1 / 148

第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法. 教学内容. §2.1 放大的概念 §2.2 放大电路的主要技术指标 §2.3 单管共发射极放大电路 §2.4 放大电路的基本分析方法 §2.5 工作点的稳定问题 §2.6 放大电路的三种基本组态 §2.7 场效应管放大电路 §2.8 多级放大电路. 一 . 重点掌握的内容： 1. 放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻、输出电阻的概念； 2. 用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作点；

emile
Download Presentation

第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第 2 章 放大电路的基本原理和分析方法

  2. 教学内容 §2.1 放大的概念 §2.2放大电路的主要技术指标 §2.3单管共发射极放大电路 §2.4 放大电路的基本分析方法 §2.5 工作点的稳定问题 §2.6 放大电路的三种基本组态 §2.7 场效应管放大电路 §2.8 多级放大电路

  3. 一.重点掌握的内容： 1.放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻、输出电阻的概念； 2.用近似计算法估算单管共射放大电路的静态工作点； 3.用微变等效电路法分析计算单管共射电路、分压式工作点稳定电路的电压放大倍数Au和Aus，输入电阻Ri和输出电阻Ro. 教学要求

  4. 4.用估算法计算场效应管放大电路静态工作点的方法；掌握用微变等效电路法分析场效应管放大电路的Au、Ri、Ro的方法。4.用估算法计算场效应管放大电路静态工作点的方法；掌握用微变等效电路法分析场效应管放大电路的Au、Ri、Ro的方法。 二、一般掌握的内容 1.图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围； 2.三种不同组态（共射、共基、共集）放大电路的特点； 3.多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律；

  5. § 2.1 放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大 成较大的信号。本章所讲的主要是电压放大电路。 放大的本质：实现能量的控制（小能量对 大能量 的控制作用）。 放大的对象：变化量 双极型三极管和场效应管都可以实现放大作用

  6. §2.2 放大电路的主要技术指标 1、放大倍数 电压放大倍数： 电流放大倍数：

  7. Ii Ui Au US ~ 2、输入电阻Ri 放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源索取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级索取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级索取的电流越小，对前级的影响越小。

  8. Au US ~ ~ ro US' 3、输出电阻Ro 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。 输出电阻越小，说明放大电路的带负载能力越强。

  9. Io + Uo - 如何确定电路的输出电阻Ro？ 方法一：计算。 步骤： 1. 所有的电源置零 (将独立源置零，保留受控源)。 2. 加压求流法。

  10. Ro Ro Us' Us' + + RL ~ ~ - - 方法二：测量。 步骤：在输入端加一固定的正弦交流电压 1. 测量开路电压。 2. 测量接入负载后的输出电压。 3. 计算。

  11. Au 0.707Aum Aum 上限截止频率 下限截止频率 fH fL f 放大倍数随频率变化曲线 4、通频带 通频带：BW=fH–fL 通频带越宽，表明放大电路对信号频率的变化具有更强的适应能力。

  12. 5、最大输出幅度 在输出波形没有明显失真的情况下，放大电路能够提供给负载的最大输出电压（或最大输出电流）。一般用峰值或峰-峰值表示。 二次谐波 6、非线性失真系数 三次谐波 基波 7、最大输出功率与效率 最大输出功率 直流电源消耗的功率

  13. IB 大写字母、大写下标，表示直流(静态）量。 ib 小写字母、小写下标，表示交流瞬时值。 iB 小写字母、大写下标，表示全量（直流＋交流） Ib 大写字母、小写下标，表示交流有效值。 iB ib 交流分量 t 符号规定 全量 IB直流分量

  14. § 2.3 单管共发射极放大电路 共射放大电路 以共射放大电路为例讲解工作原理 三极管放大电路有三种形式 共基放大电路 共集放大电路

  15. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 2.3.1 单管共射放大电路的组成 放大元件iC= iB，工作在放大区，要保证发射结正偏，集电结反偏。

  16. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。

  17. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。

  18. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 基极电源与基极电阻 使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。

  19. RC iC iB + VT + VCC Rb uI uO - VBB - 电路改进：采用单电源供电 可以省去

  20. Rb RC C2 C1 + VCC VT + 耦合电容 （隔直电容） uO uI - - 隔直流 通交流 隔离输入输出与电路直流 的联系，同时能使信号 顺利输入输出。

  21. +VCC Rb RC C2 C1 VT + + uO uI - - 简化画法

  22. 外加直流电源的极性是否能保证三极管的发 射结正向偏置，集电结反向偏置。 输入回路的接法应保证信号能输入，以实现 输出回路是否将放大了的信号能 uI ic iB； uo. 送出来，以实现 放大电路是否有一个合适的静态工作点，以保证 波形基本不失真。 判断放大电路有无放大作用的原则： P102题2-1

  23. iC +VCC t iC RC Rb C2 C1 iB + + uCE uCE + iB uo - ui uo t ui t t t - - 2.3.2 单管共发射极放大电路的工作原理 对比图2.4.6

