第2章-基本放大电路分析.ppt

第2章基本放大电路,第2章基本放大电路,第1节共发射极放大电路第2节共集电极放大电路第3节多级放大电路及其频率特性第4节差分放大电路第5节互补对称功率放大电路第6节场效应管放大电路第7节放大电路的Multisim仿真,第2章重点,放大电路的基本组成（共射放大电路、共集放大电路）放大电路的静态分析和动态分析方法差动放大电路的特点与作用互补对称功率放大电路的工作原理,第1节共发射极放大电路/共射放大电路,耦合电容隔直通交,集电极电阻，保证集电结反偏，将变化的电流转变为变化的电压。,核心元件iC=iB，工作在线性放大区，要保证其发射结正偏，集电结反偏。,一、放大电路的组成（固定偏置）,基极电阻，保证发射结正偏，并提供合适的静态工作点。,电源为电路提供能量,直流通路（电容开路）,二、放大电路静态分析:ui=0,1、估算法,直流负载线与三极管输出特性(IB定)的交点,IB,2、图解法（IC、UCE）,直流负载线,交流通路（电容、直流电源短路）,三、放大电路的动态分析：ui0,+,全量iB,=,1.图解法,动态分析（交流放大原理）,uCE,a.放大b.反向,直流搭台，交流唱戏,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点,Q点过低,信号进入截止区,导致截止失真,截止失真,Q点过高，信号进入饱和区，产生饱和失真,饱和失真,实现放大的条件,1、晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、设置合适的静态工作点，使整个波形处于放大区。,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合，只输出交流信号。电容起“隔直流通交流”的作用。,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在直流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,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，温度的变化会严重影响静态工作点。,2静态工作点的稳定,1、静态工作点计算,本电路稳定IC的过程实质是：RE形成强负反馈,2.稳定的过程,CE旁路电容对直流不起作用,2微变等效电路分析法,1.输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内线性化。,对输入的交流小信号而言，发射结相当于电阻rbe。不可用于直流计算,小功率三极管的rbe从一般为1k左右,2.输出回路,输出端相当于一个受ib控制的电流源,iC近似平行uCE。表明iC和uCE基本无关，只受iB控制。,三极管的微变等效模型,弄清楚等效的概念：1.等效的条件？(微变)2.怎么等效？(三极间),放大电路的微变等效电路,画交流通路：电容和理想电压源视为短路,画微变等效电路：三极管用它的微变等效模型代替,放大器动态性能分析,负载电阻越小，放大倍数越小,电压放大倍数,交流负载电阻,放大电路,输入电阻ri,ri越大越好！,例1.1,放大电路,输出电阻ro,怎样计算ro？,ro越小越好！,4、放大电路的一般等效模型,源电压放大倍数,空载电压放大倍数,例2.1、分压偏置电路(有CE),放大器动态性能分析,交流负载电阻,例2.2、分压偏置电路(无CE),去掉CE后的微变等效电路,交流负载电阻,去掉CE后的微变等效电路,思考题1、微变等效电路的使用前提是什么？如何画出放大电路的微变等效电路？2、放大电路的输入电阻和输出电阻指的是什么？对放大器的性能有什么影响？3、耦合电容起什么作用？旁路电容起什么作用？,第2节共集电极放大电路/射极输出器/电压跟随器,一.静态分析,二.动态分析,1.微变等效电路,2、电压放大倍数,特点1：uoui大小相等、同相，又叫电压跟随器无电压放大作用，但有电流放大作用,3、输入电阻,ri大,4、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,置0,4、输出电阻,ro很小，带负载能力强。,一般,所以,讨论,1、将射极输出器放在电路的第一级，可以提高输入电阻。,2、将射极输出器放在电路的最后一级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,3、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。,第3节多级放大电路及其频率特性,阻容耦合变压器耦合直接耦合光电耦合,一、耦合方式：,1.前后级Q点相互影响,二、直接耦合放大电路存在的特殊问题,2.存在严重的零点漂移（零漂）,零漂：当ui=0时,uo0,有一缓慢、不规则的输出。主要是由温度、电路元件参数、电源电压变化等引起。,温漂：温度引起的零漂。在零漂中，温漂最为严重。,零漂的度量：a.输出端绝对值b.