模拟电子技术电子教案(第二章2)

模拟电子技术电子教案,第二章放大电路分析基础,教学目标,本章是本课程的重点内容，本章应熟练掌握以下内容：放大电路直流工作点（Q点）的估算放大电路指标计算，含电压放大系数AuUo/Ui、输入电阻ri、输出电阻ro的计算根据输出电压波形，判断非线性失真的类型，及怎样调整电路参数消除非线性失真。,教学内容,2.1放大电路工作原理2.2放大电路的直流工作状态2.3放大电路的动态分析2.4静态工作点的稳定及其偏置电路2.5多级放大电路,放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,解释法（估算法）,2.1放大电路工作原理,2.1.1放大电路的组成原理2.1.2直流通路和交流通路,2.1.1放大电路的组成原理,放大电路应具备的条件放大器件应工作在放大区。对三极管而言，发射结应正向运用，集电结应反向运用。输入信号能输送至放大器件的输入端，即三极管的发射结。有信号电压输出。,发射结正向运用,信号能输送至放大器件的发射结,集电结反向运用,有信号电压输出,2.1.2直流通路和交流通路,直流通路，即直流成分的通路。将放大电路中的耦合电容和旁路电容视为开路。交流通路，即交流成分的通路。将放大电路中的直流电源、耦合电容、旁路电容视为短路。,放大电路的直流通路,直流通路,放大电路的交流通路,2.2放大电路的直流工作状态,2.2.1解析法确定静态工作点2.2.2图解法确定静态工作点2.2.3电路参数对静态工作点的影响,2.2.1解析法确定静态工作点,静态：输入信号为零（Ui=0或ii=0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、IC、和UCE表示。,（1）估算IB（UBE0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic=IB,采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路,2.2.2图解法确定静态工作点,UCE=ECICRC,直流负载线,与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点,IB,静态UCE,静态IC,UCE=ECICRC,2.2.3电路参数对工作点的影响,2.3放大电路的动态分析,2.3.1图解法分析动态特性,两种方法：1、当输入交流信号后，其负载是RLRC/RL。按交流负载线必通过Q点，且斜率为RL，作出交流负载线。2、UCC=UCEQ+ICQRL,斜率-1/RL-1/RC/RL,UCC=UCEQ+ICQRL,ICQ,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,2.3.2放大电路的非线性失真,从交流负载线与特性曲线的交点分析波形关系，可以确定最大不失真输出电压，判断非线性失真的类型。,Ucem=ICQRL,uo,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点,uo,Q点过低，信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,uo,Q点过高，信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,1、,三极管的微变等效电路,输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,2.3.3微变等效电路法,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,e,ube,b,e,c,输出回路,由于：,所以，输出端相当于1个受ib控制的电流源。,且电流源两端还要并联一个大电阻rce。,rce的含义,rce很大，一般忽略。,三极管的微变等效电路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic=ib,ic,uo,交流等效电路,微变等效电路,ui,uo,2.3.4三种基本组态放大电路的分析,1.放大电路的性能指标,电压放大倍数Au电流放大倍数Ai功率放大倍数Ap输入电阻ri输出电阻ro,电压放大倍数Au,Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。,Au=Ui/Uo,从输入端看进去的等效电阻,从输入端看进去的等效电阻,输入电阻和输出电阻,输入电阻ri,输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻。,ri表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。ri越大，放大电路从信号源吸取的电流就越小。,输出电阻ro,输出电阻ro是从输出端看进去的放大电路的等效电阻。,输出电阻ro表明放大电路带负载的能力。ro越小，表明放大电路带负载的能力越强。,输出电阻的定义：,输出电阻ro的测量,测量方法：1、在输入端输入正弦信号2、令RL，测出A、B间UO3、接入RL，测出A、B间Uo,Uo=Uo/（ro+RL）RL则：ro=（Uo/Uo1）RL,A,B,阻抗匹配,阻抗匹配是电子技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。例如，无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致，发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波。,功放与音箱的阻抗匹配,功放的额定输出阻抗，应与音箱的额定阻抗相一致。此时，功放处于最佳设计负载线状态，因此可以给出最大不失真功率，如果音箱的额定阻抗大于功放的额定输出阻抗，功放的实际输出功率将会小于额定输出功率。如果音箱的额定阻抗小于功放的额定输出阻抗，音响系统能工作，但功放有过载的危险，要求功放有完善的过流保护措施来解决。,300欧/75欧电视天线阻抗匹配器,创维37L05HR液晶电视接口,75欧电视天线接口,2.共发射极放大电路,3.共集电极放大电路,3.共集电极放大电路,3.共集电极放大电路,共集电极放大电路，也叫射极输出器。特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大，输出电阻小。,3.共集电极放大电路,射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,所谓带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。,4.共基极放大电路,5.三种基本放大电路性能比较,共发射极：输出电压与输入电压反相，ri、ro适中，应用广泛。共集电极：输出电压与输入电压同相，ri高、ro低，起隔离作用。共基极：输出电压与输入电压同相，ri低、ro高，用于宽频放大。,2.4静态工作点的稳定及其偏置电路,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，静态工作点由UBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。,Q变,IC变,分压式偏置电阻,RE射极直流负反馈电阻,CE交流旁路电容,IR=（510）IBI=IR+IBIR,25多级放大电路,多级放大器的耦合方式有阻容耦合直接耦合变压器耦合,2.5.1多级放大器的耦合方式,阻容耦合,阻容耦合：各级间工作点互相独立，便于调整；由于电容器的存在，它不能放大变化缓慢的(直流)信号，不便于集成。,直接耦合,直流耦合：工作点前后互相影响，调整困难，它不仅能放大交流信号，也能放大直流信号，便于集成存在零漂现象。,变压器耦合,工作点互相独立，便于调整；成本高、体积重；只能放大交流信号，不能放大