电工技术 电子技术 课件ppt基本放大、常用放大电路.ppt

一 放大电路的组成原则 1 晶体管必须工作在放大区 发射结正偏 集电结反偏 2 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流 3 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压 经电容耦合只输出交流信号 2 1基本放大电路的组成 二 放大电路中元件的作用 信号源 负载 单电源供电时常用的画法 共发射极基本电路 2 2放大电路的主要技术指标 p22 24 电压放大倍数输入电阻输出电阻通频带最大不失真输出幅度 三 各量的规范表示法p22 2 3共射极放大电路 一 直流通路和交流通路概念和画法 1 直流通路 无输入信号时电流 直流电流 的通路 用来计算静态工作点 2 交流通路 有输入信号时交流分量 变化量 的通路 用来计算电压放大倍数 输入电阻 输出电阻等 例 画出下图放大电路的直流通路 直流通路 直流通路用来计算静态工作点q ib ic uce 对直流信号电容c可看作开路 即将电容断开 断开 断开 无输入信号 ui 0 时 uo 0ube ubeuce uce 对交流信号 有输入信号ui时的交流分量 交流通路 短路 短路 对地短路 ube 无输入信号 ui 0 时 uo 0ube ubeuce uce 有输入信号 ui 0 时 uce ucc icrc uo 0ube ube uiuce uce uo 二 放大电路的静态分析 1 静态概念及静态分析目的 2 分析方法 估算法 图解法 例 用估算法计算静态工作点 已知 ucc 12v rc 4k rb 300k 37 5 解 用图解法确定静态值 直流负载线 三 放大电路的动态分析 2 分析方法 微变等效电路法 图解法 1 动态分析 计算电压放大倍数au 输入电阻ri 输出电阻ro等 1 晶体管的微变等效电路 ube rbe一般为几百欧到几千欧 微变等效电路法 1 输入回路 q 输入特性 晶体管的输入电阻 2 输出回路 rce愈大 恒流特性愈好因rce阻值很高 一般忽略不计 晶体管的输出电阻 输出特性 一般在20 200之间 ib 晶体三极管 微变等效电路 3 晶体管的微变等效电路 2 放大电路的微变等效电路 交流通路 微变等效电路 3 放大倍数 电路输入 输出电阻的计算 共射极放大电路特点 1 放大倍数高 2 输入电阻低 3 输出电阻高 求ro的步骤 1 断开负载rl 3 外加电压 4 求 外加 2 令或 图解法 d c 1 交流负载线 交流负载线反映动态时电流ic和电压uce的变化关系 交流负载线斜率 2 图解分析 rl 3 非线性失真 若q设置过高 适当减小基极电流可消除失真 若q设置过低 如果q设置合适 信号幅值过大也可产生失真 减小信号幅值可消除失真 2 4射极偏置放大电路 一 温度变化对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中 当温度升高时 icbo 温度升高时 ic将增加 使q点沿负载线上移 ic uce q 温度升高时 输出特性曲线上移 o 二 射极偏置放大电路 分压式偏置电路 1 稳定q点的原理 vb ve vb vb固定 2 静态工作点的计算 估算法 vb 3 动态分析 对交流 旁路电容ce将re短路 re不起作用 au ri ro与固定偏置电路相同 如果去掉ce au ri ro 旁路电容 去掉ce后的微变等效电路 如果去掉ce au ri ro 无旁路电容ce 有旁路电容ce au减小 分压式偏置电路 ri提高 ro不变 对信号源电压的放大倍数 信号源 考虑信号源内阻rs时 例1 在图示放大电路中 已知ucc 12v rc 6k re1 300 re2 2 7k rb1 60k rb2 20k rl 6k 晶体管 50 ube 0 6v 试求 1 静态工作点ib ic及uce 2 画出微变等效电路 3 输入电阻ri ro及au 解 1 由直流通路求静态工作点 直流通路 2 由微变等效电路求au ri ro 2 5射极输出器 因对交流信号而言 集电极是输入与输出回路的公共端 所以是共集电极放大电路 因从发射极输出 所以称射极输出器 求q点 一 静态分析 直流通路 二 动态分析 1 电压放大倍数 电压放大倍数au 1且输入输出同相 输出电压跟随输入电压 故称电压跟随器 微变等效电路 2 输入电阻 射极输出器的输入电阻高 对前级有利 ri与负载有关 3 输出电阻 射极输出器的输出电阻很小 带负载能力强 共集电极放大电路 射极输出器 的特点 1 电压放大倍数小于1 约等于1 2 输入电阻高 3 输出电阻低 4 输出与输入同相 射极输出器的应用 主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点 1 因输入电阻高 它常被用在多级放大电路的第一级 可以提高输入电阻 减轻信号源负担 2 因输出电阻低 它常被用在多级放大电路的末级 可以降低输出电阻 提高带负载能力 3 利用ri大 ro小以及au 1的特点 也可将射极输出器放在放大电路的两级之间 起到阻抗匹配作用 这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级 例1 在图示放大电路中 已知ucc 12v re 2k rb 200k rl 2k 晶体管 60 ube 0 6v 信号源内阻rs 100 试求 1 静态工作点ib ie及uce 2 画出微变等效电路 3 au ri和ro 解 1 由直流通路求静态工作点 直流通路 2 由微变等效电路求au ri ro 微变等效电路 3 1多级放大电路 常用的耦合方式 直接耦合 阻容耦合和变压器耦合 一 耦合方式 二 rc阻容耦合放大电路 第一级 第二级 负载 信号源 两级之间通过耦合电容c2与下级输入电阻连接 1 静态分析 由于电容有隔直作用 所以每级放大电路的直流通路互不相通 