基本放大电路和多级放大路及其应用课件.ppt
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- 基本 放大 电路 多级 大路 及其 应用 课件
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1、Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用第第2 2章章 基本放大电路和基本放大电路和多级放大路及其应用多级放大路及其应用本章要点本章要点 放大电路的基本概念 共发射极基本放大电路的组成 直流通路、交流通路、微变等效 电路、静态分析和动态分析Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 截止失真和饱和失真 分压偏置式电路分析计算 共集电极电路的特点和用途 共基极电路的特点 场效应管放大电路 多级放大电路的分析计算、复合 管 放大器的频率响应Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.1 2.1 晶体管基本放大电路晶体管基本放大电路 2.1.1 2.1.1 晶体管在放大电路中的
2、三种连接方式晶体管在放大电路中的三种连接方式 1.1.共发射极电路(共发射极电路(a a)Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.共集电极电路(共集电极电路(b b)3.3.共基极电路(共基极电路(c c)Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.1.2 2.1.2 晶体管基本放大电路的组成和工作晶体管基本放大电路的组成和工作原理原理1.固定偏置式共发射极放大电路固定偏置式共发射极放大电路 在三种组态放大电路中,共发射极在三种组态放大电路中,共发射极电路用得比较普遍,下面就以电路用得比较普遍,下面就以NPNNPN共射极共射极放大电路为例,讨论放大电路的结构、放大电路为
3、例,讨论放大电路的结构、工作原理和分析方法工作原理和分析方法。放大电路中各元件的名称作用:放大电路中各元件的名称作用:Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用1)三极管2)基极偏置电阻RB3)集电极负载电阻RC5)集电极电源UCCTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.电压、电流等符号的规定电压、电流等符号的规定(1)直流分量:用大写字母和大写下标表示。如IB表示晶体管基极直流电流。(2)交流分量:用小写字母和小写下标表示。如ib表示晶体管基极交流电流。(3)瞬时值:用小写字母和大写下标表示,它为交流分量和直流分量之和。如iB表示晶体管基极瞬时电流值,iB=IB+ib。
4、(4)交流有效值:用大写字母和小写下标表示。如Ib表示晶体管基极正弦交流电流有效值。(5)交流峰值:用交流有效值符号再增加小写m下标表示。如Ibm表示晶体管基极正弦交流电流的峰值。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用3.3.放大电路实现信号放大的实质放大电路实现信号放大的实质 放大的交流信号ui加到放大电路的输入端,经C1交流耦合,输入信号ui加到晶体管的发射结上。随ui的变化,会引起相应基极电流iB的变化;因为晶体管工作在放大状态,有关系式iC=iB,即iB的变化会引起iC作相应的变化。iC的变化通过电阻RC产生电压降,从而转为电压的变化,经C2交流耦合传送出去,形成uo 共射极
5、放大电路实现电压信号的放大,是利用晶体管的基极电流iB对集电极电流iC的控制作用来实现的。即用一个较小的变化量去控制实现一个较大的变化量。放大器放大的实质是实现小能量对大能量的控制和转换作用。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用放大电路实现信号放大的工作过程Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用4.4.基本放大电路的组成原则基本放大电路的组成原则放大电路的组成原则为:(1)外加电源的极性必须保证晶体管的发射结正向偏置,集电结反向偏置。(2)输入电压ui要能引起基极电流iB作相应的变化。(3)集电极电流iC的变化要尽可能的转换为电压的变化输出。(4)放大电路工作时,直流电源
6、UCC要为晶体管提供合适的静态工作电流IBQ、ICQ和电压UCEQ,即电路要有一个合适的静态工作点Q。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用5.5.放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1)放大倍数Au、Ai放大倍数是衡量放大电路对信号放大能力的主要技术参数(1)电压放大倍数Au。iouuuA(2)电流放大倍数Ai ioiiiATask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2)输入电阻Ri放大电路的输入电阻 iiiiuR ssiiiuRRRu3)输出电阻RO放大电路的输出电阻 LooORuuR)1(Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.1.3 2.1.3 晶体管
7、共射极放大电路的分析方法晶体管共射极放大电路的分析方法1.1.图解分析法图解分析法1)静态工作情况分析直流通路 共射极放大电路 共射极放大电路的直流通路Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用静态工作点Q的估算 公式估算法 BBEQCCBQRUUIBQCQIICCQCCCEQRIUUTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用 图解法 由右图可得:CCCCCERIUU 管压降UCE和集电极电流IC之间的关系为一个斜线 斜率:CRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2 2)动态工作情况分析(1)交流通路)交流通路(2)交流负载线)交流负载线 Task 6模拟电子技术与应用
8、模拟电子技术与应用(3)放大电路的动态工作范围)放大电路的动态工作范围 Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用(4)非线性失真)非线性失真 截止失真 Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用饱和失真饱和失真 Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.微变等效电路分析法微变等效电路分析法1)晶体管微变等效电路Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2)晶体管的交流输入电阻rbeEQbeImVr26)1(2003)关于微变等效电路的几点说明 对于微变输入信号,晶体管的基极和发射极之间可用交流电阻rbe来代替;集电极和发射极之间可以用受控电流源ib来代替。微变
