晶體管放大電路

1、1 6.1 晶體管放大電路的基本概念晶體管放大電路的基本概念 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法6.4 多級放大電路23 6.1 晶體管放大電路的基本概念6.1.1 概述概述一、放大電路的主要任務(wù)一、放大電路的主要任務(wù)：把微弱的電信號加以放大，然后送到：把微弱的電信號加以放大，然后送到負(fù)載（某種用電設(shè)備）如儀表揚(yáng)聲器等負(fù)載（某種用電設(shè)備）如儀表揚(yáng)聲器等實質(zhì)：能量轉(zhuǎn)換裝置實質(zhì)：能量轉(zhuǎn)換裝置二、放大器的分類：按哪個極作為接地端分為：共基極電路、共射極電路、共集電極電路按功能分：電壓放大器、電流放大器、功率放大器按頻率高低分：低頻、中頻、高頻放大器4.2RsRBus+ui+UBBRL+uo+UCC

2、RCC1C2V+5（1）晶體管V 放大元件，用基極電流iB控制集電極電流iC。（2）電源UCC和UBB 使晶體管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，晶體管處在放大狀態(tài)，同時也是放大電路的能量來源，提供電流iB和iC。UCC一般在幾伏到十幾伏之間。（3）偏置電阻RB 用來調(diào)節(jié)基極偏置電流IB，使晶體管有一個合適的工作點(diǎn)，一般為幾十千歐到幾百千歐。（4）集電極負(fù)載電阻RC。將集電極電流iC的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，以獲得電壓放大，一般為幾千歐。（5）電容Cl、C2 用來傳遞交流信號，起到耦合的作用。同時，又使放大電路和信號源及負(fù)載間直流相隔離，起隔直作用。為了減小傳遞信號的電壓損失，Cl、C2應(yīng)選得足夠大，一

3、般為幾微法至幾十微法，通常采用電解電容器。6 Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB + + 共發(fā)射極放大電路的實用電路（固定式偏置電路）7(1)靜態(tài)工作點(diǎn)及作用: 是指無交流信號輸入時，電路中的電流、電壓都處不變（直流）的狀態(tài)，靜態(tài)時三極管各極電流和電壓值稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。靜態(tài)分析主要是確定放大電路中的靜態(tài)值IBQ、ICQ和UCEQ。用直流通路進(jìn)行分析一 靜態(tài)分析靜態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)的作用 靜態(tài)工作點(diǎn)保證一個放大器不失真的靜態(tài)工作點(diǎn)保證一個放大器不失真的把輸入信號放大并輸出即放大電路必把輸入信號放大并輸出即放大電路必須有

4、一個合適的靜態(tài)工作點(diǎn)須有一個合適的靜態(tài)工作點(diǎn). 6.2 晶體管放大電路的基本分析方法8(2)靜態(tài)工作的計算方法:畫出放大電路的直流通路(即把放大電路中的電容看作開路,交流電源看作短路RC+UC CVRB+UC E Q+UB E Q IC QIB QCCBEQBQBBUUUccIRRBQCQIICCQCCCEQRIUU9IB=00UCE/V20A40A60A80AIC/mAQICQUCEQUCCRCUCCIB=40A的輸出特性曲線由UCE=UCCICRC所決定的直流負(fù)載線兩者的交點(diǎn)Q就是靜態(tài)工作點(diǎn)過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為UCEQ靜態(tài)工作點(diǎn)的作圖求解

5、方法10是指有交流信號輸入時，電路中的電流、電壓隨輸入信號作相應(yīng)變化的狀態(tài)。由于動態(tài)時放大電路是在直流電源UCC和交流輸入信號ui共同作用下工作，電路中的電壓uCE=UCEQ-icRc(負(fù)號表示uce反向)、電流iB=IBQ+ib和iC=ICQ+ic均包含交、直流兩個分量。二 （1）. 電壓放大的過程交流輸入信號ui 通過輸入耦合電容C1引起晶體三極管T基射極電壓u BE變化，使基極電流iB作相應(yīng)變化；由于三極管T的電流放大作用，使集電極電流（iC= iB）相應(yīng)作更大變化，較大的iC在RC上產(chǎn)生的交流輸出電壓通過輸出耦合電容C2送到負(fù)載RL上。只要電路元件選擇合適，輸出電壓uO比輸入電壓ui要

