模擬電路計算機專業(yè)電子電路PPT學習教案

1、會計學1模擬模擬(mn)電路計算機專業(yè)電子電路電路計算機專業(yè)電子電路第一頁，共75頁。4.1 放大(fngd)的概念與放大(fngd)電路的性能指標（模電2.1）4.2 晶體管共射放大(fngd)電路（模電2.2、2.3、2.4）4.3 晶體管放大電路的三種接法（模電2.5）4.4 場效應管放大電路（模電2.6）第1頁/共75頁第二頁，共75頁。一、放大一、放大(fngd)的的概念概念二、放大二、放大(fngd)電路的性電路的性能指標能指標第2頁/共75頁第三頁，共75頁。u放大的對象：變化量（通常情況）放大的對象：變化量（通常情況）u放大的本質：能量的控制與轉換放大的本質：能量的控制與轉換u

2、放大的特征放大的特征(tzhng)：功率放大（電壓或電流）：功率放大（電壓或電流）u放大的基本要求：不失真或失真小于一定值放大的基本要求：不失真或失真小于一定值判斷電路能否(nn fu)放大的基本出發(fā)點VCC至少一路直流電源供電第3頁/共75頁第四頁，共75頁。ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu電壓放大倍數(bish)是最常被研究和測試的參數信號源信號源內阻輸入電壓輸入電流輸出電壓輸出電流對信號而言，任何放大電路對信號而言，任何放大電路(dinl)(dinl)均可等效成二端口均可等效成二端口網絡。網絡。第4頁/共75頁第五頁，共75頁。 將輸出等效成有內阻的電壓(

3、diny)源，內阻就是輸出電阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空載(kn zi)時輸出電壓有效值帶RL時的輸出(shch)電壓有效值iiiIUR 輸入電壓與輸入電壓與輸入電流輸入電流有有效值效值之比。之比。從輸入端看進去的等效電阻課堂練習：課堂練習：根據外部可測特性如何求出根據外部可測特性如何求出Ro？第5頁/共75頁第六頁，共75頁。4. 最大不失真輸出(shch)電壓Uom：交流有效值。 由于（耦合）電容、電感及放大管PN結的電容效應，使放大電路在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值(shz)下降，并產生相移。衡量放大電路對衡量放大電路對不同頻率不同頻率信號的放大能力。信號的放大

4、能力。下限頻率上限頻率LHbwfff5. 最大輸出功率Pom和效率：功率放大電路的參數：功率放大電路的參數第6頁/共75頁第七頁，共75頁。一、基本(jbn)共射放大電路的工作原理（模電2.2）二、放大(fngd)電路的分析方法（模電2.3）三、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定（模電2.4）第7頁/共75頁第八頁，共75頁。（一）、電路(dinl)的組成及各元件的作用（二）、設置靜態(tài)(jngti)工作點的必要性（三）、波形分析（四）、放大電路的組成原則第8頁/共75頁第九頁，共75頁。VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合，且有合適適(hsh)的的IB。VCC：使：使UCEUBE，同時作為負，同時作為負載

5、載(fzi)的轉換能源。的轉換能源。Rc：將：將iC轉換成轉換成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR動態(tài)信號作用時：動態(tài)信號作用時： 輸入（交變）電壓輸入（交變）電壓ui為零時，晶體管各極的電流、為零時，晶體管各極的電流、b-e間間的電壓、管壓降稱為的電壓、管壓降稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q，記作，記作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射第9頁/共75頁第十頁，共75頁。 輸出電壓波形必然發(fā)生（嚴重）失真！輸出電壓波形必然發(fā)生（嚴重）失真！ 要解決失真問題，首先必需設置合適的靜態(tài)要解決失真問題，首先必需設置合適的靜態(tài)(jngti)工工作點；且，作點；且，Q

