基本放大电路(5)

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1、第二章 基本放大电路,2.1放大电路概述,一.放大电路的概念,放大功能通过电能转换把微弱的电信号增强到所要求的电压、电流或功率值。,（输入回路）,（输出回路）,一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅值得到了放大，但它随时间变化的规律不能变不失真。 即输出量的变化与输入量的变化要成比例。 三种基本连接方式：共射、共集、共基。,二.放大电路的主要性能指标,1.放大倍数（增益）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,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。

2、（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。,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.最大输出功率POM在输出信号基本不失真的情况下能输出的最大功率。 效率=Pom/PS*100% （ps直流电源提供的功率）,5、最大输出幅度UOM（或IOM）： 输出波形没有明显失真情况下，放大电路能提供给负载的最大输出电压（或电流）。,2.2 基本放大电路的工作原理,一、电路构成及各元件的作用： （一）放大电路的构成：,放大元

3、件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,（二）放大电路中各元件的作用,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,二、放大电路中电流、电压的符号及波形,（1）放大电路工作在动态时，uBE 、iB 、uCE 、iC 的波形都是由直流分量和交流分量合成的结果。 （2）若参数选择恰当，

4、将有uo幅值 ui 幅值，即放大作用。,（一）电路中电流、电压的符号规定 （二）电路中电流、电压的波形 静态无信号输入时，电路中只存在直流电流和直流电压，此时放大电路的工作状态为静态,动画演示,三、放大电路中的直流通路与交流通路,（一）直流通路放大电路中直流分量通过的路径。（画直流通路时，电容视为开路，电感视为短路，其他不变）,（二）交流通路放大电路中交流电流通过的路径。（容抗小的电容、内阻小的直流电源，视为短路）,一. 静态工作情况分析,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,2.3 图解分析法 运用

5、三极管的特性曲线，作图分析放大电路性能,动画演示,VBB=UBE+IBRB (UBE= 0.7V),IB = (VBB-UBE)/RB,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,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,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：,Rb称为偏置电阻

6、，IB称为偏置电流。,用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、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,二、动态工作情况分析,动态放大电路有输入信号时的工作状态。 （一）不带负载时的动态分析,基本共射放大电路,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,注意：uce与ui反相！,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,工作原理演示,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

7、输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。,（二）带负载时的动态分析,输出端接入负载RL：1、不影响Q2、影响动态！,交流负载线,其中：,交流量I c 和 uc e 有如下关系：,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。,uo,可输出的最大不失真信号,（1）合适的静态工作点,三静态工作点与波形失真的关系,u

8、o,（2）Q点过低信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,uo,（3）Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,截止失真和饱和失真统称“非线性失真”,四、电路参数对静态工作点的影响,（一）Rb （二）RC （三）UCC,静态工作点应选在交流负载线的中点 小信号的放大电路工作点适当选低 大信号的放大电路工作点适当选高,2.4 微变等效电路分析法,2、三极管输出回路的等效电路,一、静态工作点的估算： IBQ UCC/Rb,ICQ IBQ UCEQ = UCC - ICQRC,二、微变等效电路与动态分析,（一）三极管的简化微变等效电路,1、三极管输入回路等效电路,微变等效电路,（二）动态分析,

9、1、共射放大电路的简化微变等效电路,共射放大电路,2、电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,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的输入电阻。,3、输入电阻的计算：,根据输入电阻的定义：,4、输出电阻的计算：,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点受到UBE、和ICEO影响，这三个参数随温度而变化。,2.5 静态工作点稳定电路,1. 温度变化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.分压式偏置稳定电路,选I2=（510）IB I1 I2,（1） 电路的特点和工作原理,静态工作点 稳定过程：,UBE=UB-

10、UE=UB - IE Re,UB稳定,（二）静态工作点的近似估算:,电容开路,画出直流通道,ICQ IEQ =UE/Re = （UB- UBEQ）/ Re,IBQ=ICQ/,UCEQ = VCC - ICQRC - ICQRe,（三）电压放大倍数的估算：,（四）输入电阻和输出电阻的估算,输入电阻,输出电阻,一、共集放大电路 （射极输出器）,第六节 共集放大电路和共基放大电路,rbe,（一）静态工作点,（二）电压放大倍数近似=1,（三）输入电阻高,（四）输出电阻低,VCC=Rb,IBQ,+UBEQ,+IEQRE,IEQ= (1+) IBQ,IBQ=(VCC-UBEQ)/(Rb+RE(1+),UC

