基本放大电路ppt课件.ppt
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1、第2章 基本放大电路,2.1 放大的概念与放大电路的性能指标,2.2 基本共射放大电路的工作原理,2.3 放大电路的分析方法,2.4 静态工作点的稳定,2.5 晶体管放大电路的三种接法,2.6 场效应管及其基本放大电路,2.7 基本放大电路的派生电路,2.1 放大的概念与放大电路的性能指标,一、放大的概念,二、放大电路的性能指标,一、放大的概念,放大的对象:变化量放大的本质:能量的控制放大的特征:功率放大放大的基本要求:不失真放大的前提,判断电路能否放大的基本出发点,至少一路直流电源供电,二、性能指标,1. 放大倍数:输出量与输入量之比,电压放大倍数是最常被研究和测试的参数,对信号而言,任何放
2、大电路均可看成二端口网络。,2. 输入电阻和输出电阻,将输出等效成有内阻的电压源,内阻就是输出电阻。,输入电压与输入电流有效值之比。,从输入端看进去的等效电阻,3. 通频带,4. 最大不失真输出电压Uom:交流有效值。,由于电容、电感及放大管PN结的电容效应,使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降,并产生相移。,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,5. 最大输出功率Pom和效率:功率放大电路的参数,2.3 基本共射放大电路的工作原理,一、电路的组成及各元件的作用,二、设置静态工作点的必要性,三、波形分析,四、放大电路的组成原则,一、电路的组成及各元件的作用,VBB、Rb:使U
3、BE Uon,且有合适的IB。,VCC:使UCEUBE,同时作为负载的能源。,Rc:将iC转换成uCE(uo) 。,动态信号作用时:,输入电压ui为零时,晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q,记作IBQ、 ICQ(IEQ)、 UBEQ、 UCEQ。,共射,输入回路,二、设置静态工作点的必要性,输出电压必然失真! 设置合适的静态工作点,首先要解决失真问题,但Q点几乎影响着所有的动态参数!,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?,三、基本共射放大电路的波形分析,输出和输入反相!,动态信号驮载在静态之上,与iC变化方向相反,要想不失真,就要
4、在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区!,四、放大电路的组成原则,静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。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。,两种实用放大电路:(1)直接耦合放大电路,问题:1. 两种电源2. 信号源与放大电路不“共地”,共地,且要使信号驮载在静态之上,静态时,,动态时,VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。,将两个电源合二为一,有直流分量,有交流损失, ,UBEQ,两种实用放大电路:(2)阻容耦合放大电路,耦合电容的容量应足够大,即对于交流信号近似为短路。其
5、作用是“隔离直流、通过交流”。,静态时,C1、C2上电压?,动态时,,C1、C2为耦合电容!,uBEuIUBEQ,信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。,练习:判断下面的电路有无放大作用?,2.4 放大电路的分析方法,一、放大电路的直流通路和交流通路,二、图解法,三、等效电路法,一、放大电路的直流通路和交流通路,1. 直流通路: Us=0,保留Rs;电容开路; 电感相当于短路(线圈电阻近似为0)。2. 交流通路:大容量电容相当于短路;直流电源相当于短路(内阻为0)。,通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存,这使得电路的分析复杂化。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和交流通路
6、的概念。,基本共射放大电路的直流通路和交流通路,列晶体管输入、输出回路方程,将UBEQ作为已知条件,令ICQIBQ,可估算出静态工作点。,VBB越大,UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,当VCCUBEQ时,,已知:VCC12V, Rb600k, Rc3k , 100。 Q?,阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路,二、图解法 应实测特性曲线,输入回路负载线,IBQ,负载线,1. 静态分析:图解二元方程,2. 电压放大倍数的分析,斜率不变,(二)图解分析动态1.分析的目的2.步骤:1)根据输入信号ui在输入特性曲线上求iB,在上图所示放大电路中,加上输入电压ui=0.02sint