6、點幾乎影響著所有的動態(tài)參數！點幾乎影響著所有的動態(tài)參數！ 為什么放大的對象是動態(tài)信號，卻要求(yoqi)晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？第10頁/共75頁第十一頁，共75頁。t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO飽和失飽和失真真底部失真截止失截止失真真頂部失真輸出輸出(shch)和輸入反和輸入反相！相！動態(tài)信號(xnho)馱載在靜態(tài)之上與iC變化方向相反 要想不失真，就要在要想不失真，就要在信號的整個周期內保證信號的整個周期內保證晶體管始終工作在放大晶體管始終工作在放大區(qū)！區(qū)！第11頁/共75頁第十二頁，共75頁。第12頁/共75頁第十三頁，共75頁。問題問題(

7、wnt)：1. 兩種電源兩種電源2. 信號源與放大電路不信號源與放大電路不“共地共地”共地，且要使信號(xnho)馱載在靜態(tài)之上靜態(tài)時，靜態(tài)時，b1BEQRUU動態(tài)時，動態(tài)時，VCC和和uI同時作用同時作用于晶體管的輸入回路。于晶體管的輸入回路。將兩個電源合二為一有直流分量有交流損失 UBEQ第13頁/共75頁第十四頁，共75頁。 耦合電容耦合電容(dinrng)的容量的容量應足夠大，即對于交流信號近應足夠大，即對于交流信號近似為短路。其作用是似為短路。其作用是“隔離直隔離直流、通過交流流、通過交流”。靜態(tài)靜態(tài)(jngti)時，時，C1、C2上電壓？上電壓？CEQC2BEQC1UUUU，動態(tài)時

8、，動態(tài)時，C1、C2為耦合電容！為耦合電容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信號馱載在靜態(tài)之上。，信號馱載在靜態(tài)之上。負載上只有交流信號。負載上只有交流信號。第14頁/共75頁第十五頁，共75頁。第15頁/共75頁第十六頁，共75頁。（一）、放大電路（一）、放大電路(dinl)的直流通路和交流的直流通路和交流通路通路（二）、圖解法（二）、圖解法（三）、等效電路法（三）、等效電路法第16頁/共75頁第十七頁，共75頁。容量電感相當于開路。 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，這使得電路的分析復雜化。為簡化用共存，這使得電路的分析復雜

9、化。為簡化(jinhu)分析，將它們分開，引入直流（偏置）通路和交流分析，將它們分開，引入直流（偏置）通路和交流（信號）通路的概念。（信號）通路的概念。第17頁/共75頁第十八頁，共75頁。cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI 列晶體管輸入、輸出回路方程，將列晶體管輸入、輸出回路方程，將UBEQ和和作為作為(zuwi)已已知條件，令知條件，令ICQIBQ，可估算出靜態(tài)工作點。，可估算出靜態(tài)工作點。 VBB越大，UBEQ取不同(b tn)的值所引起的IBQ的誤差越小。交流通路直流通路第18頁/共75頁第十九頁，共75頁。cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVU

10、IIRUVI當當VCCUBEQ時，時，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路交流(jioli)通路課堂練習：課堂練習：求解靜態(tài)工作點求解靜態(tài)工作點Q-IBQ,ICQ,UCEQ第19頁/共75頁第二十頁，共75頁。bBBBBERiVucCCCCERiVu輸入回路(hul)負載線QIBQUBEQIBQQICQUCEQ負載(fzi)線1. 靜態(tài)分析：圖解二元方程：圖解二元方程第20頁/共75頁第二十一頁，共75頁。符號為“”。反相，與給定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率

11、(xil)不變第21頁/共75頁第二十二頁，共75頁。消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移，即向上平移(pn y)輸入回路負載輸入回路負載線。線。t截止失真是在輸入回路截止失真是在輸入回路首先首先產生失真！產生失真！減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？第22頁/共75頁第二十三頁，共75頁。 Q QRb或或VBB Rc或VCC：飽和失真（主要）是輸出回路：飽和失真（主要）是輸出回路(hul)產生的失真。產生的失真。2最大不失真輸出電壓Uom ：比較（UCEQ UCES ）與（ VCC UCEQ ），取其小者，除以 (?) 。這可不是好辦法！第23頁/共75頁第二十四頁，共

