[工程科技]第2章基本放大电路课件.ppt
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1、模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)第六讲第六讲 基本共射放大电路的基本共射放大电路的 工作原理工作原理 教学基本要求:教学基本要求:1、如何组成基本放大电路、如何组成基本放大电路2、如何分析放大电路、如何分析放大电路一、放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念与放大电路的性能指标二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用三、设置静态工作点的必要性三、设置静态工作点的必要性四、基本共射放大电路的工作原理四、基本共射放大电路的工作原理五、放大电路的组成原则五、放大电路的组成原则模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)一、放大的
2、概念及放大电路的性能指标一、放大的概念及放大电路的性能指标1 1、放大的概念、放大的概念u放大的对象:变化量放大的对象:变化量u放大的本质:能量的控制放大的本质:能量的控制u放大的特征:功率放大放大的特征:功率放大u放大的基本要求:不失真,放大的前提放大的基本要求:不失真,放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)2 2、性能指标、性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1)1)放大倍数:输出量与输入量之比放大倍数:输出量与输入量之比电压放大倍数是最常研究和测试的参数电压放大倍数是最常研
3、究和测试的参数信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何放大电路均可看成为两端口网络。任何放大电路均可看成为两端口网络。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)2)2)输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻iiiIUR LooLoooo)1(RUURUUUR 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源,内阻就压源,内阻就是输出电阻。是输出电阻。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输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效
4、电阻等效电阻模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)3)3)通频带通频带4)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom:交流有效值。交流有效值。由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PN结的电容效应,使放大电结的电容效应,使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降,并产生相路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降,并产生相移。移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率下限频率下限频率LHbwfff模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)二、基本共射放大电路的组成及各元件的作用二、基本共射放
5、大电路的组成及各元件的作用VBB、Rb:使:使UBE Uon,且有,且有合适的合适的IB。VCC:使:使UCEUon,同时作为负,同时作为负载的能源载的能源。Rc:将:将iC转换成转换成uCE(uo)。)(oCEcbicuuiiiuR动态信号作用时:动态信号作用时:输入电压输入电压Ui为零时,晶体管各极的电流、为零时,晶体管各极的电流、b-e间电压、管间电压、管压降,称为静态工作点压降,称为静态工作点Q。记作。记作IBQ、ICQ(IEQ)、)、UBEQ、UCEQ。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)三、设置静态工作点的必要性三、设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真!输出电压
6、必然失真!设置合适的静态工作点,首先要解决失真问题;但设置合适的静态工作点,首先要解决失真问题;但Q点点几乎影响着所有的动态参数!几乎影响着所有的动态参数!为什么放大的对象是动态信号,却要晶体管在信号为零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?时有合适的直流电流和极间电压?模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)四、基本共射放大电路的工作原理四、基本共射放大电路的工作原理t tuCEUCEQVCC0t tuCEUCEQVCC0饱和失真饱和失真截止失真截止失真底部失真底部失真顶部失真顶部失真动态信号动态信号驮载在静驮载在静态之上态之上输出和输入反
7、相!输出和输入反相!要想不失真,就要想不失真,就要在信号的整个周期要在信号的整个周期内保证晶体管始终工内保证晶体管始终工作在放大区!作在放大区!波形分析波形分析模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)五、放大电路的组成原则五、放大电路的组成原则n静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。路参数。n动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负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。载上能够获得放大了的动态信号。n对实用放大电路的要求:对实用放大电路的要求:共地、直流电源种类共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流
