《模拟电子技术基础及实验 第2章 基本放大电路课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基础及实验 第2章 基本放大电路课件（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、准备上课！,测量三极管三个电极对地电位如下图所示， 试判断三极管的工作状态。,第二章 基本放大电路,放大：把微弱电信号的幅度放大。 小信号 大信号 (利用VT的控制作用）,对象：低频交流小信号（变化量）,作用：不失真的放大信号,不失真：一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅度得到了放大，但它随时间变化的规律不能变。,放大电路中的符号,3. 总瞬时值：字母小写，下标大写，如：,1. 直流量：字母大写，下标大写，如：,2. 交流量：字母小写，下标小写，如：,符号法表示交流量：交流量有效值字母上面加点， 如：,交流量有效值：字母大写，下标小写， 如：,一.放大电路的主要技术指标,1.放大倍
2、数 AU 表示放大器的放大能力,（1）电压放大倍数定义为: AU=uo/ui,（2）电流放大倍数定义为: AI=io/ii,（3）互阻增益定义为: Ar=uo/ii,（4）互导增益定义为: Ag=io/ui,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为 四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,2. 输入电阻 Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻,Ri=ui / ii,一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。,定义：,3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻,输出电阻是表明放
3、大电路带负载能力的，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。,输出电阻的定义：,4. 通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,5、最大输出幅度 Uom,输出无失真的情况下，最大输出电压或电流的有效值，也可用峰峰值表示。,6、最大输出功率Pom与效率,输出无失真最大输出功率， Pom / PV,7、非线性失真系数 D,输入单一频率正弦波时，总含多次谐波。所有谐波幅值总量与基波成分幅值之比值。,二、单管共射放大电路的组成、工作原理,UCE（-ICRc）,放大原理：,UBE,IB,IC（bIB）,电压放大倍数：, uo,ui,（一）三极管的放大原理 三极管工作在
4、放大区： 发射结正偏， 集电结反偏。,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,（二）单管共射极放大电路的结构及各元件的作用,各元件作用：,使发射结正偏，并提供适当的静IB和UBE。,基极电源与基极电阻,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,+,+,各元件作用：,基本放大电路的习惯画法,组成放大电路的原则：,1. 三极管工作在放大状态,2. 要有合适的静态工作点（保证不失真的放大）,3. 交
5、流信号能够很好地输入输出（有完整的输入输出回路）,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,（三）直流参量（ UB E 、IB、IC、UCE,ui=0时,由于电源的存在，电路中存在一组直流量。,IC,+ UBE -,+ UCE -,由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。,为什么要设置静态工作点？,放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。,画出放大电路的直流通路,2. 静态工作点的估算,将交流电压源短路，将电容开路。,直流通路的画法：,画直流通路：,IB : 称为偏置电流 Rb : 称为偏置电阻,
6、用估算法分析放大器的静态工作点（ UBE、 IB、IC、UCE）,IC= IB,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,三、放大电路的图解分析法,图解分析法的思路：把电路分为线性部分和非线性部分，分别画出相应的图形，然后求解。,(一)用图解法分析放大器的静态工作点,UCE=VCCICRC,直流负载线,由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q,IB,静态UCE,静态IC,过（VCC,0)和（0，VCC/RC) 两点作直线,直流负载线的斜率 为：,1. 交流放大原理（设输出空载）
7、,假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,(二) 用图解法分析放大器的动态工作情况,注意：uce与ui反相！,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：,虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变,（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,对交流信号(输入信号ui),2.放大器的交流通路,交流通路分析动态工作情况 交流通路的画法：,将直流电压源短路，将电容短路。,叠加原理,交流通路,3.交流负载线,输出端接入负载RL：不影响Q点 影响动态！,交流负载线,其中：,交流量ic和uce有如下关系：,
