15电工学第七版第15章基本放大电路
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基本放大电路课件-PPT(精)精选全文完整版
15.3.1 微变等效电路法
1.晶体管的微变等效电路
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。
(1)输入回路
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。
晶体管的 输入电阻
输入特性
对于小功率三极管：
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i 之间的关系。
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。
15.1共发射极放大电路的组成
15.1.1 共发射极放大电路组成
15.1.3 共发射极放大电路的电压放大作用
RB C₁
十
Ucc
RC
C
lB lc 十₂
T
十 UCE
UBE
u₀
iE
u₀=0
UBE=UBE
ucE=UCE
无输入信号(u;=0) 时：
CE
ic
WBE
iB
BE
IB
Ic
UCE
0
to
0
tO
结论：
(1)无输入信号电压时，三极管各电极上都是恒定
的
电压和电流：Ip、UBE和
ri≈be
当Rg>>r 时 ，
5.放大电路输出电阻的计算
放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是
一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电
源的内阻即为放大电路的输出电阻。
输出电阻是
15 基本放大电路 同济大学
适当减小基 极电流可消除 失真。
t O
O
uCE/V uCE/V
uo
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UCE
t
6.3.2 非线性失真
iC/mA
动画
若Q设置过低， iB/A
Q
O O
晶体管进入 iB/A 截止区工作， 造成截止失真。 适当增加基 极电流可消除 失真。 Q t
O O
uCE/V uCE/V UCE uo
6.1 基本放大电路的组成
6.1.2 基本放大电路各元件作用
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
晶体管T--放大元 件, iC= iB。要保 + 证集电结反偏,发 EC 射结正偏,使晶体 – 管工作在放大区 。 基极电源EB与基极 电阻RB--使发射结 处于正偏，并提供 大小适当的基极电 流。
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信 号 源
共发射极基本电路
负载
6.1 基本放大电路的组成
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
+ – EC RB RC
+UCC
RS es – +
C1 + +
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第15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 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。
t O
O
uCE/V uCE/V
uo
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UCE
t
6.3.2 非线性失真
iC/mA
动画
若Q设置过低， iB/A
Q
O O
晶体管进入 iB/A 截止区工作， 造成截止失真。 适当增加基 极电流可消除 失真。 Q t
O O
uCE/V uCE/V UCE uo
6.1 基本放大电路的组成
6.1.2 基本放大电路各元件作用
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
晶体管T--放大元 件, iC= iB。要保 + 证集电结反偏,发 EC 射结正偏,使晶体 – 管工作在放大区 。 基极电源EB与基极 电阻RB--使发射结 处于正偏，并提供 大小适当的基极电 流。
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信 号 源
共发射极基本电路
负载
6.1 基本放大电路的组成
C2 + iC + C1 iB + + + T uCE + u RS RB BE – RL uo – ui + + – iE EB es – – – RC
+ – EC RB RC
+UCC
RS es – +
C1 + +
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第15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 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。
第一节共发射极放大电路的组成 互补对称功率放大电路 第15章基本放大电路
-
信号源
´ ri
放大 电路
ro
•+
Uo-
输入电压
放大电路的主要性能指标：
•
Io
+
•
Uo
-
输出电流
RL
输出电压
电压放大倍数Au；输入电阻ri；输出电阻 ro；通
频功带率Pfbomw；与最效大率不 失真输出电压Uom ；最大输出 20
1、电压放大倍数Au
电压放大倍数反映了放大器的放大能力。
Au
=
Uo Ui
•
Ii
+
Rs
•
•
Us
+
Ui
--
ro
´ ri • + Uo
-
•
Io
+
•
Uo
RL
-
21
2、输入电阻ri
从放大电路输入端 看进去的等效电阻
•
Ii
+
Rs
•
•
Us
+
Ui
--
ro
´ ri • + Uo
-
•
Io
+
•
Uo
RL
-
ri = Ui
ri
Ii
输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小 的小参 ，数 反， 之则ri愈愈大大放。大电路从信号源吸取的电流愈
