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文檔簡介

電子技術(shù)

第四章放大電路的認(rèn)知及應(yīng)用模擬電路部分(2-1)

放大電路的認(rèn)知及應(yīng)用§4.1三極管基本放大電路§4.2場效應(yīng)管放大電路§4.3多級放大電路§4.4功率放大電路(2-2)§4.1三極管基本放大電路

放大器的概念電子學(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電路。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:uiuoAu(2-4)放大電路應(yīng)滿足兩個條件:1、輸出信號的功率大于輸入信號的功率。2、力求輸出到負(fù)載上的信號波形與輸入信號的波形相同。一個放大器必須含有一個或多個有源器件,如:三極管、場效應(yīng)管等。同時還包括電阻、電容、電感、變壓器元件。(2-5)1、放大器的基本要求(1)要有足夠的放大倍數(shù)放大倍數(shù)是衡量放大器放大能力的參數(shù),放大倍數(shù)有電壓放大倍數(shù)(Au)、電流放大倍數(shù)(Ai)和功率放大倍數(shù)(Ap)三種。(2)、要具有一定寬度的同頻帶

放大器放大的信號往往不是單一頻率的,而是在一定頻率范圍內(nèi)變化的。因此,要求放大器具有一定寬度的同頻帶。(3)、非線性失真要小

因為放大電路中晶體三極管是非線性器件,在放大信號的過程中,放大后的信號與原信號相比,波形將產(chǎn)生、畸變,這種現(xiàn)象稱為非線性失真。(4)、工作要穩(wěn)定放大器的各參數(shù)要基本穩(wěn)定,不隨工作時間和環(huán)境條件的變化而變化;同時放大器在沒有外加信號時,它本身也不能產(chǎn)生其它信號,既不能發(fā)生自激震蕩。

(2-6)2、放大電路的分類(1)、按三極管的連接方式分:共發(fā)射極放大器、共基極放大器和共集電極放大器。(2)、按放大信號的工作頻率分:直流放大器、低頻放大器和高頻放大器。(3)、按放大信號的形式分:交流放大器和直流放大器。(4)、按放大器的技數(shù)分:單級放大器和多級放大器。(5)、按放大信號的性質(zhì)分:電流放大器、電壓放大器和功率放大器。(6)、按被放大的信號的強(qiáng)度分:小信號放大器和大信號放大器。(7)、按元器件的集成化程度分:分立元件放大器和集成電路放大器。3、放大器的放大倍數(shù)(1)、電壓放大倍數(shù)是放大器輸出電壓瞬時值與輸入電壓瞬時值的比值。

Au=

U0Ui(2)、電流放大倍數(shù)是放大器輸出電流瞬時值與輸入的瞬時值的比值。

Ai=

i0ii(3)、功率放大倍數(shù)是放大器輸出功率與輸入功率的比值。

Ap=

p0pi

4、放大器的增益

放大倍數(shù)用對數(shù)表示稱為增益G,功率放大倍數(shù)常取用對數(shù)來表示,成為功率增益Gp,單位為分貝(用dB表示)感謝各位評委老師指導(dǎo)

本章將依據(jù)上述原則,介紹幾種常用的基本放大電路的組成,討論它們的工作原理、性能指標(biāo)和基本分析方法。掌握這些基本放大電路,是學(xué)習(xí)和應(yīng)用復(fù)雜電子電路的基礎(chǔ)。

(1).電路的組成三極管VT,電源VCC,基極偏置電阻Rb,耦合電容C1和C2,集電極負(fù)載電阻RC

二、基本共射極放大電路1、電路組成及各元作用

放大電路的分析方法放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法計算機(jī)仿真(2-11)

共射放大電路的基本組成放大元件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。uiuo輸入輸出?參考點RB+ECEBRCC1C2T(2-12)集電極電源,為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。RB+ECEBRCC1C2T(2-13)集電極電阻,將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T(2-14)使發(fā)射結(jié)正偏,并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點?;鶚O電源與基極電阻RB+ECEBRCC1C2T(2-15)耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系,同時能使信號順利輸入輸出。RB+ECEBRCC1C2T(2-16)可以省去電路改進(jìn):采用單電源供電RB+ECEBRCC1C2T(2-17)單電源供電電路+ECRCC1C2TRB(2-18)(2).各元件作用

