數(shù)電--第02講ppt課件

1、第第2章章 基本放大電路基本放大電路第第2講講2.1 概論概論 2.2 放大電路的組成和工作原理放大電路的組成和工作原理 2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 2.1 概論概論2.1.1 放大的概念放大的概念電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號放電子學(xué)中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大大成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖。四端網(wǎng)絡(luò)表示，如圖。uiuoAu2.1.2 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)(1)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)AuUi和和U

2、o分別是輸入和輸出電壓的有效值。分別是輸入和輸出電壓的有效值。Au=Uo/Ui=AuiuoAu其中其中A= Uo/Ui，是是Uo和和Ui的相位的相位差差(2)輸入電阻輸入電阻ri輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻等效電阻iiui輸入電阻：輸入電阻：ri=ui / ii（加壓求流法）（加壓求流法）riuSRS信號源信號源一般來說，一般來說， ri越大越好。越大越好。 ri越大，越大，ii就越小，就越小，ui就越接近就越接近uSAu輸入端輸入端輸出端輸出端(3)輸出電阻輸出電阻roAuuS放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，放大電路對其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號

3、源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。輸出端輸出端rouso輸出端輸出端如何確定電路的輸出電阻？如何確定電路的輸出電阻？在電路的計算中求在電路的計算中求ro有兩個方法：有兩個方法：1、所有的電源包括信號源置、所有的電源包括信號源置零，保留受控源。然后采用加壓零，保留受控源。然后采用加壓求流法。求流法。uirousoro=u/iuo測量開路電壓測量開路電壓uo = uso2、開路電壓除以短路電流法。、開路電壓除以短路電流法。rousorousoio測量短路電流測量短路電流io = uso

4、 / ro輸出電阻：輸出電阻：uo / io = uso / （ uso / ro ） = ro (4)通頻帶通頻帶fAAm0.7AmfL下限截下限截止頻率止頻率fH上限截上限截止頻率止頻率通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻放大倍數(shù)隨頻率變化曲線率變化曲線幅頻特性曲幅頻特性曲線線三分貝帶寬三分貝帶寬2.1.3符號規(guī)定符號規(guī)定UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 2.

5、2 基本放大電路的組成和工作原理基本放大電路的組成和工作原理三極管放三極管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器為例大器為例講解工作講解工作原理原理RB+ECEBRCC1C2T共射放大電路共射放大電路放大元件放大元件iC=iB，工作，工作在放大區(qū)，要保在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏。uiuo輸入輸入輸出輸出參考點參考點RL共射放大電路組成共射放大電路組成使發(fā)射結(jié)正偏，使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)牟⑻峁┻m當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點靜態(tài)工作點IB和和UBE。RB+ECEBRCC1C2TRL基極電源與基極

6、電源與基極電阻基極電阻共射放大電路共射放大電路集電極電源，集電極電源，為電路提供能為電路提供能量。并保證集量。并保證集電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2TRL共射放大電路共射放大電路集電極電阻，集電極電阻，將變化的電流將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓霓D(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸ｋ妷?。RB+ECEBRCC1C2TRL共射放大電路組成共射放大電路組成耦合電容：耦合電容：電解電容，有極性，電解電容，有極性，大小為大小為10F50F作用：隔離作用：隔離輸入輸出與輸入輸出與電路直流的電路直流的聯(lián)系，同時聯(lián)系，同時能使信號順能使信號順利輸入輸出。利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2TRL+uiuo單電源供電單

7、電源供電可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2TRLRB單電源供電單電源供電+ECRCC1C2TRL基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理RB+ECRCC1C2Tui=0時時由于電源由于電源的存在的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB無信號輸入時無信號輸入時靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理RB+ECRCC1C2TICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)RLIB靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點RB+ECRCC1C2開路開路開路開路RL放大電路的直流通道放大電路的直流通道(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應(yīng)于輸入輸出分別對應(yīng)于輸入輸出

8、特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIBRB+ECRC直流通道直流通道（1估算估算IB（ UBE 0.7V)RB+ECRCIBUBEBBECBRUEI BCR7 . 0E BCRE RB稱為偏置電阻，稱為偏置電阻，IB稱為稱為偏置電流。偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點（ IB、UBE、IC、UCE）（2估算估算UCE、IcRB+ECRCICUCECCCCERIEU Ic= IB例：用估算法計算靜態(tài)工作點。例：用估算法計算靜態(tài)工作點。知：知：EC=12V，RC=4K，RB=300K