12、75頁。 對于上圖所示的阻容耦合放大器，顯然其交流（動態(tài)）輸出電壓是集對于上圖所示的阻容耦合放大器，顯然其交流（動態(tài)）輸出電壓是集電極電流電極電流(dinli)ic在在Rc/RL上產生的壓降！（上產生的壓降?。╒ce變化與直流不同?。┳兓c直流不同?。┲绷髫撦d直流負載(fzi)線線ceccccuVi R交流負載線交流負載線過過Q點新作一如后斜率點新作一如后斜率的直線的直線可得之？可得之？斜率：斜率：/ Rc斜率：斜率：/ (Rc /RL)參見書中圖2.3.10（page93）交流通路第24頁/共75頁第二十五頁，共75頁。1. 在什么在什么(shn me)參數、如何變化時參數、如何變化時Q1

13、Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個從輸出電壓上看，哪個(n ge)Q點下最易產生截止失真？哪點下最易產生截止失真？哪個個(n ge)Q點下最易產生飽和失真？哪個點下最易產生飽和失真？哪個(n ge)Q點下點下Uom最最大？大？3. 設計放大電路時，應根據什么選擇設計放大電路時，應根據什么選擇VCC？第25頁/共75頁第二十六頁，共75頁。1. 直流模型：應用(yngyng)于Q點的分析理想二極管利用估算法求解靜態(tài)利用估算法求解靜態(tài)(jngti)工作點，實質上是利用了工作點，實質上是利用了直流模型。直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC輸入回路等效為恒

14、壓源輸出回路等效為電流控制的電流源第26頁/共75頁第二十七頁，共75頁。完整(wnzhng)模型簡化(jinhu)模型beTbebbbebbbEQ (1)(1)UUrrrrII查閱手冊由IEQ算出注意什么條件下可以用簡化模型！第27頁/共75頁第二十八頁，共75頁。)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大(fngd)電路的交流等效電路輸入阻抗輸入阻抗輸出阻抗輸出阻抗直流耦合電路直流耦合電路(dinl)第28頁/共75頁第二十九頁，共75頁。beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuAR

15、RRUUUUUUAisiiosisoscoRR 輸入電阻中不應含有(hn yu)Rs!輸出電阻中不應含有(hn yu)RL!交流等效電路交流等效電路第29頁/共75頁第三十頁，共75頁。例（例（2.3.3）已知：）已知：12,510,3,3150,80,0.7bLBEQbbVccV RRckRkrUV.(1).,uioARR.(2).2,usioRskAR R若再求試求：試求：解解：（：（1）由由cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICCTbebbEQ(1)UrrIbeLbebLcio )(rRrIRRIUUAcuuuARRRUUUUUUAisiiosisosbebebir

16、rRRcoRR （2）可求得靜態(tài)可求得靜態(tài)(jngti)Q點點!交流等效交流等效(dn xio)模模型型第30頁/共75頁第三十一頁，共75頁。第31頁/共75頁第三十二頁，共75頁。3. 用用PNP型晶體管組成一個共射放大型晶體管組成一個共射放大(fngd)電路。電路。2. 畫出圖示電路的直流通路和交流通路。畫出圖示電路的直流通路和交流通路。課堂練習課堂練習第32頁/共75頁第三十三頁，共75頁。2. 空載空載(kn zi)和帶載兩種情況下和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？beLc )( rRRAu 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 EQTbbbe)1 (IUrr1. 在

17、空載情況下，當輸入信號在空載情況下，當輸入信號(xnho)增大時，電路首先出增大時，電路首先出現飽和失真還是截止失真？若現飽和失真還是截止失真？若帶負載的情況下呢？帶負載的情況下呢？3. 在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶上負載后這種失真消除？上負載后這種失真消除？4. 增強電壓放大能力的方法？增強電壓放大能力的方法？第33頁/共75頁第三十四頁，共75頁。11)(bebLcrRRRAuk3coRR20080bbrQIBQ35AUBEQ0.65VV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 為什么用圖為什么用圖解法

