放大电路基础教学课件PPT.ppt

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1、第二部分 放大电路基础,一、基本放大电路的工作原理,二、放大电路的静态工作点,三、放大电路的分析方法,四、多级放大电路,第一讲 基本放大电路的工作原理,一、电路结构,1、电路组成,2、元件功能,基本放大电路是指由一个放大元件（T、FET）构成的简单放大电路。,3、组成原则,、保证T工作于放大区。,、保证信号能进能出。,、保证输出信号不失真放大。,二、工作原理,工作原理就是电路中各个电量的变化规律。即输入回路、输出回路及输出与输入电量间的关系。工作原理可定性描述也可定量表示。,1、静态,信号为零时电路所处的状态。,VC1=VBE,VC2=VCE,2、动态,输出电压VO为,信号不为零时电路的状态。

2、（设为正弦信号）,用波形图表示整个过程,a、静态时，电路中的电压和电流均为直流成份，它们决定放大器的直流状态。,b、动态时，电路中交、直流并存，交流迭加于直流之上，而且总电压、总电流始终不等于零。,c、iB、iC与Vi同相变化，而Vo与Vi反相，这是单级共射电路的特点之一。,用文字描述,3、直流通路和交流通路,直流通路的画法及功能,交流通路的画法及功能,从直流电源开始，遇到电容就开路，遇到电感就短路。分析电路静态时要用直流通路。,从信号源开始，遇到电容就短路，遇到电感就开路，直流电源的内阻很小，可视为短路。分析电路动态时要用交流通路。,直流通路,三、放大电路的性能指标,性能指标是反映放大电路特

3、性及性能好坏的重要参数。主要指标有：,1、放大倍数A（增益）,2、输入电阻Ri,3、输出电阻Ro,4、通频带fbw,5、非线性失真系数,6、最大输出幅度Vomax,怎样确定一个 电路具有放大作用？,第二讲 放大电路的静态工作点,任何一个放大电路，要使它能够正常工作就必须有一个合适稳定的工作点。,一、设置工作点的必要性,a、将基本放大电路中的Rb断开，确定工作点。,b、在输入端加入正弦信号，作图可得ib失真，ic失真Vo失真。,二、设置工作点的原则,1、保证输入电压的变化范围不超出输入曲线的线性段，当T作充分应用时，Q点应选在线性段的中点。,2、小信号应用时，在保证ib不失真的前提下，Q点应选低

4、一点，以减少静态损耗。,三、工作点稳定电路,、温度变化对工作点的影响,1、工作点不稳定的原因,、电路参数改变对工作点影响,2、工作点稳定电路,a、射极偏置电路,VB VBE,I1 IB,在满足以上两个条件下，IC是稳定的。,实际电路中要保持Q点稳定一般取：,I1=(510)IB,b、温度补偿式偏置电路,四、工作点和偏置电路的计算,1、工作点计算,射极偏置电路,固定偏流电路,2、偏置电路的计算（设计）,已知工作点和晶体管的参数，求偏置电路的元件值。,直流通路,例：已知 VCC=12V、=38、IC=1.5mA、VCE=6V 估算 Rb1、Rb2、Re和Rc值。,Rb2=VB/I1,Rb1=（VC

5、CVB）/I1,Re=（VB VBE）/IC,VCE=VCC IC（RC+Re）求出RC的值。,本题若选用Si管，并取VB=4V，I1=10IB 则计算出,Rb2=10K,Rb1=20K,Re=2.2K,RC=1.8K,第三讲 放大电路的分析方法,分析放大电路的任务，就是根据电路参数求工作点、计算各项性能指标。常用的分析方法有图解法和微变等效电路法。,图解法,图解法就是在晶体管的特性曲线上通过作图分析放大电路的一种方法。图解法的先决条件除元件参数已知外，还应该知道管子的输入和输出曲线。,一、静态图解求Q点,共射极放大电路,首先，画出直流通路,对于基本的共射电路求Q点就是求VBEQ、IBQ、IC

6、Q和VCEQ。,1、输入回路图解,列输入回路方程：VBE=VCCIBRb,在输入特性曲线上，作出直线 VBE=VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ和VBEQ。,2、输出回路图解,列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCCICRc,在输出曲线上，作直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。,二、动态图解 求AV、Vomax、观察失真,1、输入回路图解，确定 iB 和 vBE 的变化范围,2、输出回路图解，确定 iC 和 vCE 的变化范围,共射极放大电路,交流通路及交流负载线,3、求 Av,三、非线性失真与动态范围的分析,1、产生非线

7、性失真的原因,、Q点设置不合理引起的失真,、输入信号过大引起的失真,2、放大电路的动态范围,、确定Q点,、求出Q点与饱和点，Q点与截止点间的压差。,、以上述值较小的为准计算Vomax,将Q点设置在交流负载线的中点，要有合适的交流负载线。,1、H参数的引出,对两式取全微分得,用交流分量表示,vbe=hieib+hrevce,ic=hfeib+hoevce,一、晶体管的低频H参数,输入输出特性为,微变等效电路法,输出端交流短路时的输入电阻；1K左右。,输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；20200之间。,输入端交流开路时的反向电压传输比；10-210-4之间。,输入端交流开路时的输出电

