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基本放大电路【PPT课件】一.基本放大电路的组成耦合电容集电极电源,为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻,将变化的电流转变为变化的电压。使发射结正偏,并提供适当的静态工作点。可以省去单电源供电电路二.放大电路的静态工作点开路直流通道在本放大电路中,电源电压EC和集电极电阻RC的大小确定后,静态工作点的位置就仅取决于偏置电流IBQ的大小。
而IBQ≈EC／RB,因此当RB一经选定,IBQ也就固定不变,故该电路又称为固定偏置电路。2.用图解法确定静态工作点
利用晶体管的特性曲线,通过作图来分析放大器基本性能的方法,称为图解法。
图解法既可求取放大器的静态工作点,又可分析放大器的动态过程。晶体管是一非线性元件,即其集电极电流IC与集-射电压UCE之间不是直线关系,而是图2-13所示的输出特性曲线的关系,但UCE=EC-ICRC则是一线性方程。
这就要求静态值既要符合非线性元件晶体管T的电压与电流的关系,同时又要符合电路中线性元件上的电压与电流的关系。显然,只有曲线与直线的交点才能同时满足两者要求。这一交点即为静态工作点。15IC由于它是由直流通路得出的,且与集电极负载电阻Rc有关,故称为直流负载线。其斜率为tga=1／Rc,Rc愈小直线愈陡。
(2)求基极偏流IB:IB≈EC/RB。
(3)直流负载线MN与曲线IB的交点Q即为放大器的静态工作点,它所对应的值即为静态值IBQ、ICQ和UCEQ。三.放大电路的动态分析1.图解法根据iB的变化,可得到iC及uCE的变化曲线。uCE中的交流分量输出,即为uo。从上述讨论可知:
①当输入交流信号电压ui加到放大器的输入端后,晶体管基极和集电极的电压uB、uCE和iB、iC电流都是由两部分叠加而成:一部分是静态直流分量IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ;另一部分是输入交流信号后引起的交流分量ube、ib、ic、uce、uo。
②由图可见,uo>ui,输入信号ui通过放大器后被放大了,而且放大后没有改变原来的形状,但在相位上相差180°。(2)交流通路和交流负载线:
实际应用中,放大器总是带负载的,如带下一级放大器,也可能带一个表头或喇叭、显示装置中的偏转板等。
对于低频交流信号,这些负载可简化为一个负载电阻RL。放大器带负载时,相当于图2-17(b)中接入了虚线部分。交流通路:由于电容器C2的隔直作用,接入RL对静态工作点和直流负载线均无影响。集电极电流iC中的直流成分不能到达负载RL。但其交流成分iC,除了通过RC和EC构成的支路外,还通过由C2和RL组成的支路。对交流信号而言,电容和直流电源均可视为短路,因此可画出放大器带负载时的交流通路,交流负载线:由交流通路可以看到,输出电压uo实际上加于R’L上,R’L就是放大器交流通路的等效负载,简称交流负载,为RC//RL。
有交流输入时,反应输出回路中总的电压与电流关系的直线称为交流负载线。比较放大器的直、交流负载线可知:
①根据电阻并联的规律知,R’L<RC,故应有tga’>tga,因此交流负载线比直流负载线陡。
②从输出电压波形看到,带载后,输出交流信号电压uo要减小。
③在外接负载RL趋向于无穷大(相当于开路)时,R’L≈RC,交、直流负载线重合为同一条直线。(3)电压放大倍数:
放大器的放大对象是变化量,其放大能力常用电压的放大倍数Ku来描述。
电压放大倍数是指在不失真的条件下,输出电压的变化量ΔUo与输入电压的变化量ΔUi之比,即
Ku=ΔUo/ΔUi(4)放大电路的非线性失真:
利用图解法可以在特性曲线上清楚地观察到波形失真的情况。前面说过,对放大电路的基本要求,就是输出信号尽可能不失真。所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号。
引起失真的原因很多,其中最基本的一个,是由于工作点不合适或信号太大,使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围,这种失真通常称为非线性失真(non-lineardictortion)。非线性失真有两种情况,一种是饱和失真,另一种是截止失真。a.Q点过高,即IB偏大,工作点接近饱和区,产生饱和失真。b.Q点过低,即IB偏小,工作点接近截止区,信号进入截止区,产生截止失真。2.微变等效电路法(1)三极管的微变等效电路:
如果研究的对象仅仅是变化量,而且信号的变化范围很小,就可以用微变等效电路来处理三极管的非线性问题。
由于在一个微小的工作范围内,三极管电压、电流的变化量之间的关系基本上是线性的,因此可以用一个等效的线性电路来代替这个三极管。
所谓等效就是从线性电路的三个引出端看进去,其电压、电流的变化关系和原来的三极管一样。这样的线性电路称为三极管的微变等效电路。微变等效电路(2)放大器的微变等效电路法求解的具体步骤:
画出交流通路→用微变等效电路替换交流通路中的三极管→计算电路参数。
图2