每级的静态工作点互相独立 互不影响 可以各级单独计算 两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路 2 动态分析 微变等效电路 第一级 第二级 例1 如图所示的两级电压放大电路 已知 1 2 50 t1和t2均为3dg8d 1 计算前 后级放大电路的静态值 ube 0 6v 2 求放大电路的输入电阻和输出电阻 3 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 解 1 两级放大电路的静态值可分别计算 第一级是射极输出器 第二级是分压式偏置电路 解 第二级是分压式偏置电路 解 2 计算ri和r0 由微变等效电路可知 放大电路的输入电阻ri等于第一级的输入电阻ri1 第一级是射极输出器 它的输入电阻ri1与负载有关 而射极输出器的负载即是第二级输入电阻ri2 微变等效电路 2 计算ri和r0 2 计算ri和r0 3 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 第一级放大电路为射极输出器 3 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 第二级放大电路为共发射极放大电路 总电压放大倍数 一 直接耦合 将前级的输出端直接接后级的输入端 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号 3 2差分放大电路 2 零点漂移 零点漂移 指输入信号电压为零时 输出电压发生缓慢地 无规则地变化的现象 产生的原因 晶体管参数随温度变化 电源电压波动 电路元件参数的变化 直接耦合存在的两个问题 1 前后级静态工作点相互影响 二 基本差放1 零点漂移的抑制 uo vc1 vc1 vc2 vc2 0 2 信号输入方式 两管集电极电位呈等量同向变化 所以输出电压为零 即对共模信号没有放大能力 1 共模信号ui1 ui2大小相等 极性相同 两管集电极电位一减一增 呈等量异向变化 2 差模信号ui1 ui2大小相等 极性相反 uo vc1 vc1 vc2 vc 2 vc1 即对差模信号有放大能力 3 比较输入 ui1 ui2大小和极性是任意的 例1 ui1 10mv ui2 6mv ui2 8mv 2mv 例2 ui1 20mv ui2 16mv 可分解成 ui1 18mv 2mv ui2 18mv 2mv 可分解成 ui1 8mv 2mv 共模信号 差模信号 放大器只放大两个输入信号的差值信号 差动放大电路 3 存在问题 不全对称 单输出时无法抑制零漂 三 典型差分放大电路 长尾 re的作用 稳定静态工作点 限制每个管子的漂移 ee 用于补偿re上的压降 以获得合适的工作点 电位器rp 起调零作用 静态分析 发射极电位ve 0 每管的基极电流 每管的集 射极电压 单管直流通路 动态分析 单管差模信号通路 同理可得 单管差模电压放大倍数 双端输入 双端输出差分电路的差模电压放大倍数为 当在两管的集电极之间接入负载电阻时 式中 两输入端之间的差模输入电阻为 两集电极之间的差模输出电阻为 即 单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半 共模抑制比 kcmr越大 说明差放分辨差模信号的能力越强 而抑制共模信号的能力越强 3 3互补对称功率放大电路 一 对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用 是放大电路的输出级 去推动负载工作 1 输出的功率尽可能大 2 效率要高 3 非线性失真要小 二 晶体管的工作状态 甲类工作状态 乙类工作状态 甲乙类工作状态 三 otl电路 1 静态时 ui 0 ic1 0 ic2 0 otl原理电路 电容两端的电压 c 2 动态时 ic1 ic2 交流通路 uo 3 交越失真 当输入信号ui为正弦波时 输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真 交越失真产生的原因由于晶体管特性存在非线性 ui 死区电压晶体管导通不好 工作于甲乙类状态 克服交越失真的措施 4 克服交越失真的otl互补对称放大电路 otl互补对称放大电路 b 5 输出最大不失真功率 四 无输出电容 ocl 的互补对称放大电路 ocl电路需用正负两路电源 其工作原理与otl电路基本相同 输出最大不失真功率 五 复合管 复合管的构成 方式1 复合管的电流放大系数 1 2 复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同 方式2 3 4集成运算放大器 1 集成电路特点 体积小 重量轻 功耗低 可靠性高 价格低 集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上 组成一个不可分的整体 一 集成运放特点 组成 符号 输出端 2 组成 输入端 3 运算放大器的符号 输出端 实际运放开环电压放大倍数 二 主要参数p55 1 最大输出电压uopp 2 开环电压放大倍数auo 3 输入失调电压uio 4 输入失调电流iio 5 输入偏置电流iib 6 共模输入电压范围uicm 理想的运算放大器 1 理想化的主要条件 1 开环电压放大倍数 2 差模输入电阻 3 开环输出电阻 4 共模抑制比 三 理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时 一般将它看成是 2 分析依据 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的 曲线称为传输特性 uo sat uo sat uim uim 线性区 正饱和区 负饱和区 运放要工作在线性区必须有负反馈 auo 理想运放电压传输特性 理想运算放大器及其分析依据 uo sat uo