放大电路三极管及其放大电路33vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电

32、电电路路路路路路 3）动态分析）动态分析小信号等效电路如图。小信号等效电路如图。指标计算与固定偏置指标计算与固定偏置电路相同。电路相同。三极管及其放大电路三极管及其放大电路34vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 5.3 射极输出器射极输出器1、静态分析、静态分析信号由基极输入，由发信号由基极输入，由发射极输出。射极输出。三极管及其放大电路三极管及其放大电路35v

33、vvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 2、动态分析、动态分析电压增益：电压增益：画出小信号等效电路画出小信号等效电路故又称电压跟随器。故又称电压跟随器。三极管及其放大电路三极管及其放大电路36vvvChapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 Chapter 4 半半半半半半导导导导导导体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本体分立器件及基本电电电电电电路路路路路路 ri=Rb/rbe+（1+）RL输出电阻：输出电阻：输入电阻：输入电阻：射极输出器的主要特点：射极输出器的主要特点：电压放大倍数接近电压放大倍数接近 1；输入电阻高；输入电阻高；输出电阻低。输出电阻低。常被用作多级放大电路的输入级或输出级。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三极管及其放大电路37