模擬電子技術(shù)第2章

1、第二章 基本放大器2.2 單管共射放大電路的工作原理2.3 放大電路的圖解分析法2.4 放大電路的模型分析法2.5 共集和共基放大電路及BJT電流源電路2.6 多級(jí)放大電路2.7 BJT放大電路的頻率響應(yīng)2.1 放大電路的基本概念及性能指標(biāo)2021/9/1212.1 放大電路的基本概念及性能指標(biāo) 一.放大的基本概念 放大把微弱的電信號(hào)的幅度放大。一個(gè)微弱的電信號(hào)通過放大器后，輸出電壓或電流的幅得到了放大，但它隨時(shí)間變化的規(guī)律不能變，即不失真。2021/9/122二.放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)1.放大倍數(shù)表示放大器的放大能力 根據(jù)放大電路輸入信號(hào)的條件和對(duì)輸出信號(hào)的要求，放大器可分為四種類型，所以有

2、四種放大倍數(shù)的定義。（1）電壓放大倍數(shù)定義為: AU=uo/ui（2）電流放大倍數(shù)定義為: AI=io/ii （3）互阻增益定義為: Ar=uo/ii（4）互導(dǎo)增益定義為: Ag=io/ui2021/9/1232. 輸入電阻Ri從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻Ri=ui / ii一般來說， Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，從信號(hào)源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)， Ri越大， ui就越接近uS。2021/9/1243. 輸出電阻Ro從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的，Ro越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。 輸出電阻的定義：2021/9/

3、1254. 通頻帶fAAm0.7AmfL下限截止頻率fH上限截止頻率通頻帶：fbw=fHfL放大倍數(shù)隨頻率變化曲線幅頻特性曲線 3dB帶寬2021/9/1262.2 單管共射放大電路的工作原理一三極管的放大原理三極管工作在放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。UCE（-ICRc）放大原理：UBEIBIC（bIB）電壓放大倍數(shù)： uo ui2021/9/127放大元件iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。二.單管共射極放大電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用2021/9/128各元件作用：使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵oIB和UBE?；鶚O電源與基極電阻集電極電源，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集

4、電極電阻RC，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸?021/9/129耦合電容：電解電容，有極性，大小為10F50F作用：隔直通交隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號(hào)順利輸入輸出。+各元件作用：2021/9/1210基本放大電路的習(xí)慣畫法2021/9/12111.靜態(tài)工作點(diǎn)Ui=0時(shí)電路的工作狀態(tài) 三. 靜態(tài)工作點(diǎn)ui=0時(shí)由于電源的存在，電路中存在一組直流量。ICIEIB+UBE-+UCE-2021/9/1212為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？由于(IB,UBE) 和( IC,UCE )分別對(duì)應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，所以稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB 放大

5、電路建立正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，是為了使三極管工作在線性區(qū)，以保證信號(hào)不失真。2021/9/1213開路畫出放大電路的直流通路 2. 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算 將交流電壓源短路，將電容開路。直流通路的畫法：開路2021/9/1214畫直流通路：Rb稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流。用估算法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)（ IB、UBE、IC、UCE）IC= IB2021/9/1215例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K ，=37.5。解：請(qǐng)注意電路中IB和IC的數(shù)量級(jí)2021/9/1216一. 用圖解法分析放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)UCE=VCCICRCVCCICUCE直流負(fù)載線由估算

6、法求出IB，IB對(duì)應(yīng)的輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是工作點(diǎn)QQIB靜態(tài)UCE靜態(tài)IC2.3 放大電路的圖解分析法2021/9/1217iBuBEQuiibic1. 交流放大原理（設(shè)輸出空載）假設(shè)在靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上，輸入一微小的正弦信號(hào) uiib靜態(tài)工作點(diǎn)二. 用圖解法分析放大器的動(dòng)態(tài)工作情況iCiCEuce注意：uce與ui反相！2021/9/1218uiiBiCuCEuo各點(diǎn)波形uo比ui幅度放大且相位相反工作原理演示2021/9/1219結(jié)論：（1）放大電路中的信號(hào)是交直流共存，可表示成：雖然交流量可正負(fù)變化，但瞬時(shí)量方向始終不變（2）輸出uo與輸入ui相比，幅度被放大了，頻率不變，但相

