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1、第6章基本放大电路6.1基本放大电路的组成6.2放大电路的静态分析6.3放大电路的动态分析6.4放大电路静态工作点的稳定6.5差分放大电路6.6功率放大电路返回６.１ 基本放大电路的组成在各种各样的检测电路及控制电路中经常遇到用微弱的电信号去控制较大功率的负载.这就需要将微弱的电信号在不失真的条件下通过放大电路对其放大,使其获得更多的能量,电路放大的基本特征是功率放大.为实现这一目的,任何放大电路都需要直流电源供电,在微弱信号的作用下,通过放大电路的控制将直流能量转换为交流能量输出到负载.这就是放大作用的实质,而三极管就是能够控制能量的元件
2、,它们是放大电路中的核心元件.将放大电路看成一个两端口的有源网络,如图６-１所示,从输入端看进去可等效为一个电阻Ri,相当于信号源的负载;从输出端看进去可等效为一个有内阻的电压源,其内阻为输出电阻Ro.图中为正弦波信号源,Rs为信号源内阻,RL为放大电路的负载电阻,是放大电路的驱动对象.将框图中放大电路设计为基本共射放大电路,如图６-２所示.下一页返回６.１ 基本放大电路的组成在图６-２所示电路中,三极管为核心元件,起放大作用,将输入信号的变化体现在基极上微小的电流变化,再放大成较大的集电极电流.直流电源＋VCC与基极电阻Rb相配合使发射结
3、电压正偏同时为三极管提供一个合适的直流基极电流;直流电源＋VCC与集电极电阻Rc相配合使集电结反偏,形成集电极回路电流,同时又是负载的能源.集电极电阻Rc将集电极电流的变化转换成电压的变化,使电路有电压放大的作用.耦合电容C１和C２分别将信号源与放大电路、放大电路与负载连接起来,耦合电容的容量应足够大,一般选微法级电容,在输入电压的频率范围内其容抗可忽略不计,即对交流信号可视为短路,使信号几乎无损失地进行传递.耦合电容对于直流量的容抗为无穷大,因此,C１和C２又分别将信号源与放大电路、放大电路与负载的直流量隔离开来.所以可将耦合电容的作用概
4、括为“隔直通交”上一页返回６.２ 放大电路的静态分析６.２.１ 用直流通路分析静态指标静态分析要确定放大电路的静态指标:IBQ、ICQ、UCEQ.可在直流通路中求.直流通路是直流电源单独作用下直流电流流经的通路,画直流通路时:①US视为短路,但保留RS;②电容视为开路;③电感相当于短路(线圈电阻近似为０).在分析中,将UBEQ作为已知条件,令ICQ＝βIBQ,列写三极管输入、输出回路方程,估算出静态指标.６.２.２ 用图解法分析静态指标用图解法分析静态指标就是利用非线性电阻图解法的原理,将三极管这个非线性元件的工作情况由其输出的伏安特性曲线
5、和三极管所在输出回路的负载线的交点来确定.这个交点即静态工作点,由它确定静态指标.下一页返回６.２ 放大电路的静态分析在图６-３所示的直流通路中,输出回路应满足方程UCE＝VCC－ICRc(６２)这是基本共射放大电路的直流负载线,其在横轴的截距为VCC,在纵轴的截距为VCC/Rc,斜率为－１/Rc.另一条线为输出特性曲线中IB＝IBQ的曲线.两条线的交点即静态工作点.由它确定静态指标.上一页返回６.３ 放大电路的动态分析６.３.１ 用微变等效电路法分析由于三极管具有非线性的输入特性和输出特性,使得电路分析方法较复杂.为简化分析,在低频小信号
6、作用下,将三极管看成为一个线性两端口网络(图６-５),用一个线性等效模型电路来等效三极管,采用一般电路的方法来分析电路.因其只适用于动态分析,故还可称之为交流等效模型,又因交流等效模型只适用于小信号变化量作用时的情况,故又称为微变等效电路.１.三极管的微变等效模型三极管的微变等效模型是在低频小信号作用下,根据三极管的输入、输出特性曲线在静态工作点附近的小范围内,用直线近似替代特性曲线而得到的.下一页返回６.３ 放大电路的动态分析输入特性曲线用Q点切线来近似替代Q点附近的曲线.当UCE为常量时,b-e间动态电压与基极动态电流之比,记作rbe,
7、如图６-６所示,因其物理意义是b-e间的动态电阻,因此三极管输入特性可用rbe等效代替.三极管低频小信号输入电阻常用下列公式估算:式中:rbb′＝１００~３００Ω,可在手册中查出.常温下,UT＝２６mV.IEQ为发射极静态电流,因而静态电流越大,rbe愈小.三极管输出特性曲线是一组近似与横轴平行的直线,在UCE为常量时动态集电极电流与基极电流之比,就是电流放大系数β,如图６-７所示.上一页下一页返回６.３ 放大电路的动态分析由此三极管输出回路可用受控电流源ic＝βib代替,表示输入电流ib对输出电流ic的控制作用.此外,由三极管的输出特性曲
8、线还可以看出输出特性曲线略向上翘,可用管压降变化量与集电极动态电流之比来描述,称rce为管子的输出电阻,如图６-８所示.因为三极管的输出特性曲线较为平直,因此,rce数值很大,通
