模拟电子技术基础ppt课件

模拟电子技术基础 面向21世纪课程教材清华大学电子学教研组编第三版童诗白华成英主编 嘉应学院物理系 教材 模拟电子技术基础 第三版 童诗白华成英 高等教育出版社 模拟电子技术基础实验 杨刚 电子工业出版社 参考书 1 电子技术基础 模拟部分 康华光 高等教育出版社 2 模拟电子技术 程开明 重庆大学出版社 3 模拟电子技术 胡宴如 高等教育出版社 目录 第一章半导体器件基础第二章基本放大电路 重点章节 第三章多级放大电路第四章集成运算放大电路 选读 第五章放大电路的频率响应 简介 第六章放大电路中的反馈 重点章节 目录 第七章信号的运算和处理 选读 第八章波形的发生和信号的转换 选读 第九章功率放大电路 选读 第十章直流电源 选读 第十一章读图 自学 第二章基本放大电路 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晶体管基本放大电路的派生电路2 7场效应管放大电路的三种接法 自学 重点章节 2 1放大的概念和放大电路的主要性能指标 2 1 1放大的概念 放大的对象是变化量 放大的实质是能量控制和转换 电子电路放大的基本特征是功率放大 放大的基本要求 前提 不失真 2 1 2放大电路的性能指标 输入电阻Ri 输出电阻Ro 1 放大倍数 定义 电压放大倍数 电流放大倍数 互阻放大倍数 互导放大倍数 衡量放大电路的放大能力 2 输入电阻Ri 定义 有效值 衡量放大电路获取信号的能力 3 输出电阻Ro 定义 由 得 衡量放大电路带负载的能力 输入电阻和输出电阻对放大能力的影响 4 通频带fbw f fH上限截止频率 fL下限截止频率 fbw fH fL A 0 7Am 衡量放大电路对信号频率的适应能力 5 非线性失真系数D 定义 A1 基波幅值A2 A3 谐波幅值 6 最大不失真输出电压Uom 7 最大输出功率Pom与效率 负载获得的最大功率 电源消耗的功率 UBE UCE IB IC 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 组成 T Rb RC VBB VCC ui 作用 T 放大 VBB JE正偏Rb IB VCC JC反偏RC ic uo ui 0 VBB IB IC URC UCEui 0 VBB ui IB ib IC ic URC urc UCE uce uo 直流量Q电量 交流量性能 和图1 3 3相同 2 2 2设置静态工作点的必要性 一 静态工作点 ui 0IB UBE IC UCE记为IBQ UBEQ ICQ UCEQ输入特性曲线上的点 UBEQ IBQ 和输出特性曲线上的点 UCEQ ICQ 称之为静态工作点Q 二 为什么要设置静态工作点 当ui Uon时 uo严重失真 对放大电路的最基本要求 一 不失真二 能放大 UBE 2 2 3基本共射放大电路的工作原理及波形分析 ui 0 VBB IB IC URC UCEui 0 VBB ui IB ib IC ic URC urc UCE uce uo 2 2 4放大电路的组成原则 一 组成原则 电源 T放大 JE正偏 JC反偏 电阻 Q合理 不产生明显失真 输入回路 ui ube ii ib 输出回路 io ic 流过负载产生uo 电源正确 电阻适当 信号可入 信号能出 二 常见的两种共射放大电路 1 直接耦合共射放大电路 2 阻容耦合共射放大电路 二 常见的两种共射放大电路 1 直接耦合共射放大电路 二 常见的两种共射放大电路 2 阻容耦合共射放大电路 2 3放大电路的分析方法 统一考虑电子电路的特点 交直流量并存直流Q分开考虑交流性能图解法器件的非线性等效电路法 2 3 1直流通路与交流通路 直流通路 直流量流经的通路 Q 交流通路 交流信号流经的通路 性能 直流通路 交流通路 例1 熟练掌握 1 直流通路与交流通路 放大电路的分析 1 静态分析 2 动态分析 1 直流通路 直流电流流经的通路 用于静态分析 对于直流通路 电容视为开路 电感视为短路 信号源视为短路 但保留其内阻 2 交流通路 交流电流流经的通路 用于动态分析 对于交流通路 大容量电容 耦合电容 旁路电容等 视为短路 大容量电感视为开路 直流电源视为短路 思考题 1 为什么直流通路中 电容视为开路 电感视为短路 信号源视为短路 2 为什么交流通路中 大容量电容视为短路 大容量电感视为开路 直流电源视为短路 例2 例3 2 3 2图解法 一 静态工作点的分析 输入特性曲线输入回路方程 uBE VBB iBRb IBQ UBEQ 在特性曲线上 通过作图的方法对放大电路进行分析 熟练掌握 输入回路的直流负载线 图解法 静态工作点的分析 输出特性曲线输出回路方程 uCE VCC iCRc ICQ UCEQ 输出回路的直流负载线 三 波形非线性失真的分析 图2 3 6基本共射放大电路的波形分析 动画 2 1放大电路的动态图解分析 波形非线性失真的分析 图2 3 7基本共射放大电路的截止失真 基本共射放大电路的截止失真 基本共射放大电路的饱和失真 动画 2 2放大器截止失真和饱和失真 动画 2 3放大器截止失真和饱和失真波形 波形的失真 饱和失真 截止失真 由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真 对于NPN管 输出电压表现为底部失真 由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真 对于NPN管 输出电压表现为顶部失真 注意 对于PNP管 