模拟电路实验讲稿单放篇课件.ppt
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- 模拟 电路 实验 讲稿 单放篇 课件
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1、2022-12-15卢庆莉 编写主要授课内容:主要授课内容:一、模拟电路学习指导一、模拟电路学习指导三、模拟电路的装配三、模拟电路的装配四、模拟电路参数的调测四、模拟电路参数的调测五、测试数据记录与分析五、测试数据记录与分析六、测试举例二、单级放大电路的设计指导二、单级放大电路的设计指导2022-12-15卢庆莉 编写1、模拟电路理论课与实验课的不同学习要求、模拟电路理论课与实验课的不同学习要求理论课理论课电路工作原理与工程估算方法。电路工作原理与工程估算方法。实验课实验课电路的设计方法与实验方法。电路的设计方法与实验方法。2、明确模拟电路课程的工程性和技术性、明确模拟电路课程的工程性和技术性
2、工程性工程性是指为使理论具有可行性而使是指为使理论具有可行性而使分析和估算方法进行的简化,理论设计与分析和估算方法进行的简化,理论设计与实际测试的吻合只能靠不断的试凑。实际测试的吻合只能靠不断的试凑。技术性技术性是指它是用于解决实际问题的是指它是用于解决实际问题的学科,它的每项技术指标对实际应用都有学科,它的每项技术指标对实际应用都有着特定的意义。着特定的意义。一、模拟电路学习指导一、模拟电路学习指导2022-12-15卢庆莉 编写3 3、明确电路工作原理的物理意义、明确电路工作原理的物理意义(1 1)何为放大、放大的物理意义是什么何为放大、放大的物理意义是什么?它的本质是什么它的本质是什么?
3、放大放大:是将信号的幅度由小增大。是将信号的幅度由小增大。物理意义物理意义:是把小能量变成大能量。是把小能量变成大能量。本质本质:实现能量的控制。实现能量的控制。2022-12-15卢庆莉 编写放大器的最基本要求:放大器的最基本要求:是将输入的模拟信号按比例地进行线性放大,是将输入的模拟信号按比例地进行线性放大,使放大后的输出信号尽可能和原来输入信号的波形使放大后的输出信号尽可能和原来输入信号的波形保持一致,不产生失真。保持一致,不产生失真。(3 3)要达到这个目的应采取什么样的电路实现要达到这个目的应采取什么样的电路实现?实现放大的形式有两种实现放大的形式有两种:电流放大电流放大 和和 电压
4、放大。电压放大。(2 2)放大的要求是什么放大的要求是什么?2022-12-15卢庆莉 编写根据不同要求根据不同要求,放大的电路有三种(可进行电流放大的电路有三种(可进行电流放大或电压放大)即:放大或电压放大)即:共射、共基、共集共射、共基、共集。具有电流和电压放大具有电流和电压放大具有电压放大,无电流放大具有电压放大,无电流放大无电压放大,具有电流放大无电压放大,具有电流放大2022-12-15卢庆莉 编写三种基本的放大电路各有什么特点,在三种基本的放大电路各有什么特点,在什么场合下用什么电路?什么场合下用什么电路?共基、共射、共集放大电路的主要特点共基、共射、共集放大电路的主要特点和应用,
5、可以大致归纳如下:和应用,可以大致归纳如下:共射电路:共射电路:具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数,同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数,同时输入电阻和输出电阻又比较适中。输入电阻和输出电阻又比较适中。一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均常采用特殊要求的地方,均常采用共射电路共射电路。共射电路被广泛地用作共射电路被广泛地用作单级放大单级放大或或多级放大器的多级放大器的中间级。中间级。2022-12-15卢庆莉 编写 共集电路的特点是电压跟随,即:输入电共集电路的特点是电压跟随,即:输入电阻很高、输出电阻很低、电压放大倍数接
6、近阻很高、输出电阻很低、电压放大倍数接近于于1而小于而小于1,具有电流放大作用。具有电流放大作用。常被作为多级放大器的常被作为多级放大器的输入级输入级、输出级输出级和和中间缓冲级中间缓冲级。共集电路:共集电路:2022-12-15卢庆莉 编写 共基电路的突出特点在于它具有很低的输入共基电路的突出特点在于它具有很低的输入电阻使晶体管结电容的影响不显著,因而频率电阻使晶体管结电容的影响不显著,因而频率响应得到很大改善。响应得到很大改善。常用于常用于宽频带放大器宽频带放大器和和高频电路高频电路中。中。输出电阻高,共基电路还可以作为输出电阻高,共基电路还可以作为恒流源恒流源。共基电路:共基电路:202
