《简单放大器》PPT课件

简单放大器,共射极放大器射极输出器互补对称功率放大器场效应管放大器,4.5.1共射极放大器,共射放大器的组成放大器电路的静态分析放大器电路的动态分析例题分析,共射放大器的组成,放大的外部条件是：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,放大电路的简化,放大电路中各元件的作用,晶体管T：晶体管T是放大电路的核心元件。,电源UCC：是整个放大电路的能量来源，同时能保证E结正偏，C结反偏。,RC：是将放大了的电流信号转换成电压信号输出。,RB：提供大小适当的基极偏置电流IB。,耦合电容C1、C2：通交隔直的作用，常用极性电容。,放大电路中各电压、电流符号,放大电路的静态分析,静态工作点的设置静态工作点的计算静态计算,静态工作点的设置,什么是静态工作点静态工作点的作用静态工作点的设置,什么是静态工作点,当ui=0时，即只有直流电源UCC作用在电路中,此时电路工作在静态，对应的IB、IC、UCE的值，称为静态值。这组静态值在三极管的输入、输出特性曲线上对应了一个点，即为静态工作点，用字符Q表示。,静态工作点的作用,三极管是一个非线性元件，其输入特性与二极管的正向特性相同，输出特性具有恒流特性。为了讨论静态工作点的作用，我们先看若不设置静态工作点，放大电路的工作将会出现什么问题。,不设置静态工作点的工作情况,因ib是一失真波形，所以ic、u0均失真。,由此可见，在交流放大电路中，如果不设置合适的静态工作点，就不能正常放大交流信号（失真）。,交流放大电路的工作特点交流放大电路中既有直流电源，又有交流信号源。当交流信号电压ui0时，电路中只有直流电流流通。当ui0时，电路中各个电量（电流或电压）既有直流分量，又有交流分量，它们是一个交、直流并存的电量。,静态工作点的计算,由于没有交流信号输入，C1和C2具有隔离直流的作用，因此，放大电路的静态分析直流通路。,确定输入回路静态工作点,静态工作点的计算,确定输出回路的静态工作点,这是一直线方程，当UCE=0时，IC=UCC/RC；IC=0时，UCE=UCC。这条直线称为直流负载线。,因为IBQ已经求出,静态工作点的计算,静态值的计算,由直流通路直接求出：,放大器电路的动态分析,非线性电路线性化处理放大电路的动态分析与计算放大电路的波形失真分析,非线性电路线性化处理,三极管是一个非线性元件，由它构成的放大电路实际上是一个非线性电路，为了能直接使用前面所学过的分析计算线性电路的各种方法，首先须对三极管进行线性化处理。,输入特性的线性化处理输出特性的线性化处理,输入特性的线性化处理,在Q点处作曲线的切线，则当电压有一个增量UBE时，其电流也有一个相应的增量IB。由于在工作点附近输入特性与切线基本重合，因此可用切线代替曲线，其切线斜率为：,也就是说，在工作点附近可用相应的切线代替曲线。于是，电压和电流增量之间就有了线性关系。所以，当电压增量UBE按正弦量变化时，电流增量IB也按正弦规律变化。,可见，放大电路中的电压和电流是交直流共存的量，但在做理论分析时，我们可以将直流、交流分开考虑。,所以，仅就交流输入电压而言，三极管的输入端可等效为：,称为三极管的动态输入电阻。,在小信号时，rbe是一常数，低频小功率管可用下式估算,其值一般为几百几千欧姆,输出特性的线性化处理,如果同样对输出特性采用对输入特性的小增量法，从图中可见,输出特性近似水平直线，也就是说，当电压uce发生变化时，电流ic近似不变，即具有恒流特性。,只有当ib发生变化时，ic才会发生变化。且ic=ib，只受ib的控制，于是，三极管的输出端可用一个受控电流源来等效。,IC,UCE,三极管的输出电阻：,由于处于放大区的输出特性曲线很平坦，所以rce很大,在实际应用中常忽略不计。,放大电路的动态分析与计算,画出放大电路的交流通路-将放大电路中的电容C1和C2视为短路，令UCC=0（将UCC对地短接），可得到放大电路的交流通路如下：,再将三极管用等效电路代替得：,放大电路动态性能指标及计算,电压放大倍数Au不失真输出正弦信号的相量与输入正弦信号的相量之比。