模拟电子电路.ppt

学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 1 模拟电子电路 邓肖粤浙江电大机械电子系 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 2 本章的主要学习内容 1 1概述1 2工作原理1 3主要技术指标1 4基本分析方法 图解法 微变等效电路法1 5静态工作点的稳定1 6放大电路的三种组态1 8放大电路的频率响应1 9多级放大电路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 3 第一章放大电路的基本原理和分析方法 1 1概述放大电路是模拟电路中最常用的 最基本的一种典型电路 放大 的实质是能量的控制 放大的作用是针对变化量而言的 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 4 1 2单管放大电路 1 单管放大电路的组成1 电路如图所示2 电路中各元件的作用2 单管放大电路的放大原理 放大的目的 ui uo输入回路 ui iB三极管 iB iC iB 输入回路 iC uo 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 5 2 单管放大电路的放大原理 组成放大电路必须做到三点基本要求 1 为了保证三极管工作在放大区 必须使三极管的发射结正向偏置 集电结反向偏置 3 输出端能得到放大了的信号 输出回路应使集电极电流的变化能够转变为集电极电压的变化 即保证 iC uCE 2 必须使输入信号的变化能送到输入回路中 并使基极电流变化 即保证 ui iB 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 6 2 单管放大电路的放大原理 实际的单管共射放大电路 1 用单电源VCC供电 省去VBB 2 用了C1 C2的输入端和输出端的隔直电容 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 7 2 单管放大电路的放大原理 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 8 1 3放大电路的主要技术指标 一 放大倍数1 电压放大倍数2 电流放大倍数 放大电路 放大倍数是衡量电路放大能力的指标 放大倍数在电路无明显失真的情况下才有意义 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 9 二 输入电阻 对同一个信号源 Us Rs 输入信号Ui的大小与输入电阻Ri有关 Ri愈大 Ui愈大 Ii愈小 则放大电路向信号源索取的电流愈小 对同样Au来说得到的Uo也愈大 Au 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 10 三 输出电阻 Ri 输出电阻Ro是衡量放大电路带负载能力的指标 Ro愈小 电路的带负载能力愈强 Ro也可实测 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 11 四 最大输出幅度Uomax 五 最大输出功率Pom与效率 六 失真系数 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 12 七 通频带 通频带是衡量电路对不同频率的输入信号适应能力的指标 把放大倍数下降到中频放大倍数0 707倍的两点所限定的频率范围定义为放大电路的通频带 用符号fbw表示 f Au Aum 0 707Aum fbw 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 13 1 4放大电路的基本分析方法 一 直流通路与交流通路电路对直流信号来说 电容开路 静态工作点的分析要用直流通路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 14 1 直流通路与交流通路 C1 ui 对交流信号 电容C和直流电源VCC视为短路 电路动态特性的分析要用交流通路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 15 二 静态工作点的近似估算 输入回路 VCC Rc Rb 硅管 UBEQ 0 7V锗管 UBEQ 0 2V 三极管工作区 ICQ IBQ 输出回路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 16 1 4 2图解法 一 图解的基本方法 一 用图解法分析静态工作点 求ICQ UCEQ 1 输入回路估算IBQ 硅管 UBEQ 0 7V锗管 UBEQ 0 2V 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 17 一 用图解法分析静态工作点 2 输出回路求ICQ UCEQ M RCVCC iB uCE M N左边是三极管输出特性iC f uCE iB 常数 M N右边满足直线uCE VCC iCRC 该直线斜率为 1 RC称为直流负载线 iB IBQ iB 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 18 例1 4 2 试用图解法确定放大电路的静态工作点 解 1 用近似估算法求IBQ 设UBEQ 0 7V 则 iB 160 A 120 A80 A40 A0 A VCC 20V ui Rc2 5k Rb240k 2 在输出特性曲线上作直线uCE VCC iCRC 可得 ICQ 4mA UCEQ 10V 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 19 二 用图解法分析放大电路的动态 1 图解法当ui 0时 Uc1 UBEQ 只要信号频率 足够大 1 C1 0 所有的ui都叠加到Uc1上 C1 得 uBE Uc1 ui UBEQ ui Uc1 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 20 输入回路 uBE V uBE V iB A t t 0 Q iB IBQ UBEQ uBE uBE1 uBE2 ui iB iB1 iB2 0 670 70 73 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 21 输出回路 uCE uCE1 