18、求解解法求解(qi ji)IBQ和和UBEQ？k11bebirRR952)1 (EQTbbbeIUrr第34頁/共75頁第三十五頁，共75頁。60)( 120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuuk180ber，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k 1kcobebebiRRrrRR第35頁/共75頁第三十六頁，共75頁。 失真了嗎？如何(rh)判斷？原因？飽和(boh)失真第36頁/共75頁第三十七頁，共75頁。（一）、溫度對靜態(tài)（一）、溫度對靜態(tài)(jngti)工作點工作點的影響的影響

19、（二）、靜態(tài)工作點穩(wěn)定（二）、靜態(tài)工作點穩(wěn)定(wndng)的典的典型電路型電路（三）、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法（三）、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法第37頁/共75頁第三十八頁，共75頁。 所謂Q點穩(wěn)定，是指ICQ和UCEQ在溫度變化(binhu)時基本不變，這是靠IBQ的變化(binhu)得來的。 若溫度升高若溫度升高(shn o)時要時要Q回到回到Q，則只有減小，則只有減小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不變不變IBQQ第38頁/共75頁第三十九頁，共75頁。直流通路？Ce為旁路電容(dinrng)，在交流通路中可視為短路1. 電路(dinl)組成第39頁/共75頁第四十頁，共75頁。CCb2

20、1b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI 為了穩(wěn)定為了穩(wěn)定(wndng)Q點，通常點，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不隨溫度基本不隨溫度(wnd)變化。變化。設設UBEQ UBEQ0UBE，若，若UBQ UBEQ0UBE，則，則IEQ穩(wěn)定。穩(wěn)定。第40頁/共75頁第四十一頁，共75頁。T()ICUE UBE（UB基本基本(jbn)不變）不變） IB IC Re起直流負反饋作用起直流負反饋作用(zuyng)，其值越大，反饋越強，其值越大，反饋越強，Q點越穩(wěn)點越穩(wěn)定。定。關于反饋的一些概念：關于反饋的一些概念： 將輸出量通過一定的方式引回輸入回路，從而將輸出量通過一定的方

21、式引回輸入回路，從而影響輸入影響輸入量的量的措施稱為措施稱為反饋反饋。 直流通路中的反饋稱為直流反饋。直流通路中的反饋稱為直流反饋。 反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為反饋的結果使輸出量的變化減小的稱為負反饋負反饋，反之稱為，反之稱為正反饋正反饋。Re有上限值嗎？IC通過Re轉換為UE影響UBE溫度升高IC增大，反饋的結果使之減小第41頁/共75頁第四十二頁，共75頁。b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分壓式電流負反饋工作(gngzu)點穩(wěn)定電路Rb上靜態(tài)

22、電壓(diny)是否可忽略不計？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判斷方法：判斷方法：第42頁/共75頁第四十三頁，共75頁。beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利?弊?eLbee)1 (RRArRu，則若無旁路無旁路(pn l)電容電容Ce時：時：如何提高(t go)電壓放大能力？第43頁/共75頁第四十四頁，共75頁。Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 第44頁/共75頁第四十五頁，共75頁。圖示兩個電路中是否圖示兩個電路中是否(sh

23、 fu)采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點？采用了措施來穩(wěn)定靜態(tài)工作點？若采用若采用(ciyng)了措施，則是什么了措施，則是什么措施？措施？SI第45頁/共75頁第四十六頁，共75頁。第46頁/共75頁第四十七頁，共75頁。一、基本一、基本(jbn)共集放大共集放大電路電路二、基本共基放大二、基本共基放大(fngd)電路電路三、三種接法放大電路的比較三、三種接法放大電路的比較第47頁/共75頁第四十八頁，共75頁。eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 靜態(tài)(jngti)分析第48頁/共75頁第四

