10放大电路和集成运算放大器

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1、第10章放大电路和集成运算放大器【课题】10.1共发射极单管放大电路【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．晶体管的放大作用。2．晶体管的放大、饱和与截止状态。【二、引入新课】晶体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

2、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】10.1.1　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10.1所示。图10.1　基本的共发射极放大电路VT是NPN型晶体管，起电流放大作用。UCC是放大电路的直流电源，一方面保证晶体管工作在放大状态；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，将晶体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，

3、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。2-17110.1.2　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：静态时晶体管的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10.2所示。图10.2　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UCC>>UBE，则I

4、B»IC=bIBUCE=UCC-RCIC[例10.1]　在图10.1中，已知UCC=12V，RB=300kW，RC=4kW，b=50，试求放大电路的静态工作点IB、IC和UCE值。[解]IB»=mA=0.04mA=40mAIC=bIB=(50´0.04)mA=2mAUCE=UCC-RCIC=(12-2´4)V=4V2．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=Uimsinwt（V），波形如图10.3（b）所示。（3）波形分析：信号ui经过耦合电容C1加在晶体管基极

5、和发射极之间，得到uBE（uBE=UBE+ui）的波形（图中波形②），uBE电压的变化引起基极电流iB（iB=IB+ib）的变化（图中波形③），只要晶体管处在放大状态，iC（iC=IC+ic）的波形（图中波形④）受iB的控制（因iC=biB），uRC（uRC=RCiC）（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。2-171

6、图10.3放大电路加入交流信号前、后的波形10.1.3　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10.4所示。（2）工作点设置太高时，出现饱和失真，如图10.5所示。2-171图10.4工作点设置太低时的工作情况图10.5　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。10.1.4　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

7、10.6所示。图10.6　分压式放大电路电路2．条件：RB1、RB2和UCC取值合适，使晶体管基极电位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：IC↑→IE↑→VE↑→UBE（=VB－VE）↓→IE↓→IC↓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RE2-171时，同样会产生电压降，导致交流输出信号减少。10.1.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻1．电压放大倍数AuAu=对图10.6分压式放大电路有uo=-R¢Lic=-bR

8、¢Lib，ui=rbeib式中RL=RC//RL；rbe为晶体管基极和发射极间的动态电阻（通常为1kW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。3．输入电阻Ri和输出电阻RoRi=RB//rbe»rbeRi尽可能大一些，以减少前级的负担。Ro