《模拟电子教学资料》第2章放大电路基础.ppt

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1、第2章 放大电路基础,基本共射放大电路 放大原理 性能指标 放大电路的分析方法 图解分析法 模型分析法 放大电路的静态偏置及工作点的稳定 放大电路的三种基本组态 场效应管放大电路 多级放大电路 放大电路的频率响应,2.1 基本共射放大电路,放大电路概念：基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。,2.1.1 基本共射放大电路的组成,电路组成:(1)三极管T;,(4)VBB：为发射结

2、提供正偏。,(2)vi：输入信号,(3)Cb1：耦合电容或隔 直电容，其作用是通交流 隔直流。,基本共射放大电路的组成,(5)Rb：一般为几十K几百千K，Rb,Vbb 属基极回路,一般，硅管VBE=0.7V 锗管VBE=0.2V,当VBBVBE时：,基本共射放大电路的组成,(9)vo：输出信号,（10)公共地或共同端。图中各电压的极性是参考极性，电流的参考方向如图所示。,(8)Cb2：耦合电容或隔 直电容，其作用是通交流 隔直流。,(7)RC：将iC的变化转换为vo的变化，一 般几K几十K。VCE=VCC-ICRC,（6）Vcc:为JC偏置,基本共射放大电路,RL:负载电阻,2.1.2 共射电

3、路放大原理,2.1.2 共射电路放大原理,放大电路实现信号放大的工作过程,信号表示,信号表示（对IC、VBE、VCE 等意义相同）：IB 表示直流量 ib 表示交流变化量 iB 表示交直流混合量 Ib 表示相量,2.2 放大电路的分析方法,图解分析法静态分析动态分析模型分析法BJT的折线化模型与静态工作点BJT的交流小信号模型及放大器的交流参数分析,直流通路与交流通路,静态：只考虑直流信号，即vi=0，各点电位不变（直流工作状态）。,直流通路：,交流通路：,放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。,动态：只考虑交流信号

4、，即vi不为0，各点电位变化（交流工作状态）。,电路中无变化量，电容相当于开路，电感相当于短路,电路中电容短路，电感开路，直流 电源对公共端短路,直流通路,电容Cb1和Cb2断开,即能通过直流的通道。从C、B、E向外看，有直流负载电阻，Rc、Rb。,2.2.1 图解分析法,(a)画直流通路,(b)把基极回路和集电极回路电路分为线性和非线性两部分,(1)静态工作点的图解分析,1.静态分析,IB40uA、RB=300K、VCC=12V,2.2.1 图解分析法,(a)画直流通路,(b)把基极回路和集电极回路电路分为线性和非线性两部分,(1)静态工作点的图解分析,1.静态分析,图解分析,(d)作线性部

5、分的伏安特性曲线直流负载线VCE=12-4 IC(VCC=12V,RC=4K)用两点法做直线M(12V,0)，N(0,3mA),(e)直线MN与IB=40uA曲线的交点(5.6V,1.6mA)就是静态工作点Q,IB=40uA、RC=4K、VCC=12V,讨论：电路参数变化对Q点的影响,Rb改变：,Q点沿MN向下移动,电路参数变化对Q点的影响,RC改变：,电路参数变化对Q点的影响,VCC改变：,(2)静态工作点的近似估算法,(2)静态工作点的近似估算法 已知硅管导通时VBE0.7V，锗管VBE 0.2V以及=40，根据直流通路则有：,Q:（40uA，1.6mA，5.6V）,例：电路及参数如图，求

6、Q点值,例,2.动态分析(交流通路）,1)直流电源内阻为零，交流电流流过直流电源时，没有压降。2)设C1、C2 足够大，对信号而言，其上的交流压降近似为零。3)在交流通道中，可将直流电源和耦合电容短路。,交流通路：能通过交流的电路通道。从C、B、E向外看，有等效的交流负载电阻，Rc/RL和偏置电阻Rb。,动态分析,动态分析H:3AVI3-1.AVI（动画）,截止失真,截止失真：由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。,截止失真（动画）,饱和失真,饱和失真：由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压