8、导，10102us折合为1/hoe=10100K。,2、H参数的意义,二、晶体管的H参数等效电路,1、等效电路的引出,2、等效电路的讨论,a、等效电路中的电源均为受控源，受控源的极性和方向不能任意规定。,b、等效电路只对交流等效，不能用它求静态工作点。,c、H参数的大小与Q点有关，因而它们不是常数。,d、晶体管是双向器件，因为有反馈电压的存在。,3、H参数的确定,、一般用测试仪测出,、rbe 与Q点有关，可用公式估算,rbe=rb+(1+)re,三、利用等效电路法分析放大器,步骤与方法,a、画放大电路交流通路,b、画放大电路H参数等效电路,c、计算性能指标,按交流通路的规则画出正确的交流通路。

9、,把交流通路中的晶体管用H参数等效电路代换就得到放大器的等效电路,根据题目要求进行计算,一般必须计算Av、Ri、Ro。,例1：射极偏置电路的分析,1、画交流通路,2、画等效电路,3、计算性能指标,、求电压增益,根据,则电压增益为,根据定义,则输入电阻,、求输入电阻,根据,可得到求输出电阻的电路,、求输出电阻,例2：共集电极电路分析,1、静态分析,2、动态 分析,其中,根据,、求电压增益,根据,输入电阻,、求输入电阻,输出电阻,根据,、求输出电阻,例3：共基极电路分析,电压增益：,输入电阻：,输出电阻：,四、三种组态的比较,输入输出：,Vb、Ib、Vc、Ic,Vb、Ib、Ve、Ie,Ve、Ie、

10、Vc、Ic,相位关系：,反 相,同 相,同 相,第四讲 多级放大电路,两个或两个以上的单级放大电路首尾相接所组成的放大电路，称为多级放大电路。,一、多级放大电路的级间耦合形式,1、阻容耦合,级与级之间是通过电阻和电容进行连接的。所以各级工作点相互独立，但阻抗匹配困难，频率特性欠佳。一般用于分立元件交流放大。,2、直接耦合,级与级之间是通过导线直接连接的。所以频率特性很好。但工作点相互影响，一般用于放大频率等于零和接近于零的信号。,3、变压器耦合,级与级之间的信号是通过变压器进行传递的。工作点相互独立，容易实现阻抗匹配，频率特性差。用于低频功率放大电路和选频放大电路。,二、多级放大电路的分析方法

11、,分析的方法：化多级为单级。,多化单的原则：划分前后电路持性不变或变化很小。,多化单的方法：把后级的Ri作为前级的RL或把前级的Ro作为 后级的Rs。,1、Av=Av1Av2Avn,2、Ri=Ri1,3、Ro=Ron,三、放大电路的频率特性,1、频率特性的一般概念,由于放大电路中存在着电抗性的元件，使放大电路对不同频率的信号具有不同的放大能力。放大电路的放大倍数与频率的关系称为频率特性。表示为,其中Av（f）表示电压增益的大小与频率的关系，称为幅频特性；而（f）表示输出电压与输入电压之间的相位差与频率的关系，称为相频特性。,频率失真：由于放大电路频率特性不好引起的失真，它包括幅度失真和相位失真

12、。表现为输出信号中各频率成份的相对大小和相位关系与输入信号相比发生变化。,2、单级放大电路的频率特性,Ci和Co表示输入电容、输出电容。包括接线分布电容、负载电容及晶体管呈现在输入和输出端的等效电容。,为了分析方便，把信号整个频段分为低、中、高三段。并且规定中频段是指串联电容视为短路，并联电容视为开路。,2、单级放大电路的频率特性,Vi,+,-,Rb2,Rc,RL,+,-,Vo,Rb1,+VCC,Re,C1,C2,Ce,Ci,Co,Ci和Co表示输入电容、输出电容。包括接线分布电容、负载电容及晶体管呈现在输入和输出端的等效电容。,为了分析方便，把信号整个频段分为低、中、高三段。并且规定中频段是

13、指串联电容视为短路，并联电容视为开路。,2、单级放大电路的频率特性,Vi,+,-,Rb2,Rc,RL,+,-,Vo,Rb1,+VCC,Re,C1,C2,Ce,Ci,Co,Ci和Co表示输入电容、输出电容。包括接线分布电容、负载电容及晶体管呈现在输入和输出端的等效电容。,为了分析方便，把信号整个频段分为低、中、高三段。并且规定中频段是指串联电容视为短路，并联电容视为开路。,、中频段的等效电路及特性,由电路可得：,、低频段的等效电路及特性,由于C2的存在，Vo将更小。因而Av=Vo/Vi将，且随f Av,、高频段的等效电路及特性,由于Co的存在交流负载 Vo将更小。因而Av=Vo/Vi，且随f Av,综合以上结论可得幅频和相频特性,3、多级放大电路的频率特性,多级放大器的上、下限频率,把,取对数后为,=1+2+n,Av=Av1+Av2+Avn,设计和制作,