9、等效电路适用的前提条件是:微变小信号,对于大信号电路(如功率放大电路)不适用。微变等效电路中的受控电流源不能独立存在,其方向不能随意假定。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用微变等效电路中的电压、电流都是交流量,电路中无直流量,因此不能用微变等效电路来求解静态工作点Q的值。用晶体管的微变等效电路直接取代交流通路中的晶体管。即不管电路是什么组态,晶体管的b、e间用交流电阻rbe代替,c、e间用受控电流源ib代替。4)用微变等效电路分析共射极放大电路 电压放大倍数Au beLiourRuuA放大电路的输入电阻Ri beBirRR/Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用输入电阻
10、和输出电阻的微变等效电路 放大电路的输出电阻Ro CORRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用出电压uo对信号源电压us的放大倍数Aus usiiiosisousARRRuuuuuuAsbeLusRrRATask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2 2.2 分压偏置式放大器分压偏置式放大器 2.2.1 2.2.1 分压偏置式放大器的电路结构分压偏置式放大器的电路结构 12BQIII通常I1IBQ 所以I I1 1I I2 2 212BBCCBBRUURRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.2 2.2.2 分压偏置式放大电路稳定分压偏置式放大电路稳定工作
11、点工作点Q Q的原理的原理 1.1.温度变化对温度变化对Q Q点的影响点的影响 (1)温度升高,反向电流ICBO、ICEO增大。温度每 升 高10,ICBO和ICEO就约增大1倍。(2)温度升高,晶体管的电流放大系数增大。实验 表明温度每升高1,约增大0.5%1%。(3)温度升高,相同基极电流IB下,UBE减小。温度每 升高1,UBE大约减小2.2mV。总之,当环境温度变化时,以上各参数都会随着 发生变化,从而导致工作点Q的不稳定。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.Q2.Q点稳定的原理点稳定的原理一般情况一般情况I1IBQ 212BBCCBBRUURR当UCC、RB1、RB2
12、确定后,UB也就基本确定,不受温度的影响。温度温度:T TI IC CI IE EU UE EU UBEBEI IB BI IC CI1=(5 10)IBQ、UB=(3 5)V(硅管)I1=(10 20)IBQ、UB=(1 3)V(锗管)Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用3.3.工作点稳定电路的分析工作点稳定电路的分析分压式偏置电路分压式偏置电路 Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用静态工作点和动态各参数的公式如下:静态工作点和动态各参数的公式如下:212BBCCBBRUURREBBEQUUUECQEQEUIIR()CEQCCCQCEUUIRRC QB QIITask
13、 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用/CLLubebeRRRArr12/iBBbeRRRrOCRRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.3 2.3 其他组态放大器其他组态放大器(共集和共共集和共基放大电路基放大电路)2.3.1 2.3.1 共集电极放大电路共集电极放大电路射极跟随器射极跟随器1.1.电路组成电路组成Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.静态工作点静态工作点Q Q的估算的估算由直流通路可得:由直流通路可得:(1)CCBEQBQBEUUIRRCQBQIICEQCCCQEUUIRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用3.3.动态参数动态参
14、数AuAu、RiRi、RoRo由微变等效电路可得由微变等效电路可得1 1)电压放大倍数)电压放大倍数A Au u(1)(/)1(1)(/)oELuibeELuRRAurRR1 电流放大倍数电流放大倍数1oeiibIiAIi Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2 2)输入电阻)输入电阻R Ri i由微变等效电路可求出输入电阻为/(1)(/)iBiBbeELRRRRrRR(/)(1)(/)ib beeELibeELbbui ri RRRrRRTask 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用3 3)输出电阻)输出电阻R Ro o(/)/1beSBoEErRRRRRR(/)(1)beSB
15、ErRRR(/)beSBorRRR求输出电阻简化的等效电路求输出电阻简化的等效电路Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用4 4)射极跟随器的主要特点)射极跟随器的主要特点 电压放大倍数小于1,接近于1。输入电压与输出电压同相位。输入电阻大,常用在多级放大电路的输入级中。输出电阻小,常用在多级放大电路的输出级,以提高整个 电路的带负载能力。具有电流放大作用和功率放大作用。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.3.2 2.3.2 共基极放大电路共基极放大电路1.1.电路组成电路组成 共基极放大器的电路如图2-31a所示,图中CB为基极旁路电容,C1、C2是耦合电容。RB1和
16、RB2分别是上、下两个偏置电阻,RC是集电极直流负载,RE是发射极电阻,起稳定工作点的作用。信号从晶体管的发射极和基极输入,从集电极和基极输出,基极是输入回路和输出回路的公共端,因此称为共基极放大电路。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用2.2.静态工作点静态工作点Q Q的估算的估算 上图(b)为共基极放大电路的直流通路,显然它和前面叙述的分压偏置式放大电路的直流通路相同,因此静态工作点Q的计算公式也与分压偏置式电路相同,不再赘述。3.3.动态参数动态参数AuAu、RiRi、RoRo右图为共基极放大电路的交流通路和微变等效电路。Task 6模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用1 1
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