7、表现为底部失真。,注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。,饱和失真（动画）,交流负载线,交流负载线,交流负载线确定方法：通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为-1/RL,RL=RLRc 是交流负载电阻。,c.交流负载线和直 流负载线相交与 Q点。,b.交流负载线是有 交流输入信号时 Q点的运动轨迹。,最大不失真输出,放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要：,1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2.要有合适的交流负载线。,Q位于交流负载线中间时，VomICQRL,交流动态范围（动画）,2.1.3 放大电路的主要技术指标,(1)放大倍数(2

8、)输入电阻Ri(3)输出电阻Ro(4)通频带,(1)放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。,电压放大倍数：,电流放大倍数：,功率放大倍数：,(2)输入电阻 Ri,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。Ri大，放大电路从信号源吸取的电流小，反之则大。Ri的定义:,(3)输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro的定义:,放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。,注意：,2.2.2 模型分析法,图解法的适用范围：信号频率低

9、、幅度较大的情况。,如果电路中输入信号很小，可把三极管特性曲线在小范围内用直线代替，从而把放大电路当作线性电路处理微变等效电路。,1.三极管可以用一个模型来代替。2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也 具有线性同样的含义。,静态工作点的估算,放大电路的静态工作点必须设置在放大区，其静态工作点可从下式求得,信号表示,信号表示（对IC、VBE、VCE 等意义相同）：IB 表示直流量 ib 表示交流变化量 iB 表示交直流混合量 Ib 表示相量,三极管共射h参数等效电路,共射接法等效的双端口网络：,输入特性表达式：vBE=f1(iB,vCE)输出特性表

10、达式：iC=f2(iB,vCE),1.BJT的低频小信号模型,三极管共射h参数等效电路,求全微分：,输入特性表达式：vBE=f1(iB,vCE)输出特性表达式：iC=f2(iB,vCE),(3)h参数,，称为输入电阻，即 rbe。,，称为电压反馈系数。,，称为电流放大系数，即。,，称为输出电导，即1/rce。,图03.17 h11和h12的意义,h参数的物理含义见图。,图 03.18 h21和h22的意义,h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。h参数与工作点有关，在放大区基本不变。h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。,三极管共射简化h参数等效电路,模型中的主要参数,rbe三极

11、管的交流输入电阻,rbeQ=rbb+rbe 200+(1+)26mV/IEQ,iB输出电流源,表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源(CCCS)的特性。,2 用模型分析法求放大器的动态参数,放大电路分析步骤：画交流通路画微变等效电路计算电压放大倍数Av计算输入电阻Ri计算输出电阻Ro,1.画等效电路图计算电压放大倍数Av,2.计算输入电阻 Ri,3.计算输出电阻 Ro,例：求Av，R i，Ro,解：静态工作点（40uA，2mA，6V),=100+5126/2=0.763K,例,=-7.62,例,=330K/26.263K=24.3K,2.3 放大电路工作点的稳定,2.3.1

12、温度对静态工作点的影响,2.3.2 射极偏置电路,固定偏压电路，射极偏置电路（动画3-5）,分压偏置式放大电路具有稳定Q点的作用，在实际电路中应用广泛。实际应用中，为保证Q点的稳定，要求电路：I1IBQ 一般对于硅材料的三极管：I1=（510）IBQ,例,电路及参数如图，=40，rbb=300，(1)计算静态工作点(2)求Av，Ri，Ro,1.共集电极放大电路2.共基极放大电路3.共射极放大电路,电路的组成特点静态分析动态参数分析及参数特点,2.4 BJT放大电路的三种基本组态,1.共集电极放大电路,由于从发射极取出信号，所以又称为射极输出器。,交流通路为,（1）静态分析,直流通路,(2)动态参数分析,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,交流通路,2.共基组态基本放大电路,直流通路,(1)静态分析,直流通路,共基组态放大电路,(2)动态参数分析,微变等效电路,电压放大倍数,输入电阻,输出电阻,三种组态放大电路的性能比较,