《交流放大电路》PPT课件.ppt
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1、第2章 交流放大电路,2.1 共发射极放大电路,2.2 静态工作点的稳定,2.4 多级放大电路,2.3 共集电极放大电路,2.6 功率放大电路,2.7 场效应管放大电路,2.5 差动放大电路,2.1.1 放大电路的基本概念,将微弱电信号进行放大,使接在放大电路输出端负载上得到的输出信号,与输入端所加信号源信号的变化规律相同,而输出信号的幅度和功率比输入信号大得多。,1.放大电路的功能,如:扩音机能够将较小的声音信号放大到足以推动扬声器工作。,2.放大电路的组成框图,3.放大电路的分类,2.1 共发射极放大电路,按频率分:低频;高频;宽带,按接法分:共射;共集;共基,按功能分:电压放大;功率放大
2、,2.1,4.放大电路的主要性能指标,(1)电压放大倍数,(2)电流放大倍数,(4)输入电阻,(5)输出电阻(去掉负载),(6)通频带,(3)功率放大倍数,AP=Po/Pi=Au Ai,(7)失真(非线性失真、频率失真),ri=,ro=,2.1,基本放大电路的工作原理,1.放大电路组成的原则,为了不失真的放大交流电压信号,必须给放大电路设置合适的静态工作点;,在输入回路加入输入信号ui 应能引起 uBE 的变化,从而引起 基极电流 iB 和集电极电流 iC 的变化;,输出回路的接法应当将集电极电流的变化,尽可能多地 转化为电压的变化送到输出端的负载RL中去。,不同符号的意义,静态值:IB IC
3、 IE UBE UCE,交流有效值:Ib Ic Ie Ube Uce,交流瞬时值:ib ic ie ube uce,交直流总量:iB iC iE uBE uCE,2.1,2.放大电路的组成,简单画法,C,E,B,UBB,UCC,省去一个直流电源,共发射极接法放大电路,RC,RB,T,2.1,3.放大电路中各元件的作用,+UCC,RB,RC,T,提供能量,将放大的电流变成电压,提供静态工作点,负载,信号源,放大器,提供信号通路;阻隔直流通路,2.1,负载,信号源,放大器,在放大器内部(C1,C2之间)各电压电流均为直流+交流;,在放大器外部(C1左边,C2右边)输入、输出电压只有交流。,uo,+
4、,+UCC,RB,RC,C2,T,C1,ui,+,+,+,RL,RS,uS,+,+,uBE,+,uCE,iB,iC,4.放大电路的工作原理,2.1,三极管不导通,0,iB/A,uBE/V,60,40,20,0,0,60,40,20,0.58,0.6,0.62,t,t,ib,ib=iB=iB IB,5.设置静态工作点的必要性,ube=ui,uBE/V,ui,iB/A,设UBE=0.6V ui=0.02 sin t V,ube=uBE=uBE UBE,设静态工作点,2.1,2.1.3 放大电路的静态分析,静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态工作点(直流量)UBE、IB、IC 和UCE
5、。可用放大电路的直流通路来分析。,放大电路没有输入信号(ui=0)时的工作状态称为静态。,ui=0,C1,T,RL,RC,RB,+UCC,C2,+,+,2.1,1.估算法,画出直流通路,UCE=VCC IC RC,IC=IB,硅管的UBE 约为 0.6V,锗管的UBE 约为 0.2V,三极管的 UBE 可估计为,ui=0,C1,T,RL,RC,RB,+UCC,C2,+,+,2.1,在同一坐标系中,作出三极管的输入特性和电源的伏安特性(直线),交点为 IB 和 UBE 的静态值(误差较大);,在同一坐标系中,作出三极管的输出特性和电源的伏安特性(直线),交点为 IC 和 UCE 的静态值。,直流
6、通路,+UCC,+UCC,T,RC,RB,IC,IB,+UCE,+UBE,2.图解法,2.1,例:在基本交流放大电路中,已知 UCC=12V,RC=4k,RB=280k,试求静态值。,解:先估算 IB,将方程 UCE=UCC ICRC 所表示的直线,画在三极管输出特性曲线的坐标平面上。,直线的两个端点,N点:IC=UCC/RC=3 mA,UCE=0,M点:IC=0,UCE=UCC=12V,2.图解法,2.1,2,0,IB=0A,20A,40 A,60 A,80 A,1,2,3,1.5,2,4,6,8,10,12,直流负载线,求得静态值为:IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40A,利用图解法
