《模拟电子技术基本放大电路ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基本放大电路ppt课件（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第二章基本放大电路 第二章基本放大电路 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
2、何放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 2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UBE Uon 且有
3、合适的IB VCC 使UCE UBE 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 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 就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区 四 放
4、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
5、耦合电容 uBE uI UBEQ 信号驮载在静态之上 负载上只有交流信号 2 3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ICQ IBQ 可估算出静态工作点
6、 VBB越大 UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小 当VCC UBEQ时 已知 VCC 12V Rb 600k Rc 3k 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 3 失真分析 截止失真 消除方法 增大VBB 即向上平移输入回路负载线 截止失真是在输入回路首先产生失真 减小Rb能消除截止失真吗 饱和失真 消除方法 增大Rb 减小Rc 减小 减小VBB 增大VCC Rb 或 或VBB Rc 或VCC 饱和失真是输出回路产生失真 最大不失真输出电压Uom
7、比较UCEQ与 VCC UCEQ 取其小者 除以 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 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 三 等效电路法 半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化 利用线性元件建立模型 来描述非线性器件的特性 1 直流模型 适于Q点的分析 利用估算法求解静态工作点 实质上利用了直流模型 输入回路等效为恒压源 输出回路等效为电流控制的电流源 2 晶体管的h参数等效模型 交流等效模型 在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络 输入回路 输出回路各为一个端口 低频小信号模型 在低频 小信号作用下的关系式 交
8、流等效模型 按式子画模型 电阻 无量纲 无量纲 电导 h参数的物理意义 b e间的动态电阻 内反馈系数 电流放大系数 c e间的电导 分清主次 合理近似 什么情况下h12和h22的作用可忽略不计 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 3 放大电路的动态分析 放大电路的交流等效电路 阻容耦合共射放大电路的动态分析 输入电阻中不应含有Rs 输出电阻中不应含有RL 讨论一 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
9、计放大电路时 应根据什么选择VCC 2 空载和带载两种情况下Uom分别为多少 在图示电路中 有无可能在空载时输出电压失真 而带上负载后这种失真消除 增强电压放大能力的方法 讨论二 已知ICQ 2mA UCES 0 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 若带负载的情况下呢 讨论三 基本共射放大电路的静态分析和动态分析 为什么用图解法求解IBQ和UBEQ 讨论四 阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析 讨论五 波形分析 失真了吗 如何判断 原因 饱和失真 2 4静态工作点的稳定 一 温度对静态工作点的影响 二 静态工作点稳定的典型电路 三 稳定静态工作点的方
10、法 一 温度对静态工作点的影响 所谓Q点稳定 是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变 这是靠IBQ的变化得来的 若温度升高时要Q 回到Q 则只有减小IBQ 二 静态工作点稳定的典型电路 Ce为旁路电容 在交流通路中可视为短路 1 电路组成 2 稳定原理 为了稳定Q点 通常I1 IB 即I1 I2 因此 基本不随温度变化 设UBEQ UBE UBE 若UBQ UBE UBE 则IEQ稳定 Re的作用 T IC UE UBE UB基本不变 IB IC Re起直流负反馈作用 其值越大 反馈越强 Q点越稳定 关于反馈的一些概念 将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈 直流通路中的