(1)三極管V:實現(xiàn)電流放大。

(2)集電極直流電源UCC:確保三極管工作在放大狀態(tài)。

(3)集電極負(fù)載電阻RC:將三極管集電極電流的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓詫崿F(xiàn)電壓放大。

(4)基極偏置電阻RB:為放大電路提供靜態(tài)工作點。

(5)耦合電容C1和C2:隔直流通交流。

基本放大電路的工作原理ui=0時由于電源的存在IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+ECRCC1C2T(2-20)

(3).工作原理

(1)ui直接加在三極管V的基極和發(fā)射極之間,引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。

(2)通過V的電流放大作用,V的集電極電流iC也將變化。

(3)iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間的電壓uCE變化。

(4)uCE中的交流分量uce經(jīng)過C2暢通地傳送給負(fù)載RL,成為輸出交流電壓uo,,實現(xiàn)了電壓放大作用。

2、放大電路中的直流通路和交流通路1)放大電路的直流通路(1)靜態(tài)(放大電路未加入輸入信號即Ui=0時電路的工作狀態(tài)。此時電路中的電壓、電流都是直流信號,IB,IC,UCE稱為放大電路的靜態(tài)工作點,記作:Q(IBQ,ICQ,UCEQ))(2)直流通路:指放大器中直流電流流經(jīng)路徑。畫直流通路:把電容視為開路,其余保持不變。2.畫出基本放大電路的直流通路?××+TRbRCCVc.靜態(tài)工作點的含義?

所謂靜態(tài)工作點就是輸入信號為零時,電路處于直流工作狀態(tài),這些直流電流、電壓的數(shù)值在三極管特性曲線上表示為一個確定的點Q,即

IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。+TCCRbVcRIBQICQUCEQUBEQ靜態(tài)工作點Q公式推導(dǎo)

仔細(xì)觀察基本放大電路的直流通路并完成下列題目:1.該圖中有__條支路。2.根據(jù)基爾霍夫電壓定律可列出回路方程:VCCIBQRbUCEQ+TRbRc2

硅管約為_______V鍺管約為_______V0.70.3可忽略不計所以:UBEQ放大電路中ICQ=IBQIBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ的公式推導(dǎo)

IBQ=UCEQ=ICQ=IBQ+TRbRCCVc強(qiáng)記不如善悟

——佚名ICQ=IBQ求解下圖基本放大電路的靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ

已知:Rb=300K?,Rc=4K?,VCC=12V,β=37.5試一試ICQ=IBQ=37.5×4=1.5mA+TRbRCCVc練一練基本放大電路如圖試回答以下兩個問題:2.已知:Rb=200K?,Rc=2K?,VCC=12V,β=50估算靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ1.已知:Rb=400K?,Rc=4K?,VCC=20V,β=50估算靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQICQ=IBQ=50×60=3mA+TRbRCCVc1.解:ICQ=IBQ=50×50=2.5mA+TRbRCCVc2.解:

三極管本身就是一個非線性器件,其非線性特性主要反映在輸入特性的轉(zhuǎn)折區(qū),輸出特性的飽和區(qū)及截止區(qū)。對一個由三極管組成的放大電路來說,非線性失真是不可避免的。而我們要求放大器的非線性失真盡可能小。當(dāng)靜態(tài)工作點位置選擇不當(dāng)或信號過大時,將出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性失真。2、靜態(tài)工作點對波形的影響

(1)飽和失真若Q點位置選得偏高,接近飽和區(qū)時,如QA點,iC信號的正半周和UCE1的負(fù)半周被部分削除,這種由于動態(tài)工作點進(jìn)入飽和區(qū)而引起的失真,稱為“飽和失真”。(2)截止失真當(dāng)Q點的位置選得偏低,接近截止區(qū)處時,如QB點則信號負(fù)半周可能進(jìn)入截止區(qū),造成輸出電壓的上半周被部分切掉,產(chǎn)生“截止失真”。uce

