《共射極放大電路》ppt課件

1、第一節(jié)?共發(fā)射極單管放大電路,第十二章?放大電路與集成運(yùn)算放大器,一、放大電路的概念及分類(lèi),1．放大電路的用途,放大電路是自動(dòng)控制、信號(hào)檢測(cè)、通信等電子設(shè)備中最基本的組成部分。,如圖所示擴(kuò)音系統(tǒng)的四個(gè)主要組成部分。,一、放大電路的概念及分類(lèi),,,（1）傳感器（麥克風(fēng)），將聲音轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)。,（2）放大器，將麥克風(fēng)輸出的微弱電壓信號(hào)放大到所需要的值。,（3）再生器（揚(yáng)聲器），將放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音。,（4）電源，提供放大器工作

2、所需要的直流電壓。,一、放大電路的概念及分類(lèi),,,輸入端：加入需要放大的信號(hào)。,2．什么是放大電路,同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件的電路：,（1）輸出信號(hào)的功率大于輸入信號(hào)的功率。,（2）輸出信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形相同（不失真）。用框圖表示：,輸出端：得到放大的輸出信號(hào)。,組成：一個(gè)放大電路必須含有晶體管（或電子管）這樣的器件，同時(shí)還包含電阻、電感、變壓器等元器件。,一、放大電路的概念及分類(lèi),,,（1）按放大器的頻率高低分,3．放大器的分類(lèi),（

3、2）按被放大信號(hào)的類(lèi)型分,（3）按放大信號(hào)的強(qiáng)弱分,一、放大電路的概念及分類(lèi),,,,（5）按元器件的集成化程度分,（4）按晶體管連接方式分,一、放大電路的概念及分類(lèi),,,二、共發(fā)射極放大電路,共發(fā)射極單管放大器又稱(chēng)單極低頻小信號(hào)放大電路。,它是最基本的放大電路，也是復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。,工作頻率：20 Hz ~ 20 kHz 的低頻范圍內(nèi)。,適用范圍：用于放大較小的電流、電壓。,二、共發(fā)射極放大電路,,,1．電路結(jié)構(gòu),如圖所示為單管共發(fā)

4、射極放大電路,分析各元器件的作用：,二、共發(fā)射極放大電路,① 晶體管 V：工作在放大狀態(tài)，起電流放大作用。,,,,② 基極電阻 Rb：又稱(chēng)偏置電阻，與電源電壓配合為晶體管提供一個(gè)合適的基極電流 IB（又稱(chēng)偏流），保證晶體管工作在合適的狀態(tài)。它的取值范圍在幾十千歐到幾百千歐。,③ 集電極電阻 Rc：又稱(chēng)集電極負(fù)載電阻，作用是把晶體管的電流放大轉(zhuǎn)換為電壓的放大。它的取值范圍一般在幾千到幾十千歐。,二、共發(fā)射極放大電路,④ 耦合電容 C1 和

5、 C2：又稱(chēng)隔直通交電容，起到隔直流通交流的作用。交流信號(hào)從 C1 輸入經(jīng)過(guò)放大后從 C2 輸出，同時(shí) C1 把晶體管的輸入端與信號(hào)源之間，C2 把輸出端和負(fù)載之間的直流通路隔斷。一般選用電解電容，使用時(shí)注意區(qū)分其極性。,,,,⑤ 集電極電源 E：作用一是給晶體管一個(gè)合適的工作狀態(tài)（保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏），二是為放大電路提供能源。,二、共發(fā)射極放大電路,1．靜態(tài)工作點(diǎn)的建立,,晶體管工作在放大狀態(tài)條件：發(fā)射結(jié)加正偏電壓，集電結(jié)加反

6、偏電壓，并且各極都有合適的直流電流和直流電壓。,（1）靜態(tài):當(dāng)放大電路無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)，此時(shí)的直流狀態(tài)稱(chēng)為靜態(tài)，如圖（b）所示。,二、共發(fā)射極放大電路d的工作原理：,(2)靜態(tài)工作點(diǎn) :放大電路交流信號(hào)輸入為0時(shí)，這時(shí)晶體管的直流電壓：UBE 、UCE 和對(duì)應(yīng)的直流電流 IB、IC 統(tǒng)稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn) Q，通常寫(xiě)成 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。,（3）直流通路：所示是放大電路的直流通路，由于耦合電容的作用，直流只在直流通路內(nèi)流動(dòng)，