uCE2 iB 160 A 120 A80 A40 A0 A uCE V t t iC ICQ t iB IBQ uo t 0 UCEQ UCE1 UCE2 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 22 例1 4 3 试用图解法求电路的电压放大倍数Au 已求出静态工作点 IBQ 80 A ICQ 4mA UCEQ 10V 输入回路得 uBE1 0 73V uBE2 0 67V 负载线方程为 uCE 20 2 5iC输出回路得 uCE1 5V uCE2 15V C2 uo VCC 20V Rc2 5k Rb240k ui 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 23 2 波形图 iB iC 特点 交直流并存 共射电路的电压放大 共射电路的倒相 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 24 3 交流负载线与直流负载线 M N右边的伏安特性为交流负载线 它的斜率为 iC uCE 1 R L交流负载线比直流负载线陡 它同时过Q点 uo ui N RL Rc M iC iC uCE uCE RL 直流负载线 R L RC RL 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 25 例1 4 4 电路与三极管输出特性如图所示 电容足够大 试画出直流和交流负载线 并求Au 解 作交流负载线 R L Rc RL 1 25k 过Q点作一条斜率为 1 R L的直线 uo RL2 5k C1 iB 160 A 120 A80 A40 A0 A 求电压放大倍数 ui 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 26 二 图解法的应用 一 分析输出波形的非线性失真截止失真 uBE uBE t t 0 iB iB Q IBQ 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 27 一 分析输出波形的非线性失真 截止失真 uCE iC 0 t iC ICQ uCE t Q UCEQ iB 截止失真 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 28 一 分析输出波形的非线性失真 饱和失真 uCE iC 0 t iC ICQ uCE t UCEQ Q iB 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 29 二 估算最大不失真输出幅度 最大不失真输出幅度由图中Q C D点决定 为了尽量使用动态工作范围 Q点应设置在线段CD的中点 这时 EF FG就是最大不失真电压输出波形的峰值 uCE iC 0 EFG C D 如果Q点不在线段CD的中点 则EF FG 最大不失真电压输出峰值由小的那段确定 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 30 三 放大电路参数对静态工作点的影响 uo Rb240k RL2 5k ui uCE iC 0 uCE iC 0 Q1 Q1 VCC2 VCC1 VCC1VCC2 Q2 VCC Rb2 Rb1 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 31 三 放大电路参数对静态工作点的影响 uo Rb240k RL2 5k ui uCE iC 0 uCE iC 0 Q1 Q1 RC2 RC1 VCC Q2 VCC 2 1 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 32 小结 图解法的主要优缺点 优点 1 能分析静 动态2 直观 形象3 适用于大信号情况 如分析功率放大电路4 实际工作中有助于检查Q点是否合适 缺点 1 烦琐 有作图误差 不易定量分析2 实际特性曲线有差别3 有局限 如不能用于有Re的电路4 无法分析高频电路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 33 1 4 3微变等效电路法 一 三极管的微变等效电路 iB uBE uBE iB uCE iC 0 Q Q iB iC 三极管输入端的微变等效是电阻rbe 三极管输出端的微变等效是电流源 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 34 一 三极管的微变等效电路 三极管经局部线性化后得到的简化的h参数微变等效电路 有一定误差 在小信号情况下能够满足工程计算的要求 iB iC rbe iB uCE uBE b c e 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 35 二 放大电路的微变等效电路 VCC ui uo Rc Rb C2 T b e c RL 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 36 三 rbe的近似估算 只给出计算的近似公式 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 37 例1 4 7 1 估算静态工作点 2 估算rbe和Au 3 换上 100 Q点将如何变 4 换上 100后 保持IEQ不变 需调Rb 则Au如何变化 5 仍用原来的 50的三极管 调整Rb使IEQ增大一倍 则Au C2 Rc5k RL5k Uo C1 Ui 在如图电路中 50 rbb 200 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 38 微变等效电路法小结 1 它是一种最基本分析方法2 分析步骤 1 估算静态工作点 2 求rbe和 3 画出电路的微变等效电路 4 根据微变等效电路列有关方程 求解Au Ri Ro等参数 3 微变等效电路法的主要优缺点优点 能分析复杂电路 分析简便 可以用线性电路的方法精确计算电路参数 缺点 不能分析静态工作点 不够直观 不能分析非线性失真情况和最大输出幅值等 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 39 1 5静态工作点的稳定问题 放大电路的各种指标 如Au Ri及非线性失真等都与静态工作点有着密切的关系 静态工作点往往受到环境温度的影响 