模拟电子技术电子教案(第二章2).ppt

模拟电子技术电子教案 制作人 郭建才华南师范大学教育信息技术学院 第二章放大电路分析基础 教学目标 本章是本课程的重点内容 本章应熟练掌握以下内容 放大电路直流工作点 Q点 的估算放大电路指标计算 含电压放大系数Au Uo Ui 输入电阻ri 输出电阻ro的计算根据输出电压波形 判断非线性失真的类型 及怎样调整电路参数消除非线性失真 教学内容 2 1放大电路工作原理2 2放大电路的直流工作状态2 3放大电路的动态分析2 4静态工作点的稳定及其偏置电路2 5多级放大电路 放大电路的分析方法 放大电路分析 静态分析 动态分析 图解法 微变等效电路法 图解法 计算机仿真 解释法 估算法 2 1放大电路工作原理 2 1 1放大电路的组成原理2 1 2直流通路和交流通路 2 1 1放大电路的组成原理 放大电路应具备的条件 放大器件应工作在放大区 对三极管而言 发射结应正向运用 集电结应反向运用 输入信号能输送至放大器件的输入端 即三极管的发射结 有信号电压输出 发射结正向运用 信号能输送至放大器件的发射结 集电结反向运用 有信号电压输出 2 1 2直流通路和交流通路 直流通路 即直流成分的通路 将放大电路中的耦合电容和旁路电容视为开路 交流通路 即交流成分的通路 将放大电路中的直流电源 耦合电容 旁路电容视为短路 放大电路的直流通路 直流通路 放大电路的交流通路 2 2放大电路的直流工作状态 2 2 1解析法确定静态工作点2 2 2图解法确定静态工作点2 2 3电路参数对静态工作点的影响 2 2 1解析法确定静态工作点 静态 输入信号为零 Ui 0或ii 0 时 放大电路的工作状态 也称直流工作状态 电路处于静态时 三极管个电极的电压 电流在特性曲线上确定为一点 称为静态工作点 常称为Q点 一般用IB IC 和UCE表示 1 估算IB UBE 0 7V RB称为偏置电阻 IB称为偏置电流 2 估算UCE Ic IC UCE Ic IB 采用该方法分析静态工作点 必须已知三极管的输入输出特性曲线 共射极放大电路 2 2 2图解法确定静态工作点 UCE EC ICRC 直流负载线 与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点 IB 静态UCE 静态IC UCE EC ICRC 2 2 3电路参数对工作点的影响 2 3放大电路的动态分析 2 3 1图解法分析动态特性 两种方法 1 当输入交流信号后 其负载是R L RC RL 按交流负载线必通过Q点 且斜率为R L 作出交流负载线 2 U CC UCEQ ICQR L 斜率 1 R L 1 RC RL U CC UCEQ ICQR L ICQ 各点波形 uo比ui幅度放大且相位相反 2 3 2放大电路的非线性失真 从交流负载线与特性曲线的交点分析波形关系 可以确定最大不失真输出电压 判断非线性失真的类型 Ucem ICQ RL uo 可输出的最大不失真信号 合适的静态工作点 uo Q点过低 信号进入截止区 称为截止失真 信号波形 uo Q点过高 信号进入饱和区 称为饱和失真 信号波形 1 三极管的微变等效电路 输入回路 当信号很小时 将输入特性在小范围内近似线性 uBE 对输入的小交流信号而言 三极管BE间等效于电阻rbe 2 3 3微变等效电路法 对输入的小交流信号而言 三极管BE间等效于电阻rbe e ube b e c 输出回路 由于 所以 输出端相当于1个受ib控制的电流源 且电流源两端还要并联一个大电阻rce rce的含义 rce很大 一般忽略 三极管的微变等效电路 e b c b e c rbe ic ib ic uo 交流等效电路 微变等效电路 ui uo 2 3 4三种基本组态放大电路的分析 1 放大电路的性能指标 电压放大倍数Au电流放大倍数Ai功率放大倍数Ap输入电阻ri输出电阻ro 电压放大倍数Au Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值 Au Ui Uo 从输入端看进去的等效电阻 从输入端看进去的等效电阻 输入电阻和输出电阻 输入电阻ri 输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻 ri表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数 ri越大 放大电路从信号源吸取的电流就越小 输出电阻ro 输出电阻ro是从输出端看进去的放大电路的等效电阻 输出电阻ro表明放大电路带负载的能力 ro越小 表明放大电路带负载的能力越强 输出电阻的定义 输出电阻ro的测量 测量方法 1 在输入端输入正弦信号2 令RL 测出A B间UO3 接入RL 测出A B间Uo Uo Uo ro RL RL则 ro Uo Uo 1 RL A B 阻抗匹配 阻抗匹配是电子技术中常见的一种工作状态 它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系 当电路实现阻抗匹配时 将获得最大的功率传输 反之 当电路阻抗失配时 不但得不到最大的功率传输 还可能对电路产生损害 例如 无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗 馈线与天线的阻抗也应达到一致 如果阻抗值不一致 发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去 这部分没有发射出去的能量会反射回来 产生驻波 功放与音箱的阻抗匹配 功放的额定输出阻抗 应与音箱的额定阻抗相一致 此时 功放处于最佳设计负载线状态 因此可以给出最大不失真功率 如果音箱的额定阻抗大于功放的额定输出阻抗 功放的实际输出功率将会小于额定输出功率 如果音箱的额定阻抗小于功放的额定输出阻抗 音响系统能工作 但功放有过载的危险 要求功放有完善的过流保护措施来解决 300欧 75欧电视天线阻抗匹配器 创维37L05HR液晶电视接口 75欧电视天线接口 2 共发射极放大电路 3 共集电极放大电路 3 共集电极放大电路 3 共集电极放大电路 共集电极放大电路 也叫射极输出器 特点 同相放大 放大倍数约为1 输入电阻大 输出电阻小 3 共集电极放大电路 射极输出器的输入电阻很大 从信号源取得的信号大 射极输出器的输出电阻很小 带负载能力强 所谓带负载能力强 是指当负载变化时 放大倍数基本不变 4 共基极放大电路 5 三种基本放大电路性能比较 共发射极 输出电压与输入电压反相 ri ro适中 应用广泛 共集电极 输出电压与输入电压同相 ri高 ro低 起隔离作用 共基极 输出电压与输入电压同相 ri低 ro高 用于宽频放大 2 4静态工作点的稳定及其偏置电路 为了保证放大电路的稳定工作 必须有合适的 稳定的静态工作点 但是 静态工作点由UBE 和ICEO决定 这三个参数随温度而变化 Q变 IC变 分压式偏置电阻 RE射极直流负反馈电阻 CE交流旁路电容 IR 5 10 IBI IR IB IR 2 5多级放大电路 多级放大器的耦合方式有阻容耦合直接耦合变压器耦合 2 5 1多级放大器的耦合方式 阻容耦合 阻容耦合 各级间工作点互相独立 便于调整 由于电容器的存在 它不能放大变化缓慢的 直流 信号 不便于集成 直接耦合 直流耦合 工作点前后互相影响 调整困难 它不仅能放大交流信号 也能放大直流信号 便于集成 存在零漂现象 变压器耦合 工作点互相独立 便于调整 成本高 体积重 只能放大交流信号 不能放大变化