模电-基本放大电路

1第二章基本放大电路2第二章基本放大电路2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标2.2基本共射放大电路的工作原理2.3放大电路的分析方法2.4放大电路静态工作点的稳定2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6场效应管放大电路2.7晶体管基本放大电路的派生电路32.1放大的概念和放大电路的主要性能指标2.1.1放大的概念2.1.2放大电路的性能指标4放大器将输入的信号放大扬声器由放大后的信号驱动2.1.1放大的概念在生产实践中常常需要将微弱的电信号放大，使之变成较大的信号。例如：扩音机电路。扩音机的主要组成部分是放大器。放大器话筒将声音信号转换成微弱电信号电路工作电源5放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真判断电路能否放大的基本出发点62.1.2放大电路的性能指标放大电路的主要性能指标：放大倍数A；输入电阻Ri；输出电阻Ro；通频带fbw；非线形失真系数D；最大不失真输出电压；最大输出功率Pom与效率oIRs+-+-RL+-放大电路RiRo+-iIiUoUsUoU´信号源信号源内阻输入电压输出电压输入电流输出电流71.电压放大倍数2.电流放大倍数3.电压对电流的放大倍数4.电流对电压的放大倍数iouuuUUAAioiiiIIAAiouiIUAioiuUIAoIRs+-+-RL+-RiRo+-iIiUoUsUoU´一、放大倍数衡量放大电路的放大能力8从放大电路输入端看进去的等效电阻iiiIURoIRs+-+-RL+-RiRo+-iIiUoUsUoU´二、输入电阻RiRi9输入电阻大一些好还是小一些好？若信号源是电压源（信号源内阻小），输入电阻越大，要求信号源提供的电流越小，信号源内阻对输入电压的影响越小。所以，输入电阻越大，对信号源要求越小！~RssURiiUiI若信号源是电流源（信号源内阻大），输入电阻越小，信号源内阻对输入电流的影响越小。所以，输入电阻越小，信号源内阻上的损失越小！10'oLoLoURRRULo'ooR)UU(R1从放大电路输出端看进去的等效电阻oIRs+-+-RL+-RiRo+-iIiUoUsUoU´三、输出电阻Ro输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro11输出电阻大一些好还是小一些好？UO~RosURL输出电阻越小，在负载变化时，引起输出电压的变化越小，即输出电压越稳定所以，输出电阻越小，带负载能力越强！12输入电阻与输出电阻是描述电子电路在相互连接时所产生的影响而引入的参数。放大电路II的输入电阻Ri2是放大电路I的负载电阻，而放大电路I可看成放大电路II的信号源，内阻就是放大电路I的输出电阻Ro1。两个放大电路相连接RL放大电路I+-Ri1RO1+-+-iU1oU'1oU放大电路IIRi2RO2+-+-oU'2oU后级的输入电阻越大，对前级的放大倍数影响越小；前级的输出电阻越小，对后级的输入电压影响越小。输入电阻越大，输出电阻越小，前后级相互影响越小。13四、通频带fbwfL--下限截止频率fH--上限截止频率fbw--通带频率LHbwffffLfH高频段0f||A低频段中频段||mA||707.0mA衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。14输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比称为非线性失真系数D。A2、A3为谐波幅值A1为基波幅值213212AAAAD五、非线性失真系数D15当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压有效值。omoppUU22六、最大不失真输出Uom16七、最大输出功率与效率在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率，记为Pom。直流电源能量的利用率称为效率ηPv为电源消耗的功率VomPP172.2基本共射放大电路的工作原理2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用2.2.2设置静态工作点的必要性2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析2.2.4放大电路的组成原则182.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适的IB。VCC：使UCE≥Uon，同时作为负载的能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。VBBuiRbRcVCCT+-+-uo放大元件T：工作在放大区，要保证发射结正偏集电结反偏。共射：发射极e为参考点。b对e输入。c对e输出。各元件作用19静态和动态静态：ui=0的状态。动态：ui0的状态。放大电路的两种工作状态uiiBiCuBEuoVBBuiRbRcVCC+-+-uo输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降均为直流，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。20(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点iBuBEQIBQUBEQiCuCEQUCEQICQ静态工作点21)(oCEcbicuuiiiuURBEQ输入电压ui不为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降随ui的变化而变化。动态uiiBiCuBEuoVBBuiRbRcVCC+-+-uoiBuBEQuiib22输入：交流小信号ui输出：交流大信号uo正常工作时，直流电源供电各极的电压、电流为：iB，uBE，iC，uCE均为直流与交流的叠加！uiiBiCuBEuoVBBuiRbRcVCC+-+-uo)()(ocecbibuuUuiIiiIiuuUuCEQCECQCBQBeBEQBE231.当ui=0时+VCCui=0IBIC+-UBE+-UCERbRcT+-+-uoIBQ=0，ICQ=IBQ=0，UCEQ=VCC晶体管处于截止状态。