共射极放大电路.ppt

第一节共发射极单管放大电路,一、放大电路的概念及分类,1放大电路的用途,放大电路是自动控制、信号检测、通信等电子设备中最基本的组成部分。,如图所示扩音系统的四个主要组成部分。,一、放大电路的概念及分类,（1）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。,（2）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需要的值。,（3）再生器（扬声器），将放大后的电信号转换成声音。,（4）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。,一、放大电路的概念及分类,输入端：加入需要放大的信号。,2什么是放大电路,同时满足以下两个条件的电路：,（1）输出信号的功率大于输入信号的功率。,（2）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。用框图表示：,输出端：得到放大的输出信号。,组成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。,一、放大电路的概念及分类,（1）按放大器的频率高低分,3放大器的分类,（2）按被放大信号的类型分,（3）按放大信号的强弱分,一、放大电路的概念及分类,（5）按元器件的集成化程度分,（4）按晶体管连接方式分,一、放大电路的概念及分类,二、共发射极放大电路,共发射极单管放大器又称单极低频小信号放大电路。,它是最基本的放大电路，也是复杂电子电路的基础。,工作频率：20 Hz 20 kHz 的低频范围内。,适用范围：用于放大较小的电流、电压。,二、共发射极放大电路,1电路结构,如图所示为单管共发射极放大电路,分析各元器件的作用：,二、共发射极放大电路,晶体管 V：工作在放大状态，起电流放大作用。,基极电阻 Rb：又称偏置电阻，与电源电压配合为晶体管提供一个合适的基极电流 IB（又称偏流），保证晶体管工作在合适的状态。它的取值范围在几十千欧到几百千欧。,集电极电阻 Rc：又称集电极负载电阻，作用是把晶体管的电流放大转换为电压的放大。它的取值范围一般在几千到几十千欧。,二、共发射极放大电路,耦合电容 C1 和 C2：又称隔直通交电容，起到隔直流通交流的作用。交流信号从 C1 输入经过放大后从 C2 输出，同时 C1 把晶体管的输入端与信号源之间，C2 把输出端和负载之间的直流通路隔断。一般选用电解电容，使用时注意区分其极性。,集电极电源 E：作用一是给晶体管一个合适的工作状态（保证发射结正偏，集电结反偏），二是为放大电路提供能源。,二、共发射极放大电路,1静态工作点的建立,晶体管工作在放大状态条件：发射结加正偏电压，集电结加反偏电压，并且各极都有合适的直流电流和直流电压。,（1）静态:当放大电路无交流信号输入时，此时的直流状态称为静态，如图（b）所示。,二、共发射极放大电路d的工作原理：,(2)静态工作点:放大电路交流信号输入为0时，这时晶体管的直流电压：UBE、UCE 和对应的直流电流 IB、IC 统称为静态工作点 Q，通常写成 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ。,（3）直流通路：所示是放大电路的直流通路，由于耦合电容的作用，直流只在直流通路内流动，所以将耦合电容 C1、C2 看作断路的部分去掉，剩下的即为直流通路。,二、共发射极放大电路,（4）静态工作点的计算,UBEQ取值，硅管为 0.7 V，锗管为 0.3 V。,因为UBEQ UE，所以,由晶体管的放大原理有：,再根据直流通路可得,二、共发射极放大电路,例1在下图中，设 UE=12 V，Rb=200 k，Rc=2.4 k，=50，试计算静态工作点。,解：根据静态工作点计算公式,二、共发射极放大电路,例2在上题中，若设 UE=12 V，Rc=2 k，=50，要求 ICQ=4 mA；问偏流电阻 Rb 取值多大？,解：则,二、共发射极放大电路,（2）静态工作点设置的意义和调整方法,意义：静态工作点合适与否关系到信号被放大后是否会出现波形失真。Q 点设置过低，IBQ 太小，晶体管进入截止区，造成截止失真。Q 点设置过高，IBQ 太大，晶体管进入饱和区，造成饱和失真。,调整方法：将放大器的输入端断路，使电路无信号输入，保持电源电压 UE 不变，调整偏置电阻 Rb 的阻值，用万用表测量集电极电流 IC，使其达到技术要求。,二、共发射极放大电路,三、动态工作情况：,放大电路如图所示。,输入交流信号 ui 经过耦合电容 C1 加到三极管基极 b 和发射极 e 之间与静态基极直流电压 UBEQ 叠加得：,式中 UBEQ 为直流分量，ui 为交流分量。