第二章 电子技术教案.doc

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教 案 纸 PAGE PAGE 34 开发区职业技术学院 基本放大电路 引言 所谓放大,是在保持信号不失真的前提下,使其由小变大、由弱变强。因此,放大器在电子技术中有着广泛的应用,是现代通信、自动控制、电子测量、生物电子等设备中不可缺少的组成部分。 放大的过程是实现能量转换的过程,即利用有源器件的控制作用将直流电源提供的部分转换为与输入信号成比例的输出信号。因此放大电路实际上是一个受输入信号控制的能量转换器。 本章主要介绍放大电路的基本概念及结构组成;低频小信号放大电路的工作原理、静态工作点的估算方法;反馈对放大电路性能的影响。 2.1 基本放大电路的概念及工作原理 基本放大电路一般是指有一个三极管或场效应管组成的放大电路。放大电路的功能是利用三极管的控制作用,把输入的微弱电信号不失真地放大到所需的数值,实现将直流电源的能量部分地转化为按输入信号规律变化且有较大能量的输出信号。放大电路的实质是用较小的能量去控制较大能量转换的一种能量转换装置。 三极管有三个电极,三极管对小信号实现放大作用时在电路中可有三种不同 图 图2.1 放大电路中三极管的三种连接方法 (a)共(发)射极电路;(b)共集电极电路;(c)共基极电路 的连接方式(或称三种组态),即共(发)射极接法、共集电极接法和共基极接法。这三种接法分别以发射极、集电极、基极作为输入回路和输出回路的公共端,而构成不同的放大电路,如图2.1(以NPN管为例)所示。 放大电路的组成原则 放大电路的作用是实现对微弱小信号的幅度放大,单凭晶体管的电流放大作用显然无法完成。必须在放大电路中设置直流电源,使其保证晶体管工作在线性放大区。因此,放大电路的组成原则为: (1) 核心元件晶体管必须发射结正偏,集电结反偏; (2) 输入回路的设置应使输入信号耦合到晶体管输入电路,以保证晶体管的以小控大作用; (3) 输出回路的设置应保证晶体管放大后的电流信号能够转换成负载需要的电压形式; (4) 不允许被传输小信号放大后出现失真。 二、共发射极放大电路 1.电路组成 共发射极放大电路是电子技术中应用最为广泛的放大电路形式,其电路组成的一般形式如图2.2(a)所示 图2.2 (a) 双电源的 图2.2 (a) 双电源的单管共发射极放大电路 实际应用中,共射放大电路通常采用单电源供电,如图2.2(b)所示 图2.2 (b) 单 图2.2 (b) 单电源的单管共发射极放大电路 各部分的作用分别为: (1)三极管T:晶体管在放大电路中起以小控大的能量控制作用 (2)集电极电源UCC:向放大电路提供能量,并保证晶体管工作在放大区 (3)集电极电阻RC:是将放大的集电极电流转换成晶体管的输出电压。 (4)固定偏置电阻RB:为放大电路提供合适的静态工作点。 (5)耦合电容C1和C2:C1隔离直流和让输入交流信号顺利通过。C2隔离直流和让放大的交流信号顺利输出。 2.工作原理 以图2.2(b)所示的固定偏置电阻的单管共发射极电压放大器为例来说明放大电路的工作原理。 放大电路内部各电压、电流都是交直流共存的。其直流分量及其注脚均采用大写英文字母;交流分量及其注脚均采用小写英文字母;叠加后的总量用英文小写字母,但其注脚采用大写英文字母。例如:基极电流的直流分量用IB表示;交流分量用ib表示;总量用iB表示。 需放大的信号电压 ui通过C1转换为放大电路的输入电流,与基极偏流叠加后加到晶体管的基极,基极电流iB的变化通过晶体管的以小控大作用引起集电极电流 iC变化;iC通过RC使电流的变化转换为电压的变化,即: uCE=UCC- iCRC 由上式可看出:当 iC增大时,uCE就减小,所以 uCE的变化正好与 iC相反,这就是它们反相的原因。uCE经过C2滤掉了直流成分,耦合到输出端的交流成分即为输出电压 u0。若电路参数选取适当,u0的幅度将比 ui 幅度大很多,亦即输入的微弱小信号 ui 被放大了,这就是放大电路的工作原理。 思考: 1. 放大电路的基本概念是什么?放大电路中能量的控制与变换关系如何? 2. 基本放大电路的组成原则是什么?以共射组态基本放大电路为例加以说明 3.如果共发射极电压放大器中没有集电极电阻RC,能产生电压放大吗? 图2.3固定偏置电阻的单管共发射极放大电路的直流通路2.2 基本放大电路的静态分析 图2.3固定偏置电阻的单管共发 射极放大电路的直流通路 输入信号ui=0、只在直流电源UCC作用下电路的 状态称“静态”。静态分析就是要求出此时的IB、IC和 UCE三数值。首先,要画出要分析电路的直流通路, 以图2.2(b)为例,直流下耦合电容C1、C2相当于 开路,其等效的直流通路如图2.3所示.。

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