2.2.2设置静态工作点的必要性24若其峰值小于b-e间的开启电压Uon,则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，输出电压毫无变化。uit0Uontuo0VCC2.当ui≠0时+VCCui0IBIC+-UBE+-UCERbRcT+-+-uo25若信号幅度足够大，晶体管只可能在信号正半周大于Uon的时间间隔内导通，导致输出电压严重失真。Uontuo0VCCt0ui★对放大电路的基本要求有两个：1.不失真；2.能够放大。没有设置合适的静态工作点+VCCui≠0iBiC+-uBE+-uCERbRcT+-+-uo只有在信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态，输出信号才不会产生失真。这就必须设置合适的静态工作点。26)(oCEcbicuuiiiuURBEQ输入电压ui不为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降随ui的变化而变化。动态uiiBiCuBEuoVBBuiRbRcVCC+-+-uoiBuBEQuiib272.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析uiIBIC+-UBE+-UCERbRcVBBVCCT+-+-uouBEtiCtuCEtiBtUBEQICQUCEQIBQubeibuceic动态信号驮载在静态之上282.2.4放大电路的组成原则１、晶体管必须工作在放大区。电源极性要正确，工作点要合适。2、信号能输入。输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。3、信号能输出。当负载接入时，保证放大管输出回路的动态电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。4、信号不失真。要有合适的静态工作点。（可以调整）适当的信号幅度。29ecbPNP：NPN：ecb-+++-+++VCVBVEVCVBVE30实用的共射放大电路问题：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”将两个电源合二为一共地，且要使信号驮载在静态之上静态时，b1BEQRUU动态时，b-e间电压是uI与Rb1上的电压之和。注意：Rb1必不可少！若Rb1＝0，则静态时，由于输入端短路，晶体管截止，电路不可能正常工作。31直接耦合共射放大电路信号源与放大电路、放大电路与负载电阻均直接相连信号源与放大电路、放大电路与负载电阻均直接相连32信号源与放大电路、放大电路与负载电阻均直接相连信号源与放大电路、放大电路与负载电阻通过电容直接相连阻容耦合共射放大电路RbRc+VCCuiT+-+-uoC1RL+UBEQ+UCEQC2--VCC与Rb相配合，得到合适的基极电流IBQ，ICQ，UCEQ。耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？CEQC2BEQC1UUUU，C1、C2为耦合电容！33两种实用共射放大电路RbRc+VCCuiT+-+-uoC1RL+UBEQ+UCEQC2--34讨论1.用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。352.3放大电路的分析方法2.3.1直流通路与交流通路2.3.2图解法2.3.3等效电路法362.3放大电路的分析方法分析原则：动静分开，先静后动静态分析：估算静态工作点动态分析：放大倍数；输入输出电阻；通频带；分析失真估算法图解法图解法微变等效电路法使用交流通路使用直流通路37通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。2.3.1直流通路与交流通路381、直流通路：信号源视为短路，但应保留其内阻。在直流电源作用下静态（直流）电流流经的通路。画法：电容视为开路；电感线圈视为短路（即忽略线圈电阻）估算静态工作点用直流通路注意！39直流通路Rc+VCCT-+uoRb1Rb2RLRSuS+-Rc+VCCTRb1Rb2RLRS直接耦合共射放大电路的直流通路402、交流通路容量大的电容（如耦合电容）视为短路；输入信号作用下交流信号流经的通路画法：无内阻的直流电源（如+VCC）视为短路。动态分析用交流通路注意！41OU交流通路Rc+VCCT-+uoRb1Rb2RLRSuS+-RcT-+uoRb1Rb2RLRSuS+-T-+RLRb1RSSU+-RcRb242开路开路Rb+VCCRC阻容耦合共射放大电路直流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C243Rb+-+-RLOUiUTRc交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2iUOU442.3.2静态分析估算法图解法451.估算法：UBEQ已知！画出放大电路的直流通路由直流通路列方程求解uIRbRcVBBT+-+-uOVCCuI=0VCCRbRcVBBT+-uO46RbRcVBBTVCCIBQICQIEQUCEQbBQBBBEQRIVUcCQCCCEQRIVUbBEQBBBQRUVIBQCQII47Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路RbRc+VCCTcCQCCCEQRIVUbBEQCCBQRUVIBQCQII482.图解法：由直流通路列输入输出回路KVL方程画出放大电路的直流通路在晶体管的输入输出特性上做直流负载线特性曲线与做直流负载线的交点为工作点在已知放大管的输入、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下,利用作图的方法对放大电路进行分析即为图解法49输入回路输出回路cCCCCERIVUiB0uBEVBBQIBQUBEQVBB/Rb输入回路负载线IB=IBQQICQ直流负载线UCEQuCEiC0VCC/RCVCCRbRcVBBTVCCIBQICQIEQUCEQbBBBBERIVU50习题（写在作业本上）P138:2.2,2.6思考题：P79;P85;自测题：P136P138:2.1512.3.3动态分析微变等效电路法图解法在静态工作点已知的前提下，叠加一交流小信号52一、用图解法进行动态分析画出放大电路的交流通路在晶体管的输出特性上做交流负载线在图中分析：电压放大倍数最大不失真电压幅度失真情况53Rc+VCCui+-+-uoRbRLC1+-+-C2放大电路动态工作时