6、大很多，從而實現(xiàn)了電壓放大作用。 11(2)電壓放大倍數(shù)的計算：（ui單獨(dú)作用下的電路）。由于電容C1、C2足夠大，容抗近似為零（相當(dāng)于短路），直流電源UCC去掉（相當(dāng)于短接）。RsRBus+uiRL+uoVRCibic12 電壓放大倍數(shù)beLbbebLbbecLorRIrIRIrIRUUAiu式中RL=RC/RL。當(dāng)RL=（開路）時beCrRAu13beB/ rRIURiii 輸入電阻Ri輸出電阻ROCoRIUR注意:輸出電阻不包括負(fù)載電阻14例6-1 在圖8.8所示電路中，已知Ec = 12V，Rc = 4 k，RB = 400 k，RL = 4 k， = 50 ,r be = 1.2 k

7、 。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）負(fù)載電阻RL接入前、后放大器的電壓放大倍數(shù)；（3）如果輸入電壓的有效值Ui = 10mV，求負(fù)載電阻RL接入前后放大器輸出電壓的有效值。解：（1）計算靜態(tài)工作點(diǎn) I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V（2）計算電壓放大倍數(shù) 負(fù)載接入前： Au = = = 167 負(fù)載接入后： RL= = = 2 k Au= = = 83.5 153）計算輸出電壓的有效值負(fù)載接入前： Uo = |Au| Ui = 167

8、0.01 = 1.67 V負(fù)載接入后： Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可見，放大器帶上負(fù)載后，放大倍數(shù)和輸出電壓會明顯下降。16RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS17EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS18LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -

9、+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI19rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 20 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIor21 LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo2223. 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2

10、k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內(nèi)阻RS= 100，試求: :(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及 UCE； 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS24mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC25各極之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接。優(yōu)點(diǎn)：各級靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可以單獨(dú)調(diào)整到合適位置；且不存在

11、零點(diǎn)漂移問題。缺點(diǎn)：不能放大變化緩慢的信號和直流分量變化的信號；且由于需要大容量的耦合電容，因此不能在集成電路中采用。阻容耦合放大電路的特點(diǎn)阻容耦合放大電路的特點(diǎn)Rsus+uiRC1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+6.4 多級放大電路6.4.1 多級放大電路的分類:262 變壓器優(yōu)點(diǎn):前后兩級的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響缺點(diǎn):耦合電容使信號能量受到損耗3 （a）變壓器耦合 （b）直接耦合優(yōu)點(diǎn):前后兩極的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響缺點(diǎn):前后兩級的信號傳遞不受損耗27（1）靜態(tài)分析：各級單獨(dú)計算。（2）動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放

12、大倍數(shù)的乘積。21o1oo1ouuiiuAAUUUUUUA注意：計算前級的電壓放大倍數(shù)時必須把后級的輸入電阻考慮到前級的負(fù)載電阻之中。如計算第一級的電壓放大倍數(shù)時，其負(fù)載電阻就是第二級的輸入電阻。輸入電阻就是第一級的輸入電阻。輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。阻容耦合放大電路分析6.4.2 阻容耦合放大電路的分析28例例 在圖示兩級組容耦合放大電路中，已知12CCUV，30B11Rk，15B21Rk，3C1Rk，3E1Rk，20B12Rk，10B22Rk，5 . 2C2Rk，2E2Rk，5LRk，5021，7 . 0BE2BE1UUV。求：（1）各級電路的靜態(tài)值；（2）各級電路的電壓放大倍數(shù)1u