7、2-12-15卢庆莉 编写(4)(4)为什么要设置直流工作点为什么要设置直流工作点 为了使放大电路能正常工作为了使放大电路能正常工作,必须给放大电必须给放大电路设置合适的静态工作点路设置合适的静态工作点,以保证信号在基本以保证信号在基本上不失真的条件下,能顺利地输入、输出。上不失真的条件下,能顺利地输入、输出。换句话来讲,设立直流工作点就是要减小放换句话来讲,设立直流工作点就是要减小放大电路的非线性失真,而非线性失真包括两种:大电路的非线性失真,而非线性失真包括两种:饱和失真饱和失真 和和 截止失真。截止失真。2022-12-15卢庆莉 编写(5)为什么要考虑放大器的输出信号动态范围)为什么要
8、考虑放大器的输出信号动态范围主要是指主要是指:工作点的选择不可偏高或者偏低。工作点的选择不可偏高或者偏低。工作点偏高:会出现饱和失真;工作点偏高:会出现饱和失真;工作点偏低:会出现截止失真。工作点偏低:会出现截止失真。2022-12-15卢庆莉 编写4 4、明确所有电路参数的物理含义以、明确所有电路参数的物理含义以及对应用的影响。及对应用的影响。(1 1)当其它参数保持不变)当其它参数保持不变,增大基极电阻增大基极电阻R Rb b时时,I,IBQBQ减小减小,使使Q Q点下移点下移,靠近截止区靠近截止区 如图如图(a)(a)中中Q Q3 3点点;反之反之,如如减小减小R Rb b则则I IBQ
9、BQ增大增大,靠近饱和区靠近饱和区 如图如图(a)(a)中中Q Q1 1点点。以上两种情况。以上两种情况下,当信号幅度较大时都将使输出波形易于产生失真。下,当信号幅度较大时都将使输出波形易于产生失真。2022-12-15卢庆莉 编写(2 2)当其它参数保持不变当其它参数保持不变,升高电源电压升高电源电压E EC C时时,直流负载线平行右移,直流负载线平行右移,Q Q点偏向右上方点偏向右上方 如图如图(b)(b)中中Q Q2 2点点,使放大电路的动态工作范围扩大,但,使放大电路的动态工作范围扩大,但同时三极管的静态功耗也增大。同时三极管的静态功耗也增大。2022-12-15卢庆莉 编写(3 3)
10、当其它参数保持不变)当其它参数保持不变,增大集电极电阻增大集电极电阻R RC C时时,直流负载线与横轴的交点(直流负载线与横轴的交点(E EC C)不变,但与纵轴)不变,但与纵轴的交点(的交点(E EC C/R/RC C)下降,因此直流负载线比原来平)下降,因此直流负载线比原来平坦,即斜率变小。而坦,即斜率变小。而I IBQBQ不变,所以不变,所以Q Q点移近饱和点移近饱和区区 见图见图(c)(c)中中Q Q2 2点点。2022-12-15卢庆莉 编写(4)当其它电路参数不变,)当其它电路参数不变,增大管子的电流放增大管子的电流放大系数大系数时时(例如由于更换三极管或由于温度升(例如由于更换三
11、极管或由于温度升高等原因而引起高等原因而引起增大),使输出特性之间的间增大),使输出特性之间的间距加大距加大,假设此时特性曲线改变为如图(假设此时特性曲线改变为如图(d)中虚)中虚线所示,如果线所示,如果IBQ不变,则不变,则Q点上移,使点上移,使ICQ值增值增大,即大,即Q点靠近饱和区点靠近饱和区见图(见图(d)中)中Q2点点。2022-12-15卢庆莉 编写电压放大倍数:电压放大倍数:电压放大倍数为无量纲的数值,是电压放大倍数为无量纲的数值,是定义放大定义放大器的输出电压与输入电压的比值。器的输出电压与输入电压的比值。电流放大倍数:电流放大倍数:电流放大倍数为无量纲的数值,是定义放大电流放
12、大倍数为无量纲的数值,是定义放大器的输出电流与输入电流的比值。器的输出电流与输入电流的比值。功率放大倍数:功率放大倍数:功率放大倍数为无量纲的数值,是定义放大功率放大倍数为无量纲的数值,是定义放大器的输出功率与输入功率的比值。器的输出功率与输入功率的比值。5 5、电压放大、电流放大、功率放大倍数、电压放大、电流放大、功率放大倍数对实际应用的意义对实际应用的意义2022-12-15卢庆莉 编写6 6、输入电阻、输出电阻、幅频特性对、输入电阻、输出电阻、幅频特性对实际应用的意义实际应用的意义 输入电阻输入电阻 输入电阻是从放大器输入端看进去的电输入电阻是从放大器输入端看进去的电阻,它定义为:阻,它