输入端折算值,例：放大器A、B，Aua=103，Aub=105；零漂电压均为500mV。问可否放大0.1mV的信号？,输出端：,0.1mV103=100mV(100mV500mV零漂，B可用）,500/103=0.5mV(0.1mV0.005mV零漂，B可用）,输入端：,三、阻容耦合多级放大电路的动态性能分析,特点：各级静态工作点互不影响,也不存在严重的零漂,四、阻容耦合放大电路的频率特性,频率特性,幅频特性,相频特性,幅频失真,相频失真,耦合、旁路电容造成,三极管结电容造成,幅频特性曲线,通频带:,思考题1、放大器的幅频特性低频段下降的原因是什么？高频段下降的原因又是什么？2、射极输出器有什么特点？,第6节场效应管放大电路,一、静态分析：,求：UDS和ID。,设：UGUGS，,则：UGUS,而：IG=0,二、动态分析：,场效应管的微变等效电路,很大，可忽略。,共源场效应管放大电路的微变等效电路：,ri,ro,ro=RD,源极输出器：,微变等效电路：,求ro,加压求流法。,一、典型差动放大电路,第4节差动/分放大电路,特点：对称,二.静态分析,三、差动放大电路的输入、输出方式,四、抑制零漂的原理,当ui1=ui2=0时：uo=uC1-uC2=0,当温度变化时：uo=(uC1+uC1)-(uC2+uC2)=0,输入端接法,双端,单端,输出端接法,双端,单端,ui=ui1-ui2,ui=ui1、ui2=0,uo=uo1-uo2,uo=uo1、uo2,1.双端输出对称性,温度T,IC,IE=2IC,VE,UBE,IB,IC,RE:强负反馈作用,2.单端输出,五.输入信号分类,1,差模输入,差模信号：ui1=-ui2=ud,差模电压放大倍数:,共模输入,2,共模信号：ui1=ui2=uC,共模电压放大倍数:,共模抑制比:,越大越好！,3,任意输入:ui1,ui2,差模分量:,共模分量:,ui1=uC+ud,ui2=uC-ud,叠加,分解,例题:,ui1=20mv,ui2=10mv,则：ud=5mv,uc=15mv,ui1=15mv+5mv,ui2=15mv-5mv,ui=ui1-ui2=2ud,即:,(1)差模输入,均压器,六.动态分析,(一).双端输入、双端输出,1,RE对差模信号作用,ui1,ui2,ib1,ic1,ib2,ic2,ic1=-ic2,iRE=ie1+ie2=0,uRE=0,RE对差模信号不起作用,T1单边微变等效电路,差模电压放大倍数:,单边差模放大倍数:,若差动电路带负载RL(接在c1与c2之间),对于差模信号而言，RL中点电位为0,所以放大倍数：,空载时，总的差动电压放大倍数：,ro=2RC,ro,输入电阻：,输出电阻：,R,R,C1,B1,C2,E,B2,RC,T1,RC,T2,(2)共模输入,RE对共模信号起作用，并且iRE=2ie1。,共模信号通路:,T1单边微变等效电路,uoc2=AC2uc2,uoc=uoc1uoc20,uoc1=AC1uc1,AC0,(3)差动输入,ui1=uC+ud,ui2=uC-ud,由叠加原理可知：,uo1=AcucAdud,uo2=AcucAdud,uo=uo1uo22AdudAd(ui1ui2),差动放大电路的特点：,放大差模信号，抑制共模信号,(三).双端输入、单端输出,uo1=AcucAdud,差模电压放大倍数、输出电阻同上，输入电阻减半。,(二).单端输入、双端输出,单端输入的效果与双端输入相似，,ui1=ui、ui2=0,uC=0.5ui、ud=0.5ui,注意：空载、有载时Ac、Ad不一样。输入电阻、输出电阻也不一样。,(四).单端输入、单端输出,例1：扩音系统,一、功率放大器的一般概念功率放大器的作用：作为放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。,第8节互补对称功率放大电路,功放电路特点,2、电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,3、电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。,4、散热。,1、功放三极管保护：功放电路中电流、电压都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM,UCEO,PCM。,甲类工作在线性区信号不失真效率低最大效率50%,二、甲类、甲乙类、乙类放大电路,乙类正半周工作在线性区负半周全部进入截止区信号负半周完全失真效率高最大效率可达78.5%,工作原理（设ui为正弦波）,静态时：,ui=0VT1、T2均截止IB=0,IC=0乙类,动态时：,三、互补对称功率放大电路,1.双电源互补对称功率放大电路,2.单电源互补对称功率放大电路（OTL电路）,特点：单电源供电，静态时VA=UCC/2；输出有大电容。,UC相当于电源,若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,时，T1导通