8、分量。尽可能少、负载上无直流分量。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)两种实用放大电路两种实用放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路问题:问题:1、两种电源、两种电源2、信号源与放大电路不、信号源与放大电路不“共地共地”将两个电源将两个电源合二而一合二而一共地,且要使信号共地,且要使信号驮载在静态之上驮载在静态之上静态时,静态时,b1BEQRUU动态时,动态时,b-e间电压是间电压是uI与与Rb1上电压之和。上电压之和。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)两种实用放大电路两种实用放大电路阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够耦合电容的容量应足够
9、大,即对于交流信号近似大,即对于交流信号近似为短路。其作用是为短路。其作用是“隔离隔离直流、通过交流直流、通过交流”。静态时,静态时,C1、C2上电压?上电压?CEQC2BEQC1UUUU,动态时,动态时,C1、C2为耦合电容!为耦合电容!UBEQUCEQuBEuIUBEQ,信号驮载在静态之上。,信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论1、用、用NPN型管组成一个在本节课中未见过的共型管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。射放大电路。2、用、用PNP型管组成一个共射放大电路。型管组成一个共射放大电路。照葫芦画瓢!照
10、葫芦画瓢!模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)第七讲 放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法三、等效电路法模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)一、直流通路和交流通路一、直流通路和交流通路1.直流通路:直流通路:Us=0,保留,保留Rs;电容开路;电容开路;电感相当于短路(线圈电阻近似为电感相当于短路(线圈电阻近似为0)。)。2.交流通路:交流通路:大容量电容相当于短路;大容量电容相当于短路;直流电源相当于短路(内阻为直流电源相当于短路(内阻为0)。)。通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共
11、存,这使得电路的分析复杂化。为简化分析,作用共存,这使得电路的分析复杂化。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和交流通路。将它们分开作用,引入直流通路和交流通路。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC VBB越大,越大,UBEQ取不同的取不同的值所引起的值所引起的IBQ的误差越小。的误差越小。基本共射放大电路的直流通路和交流通路基本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输入、输出回路方程,将列晶体管输入、输出回路方程,将UBEQ作为已知条件,作为已知条件,令令ICQIBQ,可估算出静态工作点。,可估算出静态工作
12、点。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI当当VCCUBEQ时,时,bCCBQRVI已知:已知:VCC12V,Rb600k,Rc3k,100。Q?直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论一讨论一画图示电路的直流通路和交流通路。画图示电路的直流通路和交流通路。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)二、图解法二、图解法1.1.静态分析:图解二元方程静态分析:图解二元方程bBBBBERiVuc
13、CCCCERiVu输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ负载线负载线模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)符号为“”。反相,与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变斜率不变模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)3、失真分析、失真分析n截止失真截止失真消除方法:增大消除方法:增大VBB,即向上平移输入回路负载线。,即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真!截止失真是在输入回路首先产生失真!Q减小减小Rb能消除截止失真吗?能消除截止失真吗?模拟电子
14、技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)饱和失真饱和失真饱和失真产生于晶体管的输出回路!饱和失真产生于晶体管的输出回路!模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)消除饱和失真的方法消除饱和失真的方法n消除方法:增大消除方法:增大Rb,减小,减小VBB,减小,减小Rc,减小,减小,增大,增大VCC。Q QRb或或或或VBB Rc或或VCC2 最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom:比较:比较UCEQ与(与(VCC UCEQ),),取其小者,除以取其小者,除以 。这可不是这可不是好办法!好办法!模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)4、图解法的特点、图解法的特点n形
15、象直观;形象直观;n适应于适应于Q点点分析分析、失真分析、最大不失真、失真分析、最大不失真输出电压的分析;输出电压的分析;n能够用于大信号分析;能够用于大信号分析;n不易准确求解;不易准确求解;n不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数。参数。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)直流负载线和交流负载线直流负载线和交流负载线Uom=?Q点在什么位置点在什么位置Uom最大?最大?交流负载线应过交流负载线应过Q点,且点,且斜率决定于(斜率决定于(RcRL)BRILCQ模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论二讨论二1、在什么参数、如