11、EQ=VCC-IEQRe=Vcc-(1+)Re,rbe,Ui=Ibrbe+(1+) IbRL,Au=Uo/Ui= -IbRL/Ibrbe+(1+)Re,Au=Uo/Ui= -(1+)RL/rbe+(1+)Re=1,RL=RL/Re,Ri=Rb/Ri= Rb/rbe+(1+),Ro=UP/Ip= Re/rbe+Rs/(1+),（四）射极输出器输出电阻低,ip=ie+ib+ib,Ro=up/ip= Re/rbe+Rs/(1+),Rs=Rs/Rb,射极输出器的特点：1、电压放大倍数=1；2、同相；3、 输入阻抗高； 4、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

12、电阻。,2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。,3、放在两级之间，起缓冲作用。,共射,*2. 7 场效应管基本放大电路,（一）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。,UDS =VDD- ID (Rd + RS ),再求：,一. 场效应管的直流偏置电路和静态分析保证管子工作在饱和区，输出信号不失真,计算Q点：UGS 、 ID 、UDS,已知UP ，由,可解出Q点的UGS 、 ID,2.分压式自偏压电路,该电路产生的栅源电压可正可负，所以适用于所有的场效应管电路。,计算Q点：,已知UP ，由,可解出Q点的UGS 、 ID,

13、二.场效应管放大电路的微变等效电路分析,（一）场效应管微变等效电路,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。称为低频跨导。rds为输出电阻，类似于双极型晶体管的rce。,（二） 场效应管共源放大电路,共源放大电路的微变等效电路。,（1）电压放大倍数,（2）输入电阻,（3）输出电阻,则,1、电压放大倍数,得,由,2、输入电阻,（三）共漏极放大电路源极输出器,3、 输出电阻,所以,由图有,*2.8 差动放大电路,即：1=2=UBE1=UBE2= UBErbe1= rbe2= rbeRC1=RC2= RCRb1=Rb2= Rb,一、射极耦合差动放大电路,电路构成,（二）静

14、态分析,静态基极电流,差动放大电路一般有两个输入端：双端输入从两输入端同时加信号。单端输入仅从一个输入端对地加信号。,差动放大电路可以有两个输出端：双端输出从C1 和C2输出。单端输出从C1或C2 对地输出。,（三）动态分析,差动放大器共有四种输入输出方式:1. 双端输入、双端输出（双入双出）2. 双端输入、单端输出（双入单出）3. 单端输入、双端输出（单入双出）4. 单端输入、单端输出（单入单出）,1、共模信号的抑制,共模输入时的等效电路,2.双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,（2）共模电压放大倍数,（3）差模输入电阻,（4）输出电阻,3. 双端输入单端输出,这种方式适用 于将差分信

15、号转换 为单端输出的信号。,(1)差模电压放大倍数,（2）差模输入电阻,（3）输出电阻,二. 恒流源式差动电路,根据共模抑制比公式：,加大Re，可以提高共模抑制比。为此可用恒流源T3来代替Re 。,等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。,恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。,恒流源的作用,恒流源式差动电路的计算：,静态工作点：,动态：,恒流源等效电阻：,三.差动放大电路的输入、输出接法,差动放大器共有四种输入输出方式:1. 双端输入、双端输出（双入双出）2. 双端输入、单端输出（双入单出）3. 单端输入、双端输出（单入双出）4. 单端输入、单端输出（单入单出）主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻,本章小结,1FET分为JFET和MOSFET两种，工作时只有一种载流子参与导电，因此称为单极性型晶体管。FET是一种压控电流型器件，改变其栅源电压就可以改变其漏极电流。2FET放大器的偏置电路与BJT放大器不同，主要有自偏压式和分压式两种。3 FET放大电路也有三种组态：共源、共漏和共栅。 电路的动态分析需首先利用FET的交流模型建立电路的交流等效电路，然后再进行计算，求出电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等量。,