模拟电路与数字电路-第02章.ppt

,2.1 共射极放大电路,2.2 放大电路分析,2.3 共集电极电压放大电路,2.5 多级放大电路,2.6 差分放大电路,2.7 放大器的频响特性,2.8 场效应管基本放大电路,2.4 共基极电压放大电路,第二章 基本放大电路,一、放大的概念,2、放大电路的本质：用较小能量控制较大能量。（用一个能量较小的输入信号对直流电源的能量进行控制和转换，使之转换成较大的交流电能输出，以便驱动负载。）,1、放大电路作用：通过晶体管和场效应管组成的放大电路，在保证输出和输入信号波形基本相同的前提下，将微弱的电信号增强到需要的强度输出。,3、放大电路的基本特征：功率放大。4、转换、控制能量的元件（有源元件）-晶体管和场效应管5、放大前提：信号不失真。,1、放大倍数,电压放大倍数：输出电压比输入电压。电流放大倍数：输出电流比输入电流。,二、放大电路主要性能指标,2、输入电阻ri-输入电压有效值Vi和输入电流Ii有效值之比。,从输入端看进去的等效电阻,3、输出电阻ro-从放大电路输出端看见去的等效电阻。,它反映放大电路带负载能力，输出电阻越小，放大电路带负载能力越强。,从输出端看进去等效成有内阻的电压源，内阻即输出电阻。,空载时输出电压有效值,带RL时的输出电压有效值,4、频率响应：,反映放大电路放大能力随信号频率变化的特性,5、最大输出范围与非线性失真,放大电路只适用于放大某一特定频率范围（通频带）内的信号。,非线性失真-输出信号与输入信号产生明显的差别，这种差别体现为一种非线性。,2.1 共发射极放大电路,、电路组成及各元件作用,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,直接耦合放大电路,1、电路组成,vs,电路改成电位画法,一、电路特点,1、直流量、交流量共存于放大电路，前者是直流电源作用的结果，后者是输入的交流信号作用的结果；2、由于电感、电容元件的存在，直流量和交流量流经的通路不同。,、放大电路的直流通路和交流通路,（3）静态-没有交流信号输入，即vi=0时，电路中只有直流电源在工作的状态。,（4）静态工作点-静态时晶体管各电极直流电流和极间直流电压称为静态工作点，简称Q点。Q点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ,二、几个概念,（1）直流通路-在直流电源作用下直流电流流经的通路。（用于确定静态工作点。）（2）交流通路-输入信号作用下交流信号流经的通路。（用于研究动态参数和性能。）,（5）动态-输入交流信号vi0时，电路中各处电压、电流处于交变状态，电路处于动态工作状态，简称动态。,vBE,iB,iC,vCE,放大电路的组成原则,合适的直流电源。合适的电阻，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。,1、绘制放大电路的直流通路原则：信号源视为短路，保留内阻；电容视为开路；电感线圈视为短路，忽略线圈内阻。,三、绘制直流、交流通路原则：,直流通路用于分析放大电路的静态工作点,2、绘制放大电路的交流通路的原则：无内阻的直流电源（如VCC可看作电容）视为短路；容量大的耦合电容容抗可忽略，视为短路。,交流通路用于分析放大电路的动态参数,若去掉基极电源，输入回路没有VBB，静态时此处相当于短路，晶体管处于截止状态。,四、设置静态工作点的必要性,vCE,为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？,放大电路分析,静态分析（确定放大器件工作状态）,图解分析,等效电路分析,动态分析（分析放大电路性能）,图解分析,等效电路分析,计算机仿真,IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ,Av、ri、ro,2.1.3 放大电路的分析方法,第一、静态分析 静态分析的目的-确定晶体管静态工作点（Q点），判断晶体管是否工作于放大状态。