24、十九頁，共75頁。ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，則）若（ 1 1iobebeUUArRRu故稱之為射極跟隨(n su)器Uo Ui交流等效模型？交流等效模型？-課堂練習：試畫課堂練習：試畫出左側出左側(zu c)電路（電路（h參數）交流參數）交流等效模型等效模型第49頁/共75頁第五十頁，共75頁。ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi與負載與負載(fzi)有有關！關！RL)/)(1 (LebebiRRrRR帶負載電阻帶負載電阻后后從基極看Re，被增大到（1+）倍第50頁/共75頁第五十一頁，共75頁。1 )1 (bebebe

25、boeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo與信號源內阻與信號源內阻(ni z)有關！有關！3. 該電路特點：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流該電路特點：輸入電阻大，輸出電阻?。恢环糯箅娏?，不放大電壓；在一定，不放大電壓；在一定(ydng)條件下有電壓跟隨作用條件下有電壓跟隨作用！有功率增益！有功率增益！ oU令令Us為零，保留為零，保留Rs，在輸出端加，在輸出端加Uo，產生，產生Io, 。oooIUR 從射極看基極回路電阻，被減小到（1+）倍第51頁/共75頁第五十二頁，共75頁。eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBB

26、eEQBEQVUURIVRIU1. 靜態(tài)(jngti)分析第52頁/共75頁第五十三頁，共75頁。3. 特點(tdin)：輸入電阻小，頻帶寬！只放大輸入電阻小，頻帶寬！只放大(fngd)電壓，不放大電壓，不放大(fngd)電流！電流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu第53頁/共75頁第五十四頁，共75頁。頻帶頻帶(pndi) 窄窄中中寬寬第54頁/共75頁第五十五頁，共75頁。接法接法共射共射共集共集共基共基輸入輸入bbe輸出輸出cec第55頁/共75頁第五十六頁，共75頁。電路如圖，所有電容電路如圖，所有電容(dinrng)對交流信號均

27、可視對交流信號均可視為短路。為短路。1. Q點怎么點怎么(zn me)算？算？2. Re有穩(wěn)定有穩(wěn)定Q點的作用嗎？點的作用嗎？3. 電路的交流等效電路？電路的交流等效電路？4. V 變化時，電壓放大倍數如何變化？變化時，電壓放大倍數如何變化？第56頁/共75頁第五十七頁，共75頁。)(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，時，當改變電壓(diny)放大倍數動態(tài)動態(tài)(dngti)等效等效電路？電路？第57頁/共75頁第五十八頁，共75頁。第58頁/共75頁第五十九頁，共75頁。一、場效應管放大電路一、場效應管放大電路(dinl)靜態(tài)工作點的

28、設靜態(tài)工作點的設置方法置方法二、場效應管放大二、場效應管放大(fngd)電路的動態(tài)分電路的動態(tài)分析析第59頁/共75頁第六十頁，共75頁。 根據場效應管工作根據場效應管工作(gngzu)在恒流區(qū)的條件，在在恒流區(qū)的條件，在g-s、d-s間加極性合適的電源間加極性合適的電源GSQGG2GGDQDOGS(th)DSQDDDQd(1)UVVIIUUVIR1. 基本(jbn)共源放大電路第60頁/共75頁第六十一頁，共75頁。sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正電源獲得(hud)負偏壓稱為自給偏壓

29、哪些種類的場效應管能夠采用這種電路形式哪些種類的場效應管能夠采用這種電路形式(xngsh)設置設置Q點？點？第61頁/共75頁第六十二頁，共75頁。sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU為什么加Rg3?其數值(shz)應大些小些？哪種場效應管能夠采用這種電路形式哪種場效應管能夠采用這種電路形式(xngsh)設置設置Q點？點？即典型的即典型的Q點穩(wěn)定電路點穩(wěn)定電路第62頁/共75頁第六十三頁，共75頁。DSGSDmUuig近似(jn s)分析時可認為其為無窮大！根據根據iD的表達式或轉移的表達式或轉移(zhuny)特性可求得特性可求得gm。與晶體管的與晶體管的h參數等效模型類比：參數等效模型類比：1. 場效應管的交流等效模型