  24. iC ib ib ic t t Q t uBE ui uCE t iB ？ uCE怎么变化 假设uBE有一微小的变化

  25. iC ic t uCE uce t uCE的变化沿一条直线,称为负载线 ？ uce相位如何 uce与ui反相！

  26. §2.4 放大电路的基本分析方法 估算法 静态分析 图解法 放大电路分析 微变等效电路法 动态分析 图解法 计算机仿真

  27. 静态：放大器未加入交流输入信号时的直流工作状态（静态工作点）。静态：放大器未加入交流输入信号时的直流工作状态（静态工作点）。 动态：输入信号加上交流输入信号，放大器各点电压、各支路电流将随输入信号在静态基础上变化。（Au、Ri、Ro） 直流通路：只考虑直流信号的分电路。 交流通路：只考虑交流信号的分电路。 2.4.1 直流通路和交流通路 静态是放大电路正常工作的基础和前提条件； 动态则是放大电路工作的直接目的。 分析电路的步骤：先静态，后动态。

  28. +VCC 直流通路 RC Rb C2 +VCC C1 + RC Rb T + uO 开路 开路 uI RL - - 对直流信号（只有+VCC）

  29. +VCC 置零 RC Rb C2 C1 + + T + + uO uo RL 短路 短路 uI RC RL ui Rb - - - - 对交流信号(输入信号ui) 交流通路

  30. +VCC RC Rb C2 ICQ C1 T + IBQ ui=0时 IEQ=IBQ+ICQ - 2.4.2 静态工作点的近似估算 1、静态工作点 由于电源的存在IB0 IC0

  31. +VCC RC Rb C2 ICQ C1 + T + IBQ UCEQ UBEQ - - ( ICQ,UCEQ ) (IBQ,UBEQ)

  32. IC IB Q Q IBQ ICQ UBE UCE UCEQ UBEQ (IBQ,UBEQ)和( ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。

  33. +VCC RC Rb IB + UBE － 直流通路 用估算法求静态工作点 （1）根据直流通路估算IBQ Rb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。 硅管：UBEQ=(0.6~0.8)V 锗管：UBEQ=(0.1~0.3)V

  34. RC Rb + UCE － 直流通道 （2）根据直流通路估算UCEQ、ICQ +VCC IC

  35. +VCC RC Rb C2 C1 + T + uO uI RL - - 例2.4.1：用估算法计算静态工作点。 已知：VCC=12V，RC=3k，Rb=280k，RL=3 k，三极管的=50，求静态工作点。

  36. 解： 设三极管的UBEQ=0.7V 请注意电路中IB 和IC 的数量级。

  37. 2.4.3 图解法 1. 图解的基本方法 (1)图解分析静态 先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。

  38. +VCC RC Rb iC IC Q + UCE － VCC uCE 直流通路 UCE~IC满足什么关系？ 1. 三极管的输出特性。 2. UCE=VCC–ICRC 。 直流负载线 斜率为-1/RC ICQ IBQ UCEQ

  39. ic + + uce + - RL uo RC Rb ui - - (2)图解分析动态 交流通路 其中：

  40. 的直线。 即：交流信号的变化沿着斜率为： iC和 uCE是全量，与交流量ic和uce有如下关系 所以： 这条直线通过Q点，称为交流负载线。

  41. iC Q VCC uCE 过Q点作一条直线，斜率为： 交流负载线的作法 交流负载线 IBQ

  42. iC/mA iB=80 60 4 40 20 0 当uCE=0时， uCE /V 0 12 例2.4.2：已知电路参数同2.4.1，三极管的输出特性曲线如下图。 解： 作直流负载线 根据uCE=VCC–iCRC 。 当iC=0时，uCE=VCC=12V;

  43. iC/mA iB=80 4 60 40 20 Q 0 12 uCE /V 0 (2)与IB=40μA的交点，即是静态工作点Q。 2 6 由图知：ICQ=2mA, UCEQ=6V

  44. iC/mA 由 4 iB=80 60 Q 40 20 0 0 12 uCE /V 6 (3)画交流负载线 取iC=4mA，则uce=4×1.5=6V，作辅助线。 过Q点做其平行线。

  45. 2.图解法的应用 (1)分析非线性失真 在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，就会造成非线性失真。

  46. iC ib uCE 选择静态工作点 交流负载线 可输出的最大不失真信号

  47. iC 输入波形 ib uCE 输出波形 Q点过低，信号进入截止区 放大电路产生 截止失真 顶部失真 减小Rb，提高Q点，可消除该失真。

  48. 输入波形 ib iC uCE 输出波形 uo Q点过高，信号进入饱和区 放大电路产生 饱和失真 底部失真 增大Rb，降低Q点，可消除该失真。

  49. iC/mA iB=80 60 40 20 0 最大不失真输出幅度Uom将由CD和DE二者中较小的一个决定。当静态工作点Q在交流负载线AB的中点时,CD=DE，Uom最大, 。 uCE /V 0 (2)估算最大输出幅度 交流负载线 A CD=UCEQ-UCES DE≈ICQRL′ Q 直流负载线 B C D E

  50. iC/mA iB=80 60 40 20 Q2 0 uCE /V 0 (3)分析电路参数对静态工作点的影响 增大基极电阻Rb, IBQ将减小,Q点下移,输出波形易产生截止失真。 Q1 Vcc

More Related