7、求解静态工作点,IC/mA,UCE/V,UCC,M,N,静态工作点,2.图解法,2.1,3.静态工作点与电路参数的关系,Q,20A,工作点 Q 向右下方移动,20A,2.1,N,工作点 Q向左方移动,Q,3.静态工作点与电路参数的关系,2.1,(3)RC和RB不变,UCC 减小为UCC时,M,Q,N,工作点 Q向左下方移动,3.静态工作点与电路参数的关系,2.1,2.1.4 放大电路的动态分析,放大电路有输入信号(ui 0)时的工作状态称为动态。放大器中各电压和电流都是直流分量和交流分量的叠加。,2.1.4.1 微变等效电路分析法,分析步骤:,1.画出放大电路的交流通路;,2.画出三极管微变等
8、效电路;,3.画出放大电路的微变等效电路;,4.利用放大电路的微变等效电路,进行动态分析,即,求电压放大倍数、输入电阻 ri、输出电阻 ro。,熟练后可省去,2.1,1.三极管的微变等效电路,三极管微变等效电路的使用条件:,(2)分析交流量:不能用于求静态值;,(1)分析小信号(微变):信号较大时,参数将发生变化;,(3)分析低频信号:200 Hz 300 kHz。,2.1,交流通路,C1,C2对交流可视为短路;UCC 对交流可视为短路,据此画出放大电路的交流通路。,2.交流通路,因为交流电流通过UCC时,不产生交流压降。,2.1,3.基本放大电路的微变等效电路,+,+,交流通路,RC,RB,
9、ic,ii,+uo,T,RL,ib,+ui,RS,uS,+uce,+,2.1,4.动态分析,(1)电压放大倍数,(2)输入电阻,源电压放大倍数,输出与输入反相,2.1,(3)输出电阻,输出电阻的概念,从放大器的输出端,可将放大器看作负载的信号源,输出电阻即是信号源的内阻。,+,利用外加电源法,从输出端求受控源电路的等效电阻。,首先将负载去掉,信号源除源,求得,RL,ri,RC,+,RS,放大器,b,b,4.动态分析,2.1,+,3.动态分析,rbe,E,B,C,RC,RB,RS,由 在 rbe 中引起的电流为0,受控电流也为0,受控电流源视为开路。,ro=RC,输出电阻,(3)输出电阻,=0,
10、2.1,放大电路有输入信号(ui 0)时的工作状态称为动态。,2.1.4.2 图解法,分析步骤:,1.画出放大电路的交流通路;,2.在输入特性上作图,确定 uBE 和 iB 的变化范围;,3.在输出特性上作直流负载线(放大器输出端开路时)或交流负载线(放大器输出端接负载时),根据 iB的 变化范围,确定 iC 和 uCE的变化范围;,4.求电压放大倍数。,2.1.4 放大电路的动态分析,2.1,交流通路,根据C1,C2对交流可视为短路;UCC 对交流可视为短路,画出交流通路。,1.画交流通路,因为交流电流通过UCC时,不产生交流压降。,2.1,2.在输入特性上作图,0,uBE/V,Q,60,4
11、0,20,0,0,60,40,20,0.58,0.6,0.62,t,t,iB/A,ib,ui=ube,uBE/V,iB/A,iB 的变化范围为20 60 A。,2.1,=,=0.6+0.02 sin t(V),uBE 波形的分解,注意 各种符号的不同含义,+,直流分量,交流分量,交直流总量,根据输入回路的KVL方程:,可看成直流分量和交流分量的叠加。,2.1,输出端开路时交、直流负载线重合,iC/mA,iC/mA,0,IB=40 A,20,60,80,3,Q,1.5,6,12,N,0,M,t,0,0,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,3,9,uCE/V,uCE/V,t,电压放大倍
