《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?放大電路與集成運算放大器,一、放大電路的概念及分類,1．放大電路的用途,放大電路是自動控制、信號檢測、通信等電子設備中最基本的組成部分。,如圖所示擴音系統(tǒng)的四個主要組成部分。,一、放大電路的概念及分類,,,（1）傳感器（麥克風），將聲音轉(zhuǎn)換成相應的電壓信號。,（2）放大器，將麥克風輸出的微弱電壓信號放大到所需要的值。,（3）再生器（揚聲器），將放大后的電信號轉(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,,,輸入端：加入需要放大的信號。,2．什么是放大電路,同時滿足以下兩個條件的電路：,（1）輸出信號的功率大于輸入信號的功率。,（2）輸出信號波形與輸入信號波形相同（不失真）。用框圖表示：,輸出端：得到放大的輸出信號。,組成：一個放大電路必須含有晶體管（或電子管）這樣的器件，同時還包含電阻、電感、變壓器等元器件。,一、放大電路的概念及分類,,,（1）按放大器的頻率高低分,3．放大器的分類,（

3、2）按被放大信號的類型分,（3）按放大信號的強弱分,一、放大電路的概念及分類,,,,（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,,,二、共發(fā)射極放大電路,共發(fā)射極單管放大器又稱單極低頻小信號放大電路。,它是最基本的放大電路，也是復雜電子電路的基礎。,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：又稱偏置電阻，與電源電壓配合為晶體管提供一個合適的基極電流 IB（又稱偏流），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：又稱集電極負載電阻，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：又稱隔直通交電容，起到隔直流通交流的作用。交流信號從 C1 輸入經(jīng)過放大后從 C2 輸出，同時 C1 把晶體管的輸入端與信號源之間，C2 把輸出端和負載之間的直流通路隔斷。一般選用電解電容，使用時注意區(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):當放大電路無交流信號輸入時，此時的直流狀態(tài)稱為靜態(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 :放大電路交流信號輸入為0時，這時晶體管的直流電壓：UBE 、UCE 和對應的直流電流 IB、IC 統(tǒng)稱為靜態(tài)工作點 Q，通常寫成 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，

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)工作點的計算,UBEQ　取值，硅管為 0.7 V，鍺管為 0.3 V。,因為　UBEQ　<< 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 UE = 12 V，Rb = 200 k?，Rc = 2.4 k?，? = 50，試計算靜態(tài)工作點。,解：根據(jù)靜態(tài)工作點計算公

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

9、,② 調(diào)整方法：將放大器的輸入端斷路，使電路無信號輸入，保持電源電壓 UE 不變，調(diào)整偏置電阻 Rb 的阻值，用萬用表測量集電極電流 IC，使其達到技術要求。,二、共發(fā)射極放大電路,三、動態(tài)工作情況：,放大電路如圖所示。,輸入交流信號 ui 經(jīng)過耦合電容 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、靜點工作點的選擇與波形失真,當放大電路靜態(tài)工作點設置不得當時，會造成放大電路的波形失真，本節(jié)通過實驗來觀察波形失真的現(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：接入一臺雙蹤示波器。,,信號源：低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生 1 ~ 20 kHz 的正弦波信號加到放大器的輸入端。,,2．連接：,將輸入、輸出端信號分量接示波器的 YA、YB 端，經(jīng)

11、過調(diào)整后，便可看到示波器顯示的輸入信號和輸出信號波形，如圖所示波形。,,（1）由于靜態(tài)工作點已經(jīng)調(diào)整適當，此時觀察到的波形圖并無失真。,3．現(xiàn)象：,（2）通過兩個信號輸入調(diào)節(jié)旋鈕 YA 和 YB 上標示的電壓刻度（V / 格）以及熒光屏上的波形幅度可以測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,工作點設置太

12、低，三極管進入截止區(qū)——這就是截止失真，如圖所示。,（2）原因,Rb 阻值過大后，Q 點降低，UBEO、IBQ減小，在輸入信號負半周時，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 的時間越長，平頂期越長。,,2．飽和失真,（1）現(xiàn)象,工作點設置太高，三極管進入飽和區(qū)——這就是飽和失真，如圖所示。,（2）原因,Rb 過小后，Q 點升高，UBEQ 和 IB

13、Q 增大，輸入信號的正半周期時，因為 iB 增大，使晶體管進入飽和區(qū)，當 iC = ICES 后， iC 不再增大，同時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 點設置不當，應調(diào)整放大管基極偏置電阻，使靜態(tài)工作點處于適當?shù)奈恢谩?/p>

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

15、,靜態(tài)工作點設置合適，隨輸入信號變化，輸出信號正負半周都能達到最大值而不失真，這個點就是電路的最佳工作點。,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源連接，輸出端與負載連接。因此，放大電路與信號源、負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，將放大器看作信號源負載，它是與信號源輸出電阻串聯(lián)的，因此，放大器輸入電阻相當于信號源的負載電阻。,,從放大電路輸入端看進

16、去的交流等效電阻 Ri。,（2）定義,（3）討論,輸入電阻越大越好，以減小對信號源的影響。,,2．輸出電阻,（1）等效電路,如圖所示，放大電路對于負載RL來說相當于一個信號源。,（2）定義,斷開負載，從放大電路的輸出端看進去，放大電路就相當于一個內(nèi)阻為 Ro 和電動勢為 Eo 的等效電源，這個內(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，放大器帶負載的能力越強。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,隨輸出端負載情況而改變，空載時Ao最大，帶載下降，而且負載越小Ao會越小。,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)組成可以分為單級的、多級的；從放大元件上看可以是晶體管、場效應管或集成電路，雖然種類繁多，但均可通過上述參數(shù)對外等效來測量。,（3）應用工程上，放大電路主要用于對信號進行放大處理，從而實現(xiàn)各種工程控制。放大電路的信號源和輸出負載之間有一定的相互作用和影響，這是設計過程中必要考慮的因素。,五、放大電