ui
RB
EB
RL uo
9
放大元件T： 工作在放大区， BE结正偏,BC结反偏。
集电极电阻： 将变化的电流转变 为变化的电压。
集电极电源：
基极电源、电阻 使发射结正偏，
使集电结反偏， 电路的能源。
15-1基本放大电路静动态分析
注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC 由KVL可得：
RB
RC IB IC
+
U C C IB R BU B EIE R E
IB R B U B E (1 β)IB R E
U+BE–TU–CE
IE
IB
UCCUBE RB(1β)RE
即：ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
ro US' ~
基本放大电路的组成
共发射极基本放大电路组成
RC +C2
RS +
es –
C1 +
+
ui + ––
iB iC + + TuCE
输出特性在线性工作区是
IC
一组近似等距的平行直线。
Q
晶体管的电 流放大系数
β
IC IB
U CE
ic ib
U
晶体管的输出回路(C、E之
C
E
O
间)可用一受控电流源 ic= ib 输出特性 UCE 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。
晶体管的 输出电阻
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。
(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。
(3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。
(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC 由KVL可得：
RB
RC IB IC
+
U C C IB R BU B EIE R E
IB R B U B E (1 β)IB R E
U+BE–TU–CE
IE
IB
UCCUBE RB(1β)RE
即：ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS
三、输出电阻ro
放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们 可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南 等效电路的内阻就是输出电阻。
US ~
Au
ro US' ~
基本放大电路的组成
共发射极基本放大电路组成
RC +C2
RS +
es –
C1 +
+
ui + ––
iB iC + + TuCE
输出特性在线性工作区是
IC
一组近似等距的平行直线。
Q
晶体管的电 流放大系数
β
IC IB
U CE
ic ib
U
晶体管的输出回路(C、E之
C
E
O
间)可用一受控电流源 ic= ib 输出特性 UCE 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。
晶体管的 输出电阻
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。
(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。
(3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。
(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。
电工基础chapter15
∆uCE uce rce = = ∆iC ic
(2-25)
三极管的微变等效电路 c
ib
ic
β ib
ic ube rbe uce
ib
b
rce
uce
ube
e ib
b
rbe
β ib
c
rce很大， 很大， 一般忽略。 一般忽略。
微变等效电路
e
(2-26)
2、放大电路的微变等效电路 、
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: 将交流通道中的三极管用微变等效电路代替 uo ui RB RC RL ii ib ic
β ib
交流通路
RL uo RC
ui RB
rbe
(2-27)
电压放大倍数的计算
& Ii
& Ui
RB
& Ib
rbe
& Ic
β I&b
RL RC
& & U i = I b rbe & & & U o = − βI b R' L Uo
R' L A = −β R' L = RC // RL u rbe
特点：负载电阻越小，放大倍数越小。 特点：负载电阻越小，放大倍数越小。
(2-22)
例：用估算法计算静态工作点。 用估算法计算静态工作点。 已知：EC=12V，RC=4kΩ，RB=300kΩ， 已知： ， Ω Ω β=37.5。 。 解：
EC 12 IB ≈ = = 0.04 mA = 40 µA RB 300
IC ≈ β I B = β I B = 37.5 × 0.04 = 1.5 mA
直流通道
基本放大电路知识
第十五章 基本放大电路
(15-0)
第十五章 基本放大电路
§15.1 共发射极放大电路的组成 §15.2 放大电路的静态分析 §15.3 放大电路的动态分析 §15.4 静态工作点的稳定 §15.5 放大电路的频率特性 §15.6 射极输出器 §15.7 差分放大电路 §15.8 互补对称功率放大电路 §15.9 场效应管及其放大电路
RB
RL
uo
EB -
参考点
(15-6)
集电极电源，为 电路提供能量，并 保证集电结反偏。
C1
+UCC
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
-
+
uo -
集电极电源：一般为几伏到几十伏。
(15-7)
集电极电阻，将 变化的电流转变 为变化的电压。
+UCC
C1
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