12、数,3,6,9,Q2,Q1,3.输出端开路时进行动态分析,iC 的变化范围为0.752.25mA。,uCE 的变化范围为0.752.25mA。,2.1,iC/mA,iC/mA,0,20,60,80,3,Q,1.5,6,12,N,0,M,t,0,0,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,uce(uo),3,9,uCE/V,uCE/V,t,3,6,9,Q2,Q1,接负载后,Uom减小,Au下降。,空载输出电压,交流负载线,负载输出电压,利用,作交流负载线,4.输出端接负载时进行动态分析,IB=40 A,2.1,(1)静态工作点偏高引起饱和失真,5.用图解法分析非线性失真,发生饱和失真,i
13、C/mA,iC/mA,0,20A,40 A,80 A,1,2,3,t,0,0,uce(uo),IB=60 A,uCE/V,uCE/V,6,12,3,9,N,0,M,设静态值 IB=60 A,ic,正半周变平,2.1,uBE/V,0,5,ib,ui,0,t,t,0,iB/A,(a)工作点偏低引起 ib失真,iB/A,uBE/V,(2)工作点偏低引起截止失真,t1,t2,t1,t2,在 ube 负半周 t1 t2区间内,uBE小于死区电压,iB=0。,设静态值 IB=5 A,5.用图解法分析非线性失真,2.1,(b)工作点偏低引起 ic、uce(uo)失真,0,IB=5 A,20,60,80,3,
14、1.5,6,t,0,0,2.25,0.75,2.25,1.5,0.75,uce(uo),3,9,40,0,0.25,0.25,正半周变平,t,发生截止失真,iC/mA,iC/mA,uCE/V,uCE/V,设静态值 IB=5 A,(2)工作点偏低引起截止失真,正半周变平,2.1,(3)输入信号过大引起非线性失真,t,iC/mA,iC/mA,0,20A,40 A,80 A,1,2,3,t,0,0,uce(uo),IB=60 A,uCE/V,uCE/V,6,12,3,9,N,0,M,设静态值IB=40 A,ic,5.用图解法分析非线性失真,两边同时发生失真,2.1,UCE/V,UCE/V,40A,Q
15、,Q,20,60,80,1,2,3,3,2,1,25C,60C,2.2 工作点稳定的放大电路,2.2.1 温度对静态工作点的影响,温度升高引起ICEO和 增加,而 IC=IB+ICEO,所以温度升高时将引起 IC 增加。,工作点上移,靠近饱和区。,IC/mA,IC/mA,0,0,IB=0,2.2,2.2.2 分压式偏置电路,1.电路的组成,与基本放大电路相比,增加了三个元件:RB2、RE、CE。,2.稳定静态工作点 的原理,由 UBE=VB VE,有调整过程,温度升高 IC IE VE UBE,设电路满足I1 IB,I2 IB,有基极电位基本不变,这种稳定静态工作点的作用,称为直流负反馈,2.
16、2,3.静态分析,(2)用估算法求静态值 IB、IC 和UCE。,(1)画出直流通路;,UCE=UCC ICRC IERE,解:,例:已知:=50,UBE=0.6V,求静态值。,=UCC IC(RC+RE),=12 1.09(4+2.2)=5.24V,2.2,ro=RC,4.动态分析,(1)画出微变等效电路;,(2)求、ri、ro。,ri=RB1/RB2/rbe,=4 k,解:,=30/10/1.52=1.26 k,RL=4k,=50,,IE=1.09mA。,例:已知:,若令RB=RB1/RB2,与基本放大电路的微变等效电路相同,2.2,求、ri、ro。,5.引入交流负反馈的计算,将发射极电阻
17、分为两个电阻RE2和 RE2的串联,旁路电容CE与RE2并联,,RB2,CE,+,+UCC,RC,C1,C2,T,RL,+,+,RB1,uo,+,ui,+,RE1,RE2,这样即可减小负反馈对电压放大倍数的影响,又可保证静态工作点不变。,2.2,5.引入交流负反馈的计算,画出微变等效电路,ri=RB1/RB2/rbe+(1+)RE1,ro=RC,rbe+(1+)RE1,电压放大倍数减小,,与 相比,,输入电阻增大。,2.2,从发射极和地之间取输出电压,亦称为射极输出器。,UCE=UCC IERE,IE=(1+)IB,2.3 共集电极放大电路,2.3.1 电路的组成,2.3.2 静态分析,画出直
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