模拟电子技术基础课件02-12讲义(放大及工作原理).ppt

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,放大的对象是变化量； 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。 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。,一、放大,二、放大电路的性能指标,S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）,电流放大倍数（增益）,互阻放大倍数（增益）,互导放大倍数（增益）,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。,输入电阻Ri等于输入电压与输入电流的比值。即,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。 RiRS,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。,2、输入电阻,假定在输入端外加一测试电压T ，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,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：,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。,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。,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（ui0）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。,一、静态工作点,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。,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,二、波形分析,三、放大电路的组成原则,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。,电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的工作电流。,输入信号必需能够作用于放大管的输入回路。,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。,四、常见的共射放大电路,1、直接耦合,2、阻容耦合,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：电容视为开路；电感视为短路；电压源源视为短路，电流源视为开路，但保留其内阻；,直流通路,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：大电容视为短路；无内阻的直流电源视为短路；,交流通路,1、直流通路和交流通路,直流通路,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=265K，RC =2K, RL =2K 。 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,Q,输入回路直流负载线,Q（IBQ=20A、VBEQ=0.7V ）,Q,直流负载线,Q（ICQ=1mA、VCEQ=4V ）,动态分析,Q,交流负载线,交流负载线,电压放大倍数分析,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。,交流负载线,失真分析,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。,交流负载线,作业2-1,P128: 2.3 2.4,3、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。,三极管的H参数等效模型,输出端交流短路时的输入电阻，单位欧姆(）。,输入端交流开路时的反向电压传输比。无量纲。,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。,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。,H参数等效模型：,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： hrece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：,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=ib，所以用来表示hfe。,根据PN结的电流和电压之间的关系可以得,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,2、输入电阻,例题1,给定电路如图所示，RS为信号源内阻，其中=50，VBE=0.7V：（1）计算静态工作点Q；（2）计算电压放大倍A和源放大倍数As ;,解,（1）计算静态