模拟电子技术基础 课件 02-1~2讲义(放大及工作原理)

第二章、基本放大电路1、放大的概念及电路的性能指标2、共射极放大电路3、放大电路的分析方法4、静态工作点稳定电路5、共集电极和共基极放大电路6、复合管7、场效应管放大电路2.1放大的概念及电路性能指标⑴放大的对象是变化量；⑵放大的本质是对能量的控制和转换；即在输入端用一个小的变化量去控制能使输出端产生一个大的、与输入变化相对应的变化量，称为放大。⑶放大的前提是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。υS为信号源，RS为信号源内阻，RL为负载。放大电路的电流方向和电压极性如图规定为正。双口网络电压放大倍数（增益）io/AAVuu电流放大倍数（增益）ioi/iAAIii互阻放大倍数（增益）ioi/AARui互导放大倍数（增益）io/iAAGiu1、放大倍数放大电路的输出量和输入量之比。工程上常用分贝表示电压增益、电流增益。dBAlgdBAlgi2020电流增益＝电压增益＝输入电阻Ri等于输入电压与输入电流的比值。即⑴如果信号源为电压源，则要求放大电路的输入电阻越大越好。RiRS⑵如果信号源为电流源，则要求放大电路的输入电阻越小越好。RiRS。输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。iiiiR2、输入电阻假定在输入端外加一测试电压υT，如图所示，根据放大电路内的各元件参数计算相应的测试电流iT，则TTiiR输入电阻的计算方法：输出电阻Ro为从放大器的输出端看进去的等效电阻。3、输出电阻首先要对放大器的输入端所加的信号源作处理。如果信号源为电压源，则令Vs=0,即将电压源短路。如果信号源为电流源，则令Is=0,即将电流源开路。输出电阻的计算方法其次将负载RL去掉，在输出端加一个信号电压V，若输出端电流为I，则输出电阻为：IVRO放大器对负载而言，就相当于负载的信号源。而放大器的输出电阻就相当于信号源的内阻。因此设计放大器时，输出电阻的大小要看负载的性质和要求而定。4、通频带在放大电路中，由于电抗元件（如电容、电感线圈等）及晶体管极间电容的存在，当输入信号的频率过低或过高时，不但放大倍数的数值会变小，而且还将产生超前或滞后的相移。这说明放大倍数是信号频率的函数。通频带是衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。LHbwfff5、最大不失真输出电压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。可以用有效值表示，也可以用峰值或峰峰值表示。6、最大输出功率及效率在输出信号不失真的情况下，负载上能获得的最大功率Pom。直流电源能量的利用率称为效率。VomPP2.2基本共射极放大电路的工作原理当放大电路没有输入信号（ui=0)时，电路中的各处的电压和电流是不变的直流，称为静态工作状态或静态。当放大电路输入信号（ui≠0）后，电路中各处的电压和电流便处于变动状态，这时电路处于动态工作情况，简称为动态。该电路以晶体管的基极作为输入端，集电极作为输出端，发射极作为输入回路和输出回路的共同端。所以称为共发射极（简称共射极）电路。静态时，BJT的各电极的直流电压和直流电流的值，将在特性曲线上确定一点，该点称为静态工作点，用Q（IBQ、ICQ、VCEQ）表示。bBEQBBBQRVVIBQCQIICQCCCCEQIRVV静态工作点的设置，对电路是否产生失真起着非常重要的作用。静态工作点的作用⑴必需根据所用器件的类型提供直流电源，以便设置合适的静态工作点，并为电路提供能源。⑵电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的工作电流。⑶输入信号必需能够作用于放大管的输入回路。⑷当负载接入时，必需保证放大管输出回路的动态信号能够作用于负载。1、直接耦合12bBEQbBEQCCBQRVRVVIBQCQIICQcCCCEQIRVV2、阻容耦合bBEQCCBQRVVIBQCQIICQcCCCEQIRVV2.3放大电路的分析方法定义：在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路。作用：用于研究静态工作点。规定：①电容视为开路；②电感视为短路；③电压源源视为短路，电流源视为开路，但保留其内阻；定义：在输入信号作用下交流电流流经的通路。作用：用于研究动态参数。规定：①大电容视为短路；②无内阻的直流电源视为短路；1、直流通路和交流通路优点：能够综观电路各个电流、电压变化的全过程，物理图像完整而直观。缺点：不能分析复杂电路，小信号工作时作图不准，无法对其它指标（Ri、Ro）进行计算。