16、何变化时、在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4?2、从输出电压上看,哪个、从输出电压上看,哪个Q点下最易产生截止失真?哪点下最易产生截止失真?哪个个Q点下最易产生饱和失真?哪个点下最易产生饱和失真?哪个Q点下点下Uom最大?最大?模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论三讨论三2、空载和带载两种情况下、空载和带载两种情况下Uom分别为多少?分别为多少?3、在图示电路中,有无可能在空载时输出电压失真,、在图示电路中,有无可能在空载时输出电压失真,而带上负载后这种失真消除?而带上负载后这种失真消除?已知已知ICQ2mA,UCES0.7V。1、在空载情况下,当输、在空载情况下
17、,当输入信号增大时,电路首先出入信号增大时,电路首先出现饱和失真还是截止失真?现饱和失真还是截止失真?若带负载情况呢?若带负载情况呢?模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)12V9V6V2mA1、在空载情况下,当输入信号增大时,、在空载情况下,当输入信号增大时,UCEQ-UCES与与(VCC UCEQ)相比,)相比,电路首先出现饱和失真电路首先出现饱和失真.若带负载情况若带负载情况,UCEQ-UCES与与ICQRL电路首先出现截止失真电路首先出现截止失真空载情况下空载情况下Uom=6-0.7=5.3V带载情况下带载情况下Uom=2*(3/3)=3V不可能不可能模拟电子技术基础(第
18、二章)模拟电子技术基础(第二章)图解分析法图解分析法分分析析思思路路biivcicev输入特性曲线输入特性曲线cbii输出特性曲输出特性曲线线交流负载线交流负载线模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)三、等效电路法n半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型,来描述非线性器件的特性。利用线性元件建立模型,来描述非线性器件的特性。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为输入回路等效为恒压源恒压源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源1 1、直流模型:适于、
19、直流模型:适于Q Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点,实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点,实质上利用了直流模型。模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)2 2、晶体管的、晶体管的h参数等效模型(交流等效模型)参数等效模型(交流等效模型)n在交流通路中可将晶体管看成在交流通路中可将晶体管看成为一个两端口网络,输入回路、为一个两端口网络,输入回路、输出回路各为一个端口。输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu,模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式CEC
20、ECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIUCE22b21CCE12b11be UhIhIUhIhU交流等效模型(按式子画模型)交流等效模型(按式子画模型)电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)h参数的物理意义参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间动态间动态电阻电阻内反馈内反馈系数系数电流放大系数电流放大系数c-e间电导间电导分清主次,合理近似!什么情况下分清主次,合理近似!什么情况下h12和和h22的作用可
21、忽略不计?的作用可忽略不计?模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型EQTbbebbbbbbbbebe)1()1(IUrrrIUUIUreb查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上,在输入特性曲线上,Q点越高,点越高,rbe越小!越小!模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)3 3、放大电路的动态分析、放大电路的动态分析)()(bebbbebiirRIrRIUc
22、coRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR bece放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路0bI模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)阻容耦合共射放大电路的动态分析阻容耦合共射放大电路的动态分析ioUUAubebebirrRRiosisosUUUUUUAucoRR beLbebLcio)(rRrIRRIUUAcuuuARRRUUUUUUAisiiosisos模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论四讨论四:基本共射放大电路的静态分析(:基本共射放大电路的静态分析(1)mAIIRUVI4.2 A30BQCQbBEQBBBQcCQCEQ
23、RIVUCCKRRRVVccRRRVVRIVUCLLCLLCCCC5.1/84.4cCQCEQ模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论四讨论四:基本共射放大电路的静态分析(:基本共射放大电路的静态分析(2)QIBQ35AUBEQ0.65V20080bbrV8.3mA8.2cCQCCCEQBQCQRIVUII 为什么用为什么用图解法求解图解法求解IBQ和和UBEQ?模拟电子技术基础(第二章)模拟电子技术基础(第二章)讨论四讨论四:基本共射放大电路的动态分析:基本共射放大电路的动态分析k3k1111)(cobebibebLcRRrRRrRRRAu952)1(EQTbbbeIUrr模
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