7、位相反。uituBEtiBtiCtuCEtuot2021/9/1220對(duì)交流信號(hào)(輸入信號(hào)ui)2.放大器的交流通路交流通路分析動(dòng)態(tài)工作情況交流通路的畫法： 將直流電壓源短路，將電容短路。短路短路置零2021/9/1221交流通路2021/9/12223.交流負(fù)載線輸出端接入負(fù)載RL：不影響Q 影響動(dòng)態(tài)！2021/9/1223交流負(fù)載線ic其中：uce=-ic（RC/RL） = -ic RL2021/9/1224交流量ic和uce有如下關(guān)系：即：交流負(fù)載線的斜率為：uce=-ic（RC/RL）= -ic RL或ic=（-1/ RL） uce交流負(fù)載線的作法：斜 率為-1/RL 。（ RL= R

8、LRc ）經(jīng)過Q點(diǎn)。 2021/9/1225交流負(fù)載線的作法：iCiCEVCCQIB交流負(fù)載線直流負(fù)載線斜 率為-1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過Q點(diǎn)。 注意：（1）交流負(fù)載線是有交流 輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 （2）空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。2021/9/1226iCuCEuo可輸出的最大不失真信號(hào)（1）合適的靜態(tài)工作點(diǎn)ib4非線性失真與Q的關(guān)系2021/9/1227iCuCEuo（2）Q點(diǎn)過低信號(hào)進(jìn)入截止區(qū)稱為截止失真信號(hào)波形2021/9/1228iCuCEuo（3）Q點(diǎn)過高信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)稱為飽和失真信號(hào)波形動(dòng)畫演示截止失真和飽和失真統(tǒng)稱“非線性失真”EWB演示放大器

9、的飽和與截止失真2021/9/12292.4 放大電路的交流模型分析法思路：將非線性的BJT等效成一個(gè)線性電路條件：交流小信號(hào)2021/9/12301、三極管的h參數(shù)等效電路一 . 三極管的共射低頻h參數(shù)模型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)理論：求變化量：在小信號(hào)情況下：2021/9/1231各h參數(shù)的物理意義：iBuBEuBEiB輸出端交流短路時(shí)的 輸入電阻，用rbe表示。輸入端開路時(shí)的電壓反饋系數(shù)， 用r表示。iBuBEuBEuCE2021/9/1232iCiBiCuCE輸出端交流短路時(shí)的電流放大 系數(shù)，用表示。輸入端開路時(shí)的輸出電導(dǎo)，用1/rce表示。iCuCEiCuCE2021/9/1233該式可寫為：由

10、此畫出三極管的h參數(shù)等效電路：2021/9/12342、簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路（1）r10-3，忽略。（2）rce105，忽略。得三極管簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效電路。2021/9/12353、rbe的計(jì)算：由PN結(jié)的電流公式：（常溫下）其中：rbb=200所以：2021/9/1236二. 放大器的交流分析1. 畫出放大器的微變等效電路動(dòng)畫演示（1）畫出放大器的交流通路（2）將交流通路中的三極管用h參數(shù)等效電路代替2021/9/12372、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。2021/9/1238電路的輸入電阻越大，從信號(hào)源取得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。3、輸入電阻的計(jì)

11、算：根據(jù)輸入電阻的定義：2021/9/1239定義：當(dāng)信號(hào)源有內(nèi)阻時(shí)：由圖知：所以：2021/9/1240所以：4、輸出電阻的計(jì)算：根據(jù)定義：0+-2021/9/1241例2.4.1 共射放大電路如圖所示。設(shè)：VCC12V，Rb=300k,Rc=3k, RL=3k,BJT的b =60。1、試求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。解：2021/9/12422、估算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。解：畫微變等效電路Ri=rbe/Rbrbe=993Ro=Rc=3k2021/9/1243 3. 若輸出電壓的波形出現(xiàn)如 下失真 ，是截止還是飽和 失真？應(yīng)調(diào)節(jié)哪個(gè)元件？如何調(diào)節(jié)？解：為截止失真。 應(yīng)減小R

12、b。2021/9/1244對(duì)于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。Q變UBEICEO變T變IC變?nèi)? 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定1. 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響2021/9/12451、溫度對(duì)UBE的影響iBuBE25 C50CTUBEIBIC2021/9/12462、溫度對(duì)值及ICEO的影響T、 ICEOICiCuCEQQ溫度上升時(shí)，輸出特性曲線上移，造成Q點(diǎn)上移?？傊篢IC動(dòng)畫演示2021/9/1247I1I2IB2. 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大器選I2=（510）IB I1 I2ICIE（1） 結(jié)構(gòu)及工作原理2021/9/1248靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定過程：

