模拟电子技术华成英童诗白2基本放大电路.ppt

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1、第二章,基本放大电路,2.1 概论,2.1.1 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：,Au,2.1.2 放大电路的性能指标,一、电压放大倍数Au,Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。,二、输入电阻ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,三、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

2、等效电路的内阻就是输出电阻。,如何确定电路的输出电阻ro？,步骤：,1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。,2.加压求流法。,方法一：计算。,方法二：测量。,1.测量开路电压。,2.测量接入负载后的输出电压。,步骤：,3.计算。,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。,注意：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。,四、通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线,放大电路的增益A(f)是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降到中频

3、电压放大倍数Aum的 1/时，相应的频率fL称为下限频率，fH称为上限频率,2.2 基本放大电路的工作原理,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,2.2.1 共射放大电路的基本组成,输入,输出,三极管 T 起放大作用。,偏置电路VCC、Rb提供电源，并使三极管工作在线性区。,耦合电容C1、C2输入耦合电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。,负载电阻RC、RL将变化的集电极电流转换为电压输出。,2.2.2 基本放大电路的工作原理,由于电源的存在IB0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ

4、=IBQ+ICQ,一、静态工作点,IBQ,ICQ,(ICQ,UCEQ),(IBQ,UBEQ),(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)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。,各点波形,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。,2.3 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,2.3.1 直流通道和交流通道,放大电

5、路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道：只考虑交流信号的分电路。直流通道：只考虑直流信号的分电路。,例：,对直流信号（只有+VCC）,对交流信号(输入信号ui),一、直流负载线,IC,UCE,UCEIC满足什么关系？,1.三极管的输出特性。,2.UCE=VCCICRC。,直流负载线,与输出特性的交点就是Q点,IB,2.3.2 直流负载线和交流负载线,二、交流负载线,其中：,iC 和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如

6、下关系,所以：,这条直线通过Q点，称为交流负载线。,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,2.3.3 静态分析,一、估算法,（1）根据直流通道估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）根据直流通道估算UCE、IB,IC,UCE,二、图解法,先估算 IB，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,请注意电路中IB 和IC 的数量级。,2.3.4 动态分析,一、三极管的微变等效电路,1.输入回路,当信号很小时，

7、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，三极管相当于电阻rbe。,rbe的量级从几百欧到几千欧。,2.输出回路,所以：,(1)输出端相当于一个受ib 控制的电流源。,(2)考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。,rce的含义,rce很大，一般忽略。,3.三极管的微变等效电路,c,b,e,二、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:,三、电压放大倍数的计算,特点：负载电阻越小，放大倍数越小。,四、输入电阻的计算,对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,电路的输入电阻越大，从信号

8、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。,五、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：,(1)所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。,(2)所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,所以：,用加压求流法求输出电阻：,2.3.5 失真分析,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。,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

9、和区，造成非线性失真。,uo,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,uo,1.Q点过低，信号进入截止区,放大电路产生截止失真,2.Q点过高，信号进入饱和区,放大电路产生饱和失真,2.4 静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、和ICEO 决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,T,UBE,ICEO,Q,一、温度对UBE的影响,二、温度对 值及ICEO的影响,总的效果是：,分压式偏置电路：,一、静态分析,似乎I2越大越好，但是RB

10、1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。,二、动态分析,+VCC,uo,去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：,问题：Au 和 Aus 的关系如何？,定义：,2.5 射极输出器,一、静态分析,二、动态分析,1.电压放大倍数,输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,2.输入电阻,3.输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,射极输出器的使用,1.将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2.将射极输出器放在电路的末级，可以降 低输出电阻，提高带负载能。,3.将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的

11、匹配作用。,2.6 场效应管放大电路,(1)静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。,(2)动态：能为交流信号提供通路。,组成原则：,分析方法：,2.6.1 场效应管的微变等效电路,跨导,漏极输出电阻,场效应管的微变等效电路为：,2.6.2 场效应管的共源极放大电路,一、静态分析,求：UDS和 ID。,设：UGUGS,则：UGUS,而：IG=0,所以：,二、动态分析,ro=RD=10k,2.6.3 源极输出器,一、静态分析,USUG,UDS=UDD-US=20-5=15V,二、动态分析,输入电阻 ri,输出电阻 ro,加压求流法,场效应管放大电路小结,(1)场效应管放大器输入电阻很大。(2)场效应管共源极放大器(漏极输出)输入输出反相，电压放大倍数大于1；输出电阻=RD。(3)场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于1且约等于1；输出电阻小。,