电工与电子技术放大电路和集成运算放大器.doc
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13放大电路和集成运算放大器
【课题】
13.1基本放大电路
【教学目标】
描述共发射极单管放大电路结构,解释其工作原理。知道静态工作点及波形失真的概念。知道电压放大倍数、输入和输出电阻概念。
【教学重点】
1.静态工作点的选择与波形失真。
2.静态工作点的稳定。
3.电压放大倍数的计算。
【教学难点】
1.放大电路动态工作情况。
2.饱和失真和截止失真。
【教学过程】
【一、复习】
1.三极管的放大作用。
2.三极管的放大、饱和与截止状态。
【二、引入新课】
三极管的放大作用只有在构成放大电路以后才有实际意义。共射放大电路只是其中较常用、较简单的一种,只有全面掌握本节内容,才能更好地学习电子技术。
【三、讲授新课】
13.1.1 共发射极单管放大电路的结构
1.基本的共发射极单管放大电路,如图13.1所示。
图13.1 基本的共发射极放大电路
VT是NPN型三极管,起电流放大作用。
UCC是放大电路的直流电源,一方面保证三极管工作在放大状态;另一方面为输出信号提供能量。
RB是基极偏置电阻,与UCC配合决定了放大电路基极电流IB的大小。
RC是集电极负载电阻,将三极管集电极电流的变化量转换为电压的变化量,从而实现电压放大。
C1、C2是耦合电容,起“隔直通交”的作用。
2.共射放大电路:发射极是输入、输出回路的公共端。信号源、基极、发射极形成输入回路;负载、集电极、发射极形成输出回路。
*13.1.2 共发射极单管放大电路的工作原理
1.静态工作情况
(1)静态:输入交流信号为零时,电路中各处存在直流电压和直流电流的工作状态。
(2)静态工作点:静态时三极管的IB、IC、UCE值。
(3)直流通路:直流信号在电路中流通的路径可画出的电路,如图13.2所示。
图13.2 基本共发射极放大电路的直流通路
(4)电路的静态工作点:
IB???
通常UCCUBE,则
IB?(?
IC ??(?IB
UCE???UCC???RCIC
[例13.1] 在图13.1中,已知UCC???12 V,RB???300 k (,RC?? 4 k(,(???50,试求放大电路的静态工作点IB、IC和UCE值。
[解]
IB?(???? mA???0.04 mA???40 (A
IC = (?IB???(50?(?0.04 ) mA ??2 mA
UCE???UCC ??RCIC = (12???2?(?4) V???4V
2.动态工作情况
(1)输入交流信号不为零时的工作状态。
(2)动态工作波形。输入信号ui???Uimsin ( t?(iC???IC???ic)的波形(图中波形④)受iB的控制(因iC= (?iB),uRC(uRC = RC iC)(图中波形⑤)随iC的功能变化而变化,uCE(uCE = UCC?uRC)(图中波形⑥)则随iC变化而作相反的变化,经过C2(具有隔直通交的功能)后得到uo(图中波形⑦)波形。uo和ui比较发现,二者相位相反,说明这种电路具有反相作用。
图13.3放大电路加入交流信号前、后的波形
13.1.3 静态工作点的选择与波形失真
1.静态工作点选择不当,容易引起失真。
(1)工作点设置太低时,出现截止失真,如图13.4所示。
(2)工作点设置太高时,出现饱和失真,如图13.5所示。
图13.4工作点设置太低时的工作情况 图13.5 工作点设置太高时的工作情况
2.静态工作点设置恰当,随输入信号变化,输出信号正、负半周都能达到最大值而不出现失真,这个工作点是放大电路的最佳工作点。
*13.1.4 静态工作点的稳定
1.分压式放大电路是工作点稳定的放大电路,如图13.6所示。
图13.6 分压式放大电路
2.条件:RB1、RB2和UCC取值合适,使三极管基极电位VB?(?。VE(VE???VB???UBE)也近似不变。集电极电流IC?(?,就近似恒定不变。
3.工作原理:自动调节:
电容CE称为旁路电容,若不加电容CE,交流信号流过发射极电阻RE时,同样会产生电压降,导致交流输出信号减少。
13.1.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻
1.电压放大倍数Au
Au =
对图13.6分压式放大电路有
uo?????R(Lic?????( R(Lib,ui???? rbe ib?
式中RL???RC????RL;rbe为三极管基极和发射极间的动态电阻(通常为1 k(左右);“-”号表示输出、输入信号反相。
Au???????????
放大电路输出端未接负载时R(L???RC,电压放大倍数为
Au????
因RC???R(L(R(L???RC????RL),所以放大电路接上负载后,电压放大倍数将下降,也即输出电压将减小。
2.输入电阻Ri和输出电阻Ro
Ri????RB????r be
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