主要性能指标 22基本放大电路的工作原理.ppt

模拟电子技术基础 1 晶体管工作在放大状态的外部条件 发射结正向偏置 集电结反向偏置 2 晶体管三个极电流关系 3 输出特性三个区域的特点 放大区 发射结正偏 集电结反偏 即 IC IB 且 IC IB 2 饱和区 发射结正偏 集电结正偏 即 UCE UBE IB IC UCE 0 3V 3 截止区 发射结反偏 集电结反偏 UBE 死区电压 IB 0 IC ICEO 0 1 4场效应管 FET 场效应管与三极管的区别与联系1 区别 场效应管是电压控制元件 即栅源极电压 uGS 控制漏极电流 iD 而三极管是电流控制元件 即基极电流 iB 控制集电极电流 iC 2 联系 两种元件在电路中起的作用类似在模拟电路中具有放大作用 在数字电路中起开关作用 结型场效应管 JEFT 绝缘栅场效应管 MOS P沟道 N沟道 正常工作时PN结加反向电压 P沟道 N沟道 耗尽型 增强型 耗尽型 均有夹断电压uGS off 且uGS 0时iD 0 有开启电压uon 且uGS 0时iD 0 场效应管的符号及特性曲线 注意 UGS th N 0UGS th P 0 P沟道增强型场效应管 N沟道增强型场效应管 当 Ui VGS th PMOS管导通 当Ui VGS th NMOS管导通 第1章常用电子元器件总结 基本要求 掌握半导体的基本知识 半导体的独有特性 半导体的导电特性 P N型半导体的载流子数量特点 PN的单向导电性等 掌握二极管 三极管的结构 特性 会进行状态判断 3 了解二极管 三极管的主要参数 第2章基本放大电路 第2章基本放大电路的主要内容 2 1放大的概念和放大电路的主要性能指标2 2基本共射放大电路的基本工作原理2 3放大电路的分析方法2 4放大电路静态工作点的稳定2 5晶体管单管放大电路的三种基本接法2 6场效应管放大电路 2 1 1放大的概念 简单说就是将小的变成大的 2 放大的本质是能量的控制和转换 2 1放大的概念和放大电路的主要性能指标 对于电子技术而言 1 放大是对变化量而言的 即放大的对象是变化量 3 放大的前提是信号不失真 2 1 2放大电路的性能指标 放大电路测试示意图 一 放大倍数 电压放大倍数 衡量放大电路放大能力的指标 定义为输出量 电压或电流 和输入量 电压或电流 的比值 电流放大倍数 电压对电流的放大倍数 电流对电压的放大倍数 二 输入电阻 体现了放大电路对信号源的影响程度 或向信号源索取电流的能力 从放大电路输入端看进去的等效内阻 定义为输入电压有效值与输入电流有效值之比 Ri越大 Ii就越小 ui就越接近uS 三 输出电阻 断开负载后 向放大电路输出端看进去的等效内阻 定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比 表征放大电路带负载能力的 放大电路对其负载而言 相当于信号源 我们利用戴维南定理得到其等效电路 这个等效电路的内阻就是输出电阻 如何确定电路的输出电阻Ro 1 所有的电源置零 电流源断路 电压源短路 即将独立源置零 而保留受控源 2 加压求流法 方法一 计算法 方法二 测量法 1 测量开路电压 2 测量接入负载后的输出电压 步骤 3 计算 四 通频带 通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力 或指放大电路正常放大信号时对应电路的频带宽度 fL 下限截止频率 fH 上限截止频率 fbw 通频带 fbw fH fL 中频放大倍数 2 2 1基本共射放大电路的组成及各元件的作用 输入回路与输出回路均包含有发射极 故称之为共射放大电路 并称公共端为 地 2 2基本共射放大电路的工作原理 2 2 1基本共射放大电路的组成及各元件的作用 1 T 放大电路的核心元件 具有电流放大作用 iC iB 2 VBB RB 保证发射结正偏 并提供合适的偏置电流 即当电路中RC不存在时 电路不具有电压发作用 3 VCC RC 保证集电结反偏 VCC 为输出提供能量 为小信号转换成大信号提供能量 RC 将电流的放大作用转换为电压的放大作用 2 2 2设置静态工作点的必要性 一 静态的概念 当ui 0时 电路的工作状态称为放大电路静态 ICQ IBQ 二 静态工作点 常将这四个物理量记作 IBQ ICQ UBEQ UCEQ 电路处于静态时 晶体管的基极电流IB 集电极电流IC b e间电压UBE 管压降UCE 称为放大电路的静态工作点Q IBQ UBEQ 和 ICQ UCEQ 分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点 在近似估算中常认为UBEQ为已知量 对于硅管 取0 7V 对于锗管 取0 2V IBQ 三 静态工作点的估算 1 放大电路的直流通路 2 静态工作点的估算 根据晶体管电流分配原则 非常重要 ICQ IBQ 四 设置合适静态工作点的必要性 加入信号后 信号峰值小于开启电压时 则在整个信号周期内晶体管始终工作在截止状态 输出电压就严重失真 如果A与B短路 ui 0 时 晶体管处于截止状态 所以电子电路工作时 始终要有直流量的支持 电路才可以正常工作 2 2 3基本共射放大电路的波形分析 UA 大写字母 大写下标 表示直流量 uA 小写字母 大写下标 表示瞬时值 交 直流合成量或叫全量 ua 小写字母 小写下标 表示交流分量 Ua 大写字母 小写下标 表示有效值 基本共射放大电路的符号表示 uA ua 全量 交流分量 t UA直流分量 基本共射放大电路的符号表示 2 2 3基本共射放大电路的波形分析 iC uCE iB 当ui输入正弦信号时 则有 ui与uo的相位相反 即 当ui为正弦信号时 则有 iB IBQ ibiC ICQ icuCE UCEQ uce UCEQ icRC 基本共射电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用 依靠RC将电流的变化转化成电压的变化来实现的 2 2 4放大电路的组成原则 P82 P83 一 放大电路的组成原则 晶体管必须偏置在放大区 发射结正偏 集电结反偏 2 正确设置静态工作点 使整个波形处于放大区 3 输入信号能通过输入回路作用于放大管 4 输出回路将变化的电流作用于负载 二 常见的两种共射放大电路 1 直接耦合共射放大电路 信号源与电路 电路与负载直接相连 基本电路的改进 a 电源合并 b 电源用电位表示 为了防止干扰电源 输入 输出要求接在一个公共端 称为 共地 注意 电路元件存在的必要性 静态工作点的Q计算 无RL时 静态工作点的Q计算 RL存在时 利用戴维南定理 2 阻容耦合共射放大电路 1 电路 C1 C2为耦合电容 在电路中起连接作用 通交流 阻直流 提高电路的放大能力 波形分析与前面一样 只是更明显输入 输出均为交流信号 T 放大元件iC iB 工作在放大区 要保证集电结反偏 发射结正偏 Vcc Rb作用 使发射结正偏 并提供适当的静态工作点 集电极电源Vcc 为电路提供能量 并保证集电结反偏 集电极电阻Rc 将晶体管的电流放大作用转变为电压的放大作用 耦合电容C1 C2 电解电容 有极性 大小为10 F 50 F 作用 隔离输入输出与电路直流的联系 同时能使信号顺利输入输出 2 静态工作点的Q计算 负载存在与否不影响阻容耦合电路的Q IBQ ICQ 习题 P1382 1 a b 总结 1 电路组成及各元件的作用 2 基本放大电路波形