放大电路的输入电阻ri放大电路的输入电压与输入电流的比值。放大电路的输出电阻ro放大电路从输出端看进去的戴维南等值电阻ro。,输出电阻r0是从C、D端口往左边看进去的戴维南等效电阻。,电压放大倍数,设输入信号为正弦交流信号,负载开路,带负载,带负载的放大倍数,空载放大倍数,负号表示输出电压与输入电压反相,输入电阻,由于RBrbe，所以，,因为rbe一般为几百欧几千欧，所以，其输入电阻较低。,对信号源或前级放大器来说，ri相当于信号源或前级放大器带的负载电阻，为了不加重信号源的负担或使前一级放大倍数下降不多，通常希望ri大一些好。,输出电阻,因为RC一般为几千欧，所以，其输出电阻较高，带负载能力不强。,对负载电阻而言，放大电路就是其信号源，rO电阻相当于负载的信号源内阻。为了增强放大电路带负载的能力，通常希望rO小一点好。,输出电阻ro可在没有信号源作用（将信号源短路）时求得。,放大电路的波形失真分析,当放大电路的静态工作点设置在输出特性的放大区时，放大器工作在放大状态，输出量完全不失真的反映输入量的变化。,当工作点设置得不合适时，输出信号就不能真实的反应输入信号。这时，放大电路出现了失真，如果工作点太低，靠近截止区使输出产生的失真叫截止失真。如果工作点太高，靠近饱和区使输出产生的失真叫饱和失真。,0,t,uBE,uBEQ,iBQ,uCE(V),iC(mA),0,0,t,uCE,1、根据ui的波形通过输入特性画出iB波形,2、画出输出回路的交流负载线,3、通过交流负载线画出iC和uCE的波形,工作点适合，输出完全复现输入。,工作点过低，产生截止失真。,工作点过高，产生饱和失真。,由此可见，放大电路要正常工作，必须设置一个合适的静态工作点。,例1：图示电路中，已知=50，(1)计算放大电路的静态工作点；(2)计算负载电阻RL断开和接入时，放大电路的电压放大倍数Auo，Au；(3)计算放大电路的输入电阻ri、输出电阻ro；（4）如果信号源内阻RS=200，试求RL断开或接入时，放大电路对S的电压放大倍数。,解：（1）计算放大电路的静态工作点,画出放大电路的直流通路求出静态工作点如下,（2）计算电压放大倍数Auo，Au,画出放大电路的交流通路画出放大电路的微变等效电路,计算电压放大倍数,空载放大倍数Au0带负载的放大倍数Au,可见接入负载后，放大器的电压放大倍数降低了。,（3）计算放大电路的输入电阻ri、输出电阻ro；,要注意：ro是放大器本身的输出电阻，其大小与外接负载电阻的大小无关。,（4）计算放大电路对S的电压放大倍数Aus0,AusL,考虑信号源内阻时，ui与es信号电压不等，放大器微变等效电路的输入电阻ri就是信号源的负载电阻。,这时，放大电路的电压放大倍数表示为：,空载放大倍数,带负载时的放大倍数,与(2)中的计算结果比较，可见考虑信号源内阻时，亦将降低放大电路的电压放大倍数。,分压式偏置共射放大电路分析计算：,直流通路,静态值计算：,用戴维南定理计算：,由等效电路求出IB、IC、UCE。,动态性能指标计算：,若取掉CE，如何影响ri和Au值？,ri增大,Au减小,分压式偏置放大器具有稳定静态工作点的作用。,电路构成,4.6射极输出器(共集电极电路）,静态分析,由直流通路求取,静态工作值（点）计算,动态分析,动态参数的计算,交流电压放大倍数,可见：射极输出器的电压放大倍数略小于1，且输入输出电压同相，所以，也称射极输出器为电压跟随器。,射极输出器虽然不具有电压放大能力，但仍具有电流放大作用ie=(1+)ib，以及功率放大作用。,射极输出器虽然不具有电压放大能力，但由于其输入电阻大，输出电阻小，因而获取信号的能力以及带负载的能力都很强。,动态参数的计算,输入电阻ri,所以，在多级放大电路中，射极输出器往往用做输入级，以提高电路获取信号的能力。,可见：射极输出器的输入电阻远大于基本共发射极放大器的输入电阻（ri=rbe）。,动态参数的计算,输出电阻ro,用外加电压法求输出电阻，