7、所以將耦合電容 C1、C2 看作斷路的部分去掉，剩下的即為直流通路。,二、共發(fā)射極放大電路,（4）靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算,UBEQ　取值，硅管為 0.7 V，鍺管為 0.3 V。,因?yàn)椤BEQ　<< UE ，所以,由晶體管的放大原理有：,再根據(jù)直流通路可得,,二、共發(fā)射極放大電路,[例1]?在下圖中，設(shè) UE = 12 V，Rb = 200 k?，Rc = 2.4 k?，? = 50，試計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。,解：根據(jù)靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算公

8、式,,二、共發(fā)射極放大電路,[例2]?在上題中，若設(shè) UE = 12 V，Rc = 2 k?，? = 50，要求 ICQ = 4 mA；問(wèn)偏流電阻 Rb 取值多大？,解：　　則,二、共發(fā)射極放大電路,（2）靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的意義和調(diào)整方法,① 意義：靜態(tài)工作點(diǎn)合適與否關(guān)系到信號(hào)被放大后是否會(huì)出現(xiàn)波形失真。Q 點(diǎn)設(shè)置過(guò)低，IBQ 太小，晶體管進(jìn)入截止區(qū)，造成截止失真。Q 點(diǎn)設(shè)置過(guò)高， IBQ 太大，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，造成飽和失真。

9、,② 調(diào)整方法：將放大器的輸入端斷路，使電路無(wú)信號(hào)輸入，保持電源電壓 UE 不變，調(diào)整偏置電阻 Rb 的阻值，用萬(wàn)用表測(cè)量集電極電流 IC，使其達(dá)到技術(shù)要求。,二、共發(fā)射極放大電路,三、動(dòng)態(tài)工作情況：,放大電路如圖所示。,輸入交流信號(hào) ui 經(jīng)過(guò)耦合電容 C1 加到三極管基極 b 和發(fā)射極 e 之間與靜態(tài)基極直流電壓 UBEQ 疊加得：,式中 UBEQ 為直流分量，ui 為交流分量。,三、放大電路的工作原理,,,,,加上交流信號(hào)后，電路

10、中所有的量都是交流和直流疊加：,三、放大電路的工作原理,,,,,四、靜點(diǎn)工作點(diǎn)的選擇與波形失真,當(dāng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不得當(dāng)時(shí)，會(huì)造成放大電路的波形失真，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察波形失真的現(xiàn)象。,（一）操作,1．框圖：,單管共發(fā)射極放大電路：電路如下圖所示。,輸出端：接入一臺(tái)雙蹤示波器。,,信號(hào)源：低頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生 1 ~ 20 kHz 的正弦波信號(hào)加到放大器的輸入端。,,2．連接：,將輸入、輸出端信號(hào)分量接示波器的 YA、YB 端，經(jīng)

11、過(guò)調(diào)整后，便可看到示波器顯示的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)波形，如圖所示波形。,,（1）由于靜態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)調(diào)整適當(dāng)，此時(shí)觀察到的波形圖并無(wú)失真。,3．現(xiàn)象：,（2）通過(guò)兩個(gè)信號(hào)輸入調(diào)節(jié)旋鈕 YA 和 YB 上標(biāo)示的電壓刻度（V / 格）以及熒光屏上的波形幅度可以測(cè)出輸入電壓和輸出電壓的幅值，并可以算出放大器的電壓放大倍數(shù)。,（3）兩波形的相位相差為 180?，這是單管發(fā)射極放大電路的倒相作用。,,（二）分析,1．截止失真,（1）現(xiàn)象,工作點(diǎn)設(shè)置太

12、低，三極管進(jìn)入截止區(qū)——這就是截止失真，如圖所示。,（2）原因,Rb 阻值過(guò)大后，Q 點(diǎn)降低，UBEO、IBQ減小，在輸入信號(hào)負(fù)半周時(shí)，晶體管工作在截止區(qū)，使 IB = 0，IC ? 0，輸出電壓近似等于電源電壓，保持不變，所以出現(xiàn)平頂。Rb 越大， IB = 0 的時(shí)間越長(zhǎng)，平頂期越長(zhǎng)。,,2．飽和失真,（1）現(xiàn)象,工作點(diǎn)設(shè)置太高，三極管進(jìn)入飽和區(qū)——這就是飽和失真，如圖所示。,（2）原因,Rb 過(guò)小后，Q 點(diǎn)升高，UBEQ 和 IB