,2、等效电路法-利用晶体管直流工作状态下的等效模型，对线性化后的器件用电路分析方法来确定电压、电流。,1、图解法-利用晶体管（非线性元件）的输入、输出特性曲线和外接线性电路特性曲线，通过作图寻找它们的交点（静态工作点、Q点），来确定相应的电压和电流，从而分析放大器工作状态的方法。,IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ,图解法分析前提-必须知道放大器件的特性曲线。,第二、动态分析。动态分析的目的-分析放大电路的性能指标（放大倍数、输入电阻、输出电阻等）。1、图解法-在已知放大器件特性曲线的前提下，通过作图分析放大器基本性能的方法。2、等效电路法-利用晶体管在交流工作情况下的等效模型，对线性化后的器件模型用电路分析方法来确定放大器性能指标。,微变等效电路法,线性化近似的前提-输入变化幅度不大的小信号。,分析放大电路遵循的原则：“先静态、后动态”,一、放大电路的静态分析,利用直流通路,静态分析等效电路法归纳,（2）放大状态晶体管等效电路,（1）直流通路,（3）放大电路静态等效电路,近似条件：VBE 0.7V(硅管),或 0.3V(锗管),（4）近似估算,IBQ=(VCC VBEQ)/RB,ICQ=IBQ,VCEQ=VCC ICQRC,IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ,B,C,E,VBE 0.7V(硅管),二、放大电路的动态分析,动态分析目的：确定放大电路的性能指标。包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出等。,当输入信号vi0，电路中各处电压、电流在静态工作点基础上叠加一个随vi变化的交流分量。,三极管基极的电流波形(a)直流分量；(b)交流分量；(c)总变化量,利用交流通路,vbe,vbe,rbe,ib,e,b,c,e,b,c,弄清楚等效的概念：,1、对谁等效。2、怎么等效。,1、动态分析的等效电路法,晶体管的微变等效电路,b)晶体管的微变等效电路,模型适用：只用于动态参数分析，不用于静态参数求解；只适用于低频小幅信号。,a)交流通路,c)放大电路的微变等效电路,动态分析微变等效电路法归纳步骤,（1）电压放大倍数-输出电压与输出电流的相量之比。,负载电阻越小，放大倍数越小。,2、放大电路的动态参数分析,（2）输入电阻ri-从放大电路输入端往放大器内部看除源后的等效电阻。（除源-电压源短路、电流源断路）,（3）输出电阻ro-对负载而言，从放大电路输出端往放大电路内部看，除源后的等效内阻。,ro=Rc,除源（电压源短路、电流源断路）,第一种方法：分析法。将信号源短路，令vs=0，保留信号源内阻Rs。将负载开路RL=，从输出端加交流电压VO，在输出端产生电流Io。,ro,通过计算获得：,第二种方法：实验法。在输入端加固定电压Vi，先测量输出端负载开路时的电压Vo，再接入负载电阻RL（阻值已知），测输出端电压Vo。,.,.,（4）电源电压放大倍数-输出电压与源电压相量之比。,当需要考虑信号源内阻Rs的对放大器电压放大倍数的影响：,考虑信号源内阻时，电压放大倍数下降。,ro,例题1：共射放大电路如图所示。设：VCC12V，Rb=300k，Rc=3k，RL=3k，RS=200，BJT的=50。,（1）试求电路的静态工作点Q。,解：静态分析,（2）估算电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。,ri=rbe/Rbrbe=991,ro=Rc=3k,（3）估算电路源电压放大倍数,（4）若将Rb改为50k，再计算（1）（2）（3）的值。,求电路的静态工作点Q,解：（静态分析）,-晶体管工作于饱和区，静态工作点设置不合适,例题2：若输出电压的波形出现如下失真，判断是截止还是饱和失真？应调节哪个元件？如何调节？,解：截止失真(原因Q点下移)。应增大VBB或减小Rb，,使Q点上移,t,例题3：画出图示电路的直流通路和交流通路。,将vS短路，即为直流通路。,