13、TUBEICICIEUE UBE=UB-UE =UB - IE ReUB穩(wěn)定IB由輸入特性曲線演示I1I2IBICIE2021/9/1249（2）直流通道及靜態(tài)工作點(diǎn)估算:IB=IC/UCE = VCC - ICRC - IEReIC IE =UE/Re = （UB- UBE）/ Re 電容開路,畫出直流通道2021/9/1250 將電容短路,直流電源短路，畫出電路的交流小信號(hào)等效電路（3）動(dòng)態(tài)分析：2021/9/1251電壓放大倍數(shù)：RL= RC / RL2021/9/1252輸入電阻：輸出電阻：2021/9/1253思考：若在Re兩端并電容Ce會(huì)對(duì)Au、Ri、Ro有什么影響？2021/9/

14、1254一. 共集電極放大電路1. 結(jié)構(gòu)：2.5 共集和共基放大電路、電流源2021/9/12552. 直流通道及靜態(tài)工作點(diǎn)分析：IBIEUBEUCE2021/9/12563. 動(dòng)態(tài)分析（1）交流通道及微變等效電路2021/9/1257（2）電壓放大倍數(shù)：2021/9/1258（2）輸入電阻2021/9/12593、輸出電阻2021/9/1260射極輸出器的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)=1， 輸入阻抗高，輸出阻抗小。演示：射極輸出器的應(yīng)用1、放在多級(jí)放大器的輸入端，提高整個(gè)放大器的輸入電阻。2、放在多級(jí)放大器的輸出端，減小整個(gè)放大器的輸出電阻。2、放在兩級(jí)之間，起緩沖作用。2021/9/1261二. 共

15、基極電路2021/9/12621. 靜態(tài)工作點(diǎn)直流通路：2021/9/12632. 動(dòng)態(tài)分析畫出電路的交流小信號(hào)等效電路（1）電壓放大倍數(shù)2021/9/1264（2）輸入電阻（3）輸出電阻2021/9/12653. 三種組態(tài)的比較電壓增益：輸入電阻：輸出電阻：共集共基共射2021/9/12662.6 多級(jí)放大電路一. 多級(jí)放大器的耦合方式1.阻容耦合優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立。 輸出溫度漂移比較小。缺點(diǎn)： 不適合放大緩慢變化的信號(hào)。 不便于作成集成電路。2021/9/12672.直接耦合優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。 輸出溫度漂移嚴(yán)重。缺點(diǎn)： 可放大緩慢變化的信號(hào)。 電路中無電容

16、，便于集成化。2021/9/1268二. 多級(jí)放大器的分析 前級(jí)的輸出阻抗是后級(jí)的信號(hào)源阻抗 后級(jí)的輸入阻抗是前級(jí)的負(fù)載1. 兩級(jí)之間的相互影響2. 電壓放大倍數(shù)（以兩級(jí)為例）注意：在算前級(jí)放大倍數(shù)時(shí)，要把后級(jí)的輸入阻抗作為前級(jí)的負(fù)載！擴(kuò)展到n級(jí)：2021/9/12693. 輸入電阻4. 輸出電阻Ri=Ri（最前級(jí)） (一般情況下）Ro=Ro（最后級(jí)） (一般情況下）2021/9/1270設(shè)：1=2=100，UBE1=UBE2=0.7 V。舉例1：兩級(jí)放大電路如下圖示，求Q、Au、Ri、Ro2021/9/1271解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)2021/9/12722021/9/1273（2）求電壓放大倍數(shù)先計(jì)算三極管的輸入電阻2021/9/1274畫微變等效電路：2021/9/1275電壓增益：2021/9/1276（3）求輸入電阻Ri =Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2 =2.55 k（4）求輸出電阻RO =RC2 =4.3 k2021/9/1277本章小結(jié)1基本放大電路的組成。 BJT加上合適的偏置電路（偏置電路保證BJT 工作在放大區(qū)）。2交流與直流。正常工作時(shí)，放大電路處于交直流共存的狀態(tài)。為了分析方便，常將兩者分開討論。直流通路：交流電壓源短路，電容開路。交流通路：直流電壓源短