变压器耦合放大电路

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1、1,2019/9/8,2.1放大电路基本概念 2.2基本放大电路的工作原理 2.3多级放大电路 2.4差动放大电路 2.5互补对称功率放大电路,第二章 放大电路基础及应用,2,2019/9/8,2.1 放大电路基本概念,2.1.1放大的概念 1放大的实质：是小能量对大能量转换的控制 2有源器件：具有能量控制作用的器件 3放大电路结构：放大电路具有两个输入端子和 两个输出端子的双口网络。三极管的三个端，其中一个为公共端，所以基本放大电路有三种类型，共射（共源）、 共集（共漏）、 共基（共栅）。,3,2019/9/8,2.1.2放大电路的主要性能指标 1放大倍数（增益） 电压放大倍数 Au=Uo/

2、Ui 电流放大倍数 Ai=Io/Ii 2输入电阻 Ri=Ui/Ii 放大电路是信号源的负载，信号源的负载电阻就是放大电路的输入电阻。输入电阻衡量放大电路对信号源影响程度的指标。其值越大，放大电路从信号源索取的电流就越小，对信号月的影响就越小。,4,2019/9/8,3输出电阻 对负载来说，放大电路输出端相当电源，输出电阻是从输出端看进去的等效电阻，它代表放大电路的带负载能力。Ro越小，带负载能力越强。 理论分析时： Ro=Uo/Io (负载开路，信号源不工作) Uo是输出端所加的电压，Io在Uo作用下产生的电流。 实验分析时： R=（Uo/Uo-1）RL 保持输入信号不变，放大电路开路时的电压

3、Uo和带负载RL时的电压Uo。,5,2019/9/8,4通频带 BW=fh-fl 放大电路中存在电抗元件，在信号频率过高和过低时通过电路会明显下降。而在中间频段，电抗元件的影响可以忽略不计，这时的放大倍数称中频放大倍数Aum。,当放大倍数下降至0.707Aum时所对应的高低频率分别叫上、下截止频率fh、fl。其值越大，放大电路对频率的使用能力越强。,6,2019/9/8,5非线性失真 由于半导体元件的非线性，当输出信号幅度太大时，会使其进入非线性区而引起失真(由输入信号形状不同)。 6功率和效率 放大电路在不失真时输出的最大功率Pom最大输出功率Pom与供给放大电路工作所消耗的电源功率Pov之

4、比称为放大电路的效率= Pom/Pov。,7,2019/9/8,2.2.1基本共射放大电路的组成及元件的作用 （1）晶体管V：放大元件，用基极电流iB控制集极 电流iC。 （2）电源UCC和UBB：使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，晶体管处在放大状态。 （3）偏置电阻RB：用来调节基极偏置电流IB，使晶体管有一个合适的工作点 （4）集电极负载电阻RC：将集电极电流iC的变化转换为电压的变化，获得电压放大 （5）电容Cl、C2：通交隔直。,2.2 基本放大电路的工作原理,三极管共射电路的基本结构,9,2019/9/8,2.2.2放大电路的基本分析方法（以上图的共射放大电路为例） 在放大电路工作时

5、，电路中交、直流同时存在，利用叠加定理分别分析电路中的交、直流成分。 直流通路(ui = 0)分析静态工作点：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。 交流通路(ui 0)分析动态（计算动态参）：只考虑变化的电压和电流。 画交流通路原则： （1）固定不变的电压源都视为短路； （2）固定不变的电流源都视为开路； （3）对交流信号电容视为短路；,10,2019/9/8,1放大电路的静态分析 （1）近似估算法 静态是指无交流信号输入时，电路中的电流、电压都不变的状态，静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点Q（主要指IBQ、ICQ和UCEQ）。静态分析主要是确定放

6、大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 直流通路：耦合电容可视为开路。,直流通路与直流分析,12,2019/9/8,【例1】用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=3K，Rb=280K，=50。 解：UBE0.7V IBQ=（Vcc-UBE）/RB =（12-0.7）/280K=0.04mA ICQ=IBQ=500.04mA=2mA UCEQ=VCC-RCIC=12V-2mA3K=6V,13,2019/9/8,（2） 图解法,14,2019/9/8,图解步骤： （1）用估算法求出基极电流IBQ（如40A）。 （2）根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的。 （3）作直流负载线。

7、（4）求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。晶体 管的ICQ和UCEQ既要满足IB=40A的输出特性曲线，又要满足直流负载线，因而晶体管必然工作在它们的交点Q，该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。,15,2019/9/8,2放大电路的动态分析 动态是指有交流信号输入时，电路中的电流、电压随输入信号作相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作，电路中的电压uCE、电流iB和iC均包含两个分量。 交流通路：（ui单独作用下的电路）。由于电容C1、C2足够大，容抗近似为零（相当于短路），直流电源UCC去掉（短接）。

8、,16,2019/9/8,（1）图解法 图解步骤： 根据静态分析方法，求出静态工作点Q。 根据ui在输入特性上求uBE和iB。 作交流负载线。 由输出特性曲线和交流负载线求iC和uCE。,放大电路的交流通路,17,2019/9/8,18,2019/9/8,从图解分析过程，可得出如下几个 【重要结论】 放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 由于C2的隔直作用，uCE中的直流分量UCEQ被隔开，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量uce，且与输入电压ui反相。 放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载电阻

