模拟电路与数字电路-第02章.ppt

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1、2.1 共射极放大电路共射极放大电路2.2 放大电路分析放大电路分析2.3 共集电极电压放大电路共集电极电压放大电路 2.5 多级放大电路多级放大电路2.6 差分放大电路差分放大电路 2.7 放大器的频响特性放大器的频响特性 2.8 场效应管基本放大电路场效应管基本放大电路2.4 共基极电压放大电路共基极电压放大电路 +_vi ii +_vo io 信号源信号源负载直流直流电源源放大放大电路路信号功率增大信号功率增大信号功率小信号功率小第二章第二章 基本放大电路基本放大电路一、放大的概念2、放大电路的本质:用较小能量控制较大能量。(用一个能量较小的输入信号对直流电源的能量进行控制和转换,使之转

2、换成较大的交流电能输出,以便驱动负载。)1、放大电路作用:通过晶体管和场效应管组成的放大电路,在保证输出和输入信号波形基本相同的前提下,将微弱的电信号增强到需要的强度输出。3、放大电路的基本特征:功率放大。4、转换、控制能量的元件(有源元件)-晶体管和场效应管5、放大前提:信号不失真。1、放大倍数电压放大倍数:输出电压比输入电压。电流放大倍数:输出电流比输入电流。+_vi ii +_vo io 信号源信号源负载直流直流电源源放大放大电路路信号功率增大信号功率增大信号功率小信号功率小二、放大电路主要性能指标2、输入电阻ri -输入电压有效值Vi和输入电流Ii有效值之比。从输入端看进去的从输入端看

3、进去的等效电阻等效电阻3、输出电阻ro -从放大电路输出端看见去的等效电阻。它反映放大电路带负载能力,输出电阻越小,放大电路带负载能力越强。从输出端看进从输出端看进去等效成有内去等效成有内阻的电压源,阻的电压源,内阻即输出电内阻即输出电阻。阻。空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值4、频率响应:反映放大电路放大能力随信号频率变化的特性5、最大输出范围与非线性失真 放大电路只适用于放大某一特定频率范围(通频带)内的信号。 非线性失真-输出信号与输入信号产生明显的差别,这种差别体现为一种非线性。VBBVCCvivovsVT信号源信号源信号源内阻信号源内

4、阻输入电压输入电压输出电压输出电压直接耦合放大电路直接耦合放大电路1、电路组成VBBVCCvivoVTvs电路改成电位画法+VCCvivovsVTVBBVCCvivoVTvs一、电路特点1、直流量、交流量共存于放大电路,前者是直流电源作用的结果,后者是输入的交流信号作用的结果;2、由于电感、电容元件的存在,直流量和交流量流经的通路不同。名称名称直流分量直流分量交流分量交流分量直流直流+ 交流交流瞬时值瞬时值有效值有效值基极电流基极电流集电极电流集电极电流发射极电流发射极电流管压降管压降发射结压降发射结压降IBIC IEVCEVBEibicievcevbeIbIcIeVceVbeiBiCiEvC

5、EvBE(3)静态-没有交流信号输入,即vi=0时,电路中只有直流电源在工作的状态。(4)静态工作点-静态时晶体管各电极直流电流和极间直流电压称为静态工作点,简称Q点。 Q点:IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ 二、几个概念(1)直流通路-在直流电源作用下直流电流流经的通路。(用于确定静态工作点。)(2)交流通路-输入信号作用下交流信号流经的通路。(用于研究动态参数和性能。)(5)动态-输入交流信号vi0时,电路中各处电压、电流处于交变状态,电路处于动态工作状态,简称动态。bec+VCCvivovsvBEiBiCvCEQIBQVBEQvBEiBQVCEQICQIBQiCvCE合适的直流电源。合

6、适的电阻,与电源配合,使放大管有合适的静态工作电流。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。1、绘制放大电路的直流通路原则: 信号源视为短路,保留内阻; 电容视为开路; 电感线圈视为短路,忽略线圈内阻。三、绘制直流、交流通路原则:+VCCvivovsVT直流通路用于分析放大电路的静态工作点直流通路用于分析放大电路的静态工作点2、绘制放大电路的交流通路的原则: 无内阻的直流电源(如VCC可看作电容)视为短路; 容量大的耦合电容容抗可忽略,视为短路。vivovsVT+VCCvivovsVT交流通路用于

7、分析放大电路的动态参数交流通路用于分析放大电路的动态参数 若去掉基极电源,输入回路没有VBB,静态时此处相当于短路,晶体管处于截止状态。四、设置静态工作点的必要性ABVCEQ=VCCICQ=0IBQ=0VBEQ=0VCCvCE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?放大电路分析静态分析(确定放大器件工作状态)图解分析等效电路分析动态分析(分析放大电路性能)图解分析等效电路分析计算机仿真IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQAv、ri、ro 第一、静态分析 静态分析的目的-确定晶体管静态工作点(Q点),判断晶体管是否工作于放大状态。 2、等效电路法-利用晶体管直

