模拟电路与数字电路-第02章.ppt

2 1共射极放大电路 2 2放大电路分析 2 3共集电极电压放大电路 2 5多级放大电路 2 6差分放大电路 2 7放大器的频响特性 2 8场效应管基本放大电路 2 4共基极电压放大电路 第二章基本放大电路 一 放大的概念 2 放大电路的本质 用较小能量控制较大能量 用一个能量较小的输入信号对直流电源的能量进行控制和转换 使之转换成较大的交流电能输出 以便驱动负载 1 放大电路作用 通过晶体管和场效应管组成的放大电路 在保证输出和输入信号波形基本相同的前提下 将微弱的电信号增强到需要的强度输出 3 放大电路的基本特征 功率放大 4 转换 控制能量的元件 有源元件 晶体管和场效应管5 放大前提 信号不失真 1 放大倍数 电压放大倍数 输出电压比输入电压 电流放大倍数 输出电流比输入电流 二 放大电路主要性能指标 2 输入电阻ri 输入电压有效值Vi和输入电流Ii有效值之比 从输入端看进去的等效电阻 3 输出电阻ro 从放大电路输出端看见去的等效电阻 它反映放大电路带负载能力 输出电阻越小 放大电路带负载能力越强 从输出端看进去等效成有内阻的电压源 内阻即输出电阻 空载时输出电压有效值 带RL时的输出电压有效值 4 频率响应 反映放大电路放大能力随信号频率变化的特性 5 最大输出范围与非线性失真 放大电路只适用于放大某一特定频率范围 通频带 内的信号 非线性失真 输出信号与输入信号产生明显的差别 这种差别体现为一种非线性 2 1共发射极放大电路 2 2 1 电路组成及各元件作用 信号源 信号源内阻 输入电压 输出电压 直接耦合放大电路 1 电路组成 vs 电路改成电位画法 一 电路特点 1 直流量 交流量共存于放大电路 前者是直流电源作用的结果 后者是输入的交流信号作用的结果 2 由于电感 电容元件的存在 直流量和交流量流经的通路不同 2 2 2 放大电路的直流通路和交流通路 3 静态 没有交流信号输入 即vi 0时 电路中只有直流电源在工作的状态 4 静态工作点 静态时晶体管各电极直流电流和极间直流电压称为静态工作点 简称Q点 Q点 IBQ ICQ VCEQ VBEQ 二 几个概念 1 直流通路 在直流电源作用下直流电流流经的通路 用于确定静态工作点 2 交流通路 输入信号作用下交流信号流经的通路 用于研究动态参数和性能 5 动态 输入交流信号vi 0时 电路中各处电压 电流处于交变状态 电路处于动态工作状态 简称动态 vBE iB iC vCE 放大电路的组成原则 合适的直流电源 合适的电阻 与电源配合 使放大管有合适的静态工作电流 动态信号能够作用于晶体管的输入回路 在负载上能够获得放大了的动态信号 对实用放大电路的要求 共地 直流电源种类尽可能少 负载上无直流分量 1 绘制放大电路的直流通路原则 信号源视为短路 保留内阻 电容视为开路 电感线圈视为短路 忽略线圈内阻 三 绘制直流 交流通路原则 直流通路用于分析放大电路的静态工作点 2 绘制放大电路的交流通路的原则 无内阻的直流电源 如VCC可看作电容 视为短路 容量大的耦合电容容抗可忽略 视为短路 交流通路用于分析放大电路的动态参数 若去掉基极电源 输入回路没有VBB 静态时此处相当于短路 晶体管处于截止状态 四 设置静态工作点的必要性 vCE 为什么放大的对象是动态信号 却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压 放大电路分析 静态分析 确定放大器件工作状态 图解分析 等效电路分析 动态分析 分析放大电路性能 图解分析 等效电路分析 计算机仿真 IBQ ICQ VCEQ VBEQ Av ri ro 2 1 3放大电路的分析方法 第一 静态分析静态分析的目的 确定晶体管静态工作点 Q点 判断晶体管是否工作于放大状态 2 等效电路法 利用晶体管直流工作状态下的等效模型 对线性化后的器件用电路分析方法来确定电压 电流 1 图解法 利用晶体管 非线性元件 的输入 输出特性曲线和外接线性电路特性曲线 通过作图寻找它们的交点 静态工作点 Q点 来确定相应的电压和电流 从而分析放大器工作状态的方法 IBQ VBEQ ICQ VCEQ 图解法分析前提 必须知道放大器件的特性曲线 第二 动态分析 动态分析的目的 分析放大电路的性能指标 放大倍数 输入电阻 输出电阻等 1 图解法 在已知放大器件特性曲线的前提下 通过作图分析放大器基本性能的方法 2 等效电路法 利用晶体管在交流工作情况下的等效模型 对线性化后的器件模型用电路分析方法来确定放大器性能指标 微变等效电路法 线性化近似的前提 输入变化幅度不大的小信号 分析放大电路遵循的原则 先静态 后动态 一 放大电路的静态分析 利用直流通路 静态分析等效电路法归纳 2 放大状态晶体管等效电路 1 直流通路 3 放大电路静态等效电路 近似条件 VBE 0 7V 硅管 或0 3V 锗管 4 近似估算 IBQ VCC VBEQ RB ICQ IBQ VCEQ VCC ICQRC IBQ ICQ VCEQ VBEQ B C E VBE 0 7V 硅管 二 放大电路的动态分析 动态分析目的 确定放大电路的性能指标 包括放大倍数 输入电阻 输出电阻 最大不失真输出等 当输入信号vi 0 电路中各处电压 电流在静态工作点基础上叠加一个随vi变化的交流分量 三极管基极的电流波形 a 直流分量 b 交流分量 c 总变化量 利用交流通路 vbe vbe rbe ib e b c e b c 弄清楚等效的概念 1 对谁等效 2 怎么等效 1 动态分析的等效电路法 晶体管的微变等效电路 b 晶体管的微变等效电路 模型适用 只用于动态参数分析 不用于静态参数求解 只适用于低频小幅信号 a 交流通路 c 放大电路的微变等效电路 动态分析微变等效电路法归纳步骤 1 电压放大倍数 输出电压与输出电流的相量之比 负载电阻越小 放大倍数越小 2 放大电路的动态参数分析 2 输入电阻ri 从放大电路输入端往放大器内部看除源后的等效电阻 除源 电压源短路 电流源断路 3 输出电阻ro 对负载而言 从放大电路输出端往放大电路内部看 除源后的等效内阻 ro Rc 除源 电压源短路 电流源断路 第一种方法 分析法 将信号源短路 令vs 0 保留信号源内阻Rs 将负载开路RL 从输出端加交流电压VO 在输出端产生电流Io ro 通过计算获得 第二种方法 实验法 在输入端加固定电压Vi 先测量输出端负载开路时的电压Vo 再接入负载电阻RL 阻值已知 测输出端电压Vo 4 电源电压放大倍数 输出电压与源电压相量之比 当需要考虑信号源内阻Rs的对放大器电压放大倍数的影响 考虑信号源内阻时 电压放大倍数下降 ro 例题1 共射放大电路如图所示 设 VCC 12V Rb 300k Rc 3k RL 3k RS 200 BJT的 50 1 试求电路的静态工作点Q 解 静态分析 2 估算电路的电压放大倍数 输入电阻ri和输出电阻ro ri rbe Rb rbe 991 ro Rc 3k 3 估算电路源电压放大倍数 4 若将Rb改为50k 再计算 1 2