第2章-放大電路基礎(chǔ)-課件

第二章放大電路基礎(chǔ)返回目錄2.1放大系統(tǒng)簡介2.2基本放大電路2.2分壓偏置放大電路2.4射極輸出器2.5場效應(yīng)管放大電路2.6例題2.1放大系統(tǒng)簡介常見系統(tǒng)舉例返回2.2.1放大電路的基本概念2.2.2基本放大電路的組成2.2.3基本放大電路的分析方法返回2.2基本放大電路2.2.1放大電路的基本概念

基本放大電路一般是指由一個三極管與相應(yīng)元件組成的三種基本組態(tài)放大電路。

1.放大電路主要用于放大微弱信號，使輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強(qiáng)。2.輸出信號的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負(fù)載。共發(fā)射極、共集電極、共基極返回2.2.2基本放大電路的組成

1基本放大電路的組成

2各元件的作用

3直流通道和交流通道

4靜態(tài)和動態(tài)

5放大原理

6電路的簡化和簡化畫法返回1基本放大電路的組成返回起放大作用。1保證集電結(jié)反偏2將交流集電極電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

保證發(fā)射結(jié)正偏保證基極有個合適的靜態(tài)電流

輸入耦合電容C1保證交流信號加到發(fā)射結(jié)，割斷信號源與三極管基極的直流通路。輸出耦合電容C2保證放大的交流信號輸送到負(fù)載，而放大電路的直流成分不能加到負(fù)載上。2各元件的作用：三極管T——集電極負(fù)載電阻Rc和

EC——偏置電路EB

、Rb——耦合電容C1、C2—返回動畫即交流信號為0時，直流信號通過的通道。對于直流信號,電容的容抗為無窮大，畫直流通路時，所有的電容開路，交流源短路.

能通過交流信號的電路通道。耦合電容是大電容，對于交流信號的其容抗為0畫交流通路時，耦合電容短路,若直流電源內(nèi)阻為零，交流電流流過直流電源時，沒有壓降。直流源對地短路。3直流通道和交流通道(b)交流通道

(a)直流通道

返回4

靜態(tài)和動態(tài)

靜態(tài)——

時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱直流工作狀態(tài)。

放大電路建立正確的靜態(tài)，是保證動態(tài)工作的前提。分析放大電路必須要正確地區(qū)分靜態(tài)和動態(tài)，正確地區(qū)分直流通道和交流通道。

動態(tài)——

時，放大電路的工作狀態(tài)，也稱交流工作狀態(tài)。返回5放大原理三極管放大作用變化的輸出電流ic通過RC轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓妮敵鲭妷?/p>

輸入信號通過耦合電容加在三極管的發(fā)射結(jié)有下列過程返回動畫電路的簡化和簡化畫法簡化的電路電路的簡化畫法去掉EB做出參考地電位，標(biāo)出EC的電位VCC返回2.2.3基本放大電路的分析方法1參數(shù)的表示方法2放大電路的靜態(tài)分析3放大電路的動態(tài)分析4利用圖解法來進(jìn)行討論返回以基極電流為例來進(jìn)行說明基極電流的直流分量基極電流的交流分量的瞬時值基極電流的交流分量的有效值

基極電流的瞬時值（交流分量+直流分量）1參數(shù)的表示方法返回2放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)分析是指無輸入交流信號（vi=0）時，求三極管的輸入電流、輸入電壓和輸出電流、輸出電壓的值，即求IB

、VBE、

IC、

VCE,其中，VBE為常數(shù)，故只需求三個參數(shù)

（1）靜態(tài)工作狀態(tài)的估算分析法（2）靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法靜態(tài)分析有估算法和圖解分析法兩種

①靜態(tài)工作狀態(tài)的估算分析法IB、IC和VCE這些量代表的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。在測試基本放大電路時，往往測量三個電極對地的電位VB、VE和VC即可確定三極管的靜態(tài)工作狀態(tài)。根據(jù)直流通道可對放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計算列輸入回路方程列輸出回路方程列放大特性方程3.由輸出回路方程UCE=VCC－ICRc，在輸出特性曲線上確定兩個特殊點(diǎn),即可畫出直流負(fù)載線。列輸入回路方程VBE=VCC－IBRB，求出IB4.直流負(fù)載線與IB對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點(diǎn)，即為要求的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，讀出其坐標(biāo)可得靜態(tài)參數(shù)ICQ和VCEQ。2.在輸出特性曲線上，找出對應(yīng)IB的那條輸出特性曲線

②靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法及步驟VCC、VCC/Rc返回3放大電路的動態(tài)分析

放大電路的動態(tài)分析是在靜態(tài)工作點(diǎn)上疊加交流信號，交流電壓瞬時值為負(fù)僅表現(xiàn)在靜態(tài)工作點(diǎn)電壓基礎(chǔ)上減小該電壓的瞬時值，總的電壓的實(shí)際極性仍為靜態(tài)工作點(diǎn)電壓的極性。交流分析（動態(tài)分析）的目的是求交流電路中各點(diǎn)的交流信號電流或電壓值，進(jìn)而分析放大器的各種性能動態(tài)分析方法（1）圖解法（2）微變等效電路法返回（1）圖解法交流負(fù)載線交流工作狀態(tài)的圖解分析交流電路的圖解法是在直流通路圖解法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，圖解時必須首先建立交流負(fù)載線的概念，交流負(fù)載線上表示的是實(shí)際輸入基極信號電流作用下vCE和iC的移動軌跡交流負(fù)載線交流負(fù)載方程疊加直流后的實(shí)際交流負(fù)載線方程①畫交流負(fù)載線

通過輸出特性曲線上的Q點(diǎn)做一條直線，斜率為

-1/(RL∥Rc)

交流負(fù)載線是有交流輸入信號時實(shí)際工作點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。

交流負(fù)載線與直流負(fù)載線相交Q點(diǎn)。圖解法分析步驟②交流工作狀態(tài)的圖解分析3-1動態(tài)圖解分析動畫通過圖解分析，可得如下結(jié)論：1.vi

vBE

iB

iC

vCE

|-vo|

2.vo與vi相位相反；3.可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)；4.可以確定最大不失真輸出幅度。圖解分析法適用范圍不受輸入信號大小的限制，小信號或大信號放大均可采用圖解法。對于非電阻性負(fù)載或需要考慮三級管結(jié)電容時，就不好用圖解法。信號很小時作圖精度也差（2）微變等效電路法三極管微變等效電路模型的建立放大電路的微變等效電路模型基本放大電路的動態(tài)分析

三極管微變等效電路模型的建立低頻小信號變化量1使用條件2輸入回路用黑線代替紅線，在微變的情況下，所產(chǎn)生的誤差工程上是允許的等效為輸入回路可等效為對小信號微變等效電路通常3輸出回路用黃線代替黑線，在微變的情況下，所產(chǎn)生的誤差工程上是允許的輸出回路等效為等效為忽略rce等效為h參數(shù)微變等效電路簡化模型

簡化的三極管h參數(shù)模型rbe

Q=rbb'+rb

e≈300

+(1+

)26/IEQ

放大電路的微變等效電路模型交流等效電路微變等效電路3-7微變等效電路的畫法動畫

放大電路的動態(tài)分析

放大電路的動態(tài)分析就是指交流信號單獨(dú)作用時，求三個交流參數(shù)電壓放大倍數(shù)輸入電阻ri

riro輸出電阻ro

電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻ro=Rc基本放大電路的

動態(tài)分析負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓極性相反微變等效電路4利用圖解法來進(jìn)行討論⑵電路參數(shù)與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系⑴最大不失真輸出幅度返回①波形的非線性失真飽和失真截止失真由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。

由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性失真。對于NPN管，輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。（1）最大不失真輸出幅度

注意：對于PNP管，由于是負(fù)電源供電，失真的表現(xiàn)形式，與NPN管正好相反。對NPN管飽和失真截止失真3-2飽和失真截止失真動畫Q點(diǎn)與非線性失真②放大電路的最大不失真輸出幅度1.工作點(diǎn)Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位2.要有合適的交流負(fù)載線。