8、即交流负载线的斜率为：,交流负载线的作法： 斜 率为-1/RL 。（ RL= RLRc ）,经过Q点。,交流负载线的作法：,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL 。 （ RL= RLRc ）,经过Q点。,注意： （1）交流负载线是有交流 输入信号时工作点的运动轨迹。,（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。,直流负载线的斜率为：,uo,可输出的最大不失真信号,（1）合适的静态工作点（负载开路）,4非线性失真与Q的关系,uo,（2）Q点过低信号进入截止区,称为截止失真 （削顶失真）,信号波形,uo,（3）Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真 （削底失真）,信号波形,截止失真和饱和失
9、真统称“非线性失真”,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。,静态工作点的稳定,(一） 温度对静态工作点的影响,1、温度对UBE的影响,2、温度对值及ICEO的影响,（二） 静态工作点稳定的放大器,选I2=（510）IB I1 I2,1、 结构及工作原理,静态工作点 稳定过程：,UBE=UB-UE =UB - IE Re,UB稳定,2、直流通路及静态工作点估算:,IB=IC/,UCE = VCC - ICRC - IERe,IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re,电容开路 , 画出直流通路,实验电路：,四、放大电路的交
10、流模型分析法,条件：交流小信号,思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路,（一）BJT的微变等效模型,1. BJT等效模型是一个交流 模型，只能进行交流分析，不能进行静态分析,2. 交流模型的值与静态工作点密切相连,注意：,rbe的计算：,由PN结的电流公式：,（常温下）,其中：rbb=200,（二）放大电路的交流分析,1. 画出放大电路的微变等效电路,（1）画出放大电路的交流通路,（2）将交流通路中的三极管 用等效模型代替,2、动态参数 AU 、 Ri 、 RO的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,（1）放大倍数 AU,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的
11、的输入电阻。,（2）输入电阻Ri,根据输入电阻的定义：,定义：,当信号源有内阻时：,由图知：,所以：,所以：,（3）输出电阻Ro,根据定义：,I= IB,静态分析：在直流通路上进行,动态分析：在微变等效电路上进行,基本放大电路的分析方法：,例2.4.1 共射放大电路如图所示。设：VCC12V，Rb=300k,Rc=3k, RL=3k,BJT的b =50。,1、试求电路的静态工作点Q。,解：,2、估算电路的电压放大倍数AU 、输入电阻Ri和输出电阻Ro。,解：画微变等效电路,Ri=rbe/Rbrbe=993,Ro=Rc=3k,3. 若输出电压的波形出现如 下失真 ，是截止还是饱和 失真？应调节哪
12、个元件？如何调节？,解：为截止失真。 应减小Rb。,调整静态工作点可以改变：,1. Rb,2. Rc,3.Vcc,1.静态工作点 稳定过程：,UBE=UB-UE =UB - IE Re,UB稳定,2、直流通路及静态工作点估算:,IB=IC/,UCE = VCC - ICRC - IERe,IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re,电容开路 , 画出直流通路,将电容、直流电源短路，画出电路的微变等效电路,3、动态分析,电压放大倍数：,输入电阻：,输出电阻：,IB=IC/,UCE = VCC - ICRC - IERe,IC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re,静态
13、分析：,输出电阻：,输入电阻：,电压放大倍数,动态分析：,思考：若在Re两端并电容Ce会对Au、Ri、Ro有什么影响？,六、三种组态 (共集和共基),(一) 共集电极放大电路,1、电路结构：,判别方法： 1、哪个极直接交流接地，就是共哪极放大电路 2、看交流信号从哪个极输入，哪个极输出，共剩下极放大电路,2、 直流通路及静态工作点分析：,3、 动态分析,（1）交流通路及微变等效电路,（2）电压放大倍数：,（3）输入电阻,（4）输出电阻,射极输出器的特点：电压放大倍数=1， 输入阻抗高，输出阻抗小。,射极输出器的应用,1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。,2、放在多级放大器的输
14、出端，减小整个放大器的输出电阻。,2、放在两级之间，起缓冲作用。,（二）共基极电路,1、电路结构：,2、 静态工作点分析：,直流通路：,3、 动态分析,（画出其微变等效电路）,（1）电压放大倍数,（2）输入电阻,（3）输出电阻,（三）三种组态的比较,共集,共基,共射,其他形式的共集放大电路：,输入电阻,输出电阻,电压放大倍数：,七、基本放大电路的派生电路,复合管,（一）复合管共射放大电路,电路的组成,（二）复合管共集放大电路,（三）共射-共基放大电路,电路组成,（四）共集-共基放大电路,电路组成,八、 场效应管放大电路,场效应管放大电路的三种接法,(一) 直流偏置电路 (保证管子工作在恒流区，
15、输出信号不失真),1.自偏压电路,UGS =- IDR,注意：该电路产生负的栅源电压，所以只 能用于需要负栅源电压的电路。,计算Q点：UGS 、 ID 、UDS,已知UP ，由,可解出Q点的UGS 、 ID,UDS =VDD- ID (Rd + R ),再求：,2.分压自偏压电路,可解出Q点的UGS 、 ID,计算Q点：,已知UP ，由,该电路产生的栅源电压可正可负，适用于所有的场效应管电路。,UDS =VDD- ID (Rd + R ),再求：,其中：gmugs是压控电流源，它体现了输入电压对输出电流的控制作用。,（二）场效应管的交流小信号模型,（三）场效应管放大电路,1.共源放大电路,UDS =VDD- ID (Rd + R ),静态分析：,交流分析： （1）画出共源放大电路的微变等效电路。,（2）求电压放大倍数,（3）求输入电阻,（4）求输出电阻,则：,思考：若有旁路电容C, 情况如何？,（2）电压放大倍数,（3）输入电阻,得,分析：,（1）画微变等效电路。,由,2.共漏放大电路,（4）输出电阻,所以,由图有,1.组态对应关系：,2.电压增益：,三种基本放大电路的性能比较,