7、的交流信号则此三极管基-射间的总电压为,根据输入特性曲线,可对应画出iB的波形,如图:从图上读出电流值,得到,图2.4.5(a)输入回路工作情况,图 2.4.5(b)输出回路工作情况分析,M,N,3. 失真分析,截止失真,截止失真是在输入回路首先产生失真!,消除方法:增大VBB,即向上平移输入回路负载线。,NPN 管截止失真时的输出 uo 波形顶部失真,问题: 对于右图,如何消除截止失真?,饱和失真,饱和失真,Rb或或VBB ,Rc或VCC,:饱和失真是输出回路产生失真。,(二)用图解法估算最大输出幅度,输出波形没有明显失真时能够输出最大电压。即输出特性的 A、B 所限定的范围。,Q 尽量设在
8、线段 AB 的中点。则 AQ = QB,CD = DE,(问题:CD和DE的电压值是什么?),最大不失真输出电压Uom :比较UCEQ与( VCC UCEQ ),取其小者,除以 。,(三)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响,1. 改变 Rb,保持VCC ,Rc , 不变;,Rb 增大,,Rb 减小,,Q 点下移;,Q 点上移;,2. 改变 VCC,保持 Rb,Rc , 不变;,升高 VCC,直流负载线平行右移,动态工作范围增大,但管子的动态功耗也增大。,Q2,图 2.4.9(a),图 2.4.9(b),UCE = VCC IC Rc,3. 改变 Rc,保持 Rb,VCC , 不变;,4.
9、改变 ,保持 Rb,Rc ,VCC 不变;,增大 Rc ,直流负载线斜率改变,则 Q 点向饱和区移近。,Q2,增大 ,ICQ 增大,UCEQ 减小,则 Q 点移近饱和区。,图 2.4.9 (c),图 2.4.9 (d),UCE = VCC IC Rc,讨论一,1. 用NPN型晶体管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路(习题2-5)。2. 用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。画出图示电路的直流通路和交流通路。,讨论二,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4?2. 从输出电压上看,哪个Q点下最易产生截止失真?哪个Q点下最易产生饱和失真?哪个Q点下Uom最大?3. 设计放大电路时,应
10、根据什么选择VCC?,2.4.4微变等效电路法,晶体管在小信号(微变量)情况下工作时,可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线,三极管就可以等效为一个线性元件。这样就可以将非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。,微变等效条件,研究的对象仅仅是变化量,信号的变化范围很小,一、简化的 h 参数微变等效电路,(一) 三极管的微变等效电路,晶体管的输入特性曲线 ,rbe :晶体管的输入电阻。,在小信号的条件下,rbe是一常数。晶体管的输入电路可用 rbe 等效代替。,1. 输入电路,Q 点附近的工作段,近似地看成直线 ,可认为 uBE 与 iB 成正比,图 2.4
11、.10(a),2. 输出电路,假设在 Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC 与 uCE无关),数量关系上, iC 比 iB 大 倍;,从三极管输出端看,可以用 iB 恒流源代替三极管;,该恒流源为受控源;,为 iB 对 iC 的控制。,图 2.4.10(b),3. 三极管的简化参数等效电路,注意:这里忽略了 uCE 对 iC与输出特性的影响,在大多数情况下,简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。,图 2.4.11三极管的简化 h 参数等效电路,简化的h参数等效电路交流等效模型,查阅手册,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上,Q点越高,rbe越小!,(二) rbe 的近似估算公式
12、,rbb :基区体电阻。,reb :基射之间结电阻。,低频、小功率管 rbb 约为 300 。,UT :温度电压当量。,图 2.4.13,4. 电压放大倍数 Au;输入电阻 Ri、输出电阻 RO,Ri = rbe / Rb ,,Ro = Rc,图 2.4.12单管共射放大电路的等效电路,输入电阻中不应含有Rs!,输出电阻中不应含有RL!,5.源电压放大倍数,例题1:阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析,2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少?增强电压放大能力的方法?,讨论三,已知ICQ2mA,UCES0.7V。 1. 在空载情况下,当输入信号增大时,电路首先出现饱和失真还是截止失真?若
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