13、A、2uA和總電壓放大倍數(shù)uA；（3）各級電路的輸入電阻和輸出電阻。Rsus+uiRC1C1C2V1RB11RB12CE1RL+uo+UCCRC2C3V2RB21RB22CE2RE1RE2+uo1+29解解 （1）靜態(tài)值的估算。第一級：）（V 412153015CCB12B11B12B1URRRU）（mA 1 . 137 . 04E1BE1B1E1C1RUUII）（）（A 22mA 501 . 11C1B1II）（V 4 .5)33(1 .112)(E1C1C1CCCE1RRIUU第二級：）（V 412102010CCB22B21B22B2URRRU）（mA 65. 127 . 04E2BE2

14、B2E2C2RUUII）（）（A 33mA 5065. 12C2B2II）（V 62. 4)25 . 2(65. 112)(E2C2C2CCCE2RRIUU30（2）求各級電路的電壓放大倍數(shù)1uA、2uA和總電壓放大倍數(shù)uA。首先畫出電路的微變等效電路。如圖所示。三極管 V1的動態(tài)輸入電阻為：15001 . 126)501 (30026)1 (300E11be1Ir()5 . 1(k)三極管 V2的動態(tài)輸入電阻為：110065. 126)501 (30026)1 (300E22be2Ir()1 . 1(k)31第二級輸入電阻為：94. 01 . 1/10/20/be2B22B212rRRri（

15、k）第一級等效負(fù)載電阻為：72. 094. 0/3/2C1L1irRR（k）第二級等效負(fù)載電阻為：67. 15/5 . 2/LC2L2RRR（k）第一級電壓放大倍數(shù)為：245 . 172. 050be1L111rRAu第二級電壓放大倍數(shù)為：761 . 167. 150be2L222rRAu兩級總電壓放大倍數(shù)為：1824)76()24(21uuuAAA32（3）求各級電路的輸入電阻和輸出電阻。第一級輸入電阻為：3 . 15 . 1/15/30/be1B12B111rRRri（k）第二級輸入電阻在上面求出，為 0.94 k。第一級輸出電阻為：3C1o1 Rr（k）第二級輸出電阻為：5 . 2C2o

16、2 Rr（k）第二級的輸出電阻就是兩級放大電路的輸出電阻。33知識拓展1. 電子門鈴的原理 2. 閃光陀螺的原理341. 電子門鈴的原理電子門鈴是一個簡單有趣實用的電子小制作。其原理很簡單，通過它的學(xué)習(xí)可以掌握一些基本的電子知識。（一）主要元件和工作原理如圖所示，這是一個晶體管如圖所示，這是一個晶體管RCRC移相音頻振蕩器，移相音頻振蕩器，R R4 4 和和R RP P 是偏置電阻，是偏置電阻，C C4 4是耦合電容，是耦合電容，S S是門鈴按鈕。當(dāng)是門鈴按鈕。當(dāng)按下按下S S時，電源接通，通過時，電源接通，通過C C1 1C C3 3、R R1 1 R R3 3 組成移相組成移相電路，共移相

17、電路，共移相1801800 0，實現(xiàn)了正反饋，通過晶體管具有，實現(xiàn)了正反饋，通過晶體管具有放大作用電路起振，從揚(yáng)聲器中發(fā)出悅耳的聲音。放大作用電路起振，從揚(yáng)聲器中發(fā)出悅耳的聲音。35SR52KR110KR210KR310KRP100KR55.1K+ C410 C18200 C28200C38200 B8VT3DG6E3V 電子門鈴的原理圖362. 閃光陀螺的原理閃光陀螺是一個十分有趣的電子玩具，它在靜止時不發(fā)光，看閃光陀螺是一個十分有趣的電子玩具，它在靜止時不發(fā)光，看不到光環(huán)。但是，當(dāng)你把閃光陀螺旋轉(zhuǎn)起來后，它便會交替出不到光環(huán)。但是，當(dāng)你把閃光陀螺旋轉(zhuǎn)起來后，它便會交替出現(xiàn)紅綠兩種顏色的兩個