13、Q 增大，輸入信號(hào)的正半周期時(shí)，因?yàn)?iB 增大，使晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，當(dāng) iC = ICES 后， iC 不再增大，同時(shí)輸出電壓等于晶體管的飽和壓降 UCES，不再下降，所以輸出波形的下方出現(xiàn)平頂。,,結(jié)論,（1）共發(fā)射極單管放大電路的輸出波形的正半周（波形上半周）出現(xiàn)平頂，是截止失真；若輸出波形的負(fù)半周（即波形下半部）出現(xiàn)平頂，是飽和失真。,（2）出現(xiàn)失真的原因：,Q 點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，應(yīng)調(diào)整放大管基極偏置電阻，使靜態(tài)工作點(diǎn)處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

14、,,3．雙向失真,（1）現(xiàn)象,Rb適中，輸出波形無(wú)失真，增大信號(hào)源的電壓幅度，使放大器的輸入信號(hào)增大，這時(shí)輸出電壓信號(hào)波形的上、下部分都出現(xiàn)平頂，同時(shí)產(chǎn)生了飽和失真和截止失真——稱(chēng)為雙向失真，如圖所示。,（2）原因,輸入信號(hào)的電壓幅度太大，在信號(hào)的正半周造成飽和失真，負(fù)半周造成截止失真。,,（3）解決辦法：,① 降低輸入信號(hào)的電壓幅值。,② 將放大電路的電源電壓增大，再調(diào)節(jié)Rb建立適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn) Q，便可消除雙向失真。,,最佳工作點(diǎn)：

15、,靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置合適，隨輸入信號(hào)變化，輸出信號(hào)正負(fù)半周都能達(dá)到最大值而不失真，這個(gè)點(diǎn)就是電路的最佳工作點(diǎn)。,基本放大電路的直流通路與交流通路：,,五、放大電路交流參數(shù),放大電路的輸入端需與信號(hào)源連接，輸出端與負(fù)載連接。因此，放大電路與信號(hào)源、負(fù)載之間是相互影響相互聯(lián)系的。,1．輸入電阻 Ri,（1）等效電路,如圖所示，將放大器看作信號(hào)源負(fù)載，它是與信號(hào)源輸出電阻串聯(lián)的，因此，放大器輸入電阻相當(dāng)于信號(hào)源的負(fù)載電阻。,,從放大電路輸入端看進(jìn)

16、去的交流等效電阻 Ri。,（2）定義,（3）討論,輸入電阻越大越好，以減小對(duì)信號(hào)源的影響。,,2．輸出電阻,（1）等效電路,如圖所示，放大電路對(duì)于負(fù)載RL來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)信號(hào)源。,（2）定義,斷開(kāi)負(fù)載，從放大電路的輸出端看進(jìn)去，放大電路就相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻為 Ro 和電動(dòng)勢(shì)為 Eo 的等效電源，這個(gè)內(nèi)阻 Ro 就是放大電路的輸出電阻。,（3）討論,放大電路的輸出電阻 Ro 越小，放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。即使是阻值較小的RL，也能得到較大的輸出

17、電壓Uo和較大的輸出電流 Io。所以放大電路的輸出電阻越小越好。,（4）計(jì)算,五、放大電路的放大倍數(shù)、 輸入電阻和輸出電阻,3．電壓放大倍數(shù) Ao,（1）定義,輸出電壓變化量（即交流成分）uo 或有效值 Uo 與輸入電壓變化量（也是交流成分）ui 或有效值 Ui 之比，即,（2）意義,為反映放大電路放大能力的重要參數(shù)。,（3）討論,隨輸出端負(fù)載情況而改變，空載時(shí)Ao最大，帶載下降，而且負(fù)載越小Ao會(huì)越小。,五、放大電路的放大倍數(shù)

18、、 輸入電阻和輸出電阻,4．小結(jié),（1）Ri、Ro、Ao 統(tǒng)稱(chēng)放大電路的外部特性，這些參數(shù)在工程上具有重要的意義。,（2）放大電路根據(jù)組成可以分為單級(jí)的、多級(jí)的；從放大元件上看可以是晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路，雖然種類(lèi)繁多，但均可通過(guò)上述參數(shù)對(duì)外等效來(lái)測(cè)量。,（3）應(yīng)用工程上，放大電路主要用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，從而實(shí)現(xiàn)各種工程控制。放大電路的信號(hào)源和輸出負(fù)載之間有一定的相互作用和影響，這是設(shè)計(jì)過(guò)程中必要考慮的因素。,五、放大電