本节先分析温度变化对放大电路的静态工作点的影响 然后讨论如何采取措施使静态工作点稳定 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 40 1 5 1温度对静态工作点的影响 温度变化时 将影响到放大元件的参数 UBE ICBO等 T uBE IBQ T ICQ ICEO 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 41 1 5 2分压式静态工作点稳定电路 一 电路组成及工作原理电路满足UBQ基本不变 则 T OC ICQ IEQ UEQ UBQ基本不变 UBE UBQ UEQ IBQ ICQ 电路保持ICQ基本稳定 保持静态工作点的基本稳定 IR IBQ IEQ UEQ UBQ C1 Ui 保持UBQ基本不变的条件 IR IBQ 一般取IR 5 10 IBQ 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 42 二 静态和动态的分析计算 一 静态分析 UBQ 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 43 二 动态分析 可见分压式工作点稳定电路的电压放大倍数与基本共射放大电路的电压放大倍数一样 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 44 1 6单管放大电路的三种组态 1 6 1共集电极放大电路一 静态分析IBQRb UBEQ IEQRe VCC 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 45 二 动态分析 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 46 二 动态分析 1 Re RL rbeAu 1 且Au 1 Au为正值 Uo与Ui同相 电路又称为射极跟随器 R i rbe Ri rbe 注意 R i rbe Re RL 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 47 二 动态分析 Rb Ro很小 通常为几十欧姆 Ro Uo Io Us 0 RL R o Re R o Uo Ie Us 0 RL 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 48 共集电极放大电路的特点 共集电极放大电路 射极输出器 的电压放大倍数小于1 输出电阻大 输入电阻小 常用作多级放大电路的输入级 输出级 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 49 例1 6 2 两个电路中 各三极管 50 rbe 1 5k Rs 10k 试计算两个电路总的Aus 并比较之 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 50 例1 6 3 两个电路中 各三极管 50 rbe 1 5k RL 1k 试计算两个电路总的Au 并比较之 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 51 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 52 三种组态的比较 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 53 1 8放大电路的频率响应 1 8 1频率响应的一般概念幅频特性和相频特性 通频带 频率失真 波特图 1 8 2三极管的频率参数共射截止频率f 特征频率fT 共基截止频率f 1 8 3单管共射放大电路的频率响应频率响应的定性分析 混合 等效电路 阻容耦合单管共射放大电路的波特图 直接耦合单管共射放大电路的波特图 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 54 1 8 1频率响应的一般概念 一 幅频特性和相频特性电路中的各种电容和电感的作用 当输入不同的频率信号时 Au将有所不同 同时会产生一定的相移 幅频特性 相频特性 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 55 二 通频带 中频放大倍数 Aum下限频率 fL上限频率 fH通频带 fbw fH fL 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 56 三 频率失真 对非单一频率的输入信号 输出将会出现失真 幅频失真 相频失真 注意频率失真与非线性失真的区别 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 57 1 9多级放大电路 1 9 1多级放大电路的耦合方式1 9 2多级放大电路的电压放大倍数 输入电阻和输出电阻1 9 3多级放大电路的频率响应 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 58 1 9 1多级放大电路的耦合方式 一 阻容耦合优点 各级电路被电容隔离 Q点独立 适合中频放大 缺点 不适合低频信号和直流信号的放大 电容体积大 不宜集成化 主要用于由分立元件组成的放大电路 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 59 1 9 1多级放大电路的耦合方式 二 直接耦合优点 可放大交流和直流信号 便于集成化 缺点 各级的点互有影响 分析计算麻烦 改进 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 60 1 9 1多级放大电路的耦合方式 直接耦合的电平移动 改进二 图 a 电路利用稳压管实现电平移动 图 b 电路采用NPN和PNP两种不同型号的三极管的配合来实现电平的移动 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 61 1 9 1多级放大电路的耦合方式 直接耦合电路改进三电路使用正负电源 这可以使输入电压为零时 输出电压也为零 学习教程教材多媒体课件 友情分享 GOODGOODSTUDAY DAYDAYUP 62 1 9 1多级放大电路的耦合方式 直接耦合的零点漂移问题当ui为零时电路的输出uo并不为零 信号经多级电路放大后 能 淹没 有用信号 产生零漂的原因是三极管参数受温度的影响 抑制零漂的几种