电工15基本放大电路-PPT课件.ppt
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1、ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui=0)时时 uo=0uBE=UBEuCE=UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+u
2、o+uBEuCEiCiBiEICUCEOIBUBEO结论:结论:QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号无输入信号(ui=0)时时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE?uCE=UCC iC RC uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析uitOuotO+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路直流通路
3、(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIERBRCuiuORLRSes+XC 0,C 可看作短可看作短路。忽略电源的内阻,路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定,电源的端电压恒定,直流电源对交流可看直流电源对交流可看作短路。作短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路对地短路对地短路放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。)时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。
4、各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(1)静态工作点静态工作点Q:IB、IC、UCE 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。BBECCB RUUI 所所以以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时,时,+UCCRBRCT+UBEUCEICIBICUCEOIBUBEOQIBUBEQUCEIC已知:已知:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:解:mAmABCCB04030012.RUImAmABC51040537.II VV CCCCCE645112 .RIUU
5、+UCCRBRCT+UBEUCEICIB)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB)1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB)1(RIURI 由由KVL可得出可得出由由KVL可得:可得:IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB常常数数 B)(CECIUfIUCE=UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCE/VIC/mAOBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfI直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是
6、交点就是Q点点 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一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。即个线性电路。即把非线性的晶体管线性化把非线性的晶体管线性化,等效为,等效为一个线性元件。一个线性元件。晶体管在晶体管在小信号(微变量)小信号(微变量)情况下工作。因此,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似代替。利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro
7、等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流源ic=ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEiiibiceSrbe i
8、bRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI EbeL)1(RrRAu iii IUr 输输入入电电阻阻SESRiIiUirSESRiIiUii
9、IUri beB/rR 时时,当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSririBRIBRIoUoEoooIUr 输输出出电电阻阻:oUSEiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoooRIUr 例例3:求求ro的步骤:的步骤:(1)断开负载断开负载RLoU(3)外加电压外加电压oI(4)求求or外加外加oICRcoI
10、II bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以(2)令令 或或0i U0S ErbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加外加oIor1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求2)令令 或或0i U0S EERIDC交流负载线交流负载线 直流负载线直流负载线L1tanR 流流负负载载线线更更陡陡。交交流流负负载载线线比比直直所所以以因因为为,RRCL IC/mA4321O4812162080m mAA60m mA40m mA20m
11、mAUCE/VQQuCE/VttiB/m mAIBtiC/mAICiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuoQ2uOUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1uiuOtiB/m mAiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE 在共射极放大电路(固定偏置放大电路)中,在共射极放大电路(固定偏置放大电路)中,当当温度升高时,温度升高时,UBE、ICBO 。上式表明,当上式表明,当UCC和和 RB一定时,一定时,IC与与 UBE、以及以及 ICEO 有关有关,而
12、这三个参数随温度而变化。,而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBC)1(IRUUIII 温度升高时,温度升高时,IC将增加,使将增加,使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。iCuCEQQ 共射极放大电路(固定偏置电路)的工作点共射极放大电路(固定偏置电路)的工作点Q Q点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升高点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升高使使 IC 增加时,能够自动减少增加时,能够自动减少IB,从而抑制,从而抑制Q点的变化,点的变化,保持保持Q点基本稳定。点基本稳定。OB2II 若若满满足足:基极电位基本恒定,基极电位基本恒定,不随温度变化。不随温度变化。2B2
13、BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足:EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+I2=(5 10)IB,VB=(5 10)UBE,RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSe
14、S+TUBEIBICVEICVB 固定固定CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 对交流:对交流:旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路,R 不起不起作用作用,Au,ri,ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE,Au,ri,ro?旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/RRR iUiIbIcIoU
15、bISEeIBRIEbeL)1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+?即即:Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU ir 在图示放大电路中,已知在图示放大电路中,已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300,RE2=2.7k,RB1=60k,RB2=20k RL=6k,晶体管,晶体管=50,UBE=0.6V,试求试求:(1)(1)静态工作点
16、静态工作点 IB、IC 及及 UCE;(2)(2)画出微变等效电路;画出微变等效电路;(3)(3)输入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8.0 mA36.032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8.4V38.068.012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86.18.02651200I26)1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1EbeBi)1(
17、/RrRr k03.8 1EbeL)1(RrRAu 69.8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等,它们的容抗随频极旁路电容及三极管的结电容等,它们的容抗随频率变化,故当信号频率不同时,放大电路的输出电率变化,故当信号频率不同时,放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。f|Au|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC
18、+-+-+-RSbeU+-oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSbeU+-C1C2oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/RRR LeoRIU Lb1RI )(LebebiRIrIU Lbbeb)1(RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR )(rbeRBRLEBC+-+-+-
19、RSiUbIcIoUbISEeIRErbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr LbeBi)1(/RrRr LbebLEebebbii)1(/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE)1 (RRr 通通常常:rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREorLbeL)1()1(RrRAu LbeBi)1(/RrRr Rrr 1sbeo.在图示放大电路中,已知在图示放大电路中,已知UCC=12V,RE=2k,RB=200k,RL=2k,晶体管,晶体管=60,UB
20、E=0.6V,信号源内阻信号源内阻RS=100,试求试求:(1)静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE;画出微变等效电路;画出微变等效电路;(3)Au、ri 和和 ro。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSmA035.0mA260)(12006.012)(1EBBECCB RRUUImA14.2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3.176010094.0Sbeo Rrrk94.024.1266120026)(1200Ebe Ir LbeBi)1(/RrRr k7.41 LbeL
21、)1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIRE两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2 由于电容有隔直作用,所以每级放大电路的直流由于电容有隔直作用,所以每级放大电路的直流通路互不相通,通路互不相通,。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2第一级第一级第二级第二级212ioi1oiouuu
22、AAUUUUUUA 电电压压放放大大倍倍数数2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+-+-+-RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+-oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUAu 1iirr 2oorr L2CL2/RRR 如图所示的两级电压放大电路,如图所示的两级电压放大电路,已知已知1=2=50,T1和和T2均为均为3DG8D。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 解解:
23、(1)两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。A8.9mA2750)(110000.624)(1E1B1BECCB1 RRUUImA 49.0mA 0098.050)(1)1(B1E1 II V77.10V2749.024E1E1CCCE RIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k V26.843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96.0mA5.751.06.026.8E2E2BE2B2C2 RRUUI解解:RB1C1C2RE1+RC2C
24、3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k A 2.19mA5096.02C2B2 IIV71.6)V5.751.010(96.024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUU解解:RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微变等效电路可知,放大电路的输入电阻由微变等效电路可知,放大电路的输
25、入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器,它。第一级是射极输出器,它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关,而射极输出器的负载即与负载有关,而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。2ir1iirr 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER(2)计算计算 r i和和 r 0 k58.196.0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1(/E2be2B2B12 RrRRri k 22.9k14271427/i2E1L1 rRR2ir k 349
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