11、反馈称为直流反馈 反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈 反之称为正反馈 Re有上限值吗 3 Q点分析 分压式电流负反馈工作点稳定电路 Rb上静态电压是否可忽略不计 判断方法 4 动态分析 利 弊 无旁路电容Ce时 如何提高电压放大能力 三 稳定静态工作点的方法 引入直流负反馈温度补偿 利用对温度敏感的元件 在温度变化时直接影响输入回路 例如 Rb1或Rb2采用热敏电阻 它们的温度系数 讨论一 图示两个电路中是否采用了措施来稳定静态工作点 若采用了措施 则是什么措施 2 5晶体管放大电路的三种接法 一 基本共集放大电路 二 基本共基放大电路 三 三种接法放大电路的比较 一 基本共集放大电路
12、1 静态分析 2 动态分析 电压放大倍数 故称之为射极跟随器 2 动态分析 输入电阻的分析 Ri与负载有关 带负载电阻后 2 动态分析 输出电阻的分析 Ro与信号源内阻有关 3 特点 输入电阻大 输出电阻小 只放大电流 不放大电压 在一定条件下有电压跟随作用 令Us为零 保留Rs 在输出端加Uo 产生Io 二 基本共基放大电路 1 静态分析 2 动态分析 3 特点 输入电阻小 频带宽 只放大电压 不放大电流 三 三种接法的比较 空载情况下 接法共射共集共基Au大小于1大Ai 1 Ri中大小Ro大小大频带窄中宽 讨论一 图示电路为哪种基本接法的放大电路 它们的静态工作点有可能稳定吗 求解静态工作
13、点 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻的表达式 电路如图 所有电容对交流信号均可视为短路 1 Q为多少 2 Re有稳定Q点的作用吗 3 电路的交流等效电路 4 V变化时 电压放大倍数如何变化 讨论二 讨论二 改变电压放大倍数 2 6场效应管及其基本放大电路 一 场效应管 二 场效应管放大电路静态工作点的设置方法 三 场效应管放大电路的动态分析 一 场效应管 以N沟道为例 场效应管有三个极 源极 s 栅极 g 漏极 d 对应于晶体管的e b c 有三个工作区域 截止区 恒流区 可变电阻区 对应于晶体管的截止区 放大区 饱和区 1 结型场效应管 符号 结构示意图 导电沟道 单极型管 噪声小 抗辐射能
14、力强 低电压工作 栅 源电压对导电沟道宽度的控制作用 沟道最宽 uGS可以控制导电沟道的宽度 为什么g s必须加负电压 UGS off 漏 源电压对漏极电流的影响 uGS UGS off 且不变 VDD增大 iD增大 预夹断 uGD UGS off VDD的增大 几乎全部用来克服沟道的电阻 iD几乎不变 进入恒流区 iD几乎仅仅决定于uGS 场效应管工作在恒流区的条件是什么 uGD UGS off uGD UGS off 夹断电压 漏极饱和电流 转移特性 场效应管工作在恒流区 因而uGS UGS off 且uGD UGS off uDG UGS off g s电压控制d s的等效电阻 输出特性
15、 预夹断轨迹 uGD UGS off 可变电阻区 恒流区 iD几乎仅决定于uGS 击穿区 夹断区 截止区 不同型号的管子UGS off IDSS将不同 低频跨导 2 绝缘栅型场效应管 uGS增大 反型层 导电沟道 将变厚变长 当反型层将两个N区相接时 形成导电沟道 SiO2绝缘层 衬底 反型层 增强型管 大到一定值才开启 增强型MOS管uDS对iD的影响 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区 N沟道增强型MOS管工作在恒流区的条件是什么 iD随uDS的增大而增大 可变电阻区 uGD UGS th 预夹断 iD几乎仅仅受控于uGS 恒流区 刚出现夹断 uGS的增大几乎全部用来克服夹断区的电
16、阻 耗尽型MOS管 耗尽型MOS管在uGS 0 uGS 0 uGS 0时均可导通 且与结型场效应管不同 由于SiO2绝缘层的存在 在uGS 0时仍保持g s间电阻非常大的特点 加正离子 小到一定值才夹断 uGS 0时就存在导电沟道 MOS管的特性 1 增强型MOS管 2 耗尽型MOS管 开启电压 夹断电压 利用Multisim测试场效应管的输出特性 从输出特性曲线说明场效应管的哪些特点 3 场效应管的分类工作在恒流区时g s d s间的电压极性 uGS 0可工作在恒流区的场效应管有哪几种 uGS 0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种 uGS 0才可能工作在恒流区的场效应管有哪几种 二 场效应管静态工作点的设置方法 根据场效应管工作在恒流区的条件 在g s d s间加极性合适的电源 1 基本共源放大电路 2 自给偏压电路 由正电源获得负偏压称为自给偏压 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点 3 分压式偏置电路 为什么加Rg3 其数值应大些小些 哪种场效应管能够采用这种电路形式设置Q点 即典型的Q点稳定电路 三 场效应管放大电路的动态分析 近似分析时可认为其为无穷大 根据iD的表达式