9、，=37.5。解：解：A40mA04. 030012REIBCB mA5 . 104. 05 .37IIBC V645 . 112RIUUCCCCCE 請注意電路中請注意電路中IB和和IC的數(shù)量級的數(shù)量級UBE 0.7V用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點ICUCEUCE=ECICRCECCCRE直流負(fù)載線直流負(fù)載線與與IB所決所決定的那一定的那一條輸出特條輸出特性曲線的性曲線的交點就是交點就是Q點點QIB靜態(tài)靜態(tài)UCE靜態(tài)靜態(tài)ICIBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么變化怎么變化交流放大原理交流放大原理假設(shè)假設(shè)uBE靜態(tài)工作點的基靜態(tài)工作點的基礎(chǔ)上有一微小的

10、變化礎(chǔ)上有一微小的變化 ui靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點ICUCEicuCE的變化沿一的變化沿一條直線條直線交流負(fù)載線交流負(fù)載線uCERB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各點波形各點波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反實現(xiàn)放大的條件實現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集、晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。電結(jié)反偏。2、正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大、正確設(shè)置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的、輸出回路將變

11、化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。2.3 放大電路的分析方法放大電路的分析方法放大放大電路電路分析分析靜態(tài)分析靜態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析估算法估算法圖解法圖解法微變等效電路法微變等效電路法圖解法圖解法計算機仿真計算機仿真RB+ECRCC1C2對交流信號對交流信號(輸入信號輸入信號ui)短路短路短路短路置零置零2.3.1放大器的交流通道放大器的交流通道RLuiuo1/C0RBRCRLuiuo交流通道交流通道2.3.2交流負(fù)載線交流負(fù)載線RBRCRLuiuoicuce其中：其中：CLLR/RR uce=-icRC/RL） = -ic

12、 RL交流量交流量ic和和uce有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：這就是說，交流信號的變化沿著斜率為：LR1 的直線。的直線。這條直線通過這條直線通過Q點，稱為交流負(fù)載線。點，稱為交流負(fù)載線。uce=-icRC/RL） = -ic RL或或ic=（-1/ RL） uce交流負(fù)載線的作法交流負(fù)載線的作法ICUCEECCCREQIB過過Q點作一條直線點作一條直線,斜率為斜率為:LR1 交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線2.3.3 動態(tài)分析動態(tài)分析1、 三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路首先考察輸入回路首先考察輸入回路iBuBE當(dāng)信號很小時，將輸入當(dāng)信號很小時，

13、將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線特性在小范圍內(nèi)近似線性。性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur 對輸入的小交流信對輸入的小交流信號而言，三極管號而言，三極管BE間等效于電阻間等效于電阻rbe。對輸入的小交流信對輸入的小交流信號而言，三極管號而言，三極管BE間等效于電阻間等效于電阻rbe。becrbeibbeubeubeib對于小功率三極管：對于小功率三極管：)mA(I)mV(26)1()(300rEbe rbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐?？疾燧敵龌芈房疾燧敵龌芈穒CuCE)iI (iIibBcCC bBiI 所以：所以：bcii 輸出端相當(dāng)于一個受輸出端相當(dāng)于一個受 ib控

14、制的電流源。控制的電流源。近似平行近似平行且電流源兩端還要并聯(lián)且電流源兩端還要并聯(lián)一個大電阻一個大電阻rce。iCuCE iC uCEcceceiur rce的含的含義義ubeibuceicuberbe ibib rceuceicrce很大，一般忽略。很大，一般忽略。等效等效三極管的微變等效電路三極管的微變等效電路ebcbecrbeic =ib2、放大電路的微變等效電路、放大電路的微變等效電路將交流通道中的三極管用微變等效電路代替將交流通道中的三極管用微變等效電路代替rbe ibibiiicuiuoRBRCRLRBRCRLuiuorbe ibibiiicuiuoRBRCRL交流通道交流通道微變

15、等效電路微變等效電路3、電壓放大倍數(shù)的計算：、電壓放大倍數(shù)的計算：bebirIU LboRIU beLurRA LCLR/RR 負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 4、輸入電阻的計算：、輸入電阻的計算：對于為它提供信號的信號源來說，電路是負(fù)載，對于為它提供信號的信號源來說，電路是負(fù)載，這個負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。這個負(fù)載的大小可以用輸入電阻來表示。輸入電阻的定義：輸入電阻的定義：iiIUri 輸入電阻是動態(tài)電阻。輸入電阻是動態(tài)電阻。iiIUri beBr/R ber 電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電路的輸入電

16、阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。輸入電阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 5、輸出電阻的計算：、輸出電阻的計算：對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以對于負(fù)載而言，放大電路相當(dāng)于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。是輸出電阻。計算輸出電阻的方法：計算輸出電阻的方法：所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。oU oI rbeRBRCiI bI cI bI coooRIUr 所以：所以：用加壓求用加壓求流法求輸流法求輸出電阻：出電阻：002.3.4 失真分析：失真分析：為了得到盡量大的輸出信號，要把為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交設(shè)置在交流負(fù)載線的中間