,三、放大电路的工作原理,加上交流信号后，电路中所有的量都是交流和直流叠加：,三、放大电路的工作原理,四、静点工作点的选择与波形失真,当放大电路静态工作点设置不得当时，会造成放大电路的波形失真，本节通过实验来观察波形失真的现象。,（一）操作,1框图：,单管共发射极放大电路：电路如下图所示。,输出端：接入一台双踪示波器。,信号源：低频信号发生器，产生 1 20 kHz 的正弦波信号加到放大器的输入端。,2连接：,将输入、输出端信号分量接示波器的 YA、YB 端，经过调整后，便可看到示波器显示的输入信号和输出信号波形，如图所示波形。,（1）由于静态工作点已经调整适当，此时观察到的波形图并无失真。,3现象：,（2）通过两个信号输入调节旋钮 YA 和 YB 上标示的电压刻度（V/格）以及荧光屏上的波形幅度可以测出输入电压和输出电压的幅值，并可以算出放大器的电压放大倍数。,（3）两波形的相位相差为 180，这是单管发射极放大电路的倒相作用。,（二）分析,1截止失真,（1）现象,工作点设置太低，三极管进入截止区这就是截止失真，如图所示。,（2）原因,Rb 阻值过大后，Q 点降低，UBEO、IBQ减小，在输入信号负半周时，晶体管工作在截止区，使 IB=0，IC 0，输出电压近似等于电源电压，保持不变，所以出现平顶。Rb 越大，IB=0 的时间越长，平顶期越长。,2饱和失真,（1）现象,工作点设置太高，三极管进入饱和区这就是饱和失真，如图所示。,（2）原因,Rb 过小后，Q 点升高，UBEQ 和 IBQ 增大，输入信号的正半周期时，因为 iB 增大，使晶体管进入饱和区，当 iC=ICES 后，iC 不再增大，同时输出电压等于晶体管的饱和压降 UCES，不再下降，所以输出波形的下方出现平顶。,结论,（1）共发射极单管放大电路的输出波形的正半周（波形上半周）出现平顶，是截止失真；若输出波形的负半周（即波形下半部）出现平顶，是饱和失真。,（2）出现失真的原因：,Q 点设置不当，应调整放大管基极偏置电阻，使静态工作点处于适当的位置。,3双向失真,（1）现象,Rb适中，输出波形无失真，增大信号源的电压幅度，使放大器的输入信号增大，这时输出电压信号波形的上、下部分都出现平顶，同时产生了饱和失真和截止失真称为双向失真，如图所示。,（2）原因,输入信号的电压幅度太大，在信号的正半周造成饱和失真，负半周造成截止失真。,（3）解决办法：,降低输入信号的电压幅值。,将放大电路的电源电压增大，再调节Rb建立适当的静态工作点 Q，便可消除双向失真。,最佳工作点：,静态工作点设置合适，随输入信号变化，输出信号正负半周都能达到最大值而不失真，这个点就是电路的最佳工作点。,基本放大电路的直流通路与交流通路：,五、放大电路交流参数,放大电路的输入端需与信号源连接，输出端与负载连接。因此，放大电路与信号源、负载之间是相互影响相互联系的。,1输入电阻 Ri,（1）等效电路,如图所示，将放大器看作信号源负载，它是与信号源输出电阻串联的，因此，放大器输入电阻相当于信号源的负载电阻。,从放大电路输入端看进去的交流等效电阻 Ri。,（2）定义,（3）讨论,输入电阻越大越好，以减小对信号源的影响。,2输出电阻,（1）等效电路,如图所示，放大电路对于负载RL来说相当于一个信号源。,（2）定义,断开负载，从放大电路的输出端看进去，放大电路就相当于一个内阻为 Ro 和电动势为 Eo 的等效电源，这个内阻 Ro 就是放大电路的输出电阻。,（3）讨论,放大电路的输出电阻 Ro 越小，放大器带负载的能力越强。即使是阻值较小的RL，也能得到较大的输出电压Uo和较大的输出电流 Io。所以放大电路的输出电阻越小越好。,（4）计算,五、放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻,3电压放大倍数 Ao,（1）定义,输出电压变化量（即交流成分）uo 或有效值 Uo 与输入电压变化量（也是交流成分）ui 或有效值 Ui 之比，即,（2）意义,为反映放大电路放大能力的重要参数。,（3）讨论,随输出端负载情况而改变，空载时Ao最大，带载下降，而且负载越小Ao会越小。,五、放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻,4小结,（1）Ri、Ro、Ao 统称放大电路的外部特性，这些参数在工程上具有重要的意义。,（2）放大电路根据组成可以分为单级的、多级的；从放大元件上看可以是晶体管、场效应管或集成电路，虽然种类繁多，但均可通过上述参数对外等效来测量。,（3）应用工程上，放大电路主要用于对信号进行放大处理，从而实现各种工程控制。放大电路的信号源和输出负载之间有一定的相互作用和影响，这是设计过程中必要考虑的因素。,五、放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻,