《模拟电子技术基础 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 傅丰林 第2章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术基础 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 傅丰林 第2章（191页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、放大器基础,第2章,87,目 录,2.1 放大器的基本组成和主要性能指标 88,2.2 放大电路的分析方法.111,2.3 晶体管偏置电路 148,2.4 放大器的三种基本组态 162,2.5 多级放大器 203,2.6 放大器的表示法 220,2.7 放大器的频率响应 222,HOME,88,2.1 放大器的基本组成和主要性能指标,2.1.1 放大器的含义,2.1.2 放大器组成原则,2.1.3 放大器主要性能指标,2.1.4 放大器的传输特性,HOME,89,2.1.1 放大器的含义,放大器： 放大电信号的装置，是电子设备中应用最为广泛的一种电路。,表面上看，放大器只是放大了信号的幅度，但
2、其实质是一能量转换器。,HOME,90,由于本章采用的放大器件是晶体三极管和场效应管，它们均为非线性器件，为了满足不失真地放大信号的目的，必须给它们加上正确的偏置电路, 即要有直流通路，保证在输入信号的范围内，它们均工作在线性区。,2.1.2 放大器组成原则,HOME,91,组成放大电路时应遵循的原则：,一、要有直流通路，并保证合适的直流工作状态，确保晶体三极管和场效应管工作在放大区。,二、要有交流通路，对于电压放大器，输入信号电压要能加入，输出信号电压要能取出。,2.1.2 放大器组成原则,HOME,92,典型的电容耦合共射放大器电路,us：信号源电压 Rs：信号源内阻 C1：输入耦合电容
3、Rb：偏置电阻 Rc：集电极电阻 C2：输出耦合电容 RL：负载电阻 UCC：直流电源电压,2.1.2 放大器组成原则,HOME,93,直流通路,2.1.2 放大器组成原则,HOME,94,交流通路,2.1.2 放大器组成原则,HOME,95,2.1.2 放大器组成原则,例2-1 判断下图所示电路是否具有电压放大作用。,(a) (b),(a) 由于C1 隔直流，无输入直流通路，因此无电压放大作用。,(b) 由于C1 的旁路作用，输入信号无法加入，因此无电压放大 作用。,HOME,96,由于放大器电路中既有直流成分又有交流成分，因此晶体管的各极电流、电压瞬时值中包含直流分量和交流分量。,2.1.
4、3 放大器主要性能指标,HOME,97,本书采用如下表示法（以基极和发射极之间电压为例）：,(小写字母、大写下标):电压的瞬时值； (大写字母、大写下标):电压的直流成分； (小写字母、小写下标):交流电压的瞬时值； (大写字母、小写下标):交流电压的有效值； : 的峰值或振幅。,因此信号的瞬时表达式可表示为：,2.1.3 放大器主要性能指标,HOME,98,放大器的输入信号可以是电压源也可以是电流源，放大了的输出信号可以是电流也可以是电压，因此从输出、输入信号角度看存在四种类型放大器。,2.1.3 放大器主要性能指标,2.1.3 放大器主要性能指标,电压放大器最常用,HOME,99,电压,电
5、压,电流,电流,2.1.3 放大器主要性能指标,放大器的等效方框图,HOME,100,1输入电阻Ri,从信号源右边向放大器视入的电阻,输入电阻的大小表明了放大 器对信号源的影响程度。,输入电阻越大，放大器对信号源的影响越小，放大器取用信号源的电流越小；反之，则越大。,2.1.3 放大器主要性能指标,HOME,101,2. 放大倍数,（1）电压放大倍数,2.1.3 放大器主要性能指标,源电压放大倍数,HOME,102,(2)电流放大倍数,考虑信号源内阻的电流放大倍数,2. 放大倍数,2.1.3 放大器主要性能指标,HOME,103,(3)功率放大倍数,2. 放大倍数,2.1.3 放大器主要性能指
6、标,HOME,104,放大倍数常用dB(分贝)来表示，称为增益,2.1.3 放大器主要性能指标,HOME,105,3输出电阻,从负载电阻 左边向放大器视入的等效电阻,输出电阻大小反映了放大器带负载能力的强弱。输出电阻越大，放大器带负载能力越弱；反之，则越强。,2.1.3 放大器主要性能指标,HOME,106,4.通频带,下限频率,上限频率,2.1.3 放大器主要性能指标,通频带,HOME,107,5最大输出功率Pomax和效率,（1）最大输出功率,2.1.3 放大器主要性能指标,放大器能够向负载提供的最大交流功率,（2）放大器的效率,：直流电源供给功率,HOME,108,6非线性失真和噪声系数
7、,非线性失真：由于晶体管的输入特性和输出特性的非线性，从而使输出信号与输入信号相比产生了畸变。,非线性失真也称为谐波失真。若放大器输入信号为单一频率f 的正弦波，则根据傅氏级数理论，输出应包含频率分量为f、2f、3f输入信号倍频的分量。频率为f 的分量称为基波分量，频率为2f、3f分量统称为谐波分量。基波分量幅度最大。,2.1.3 放大器主要性能指标,(1)非线性失真,HOME,109,非线性失真系数,噪声系数 定义为,2.1.3 放大器主要性能指标,(2) 噪声系数,HOME,110,2.1.4 放大器的传输特性,传输特性,传输特性产生弯曲表示放大器将产生非线性失真。,HOME,111,2.
8、2 放大电路的分析方法,2.2.1 静态分析,2.2.2 动态分析,HOME,112,注意：静态分析和动态分析对应放 大器通路不同，分析方法也不同，两类分析不能混淆，不能混用。,先作静态分析，知道放大器的直流工作状态后再作动态分析。,2.2.1 静态分析,HOME,113,静态分析的目的： 确定静态工作点 Q点,两种方法：解析法和图解法,2.2.1 静态分析,HOME,114,工作在放大状态下的晶体三极管，发射结处于正偏，集电结处于反偏。晶体管导通时，有,硅管,锗管,常取,1解析法,2.2.1 静态分析,HOME,115,输入回路,2.2.1 静态分析,1解析法,输出回路,HOME,116,例
9、2-2 某放大器的直流通路如图（a）所示，试用解析法求 、 的表达式。,解: 将图（a）用戴维宁定理化简得（b），图中,2.2.1 静态分析,HOME,117,所以,2.2.1 静态分析,发射极支路的电阻Re 折合到基极支路要乘以,基极支路的电阻Rb 折合到发射极支路要除以,HOME,118,2.2.1 静态分析,HOME,119,通过作图对各极电流、电压进行分析的一种方法。,这是一种普遍使用的方法，即无论管子工作在何种状态，均可用图解法分析。,2图解法,2.2.1 静态分析,HOME,120,图解法步骤,（1） 画出直流通路;,（2）分别写出输入、输出回路的外部条件方程;,（3）在输入、输出
10、特性曲线上作出外部条件方程, 找出交点即为静态工作点。,2.2.1 静态分析,HOME,121,(1) 输入回路,输入回路外部条件方程,输入特性曲线,外部特性,2.2.1 静态分析,HOME,122,(2)输出回路,输出回路外部条件方程,输出特性曲线,直流负载线,2.2.1 静态分析,HOME,123,根据已知的输入信号，求出各极电流、电压的波形，进而观察波形失真情况或求出电压放大倍数、电流放大倍数。,分析方法：图解法和微变等效电路法,2.2.2 动态分析,HOME,124,设输入信号,则,1图解法,如图，根据输入电压信号波形就可以对应画出电流波形。,Q点处，当输入信号幅度较小时，可以用切线代
11、替输入特性曲线。,(l)作出输入回路的交流负载线-求 波形,输入回路直流外条 件方程，求Q点时用,2.2.2 动态分析,HOME,125,由,得,于是,式中,(2)输出回路的交流负载线 求 ， 波形,2.2.2 动态分析,(l)作出输入回路的交流负载线求 波形,HOME,126,于是,过Q点作一斜率为 的直线，即为交流负载线。,2.2.2 动态分析,(2)输出回路的交流负载线 求 ， 波形,HOME,127,如图，根据输入电流信号波形就可以对应画出输出电流及电压波形。,2.2.2 动态分析,直流负载线,交流负载线,HOME,128,放大器各点波形,注意输出电压与输入电压的相位关系。,2.2.2
12、 动态分析,HOME,129,（3） 最大不失真输出电压,截止失真,点位置偏低,输入信号较大,2.2.2 动态分析,HOME,130,点位置偏高,输入信号较大,饱和失真,2.2.2 动态分析,（3） 最大不失真输出电压,HOME,131,最大不失真输出电压幅度为,（3） 最大不失真输出电压,2.2.2 动态分析,HOME,132,2.2.2 动态分析,例2-3 图（a）所示电路，已知,，C1、C2,对交流可视为短路。求,（1）最大不失真输出电压为多大？,（2）设晶体管的饱和压降 ，,应调节到什么数值，才能使不失真 输出电压为最大？,HOME,133,2.2.2 动态分析,解 ： （1）根据已知
13、条件可求得Q点坐标：,交流负载线方程为,HOME,134,2.2.2 动态分析,作出交流负载线,最大不失真输出电压首先受到进入 截止区的限制。,（2）由图可知，为了扩大动态运用， 应减小 ，抬高工作点，使工作点 位于交流负载线中点附近,HOME,135,2.2.2 动态分析,又,解得,HOME,136,基本思想：,用线性等效电路取代工作在线性放大状态的晶体三极管。,2H参数微变等效电路法,2.2.2 动态分析,（1）H参数等效电路,微分,HOME,137,定义,(单位为),(无量纲),(单位为S),(无量纲),共射接法输入开路时的电压反馈系数,共射接法输出短路时的电流放大系数,共射接法输出短路
14、时的输入阻抗,共射接法输入开路时的输出导纳,低频情况下约为 0.3 3k,低频情况下约为 10-4 10-3,低频情况下约为 20 200,低频情况下约为 5100S,2.2.2 动态分析,HOME,138,对于交流信号输入,或,2.2.2 动态分析,HOME,139,H参数等效电路形式,2.2.2 动态分析,HOME,140,忽略基调效应，即忽略 对 的影响，有,因此,简化的H参数等效电路,2.2.2 动态分析,HOME,141,画H参数等效电路应注意的问题:,2.2.2 动态分析, 只对交流低频小信号等效,电路中与交流有关的保留，直流电压源短路,直流电流源开路。 使用时注意受控电流源 的方
15、向与控制变量 的方向存在对应关系。 的方向可以任意假设,若假设 流入基极,则受控电流源 由集电极流向发射极;反之若假设 由基极流出,则受控电流源 由发射极流向集电极。 等效电路与管子类型和电路组态无关。 等效电路的参数与工作点Q的位置有关。,HOME,142,电路如图所示，已知hie=1k ，hre=0，hfe=50，,hoe=20S，,设 、 和 对交流可以认为短路，,试计算放大器主要性能指标 、,和 。,例2-4,。,2.2.2 动态分析,HOME,143,解：交流等效电路如图所示，有,2.2.2 动态分析,HOME,144,由输出电阻的定义，其等效 电路如图所示。,2.2.2 动态分析,HOME,145,