由于是负电源供电 失真的表现形式 与NPN管正好相反 放大电路动态范围 放大电路要想获得大的不失真输出幅度 要求 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位 要有合适的交流负载线 Vom min Vom1 Vom2 四 直流负载线与交流负载线 直流负载线 交流负载线 其中 RL RL RC 五 图解法的适用范围 图解法直观 适合低频大信号的分析 动画 2 4放大器的最大不失真输出幅度 交流负载线的画法 二点法 点 Home Next Back 图2 3 10例2 3 1图 例 2 3 3等效电路法 将晶体管的非线性特性线性化 即用线性电路代替晶体管 1 晶体管的直流模型及静态工作点的估算法 1 直流模型 2 静态工作点的估算法 例1 图2 2 4直接耦合共射放大电路 2 静态工作点的估算法 例2 图2 2 5阻容耦合共射放大电路 2 晶体管共射h参数等效模型 晶体管线性双口网络等效电路 1 h参数等效模型 2 晶体管共射h参数等效模型 1 h参数等效模型 全微分 电压相加是串联电流相加是并联 2 h参数的物理意义 rbe 10 2 1 rce 忽略h12e h22e得 3 简化的h参数等效模型 4 rbe的近似表达式 低频小功率管rbb 200 3 共射放大电路动态参数的分析 交流等效电路 动画 2 7微变等效电路的画法 3 共射放大电路动态参数的分析 由输入回路 由输出回路 按定义 Home Next Back 微变等效电路法进行共射放大电路的动态分析 首先 画出交流通路 如图2 3 18所示 Home Next Back 画出放大电路的微变等效电路如图2 3 19所示 2 4放大电路静态工作点的稳定 T 2 4 1静态工作点稳定的必要性 晶体管参数变化 Q 电路动态参数变化 动画 2 8温度对Q点的影响 2 4 2典型的静态工作点稳定电路 一 电路组成和Q点稳定原理 加入Re Q点稳定原理 电路中 满足I1 IBQ T Ic IE UE IERe UBE UB UE IB 动画 2 5射极偏置电路 关于放大电路中的反馈 将在第六章进一步详细讨论 102 将输出量通过一定的方式引回到输入回路来影响输入量的措施称为反馈 由于反馈的结果使输出量的变化减小 称为负反馈 由于反馈出现在直流通路中 称为直流负反馈 二 静态工作点的估算法 方法一 方法二 Rb Rb1 Rb2 由输入回路 VBB IBQRb UBEQ IEQRe 解得 三 动态参数的估算 交流等效电路 Ri Rb1 Rb2 rbe Ro Rc 动态参数的估算 若无旁路电容 交流等效电路 Ri Rb1 Rb2 rbe 1 Re Ro Rc 例2 4 1 2 4 3稳定静态工作点的措施 其他措施 温度补偿的方法来稳定Q 2 5晶体管单管放大电路的三种基本接法 三种组态 三种基本接法 2 5 1基本共集放大电路 CC 一 电路的组成 二 静态分析 三 动态分析 交流等效电路 由输入回路 由输出回路 交流等效电路 规律 射极电阻折合至基极回路 应乘以 1 动画 2 6共集放大电路 结论 Ri大 Ro小 Av 1 常作输入级 输出级和级间的缓冲放大 规律 基极电阻折合至射极回路 应除以 1 2 5 2基本共基放大电路 CB 1 电路的组成 图2 5 4基本共基放大电路 2 静态分析 3 动态分析 交流等效电路 图2 5 4基本共基放大电路 由输入回路 由输出回路 交流等效电路 结论 Ri小 Ro大 Ai 1 频率特性好 常作宽带放大 2 5 3三种接法 组态 的比较 CECCCB AuAiRiRo 应用 大 反相 1大 同相 大大 1 中大小 大小大 低频电压放大输入 输出宽带放大 CECCCB 2 15 2 18 三种组态的比较 CECCCB AuRiRo 三种组态的比较 2 6晶体管基本放大电路的派生电路 2 6 1复合管 达林顿管 放大电路 一 复合管的组成及其电流放大系数 复合管的组成原则 1 C1或E1连接B2 为实现电流放大 2 均工作在放大区 原则 复合管内部各电极的电流应方向一致 复合后的电极电流是内部各电极电流之和 a 结论 复合管的类型由T1决定 复合管的电流放大系数 1 2 c b d 原则 复合管内部各电极的电流应方向一致 复合后的电极电流是内部各电极电流之和 a b 同类复合 c d 异类复合 结论 复合管的类型由T1决定 复合管的电流放大系数 1 2 哪个管是T1 T1的基极就是复合管的基极 二 复合管共射放大电路 Ri Rb rbe1 1 rbe2 结论 输入电阻增大 增强电流放大能力 三 复合管共集放大电路 结论 输入电阻增大 输出电阻减小 2 6 2共射 共基放大电路 不要把两个管子看成一个复合管 而是两个管之间是直接耦合 特点 既保持共射放大电路电压放大能力较大的优点 又获得共基放大电路较好的高频特性 2 6 3共集 共基放大电路 不要把两个管子看成一个复合管 而是两个管之间是直接耦合 特点 具有较宽的通频带 若 1 2 则 2 7场效应管放大电路 2 7 1场效应放大电路的三种接法 共源共漏共栅 2 7 2场效应放大电路静态工作点的设置方法及其分析估算 一 基本共源放大电路 1 图解法 由输入回路 UGS VGG 由输出回路 uDS VDD iDRd 一 基本共源放大电路 等效电路法 由输入回路 UGSQ VGG 由电流方程 由输出回路 UDSQ VDD IDQRd 二 自给偏压电路 由输入回路 UGSQ IDQRS 由电流方程 UGSQ IDQ 由输出回路 UDSQ VDD IDQRdRs 三 分压