电工技术电子技术-清华-18基本放大电路.ppt
2023/11/16,(2-1),海南风光,第18讲,第11章 基本放大电路,11.1 概论11.2 放大电路的组成和工作原理11.3 放大电路的分析方法,2023/11/16,(2-2),11.1 概论,11.1.1 放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。,电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图。,2023/11/16,(2-3),11.1.2 放大电路的性能指标,(1)电压放大倍数Au,Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。,2023/11/16,(2-4),(2)输入电阻ri,输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻,（加压求流法）,一般来说，ri越大越好。ri越大，ii就越小，ui就越接近uS,2023/11/16,(2-5),(3)输出电阻ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,2023/11/16,(2-6),如何确定电路的输出电阻？,在电路的计算中求ro有两个方法：,1、所有的电源（包括信号源）置零，保留受控源。然后采用加压求流法。,ro=u/i,2023/11/16,(2-7),测量开路电压uo=uso,2、开路电压除以短路电流法。,测量短路电流io=uso/ro,输出电阻：uo/io=uso/（uso/ro）=ro,2023/11/16,(2-8),(4)通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,2023/11/16,(2-9),11.1.3符号规定,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA,小写字母、大写下标，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,2023/11/16,(2-10),uA,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,2023/11/16,(2-11),11.2 基本放大电路的组成和工作原理,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,2023/11/16,(2-12),共射放大电路,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,参考点,2023/11/16,(2-13),2023/11/16,(2-14),共射放大电路组成,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,基极电源与基极电阻,2023/11/16,(2-15),共射放大电路,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,2023/11/16,(2-16),共射放大电路,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,2023/11/16,(2-17),共射放大电路组成,耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F50F,作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,+,+,2023/11/16,(2-18),单电源供电,可以省去,2023/11/16,(2-19),RB,单电源供电,2023/11/16,(2-20),基本放大电路的工作原理,由于电源的存在IB0,IC0,IC,IE=IB+IC,无信号输入时,静态工作点,2023/11/16,(2-21),基本放大电路的工作原理,IC,(IC,UCE),(IB,UBE),静态工作点,2023/11/16,(2-22),(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,2023/11/16,(2-23),放大电路的直流通道,2023/11/16,(2-24),直流通道,2023/11/16,(2-25),（1）估算IB（UBE 0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）,2023/11/16,(2-26),（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic=IB,2023/11/16,(2-27),例：用估算法计算静态工作点。,已知：EC=12V，RC=4K，RB=300K，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,2023/11/16,(2-28),用图解法分析放大器的静态工作点,UCE=ECICRC,直流负载线,与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点,IB,静态UCE,静态IC,2023/11/16,(2-29),uCE怎么变化,？,交流放大原理,假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui,静态工作点,2023/11/16,(2-30),uCE的变化沿一条直线交流负载线,2023/11/16,(2-31),各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,2023/11/16,(2-32),实现放大的条件,1、晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,2023/11/16,(2-33),11.3 放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,2023/11/16,(2-34),对交流信号(输入信号ui),11.3.1放大器的交流通道,1/C0,2023/11/16,(2-35),交流通道,2023/11/16,(2-36),11.3.2交流负载线,其中：,2023/11/16,(2-37),交流量ic和uce有如下关系：,2023/11/16,(2-38),交流负载线的作法,IB,过Q点作一条直线,斜率为:,交流负载线,直流负载线,2023/11/16,(2-39),11.3.3 动态分析,1、,三极管的微变等效电路,首先考察输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,2023/11/16,(2-40),对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,b,e,c,b,e,2023/11/16,(2-41),对于小功率三极管：,rbe的量级从几百欧到几千欧。,2023/11/16,(2-42),考察输出回路,所以：,输出端相当于一个受 ib控制的电流源。,且电流源两端还要并联一个大电阻rce。,2023/11/16,(2-43),rce的含义,2023/11/16,(2-44),rce很大，一般忽略。,2023/11/16,(2-45),三极管的微变等效电路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic=ib,2023/11/16,(2-46),2、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,2023/11/16,(2-47),交流通道,微变等效电路,2023/11/16,(2-48),3、电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,2023/11/16,(2-49),4、输入电阻的计算：,对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,输入电阻的定义：,输入电阻是动态电阻。,2023/11/16,(2-50),电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,2023/11/16,(2-51),5、输出电阻的计算：,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,2023/11/16,(2-52),所以：,用加压求流法求输出电阻：,2023/11/16,(2-53),11.3.4 失真分析：,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,失真输出波形较输入波形发生畸变，称为失真,2023/11/16,(2-54),uo,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点,2023/11/16,(2-55),uo,Q点过低，信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,2023/11/16,(2-56),uo,Q点过高，信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,
