單管共射放大電路及其分析方法.ppt

第5次課放大電路及其分析方法 主要內容放大電路概述放大電路的基本分析方法目的與要求掌握放大電路主要技術指標的含義及其計算方法了解單管共射放大電路的工作原理理解放大電路的組成原則了解放大電路的圖解分析法掌握放大電路的工程近似分析法和微變等效電路法重點 放大電路的微變等效分析 一 放大電路概述 放大的概念主要技術指標單管共發(fā)射極放大電路組成原則 1 放大的概念 放大 輸入為小信號 有源元件控制電源使負載獲得大信號 并保持線性關系 放大本質能量的控制在放大電路中提供一個能源 由能量較小的輸入信號控制這個能源 使之輸出較大的能量 然后推動負載 基本要求 不失真放大對象 變化量 即輸入信號的小變化 輸出信號的大變化核心元件三極管場效應管 2 主要技術指標 技術指標測試示意圖 放大倍數含義 描述放大電路的放大能力定義式電壓放大倍數電流放大倍數 輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進去的等效電阻 描述放大電路從信號源索取電流的大小定義式 輸出電阻從放大電路的輸出端看進去的等效電阻 描述放大電路帶負載能力的技術指標 測量或計算方法 2 主要技術指標 最大輸出幅度非線性失真系數通頻帶最大輸出功率與效率 3 單管共發(fā)射極放大電路 組成晶體管VT基極電源VBB基極偏流電阻Rb集電極電源VCC集電極負載電阻RC 工作原理 輸入回路 輸出回路 電路結構缺點雙電源供電ui uo不共地阻容耦合單管共射放大電路 4 組成放大電路的原則 合理的偏置 外加直流電源使發(fā)射結正偏 集電結反偏 使三極管處于放大狀態(tài) 則有 有信號的輸入回路 輸入回路的接法應使輸入電壓 uI能夠傳送到三極管的基極回路 使基極電流產生相應的變化量 iB 有信號的輸出回路 輸出回路的接法應使變化量 iC能夠轉化為變化量 uCE 并傳送到放大電路的輸出端 第1條是涉及放大電路的直流通路 第2 3條是放大電路的交流通路問題 二 放大電路的分析方法 放大電路是交 直流共存直流通路交流通路 放大電路分析靜態(tài)分析分析未加輸入信號時的工作狀態(tài) 依據電路 直流通路分析目的 求靜態(tài)工作點 IBQ ICQ UCEQ 分析方法 工程近似分析法 圖解法動態(tài)分析在靜態(tài)分析的基礎上 分析加上交流輸入信號時的工作狀態(tài)依據電路 交流通路分析目的 估算放大電路的性能指標分析方法 圖解法 微變等效電路法 iB IB ib uBE UBE ube 1 直流通路與交流通路 直流通路直流電流流過的路徑 畫法輸入信號為0 但保留信號源內阻RS保留直流電源VCC電容開路 1 直流通路與交流通路 交流通路交流電流流過的路徑 畫法加信號源usVCC自身短路大容量電容短路 2 靜態(tài)分析 工程近似分析法 其中 硅管UBEQ 0 6 0 8 V鍺管UBEQ 0 1 0 2 V 基本思路 先假定三極管工作在放大模式 再由分析結果進行驗證 確定和計算步驟畫直流通路列輸入 輸出回路的電壓 電流方程求靜態(tài)工作點驗證 UBEQ VCC IBQRb UCEQ VCC ICQRC ICQ IBQ 求得靜態(tài)工作點 若UCEQ 0 7V 說明三極管處于放大狀態(tài) 假設正確 否則 根據實際情況用另外的模型分析 例 圖示單管共射放大電路中 VCC 12V Rc 3k Rb 280k NPN硅管的 50 試估算靜態(tài)工作點 解 設UBEQ 0 7V ICQ IBQ 50 0 04 mA 2mA UCEQ VCC ICQRc 12 2 3 V 6V 2 靜態(tài)分析 工程近似分析法 若Rb 100k 試估算靜態(tài)工作點 UCEQ不可能為負 其最小值也只能為0 三極管工作在飽和區(qū) 2 靜態(tài)分析 圖解法 在三極管的輸出特性曲線上用作圖的方法求放大電路的靜態(tài)工作點 步驟畫直流通路 近似估算IBQ 找到相應的輸出特性曲線列輸出回路方程 作直流負載線 iB IBQ VCC VCC RC 負載線 UCEQ ICQ Q 與橫坐標的交點與縱坐標的交點確定靜態(tài)工作點Q靜態(tài)工作點在什么區(qū)域合理 3 動態(tài)分析 圖解法 交流通路 交流通路的輸出回路是RC和RL的并聯(lián) 作交流負載線通過靜態(tài)工作點斜率 交流通路的輸出回路 3 動態(tài)分析 圖解法 輸入回路工作情況 Q 0 7 iB uBE UBE ubeiB IB ib ube 輸出回路工作情況 3 動態(tài)分析 圖解法 單管共射放大電路的電壓電流波形 3 動態(tài)分析 圖解法 交 直流并存電壓放大作用倒相作用 圖解法的應用1 分析非線性失真 1 靜態(tài)工作點過低 引起iB iC uCE的波形失真 ib ui 結論 iB波形失真 截止失真 uo uce 圖解法的應用1 分析非線性失真 結論 iC uCE uo 波形失真 NPN管截止失真輸出uo波形 Q點過高 引起iC uCE的波形失真 飽和失真 圖解法的應用1 分析非線性失真 改變Rb 保持VCCRc 不變 Rb增大 Rb減小 Q點下移 Q點上移 改變VCC 保持Rb Rc 不變 升高VCC 直流負載線平行右移 動態(tài)工作范圍增大 但管子的動態(tài)功耗也增大 Q2 圖解法的應用2 分析參數對靜態(tài)工作點的影響 4 動態(tài)分析 微變等效電路法 三極管的微變等效電路微變等效電路法 1 三極管的微變等效電路 晶體管的輸入特性曲線 rbe 晶體管的輸入電阻 在小信號的條件下 rbe是一常數 晶體管的輸入電路可用rbe等效代替 輸入電路 Q點附近的工作段近似地看成直線 可認為 uBE與 iB成正比 低頻 小功率管rbb 約為300 輸出電路 假設在Q點附近特性曲線基本上是水平的 iC與 uCE無關 數量關系上 iC比 iB大 倍 從三極管輸出端看 可以用 iB恒流源代替三極管 該恒流源為受控源 為iB對iC的控制 1 三極管的微變等效電路 三極管的簡化參數等效電路 在大多數情況下 簡化的微變等效電路對于工程計算來說誤差很小 1 三極管的微變等效電路 c b e ib ic ube uce e b c rbe ib ube uce ic ib 確定靜態(tài)工作點Q求靜態(tài)工作點處三極管的微變參數rbe畫微變等效電路畫三極管的等效電路其余部分的交流通路 從三極管的三個電極出發(fā) 按畫交流通路的方法把通向地的支路一一畫出列出電路方程并求解 2 微變等效電路法的步驟 3 微變等效電路法舉例 步驟求靜態(tài)工作點Q求微變參數rbe畫放大電路的微變等效電路列電路方程并求解 步驟1 求靜態(tài)工作點Q 步驟2 求微變參數rbe 其中 3 微變等效電路法舉例 步驟求靜態(tài)工作點Q求微變