8、流工作状态下的等效模型,对线性化后的器件用电路分析方法来确定电压、电流。 1、图解法-利用晶体管(非线性元件)的输入、输出特性曲线和外接线性电路特性曲线,通过作图寻找它们的交点(静态工作点、Q点),来确定相应的电压和电流,从而分析放大器工作状态的方法。 IBQ、 VBEQ 、 ICQ、VCEQ+VCCvivovsVT图解法分析前提-必须知道放大器件的特性曲线。 第二、动态分析。 动态分析的目的-分析放大电路的性能指标(放大倍数、输入电阻、输出电阻等)。 1、图解法-在已知放大器件特性曲线的前提下,通过作图分析放大器基本性能的方法。 2、等效电路法-利用晶体管在交流工作情况下的等效模型,对线性化

9、后的器件模型用电路分析方法来确定放大器性能指标。微变等效电路法线性化近似的前提-输入变化幅度不大的小信号。+VCCvivovsVT分析放大电路遵循的原则:“先静态、后动态”利用直流通路静态分析等效电路法归纳(2)放大状态晶体管等效电路 (1)直流通路 +VCCvivovsVT(3)放大电路静态等效电路近似条件:VBE 0.7V(硅管)或 0.3V(锗管)VCC RB RC IC +_VCE +_VCC +_VBE IB IB BCE(4)近似估算IBQ =(VCC VBEQ)/RBICQ =IBQVCEQ = VCC ICQRC VCC RB RC IC +_VCE +_VCC +_VBE I

10、B IB IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQBCEVBE 0.7V(硅管)二、放大电路的动态分析二、放大电路的动态分析 动态分析目的:确定放大电路的性能指标。包括放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出等。 当输入信号vi0,电路中各处电压、电流在静态工作点基础上叠加一个随vi变化的交流分量。三极管基极的电流波形(a)直流分量; (b)交流分量; (c)总变化量ibttIBIBQiBtIBQ利用交流通路vbeibvceicvberbe ibibvceicebcebc弄清楚等效的概念: 1、对谁等效。2、怎么等效。1、动态分析的等效电路法晶体管的微变等效电路b) 晶体管的微变等效电路模型适用

11、:只用于动态参数分析,不用于静态参数求解;只适用于低频小幅信号。vivs+VCCvoVTvsvivoa)交流通路c) 放大电路的微变等效电路动态分析微变等效电路法归纳步骤vsvivovivs+VCCvoVT(1)电压放大倍数-输出电压与输出电流的相量之比。负载电阻越小,放大倍数越小。2、放大电路的动态参数分析(2)输入电阻ri-从放大电路输入端往放大器内部看除源后的等效电阻。(除源-电压源短路、电流源断路)riroriro(3)输出电阻ro-对负载而言,从放大电路输出端往放大电路内部看,除源后的等效内阻。ro=Rcriroriro 除源(电压源短路、电流源断路)第一种方法:分析法。将信号源短路

12、,令vs=0,保留信号源内阻Rs。将负载开路RL=,从输出端加交流电压VO,在输出端产生电流Io。ro=vs=0,RL= IrOV.由于Vs=0,Ib=0,Ic=Ib=0,相当于电流源支路开路。ro=Rc.第二种方法:实验法。在输入端加固定电压Vi,先测量输出端负载开路时的电压Vo,再接入负载电阻RL(阻值已知),测输出端电压Vo。.rirorORL(4)电源电压放大倍数-输出电压与源电压相量之比。当需要考虑信号源内阻当需要考虑信号源内阻Rs的对放大器电压放大倍数的影响:的对放大器电压放大倍数的影响:考虑信号源内阻时,电压放大倍数下降。rori例题1:共射放大电路如图所示。设:VCC12V,R

13、b=300k,Rc=3k,RL=3k, RS=200, BJT的=50。(1)试求电路的静态工作点Q。解:静态分析+VCCvivoVT+VCCVT(2)估算电路的电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro。vivoVTvivo解:vivovsvivori=rbe/Rbrbe=991vivoro=Rc=3kvivoVT(3)估算电路源电压放大倍数vivovsri(4)若将Rb改为50k,再计算(1)(2)(3)的值。求电路的静态工作点Q解:(静态分析)-晶体管工作于饱和区,静态工作点设置不合适+VCCVT 例题2:若输出电压的波形出现如下失真,判断是截止还是饱和失真?应调节哪个元件?如何调节?解:截止失真(原因Q点下移)。 应增大VBB或减小Rb,使Q点上移vivoVTt例题例题3 3:画出图示电路的直流通路和交流通路。:画出图示电路的直流通路和交流通路。将将v vS S短路,即为直流通路。短路,即为直流通路。

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