放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要3-3最大輸出波形動畫3-4交流動態(tài)范圍動畫返回（2）電路參數(shù)與靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)系RB對靜態(tài)工作點(diǎn)Q的影響偏置電阻RB1減小為RB2，靜態(tài)工作點(diǎn)由Q1上移至Q2RC對靜態(tài)工作點(diǎn)Q的影響設(shè)RC1減小為RC2，靜態(tài)工作點(diǎn)由Q1右移至Q2VCC對靜態(tài)工作點(diǎn)Q的影響設(shè)VCC1減小為VCC2，靜態(tài)工作點(diǎn)由Q1左偏下移至Q2返回2.3靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

---分壓偏置放大電路固定偏置存在的問題分壓偏置放大電路返回固定偏置放大電路存在的問題溫度升高時，Ic會增大，使輸出特性曲線整體上移，從而使靜態(tài)工作點(diǎn)上移返回3-8溫度對Q的影響動畫改進(jìn)思路：當(dāng)溫度升高時，IB能自動降低。直流負(fù)載線分壓偏置放大電路——工作點(diǎn)穩(wěn)定RB1、RB2——分壓電阻，保證VB恒定。增加元件的作用RE——把輸出端IC的變化引回輸入端，與VB比較，使IB產(chǎn)生相應(yīng)的變化。CE——保證RE不影響交流參數(shù)。

T分壓偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過程(1)直流計算

方法1：用戴維南定理進(jìn)行變換后如圖所示。方法2由于電路設(shè)計時，應(yīng)保證即RB1和RB2近似串聯(lián)，則估算法3-5分壓偏置動畫比較方法1和方法2的結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？方法1方法2(2)交流計算輸出電阻Ro=Rc輸入電阻電壓放大倍數(shù)微變等效電路交流等效電路例：求有交流射極電阻放大電路的交流參數(shù)表達(dá)式輸出電阻輸入電阻電壓放大倍數(shù)ri’2.3共集組態(tài)基本放大電路

----射極輸出器(1)直流分析直流通道如圖(2)交流分析①電壓放大倍數(shù)畫出放大電路的微變等效電路②輸入電阻

ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+

)Re//RL)]③輸出電阻將輸入信源短路，負(fù)載開路，在輸出端加電壓源vo’,可以求出輸出電流3-6射極輸出器動畫返回2.4場效應(yīng)三極管放大電路的分析方法1共源組態(tài)基本放大電路2共漏組態(tài)基本放大電路3三種組態(tài)基本放大電路的比較返回1共源組態(tài)基本放大電路

比較共源和共射放大電路，它們只是在偏置電路和受控源的類型上有所不同。只要將微變等效電路畫出，就是一個解電路的問題了。1)自給柵偏置放大電路VG=VGS+IDQRS=0

IDQ=IDSS[1－(VGSQ/VGS(off))]2

VDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)

可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。靜態(tài)分析動態(tài)分析①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻③輸出電阻微變等效電路2)分壓柵偏置放大電路(1)直流分析直流通道VG=VDDRG2/(RG1+RG2)VGSQ=VG－VS=VG－IDQRS

IDQ=IDSS[1－(VGSQ/VGS(off))]2

VDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)

于是可以解出VGSQ、IDQ和VDSQ。(2)交流分析畫出微變等效電路①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻

③輸出電阻返回2共漏組態(tài)基本放大電路直流通道(1)直流分析VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2)VGS=VG－VS=VG－IDR

ID=IDSS[1－(VGS/VGS(off))]2

VDS=VDD－IDR由此可以解出VGS、ID和VDS(2)交流分析畫出微變等效電路①電壓放大倍數(shù)②輸入電阻

③輸出電阻

計算輸出電阻的步驟:首先將電壓源短路，將RL開路，再在輸出端加電壓源vo交流參數(shù)歸納如下①電壓放大倍數(shù)③輸出電阻②輸入電阻ri=Rg+(Rg1//Rg2)返回3三種接法基本放大電路的比較組態(tài)對應(yīng)關(guān)系

CE/CB/CC

CS/CG/CD電壓放大倍數(shù)beLLbeLbeL

+=CB

)1(

)(1

=CC//RC

=CErRβARβrRβArRβAvvv￠//RE++//RE+-：：：LmLmLmLm+=CG

1’=CD’=CSRgARgRgARgAvvv+-：：：’’三種基本放大電路的比較如下組態(tài)對應(yīng)關(guān)系

CE/CB/CC

CS/CG/CD輸入電阻ri

CB:

CC:CE:CS：R