9、RL也越小，交流负载线就越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。,19,2019/9/8,静态工作点Q设置得不合适，会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高，当ib按正弦规律变化时，Q进入饱和区，造成ic和uce的波形与ib（或ui）的波形不一致，输出电压uo（即uce）的负半周出现平顶畸变，称为饱和失真；若Q点偏低，则Q“进入截止区，输出电压uo的正半周出现平顶畸变，称为截止失真。,20,2019/9/8,饱和失真和截止失真统称为非线性失真 。,21,2019/9/8,（2）微变等效电路法 等效的条件是晶体管在小信号（微变量）情况下工作。把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效成一个线性电路。 晶

10、体管微变等效电路,22,2019/9/8,放大电路的交流通路,放大电路的微变等效电路,23,2019/9/8,电压放大倍数,式中RL=RC/RL。当RL=（开路）时,24,2019/9/8,输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流（输入电流）的大小。为了减轻信号源的负担，总希望Ri越大越好。,输入电阻计算等效电路,25,2019/9/8,输出电阻Ro的计算方法是,放大器的输出电阻Ro越小，表明放大器带负载能力越强，因此总希望Ro越小越好。,输出电阻计算等效电路,26,2019/9/8,试求：,【例2】图示电路，已知,，,k，,k，,k，,k，,，,，,（1）RL接入和断开两种情况下电路

11、的电压放大倍数Au; （2）输入电阻Ri和输出电阻Ro； （3）输出端开路时的源电压放大倍数,28,2019/9/8,解:(1)先求静态工作点,A,(2)再求三极管的动态输入电阻,29,2019/9/8,(3)RL接入时的电压放大倍数Au为:,RL断开时的电压放大倍数Au为：,30,2019/9/8,（4）输入电阻Ri为：,输出电阻Ro为：,k,k,（5）源电压增益：,31,2019/9/8,2.2.3工作点稳定的放大电路分析 1温度对静态工作点的影响 当环境温度发生改变时，会引起三极管参数变化，导放大电路的工作电点偏离放大区，产生信号失真。 静态工作点稳定电路可以在一定范围内稳定Q 静态工作

12、点稳定的放大电路分析 适当选取RB1、RB2，使I1远大于IB时，基极电位UB认为基本不变。 UB=RB2VCC/（RB1+RB2）与温度基本无关。,32,2019/9/8,工作点稳定的反馈调节过程：,直流通路,33,2019/9/8,34,2019/9/8,【例3】= 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。 求：“Q”，Au，Ri，Ro。 解：(1)求“Q”,35,2019/9/8,(2)求 Au，Ri，Ro ， Aus,36,2019/9/8,Ro = RC = 3 kW,37,20

13、19/9/8,2.2.4基本共集放大电路（射极输出器） 特点：Au 1 ， 输入输出同相，Ri 高Ro 低。 用途：输入级、输出级、中间隔离级。,直流通路,38,2019/9/8,1静态分析（与基本放大电路相同）,39,2019/9/8,2动态分析（与基本放大电路相同） （1）求电压放大倍数,40,2019/9/8,（2）求输入电阻,41,2019/9/8,（3）求输出电阻,42,2019/9/8,2.2.5场效应管放大电路,场效应管的交流等效模型,43,2019/9/8,1场效应管放大电路静态分析（分压式偏压） 设UGS=0，则：,44,2019/9/8,2场效应管放大电路动态分析,（1）电

14、压放大倍数,（2）输入电阻,（3）输出电阻,46,2019/9/8,2.3.1多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的组成,2.3多级放大电路,47,2019/9/8,1直接耦合放大电路,优点：能放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于没有耦合电容，故非常适宜于大规模集成。 缺点：各级静态工作点互相影响；且存在零点漂移问题。,48,2019/9/8,零点漂移：放大电路在无输入信号的情况下，输出电压uo却出现缓慢、不规则波动的现象。产生零点漂移的原因很多，其中最主要的是温度影响。 直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，

15、它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。,49,2019/9/8,2阻容耦合放大电路,优点：各级静态工作点互不影响，可以单独调整到合适位置；且不存在零点漂移问题。 缺点：不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此不能在集成电路中采用。,50,2019/9/8,3变压器耦合,优点： （1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。 （2）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂 （3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。 缺点： (1)高频和低频性能都很差； (2)体积大，成本高，无法集成。 变压器耦合放大电路：用于功率放

16、大及调谐放大。,51,2019/9/8,2.3.2多级放大电路的动态分析 1电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。,注意：计算前级的电压放大倍数时必须把后级的输入电阻考虑到前级的负载电阻之中。 如计算第一级的电压放大倍数时，其负载 电阻就是第二级的输入电阻。 2输入电阻就是第一级的输入电阻。 3输出电阻就是最后一级的输出电阻。,52,2019/9/8,中频段：电压放大倍数近似为常数。低频段：耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大，以致不可视为短路，因而造成电压放大倍数减小。 高频段：晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的容抗减小，以致不可视为开路，也会使电压放大倍数降低。,2.3.3阻容耦合放大的频率特性和频率失真,53,2019/9/8,频率失真：由于放大电路对不同频率的正弦信号放大倍数不同，相位移也不一样，所以