直流通路：只考虑直流信号的分电路。 交流通路：只考虑交流信号的分电路。
在放大电路中信号的不同分量可以分别在 不同的通路中分析。
(15-23)
符号规定：
UA 大写字母、大写下标，表示 直流分量。 ua 小写字母、小写下标，表示 交流分量。 Ua 大写字母、小写下标，表示 交流分量有效值。
uA 小写字母、大写下标，表示 总瞬时值。
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
(15-14)
RB
(15-0)
第十五章 基本放大电路
§15.1 共发射极放大电路的组成 §15.2 放大电路的静态分析 §15.3 放大电路的动态分析 §15.4 静态工作点的稳定 §15.5 放大电路的频率特性 §15.6 射极输出器 §15.7 差分放大电路 §15.8 互补对称功率放大电路 §15.9 场效应管及其放大电路
RB
RL
uo
EB -
参考点
(15-6)
集电极电源，为 电路提供能量，并 保证集电结反偏。
C1
+UCC
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
-
+
uo -
集电极电源：一般为几伏到几十伏。
(15-7)
集电极电阻，将 变化的电流转变 为变化的电压。
+UCC
C1
RC
C2
+
T
Rs
RB
ui
+
RL
es -
EB
直流通路：只考虑直流信号的分电路。 交流通路：只考虑交流信号的分电路。
在放大电路中信号的不同分量可以分别在 不同的通路中分析。
(15-23)
符号规定：
UA 大写字母、大写下标，表示 直流分量。 ua 小写字母、小写下标，表示 交流分量。 Ua 大写字母、小写下标，表示 交流分量有效值。
uA 小写字母、大写下标，表示 总瞬时值。
IB
IC
IBQ
Q
ICQ
UBE UBEQ
Q
UCEQ
UCE
(15-14)
RB
第4讲(第15章放大器动态分析及放大电路工作点稳定)
UBE
T变
β 变 ICBO
IC变
Q变
22
温度对UBE的影响 iB
50ºC
25 ºC
E C − U BE IB = RB
T IB UBE
uBE IC
33
温度对β值及ICBO的影响 T β、 ICBO iC IC
总的效果是： 温度上升时， 输出特性曲线 上移，造成Q 点上移。 uCE
44
Q´ Q
总之：
交流负载线的作法
EC RC
IC
交流负载线 直流负载线 Q IB UCE
注：从图 上可得到 的信息！
EC 过Q点作一条直线,斜率为:
1 − R ′L
合适的静态工作点 iC ic 可输出 的最大 不失真 信号
uCE uo
Q点过低，信号进入截止区 iC 信号波形 ic uCE uo 称为截止失真
Q点过高，信号进入饱和区 iC ic 信号波形
Ii
•
ri=RB1// RB2// rbe
BC
Ic
•
RS US
Ui
•
ri
E
RL
Uo
•
R’L= RC // RL
Au载= - βR’L /rbe
& Ui ri = & U s ri + R s
& Aus 载
& & & U o载 U o载 U i & ⋅ ri = = ⋅ = Au载 & & U & Us Ui ri + R s s
• •
•
U i = I b rbe
•
•
Au =
Uo Ui
•
基本放大电路
第二章 基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.1.1 放大的概念以扩音机为例说明一下问题： 如图2.1.1所示：一、 放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
二、 电子电路放大的基本特征是功率放大。
三、 放大电路组成的必要条件是存在能够控制能量的元件，即有源元件。
四、 放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。
五、 放大电路的测试信号为正弦波，因为任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号的叠加。
2.1.2 放大电路的性能指标一、 放大电路示意图：（图2.1.2）任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络，解释放大电路作为负载相当于一个电阻，作为前级相当于电源。
二、 放大倍数i u uu U U A A 0== i i ii I I A A 0== i ui I U A 0= iiu U I A 0= 注： （1）在实测时，只有在不失真的情况下才有意义。
（2）当输入信号为缓慢变化量或直流变化量时，输入、输出量都用△表示，如：I u ∆、I i ∆。
三、 输入电阻 iii I U R =四、 输出电阻 （图2.1.3） L R U U R ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=10'00，0U 与0U '分别代表空载和带负载时的输出电压的有效值。
解释输入、输出电阻在多级放大电路中的作用。
五、 通频带（图2.1.4）1． 通频带产生原因：放大电路中存在电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件。
2． 通频带的定义：L H bw f f f -= 上限截止频率、下限截止频率。
3． 通频带的意义：用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
4． 通频带的宽窄根据实际情况而定。
六、 非线性失真系数1． 产生原因：放大器件具有非线性特性，线性放大范围有一定的限度，当输入信号幅度超过一定值后，输出电压将会产生非线性失真。
2． 定义：输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比，+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=213212A A A A D七、 最大不失真输出电压1． 定义：当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。