18、光環(huán)，內(nèi)外輪流閃光，令人賞心悅目。現(xiàn)紅綠兩種顏色的兩個光環(huán)，內(nèi)外輪流閃光，令人賞心悅目。（1 1）閃光陀螺的電路是一個典型的自激多諧振蕩器，它兩個晶體）閃光陀螺的電路是一個典型的自激多諧振蕩器，它兩個晶體管管VTVT1 1和和VTVT2 2以及電阻、電容等組成，兩個發(fā)光二極管以及電阻、電容等組成，兩個發(fā)光二極管VDVD1 1、VDVD2 2分別接分別接在兩個晶體管的集電極回路中，如圖所示。當(dāng)某個晶體管導(dǎo)通時，在兩個晶體管的集電極回路中，如圖所示。當(dāng)某個晶體管導(dǎo)通時，該側(cè)的發(fā)光二極管便被點(diǎn)亮。電源開關(guān)該側(cè)的發(fā)光二極管便被點(diǎn)亮。電源開關(guān)S S被接通后，電路起振，兩被接通后，電路起振，兩個晶體管個晶

19、體管VTVT1 1和和VTVT2 2輪流導(dǎo)通，兩個發(fā)光二極管輪流導(dǎo)通，兩個發(fā)光二極管VDVD1 1、VDVD2 2便交替閃亮。便交替閃亮。（2 2）兩個發(fā)光二極管）兩個發(fā)光二極管VDVD1 1、VDVD2 2可選用高亮度的發(fā)光二極管，一個為可選用高亮度的發(fā)光二極管，一個為紅色，另一個為綠色。紅色，另一個為綠色。（3 3）電源開關(guān)）電源開關(guān)S S是一個離心開關(guān)，在靜止時離心開關(guān)是一個離心開關(guān)，在靜止時離心開關(guān)S S處于斷開狀處于斷開狀態(tài)，整個電路不工作。當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)起來后，利用離心力的作用，態(tài)，整個電路不工作。當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)起來后，利用離心力的作用，S S閉合，接通電源，電路起振。閉合，接通電源，電路

20、起振。37VT29041VT19041+ C147C2 +47R451R315R215R151VD1（紅）VD2（綠）E3VS38.2RsRBus+ui+UBBRL+uo+UCCRCC1C2V+39 電壓放大倍數(shù)beLbbebLbbecLorRIrIRIrIRUUAiu式中RL=RC/RL。當(dāng)RL=（開路）時beCrRAu40例6-1 在圖8.8所示電路中，已知Ec = 12V，Rc = 4 k，RB = 400 k，RL = 4 k， = 50 ,r be = 1.2 k 。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）負(fù)載電阻RL接入前、后放大器的電壓放大倍數(shù)；（3）如果輸入電壓的有效值Ui = 10mV

21、，求負(fù)載電阻RL接入前后放大器輸出電壓的有效值。解：（1）計算靜態(tài)工作點(diǎn) I BQ = = 0.03 mA I CQ = IBQ = 50 0.03 = 1.5 mA I EQ I CQ = 1.5 mA UCEQ = Ucc ICQ Rc = 12 1.5 4 = 6V（2）計算電壓放大倍數(shù) 負(fù)載接入前： Au = = = 167 負(fù)載接入后： RL= = = 2 k Au= = = 83.5 413）計算輸出電壓的有效值負(fù)載接入前： Uo = |Au| Ui = 1670.01 = 1.67 V負(fù)載接入后： Uo = | Au| Ui = 83.50.01 = 0.835 V 可見，放大器帶上負(fù)載后，放大倍數(shù)和輸出電壓會明顯下降。42LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiI432. 閃光陀螺的原理閃光