在已知放大管的输入特性、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。2、图解法例题：共射极放大电路如图所示，VCC=6V，RB=265KΩ，RC=2KΩ,RL=2KΩ。C1、C2足够大，对交流信号可视为短路。三极管曲线为已知。分析该电路。静态分析BBEQCCBQRVVIBQCQIICQCCCCEQIRVVBBEBCCBBECCBRVRVRVVIBCCRVQ（IBQ=20μA、VBEQ=0.7V）CCCCCEIRVVQ（ICQ=1mA、VCEQ=4V）动态分析LcLCcceRiRRi//ceLcRi1电压放大倍数分析iceICEVuuuuA⑴当静态工作点过低时，在输入信号负半周靠近峰值的某段时间内，晶体管b-e间的电压小于开启电压，晶体管截止。因此基极电流产生底部失真。集电极电流和输出电压也出现失真。由于输出信号与输入信号反向，所以输出波形顶部失真。晶体管因截止而产生的失真称为截止失真。失真分析⑵当静态工作点过高时，虽然基极电流不失真，但是由于输入信号正半周靠近峰值的某段时间内，晶体管进入饱和区，导致集电极电流产生顶部失真，输出电压也出现失真。输出波形底部失真。晶体管因饱和而产生的失真称为饱和失真。作业2-1P128:2.32.43、等效电路法优点：简单方便，既可以分析简单电路，又可以分析复杂电路。缺点：不能分析静态及非线性失真。CEBCCEBBEifiif,,21CEICECBVBCCCEICEBEBVBBEBEdidiiididdiidBCEBCEceoebfeccerebiebehihihihCEVBBEieih输出端交流短路时的输入电阻，单位欧姆(Ω）。BICEBEreh输入端交流开路时的反向电压传输比。无量纲。CEVBCfeiih输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数，无量纲。BICECoeih输入端交流开路时的输出电导，单位为西门子S。由于这四个参数量纲各不相同，所以也称为混合参数。ceoebfeccerebiebehihihihceoebfeccerebiebehihihih电流源的流向：对NPN而言，电流流向电极的方向为正。hfeib的方向由ib的方向来决定，若ib为正方向，则hfeib也是正方向。模型中的电压源性质：hreυce也是一个受控源。模型的对象是变化量：放大电路工作时放大的对象是变化量，所以小信号模型中讨论的电压、电流都是变化量，因此不能用该模型求出Q点。模型中的电流源性质：等效电流源hfeib不是独立的电流源，它代表晶体管的电流控制作用。它受到ib电流的控制，所以称它为受控电流源。对于共射极接法的晶体管的小模型，H参数的数量级一般为：Srrhhhhhcerbeoefereie52433101010~101011/hoe比负载电阻大得多，所以可以认为开路。hie是基极和发射极之间的电阻，看起来更明了，用rbe来表示；三极管工作在放大区时ic=βib，所以用β来表示hfe。ebbbbebebbbbbebeierriririirh1mVVrTbb26200工程上经常取根据PN结的电流和电压之间的关系可以得EQTebIVrEQTbbbeieIVrrh1beLCbebLCbbebLCciorR//RriR//RiriR//RiA1、电压增益例题：共射极放大电路如图所示。C1、C2足够大，对交流信号可视为短路。利用等效电路法分析该电路。3、输出电阻CoRIVRbeBiiir//RiR2、输入电阻给定电路如图所示，RS为信号源内阻，其中β=50，VBE=0.7V：（1）计算静态工作点Q；（2）计算电压放大倍Aυ和源放大倍数Aυs;mAAIIBC220004050ARVVIbBECCB403007.012VRIVVCCCCCE44212（1）计算静态工作点（2）计算电压放大倍数bbeiirbLcLCoiRiRR)//(6.117850250KrRriRiAbeLbebLbiO85004.22651200)1(ETbbbeIVrr入电压方向相反。负号表示输出电压和输ssbebbebiRrRrR////85.0150850850////sbebbebsiRrRrR96.9985.0AAsiiosos益越小。内阻越大，电压放大增。压放大增益的影响很大信号源内阻的大小对电☆共射极放大电路的电压放大倍数为：beLiOrRA☆共射极放大电路的输入电压和输出电压是相反的。给定电路如图所示，RS为信号源内阻，其中β=50，rbe=850Ω：计算（1）输入电阻Ri；（2）输出电阻Ro；bTbeTRbTRriiib850//bbeTTiRriR0S0bi是受控电流源又bi0bciiccRRcTiiii又KRiRCTTo4作业2-2P128:2.5P131:2.7