13、定义为:R Ri i=U=Ui i/I/Ii i。2022-12-15卢庆莉 编写 对信号源来说,放大器相当于它的负载,对信号源来说,放大器相当于它的负载,R Ri i则表示该负载能从信号源获取多大的信号。则表示该负载能从信号源获取多大的信号。由于实际信号源均有内阻,对于低阻电压源,由于实际信号源均有内阻,对于低阻电压源,R Ri i 越大,放大器从该信号源获取的电压就越大。越大,放大器从该信号源获取的电压就越大。而对高阻电流源,而对高阻电流源,R Ri i越小,则放大器从该信号越小,则放大器从该信号源获取的电流也越大。否则信号源内阻的消耗源获取的电流也越大。否则信号源内阻的消耗将增大,而输出
14、给放大器的信号减小。将增大,而输出给放大器的信号减小。Ri实际应用的意义:实际应用的意义:2022-12-15卢庆莉 编写 输出电阻输出电阻 输出电阻是从放大器输出端看进去的电阻,输出电阻是从放大器输出端看进去的电阻,它定义为:它定义为:R Ro o=U=Uo o/I/Io o。理论上用理论上用:输入短路输入短路,输出加压求流法来输出加压求流法来求输出电阻。求输出电阻。2022-12-15卢庆莉 编写实际应用的意义:实际应用的意义:对负载来说,放大器相当于它的信号源,对负载来说,放大器相当于它的信号源,R Ro o正是该信号源的内阻。正是该信号源的内阻。R Ro o是一个表征放大器是一个表征放
15、大器带负载能力的参数。对于电压输出,带负载能力的参数。对于电压输出,R Ro o越小,越小,带负载能力越强,即负载变化时放大器输出给带负载能力越强,即负载变化时放大器输出给负载的电压基本不变。而对于电流输出,负载的电压基本不变。而对于电流输出,R Ro o越越大,则带负载能力越强,即负载变化时,大,则带负载能力越强,即负载变化时,放大放大器输出给负载的电流基本不变。器输出给负载的电流基本不变。2022-12-15卢庆莉 编写 幅频特性幅频特性 理想放大电路的输出信号与输入信号应完理想放大电路的输出信号与输入信号应完全相似。也就是说,除放大一常数外,输出信全相似。也就是说,除放大一常数外,输出信
16、号应是输入信号的真实再现。但实际的放大电号应是输入信号的真实再现。但实际的放大电路,在输入信号的幅度不变而仅改变其频率时,路,在输入信号的幅度不变而仅改变其频率时,输出信号的幅度和相位都会随着频率而改变。输出信号的幅度和相位都会随着频率而改变。由放大电路放大倍数的幅度与频率的关系画成由放大电路放大倍数的幅度与频率的关系画成的曲线,称为放大电路的的曲线,称为放大电路的幅频特性(或频率响幅频特性(或频率响应)应)。1)什么是幅频特性)什么是幅频特性?2022-12-15卢庆莉 编写 在实际应用中在实际应用中,放大电路所放大的信号都是放大电路所放大的信号都是有一定的频率范围的。如通信设备中的音频放大
17、有一定的频率范围的。如通信设备中的音频放大电路,要求放大电路,要求放大3003400Hz频率范围内的信频率范围内的信号;电视接受机中放大图象信号的视频放大器,号;电视接受机中放大图象信号的视频放大器,要求放大要求放大25Hz6MHz频率范围内的信号。在频率范围内的信号。在放大电路中放大电路中耦合电容、旁路电容和晶体管极间电耦合电容、旁路电容和晶体管极间电容容是与放大电路的放大倍数与频率有关的,不同是与放大电路的放大倍数与频率有关的,不同频率的输入信号其放大倍数不同,这样就产生了频率的输入信号其放大倍数不同,这样就产生了失真,影响放大器的工作质量。失真,影响放大器的工作质量。2)是什么原因影响了
18、放大器的工作质量?)是什么原因影响了放大器的工作质量?2022-12-15卢庆莉 编写3)幅频特性的分析)幅频特性的分析 理想的理想的幅频特性幅频特性 一个放大电路如果一个放大电路如果没有频率失真,其幅频特性应是没有频率失真,其幅频特性应是一条与横轴平行的直线,也就是在放大器的工作频率范一条与横轴平行的直线,也就是在放大器的工作频率范围内,放大倍数的幅值与频率无关,是一围内,放大倍数的幅值与频率无关,是一常数常数。2022-12-15卢庆莉 编写 实际实际的幅频特性的幅频特性 RC耦合放大电路的幅频特性,在频率的低端和高耦合放大电路的幅频特性,在频率的低端和高端,放大倍数都要下降。这说明不同频
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