(V)ωt

ube

(V)IcQUcEQ2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ飽和失真過程演示返回uce

(V)ωt

ube

(V)IcQUcEQ2Π

ωt

ωt

ωt

ic(mA)IcQΠ

Π

Π

ic(mA)ib(μA)ib(μA)126Q

Q

IBQ截止失真過程演示返回3、靜態(tài)工作點與波形失真關(guān)系1、靜態(tài)工作點Q選擇不當(dāng),就會使放大器工作時產(chǎn)生信號波形的失真。若Q點在交流負(fù)載線上的位置過高,信號的正半周可能進(jìn)入飽和區(qū),造成輸出電壓波形負(fù)半周被部分削除,產(chǎn)生波形失真。若靜態(tài)工作點在交流負(fù)載線上位置過低,則信號負(fù)半周可能進(jìn)入截止區(qū),造成輸出電壓的上半周被部分切掉,產(chǎn)生截止失真。由于它們都是晶體管的工作狀態(tài)離開線性放大區(qū)進(jìn)入非線性的飽和區(qū)和截止區(qū)所造成的,因此稱為非線性失真。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號,放大器的靜態(tài)工作點應(yīng)選在交流負(fù)載線中點處。4、消除非線性失真的方法(1)當(dāng)靜態(tài)工作點偏高,IBQ偏大,出現(xiàn)飽和失真。要消除飽和失真,可能偏置電阻Rb增大,即可使IBQ下降,靜態(tài)工作點下移。(2)當(dāng)靜態(tài)工作點偏低,IBQ偏小,出現(xiàn)截止失真。要消除截止失真,可能偏置電阻Rb減小,即可使IBQ上升,靜態(tài)工作點上移。(3)為調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點,常將偏置電阻設(shè)置成可調(diào)電阻,為防止可調(diào)偏置電阻調(diào)為零電阻時,靜態(tài)工作點電流過大引起三極管損失,又常將可調(diào)偏置電阻與一固定電阻相串聯(lián),如:圖課本88頁4-10。你學(xué)到了什么靜態(tài)工作點Q的估算ICQ=IBQ作業(yè)1.同步練習(xí)第23頁第2題2.思考放大電路中RB和RC值能不能隨便取,會出現(xiàn)什么情況?嘗試完成下表:已知vcc=12v,β=40RbRcQ值Q可能出現(xiàn)情況200k?2k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____3k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____10k?IBQ=___ICQ=____UCEQ=____IBQ=___ICQ=____UCEQ=____舉一反三,聞一知十,乃學(xué)者用功之深,究理之熟,才能融會貫通,以至于此。

———朱熹謝謝放大電路的交流通路1、動態(tài)(即交流通路):是指放大電路的輸入端加交流信號時電路的工作狀態(tài),動態(tài)是電路同時存在交流量和直流量。2、交流通路:是指放大電路中交流信號通過的路經(jīng)。(求:放大電路的放大倍數(shù)Au,輸入電阻ri和輸入電阻r0)3、交流通路的畫法把電容和直流電源視為短路,其余元件不變。

基本交流電壓放大電路

動態(tài)分析

畫出放大電路的交流通路

將直流電壓源短路,將電容短路。下一頁返回上一頁短路短路置零

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++R--uoTuRBRLic+交流通路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁Trbe三極管微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbe微變等效電路

基本交流電壓放大電路

下一頁返回上一頁+++--uouRBRLiRc+rbeRBRCuiuORL+–+–對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)XC0,C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻,電源的端電壓恒定,直流電源對交流可看作短路短路短路對地短路交流通路

用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRBRCC1C2T++RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEicuceRBRCRLuiuo交流通路(2-52)輸入電阻:ri=RB//rBE≈rBE(RB的阻值很大約等于rBE)對于小功率三極管:輸出電阻:r0=rCE//R

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