放大电路分析基础PPT学习教案

1、会计学1放大电路分析基础放大电路分析基础2.1 放大电路工作原理放大电路工作原理2.1.1 放大电路放大电路图2-1 共发射极基本放大电路 电路组成电路组成第1页/共57页2.1 放大电路工作原理放大电路工作原理 各元件的作用各元件的作用图2-1 共发射极基本放大电路三极管V,放大基极偏置电阻基极电压，保证发射结加正向电压（正偏）第2页/共57页图2-1 共发射极基本放大电路集电极电压，保证集电结加反向电压（反偏）集电极直流负载电阻，和UCC配合，保证集电结加合适的反向电压（反偏）第3页/共57页图2-1 共发射极基本放大电路各元件的作用各元件的作用信号源内阻Us为信号源电压第4页/共57页图

2、2-1 共发射极基本放大电路各元件的作用各元件的作用耦合电容耦合电容集电极负载电阻第5页/共57页图2 2 单电源共发射极放大电路第6页/共57页2.1.2 2.1.2 直流通路和交流通路直流通路和交流通路图2 3 基本共e极电路的交、直流通路(b) 交流通路RbRc UCCUoUsRsRbRcRL(a) 直流通路第7页/共57页 电压放大倍数电压放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 对放大电路进行分析主要包含两个部分: 静态分析（直流分析）求电路的直流工作状态 动态分析（交流分析） 求三大性能指标第8页/共57页 估算法 图解法 微变等效电路法 分析分析 点的方法点的方法 静态分析（

3、 点分析 ） 动态分析（交流分析） 估算法 图解法第9页/共57页 分析分析 点思路点思路第10页/共57页2.2 放大电路的直流工作状态放大电路的直流工作状态 三极管要保证工作在放大区，其发射结要加正向偏压，集电结要加反向偏压，即要求对三极管设置一个正常的直流工作状态。 直流工作状态，又称为静态工作点，简称Q点。 求Q点有两种方法估算法图解法第11页/共57页2.2.1 解析法（估算法）确定静态工作点（适用于简单电路和直流Q点的分析）bBECCBQRUUIVVUBE7 . 0,8 . 06 . 0取硅管1. 由基极回路求出静态时基极电流IBQ第12页/共57页再根据集电极输出回路可求出UCE

4、Q第13页/共57页 【例1】 估算图22放大电路的静态工作点。设UCC=12 V, Rc=3k, Rb=280k, 50 VUmAIAmAICEQCQBQ63212204. 05040040. 02807 . 012解：第14页/共57页2.2.2 图解法确定静态工作图解法确定静态工作点点（1）画出放大器的集电极直流通路步骤：第15页/共57页2.2.2 图解法确定静态工作点由图a、 b两端向左看, 其iCuCE关系由三极管的输出特性曲线确定*注意字母的大小写问题注意字母的大小写问题第16页/共57页2.2.2 图解法确定静态工作点由图a、 b两端向右看, 其iCuCE关系由回路的电压方程表

5、示: uCE=UCC-iCRcuCE与iC是线性关系, 只需确定两点即可画出一条直线，叫直流负载线。第17页/共57页图图2 4 静态工作点的图解法静态工作点的图解法 将此直流负载线和三极管的输出特性曲线画在一个坐标上第18页/共57页 (1) 在输出特性曲线所在坐标中, 按直流负载线方程uCE=UCC-iCRc, 作出直流负载线。 (2) 根据基极回路求出IBQ (3) 找出iB=IBQ这一条输出特性曲线, 与直流负载线的交点即为Q点。读出Q点坐标的电流、电压值即由上可得出用图解法求Q点的步骤:第19页/共57页 【例2】如图2 - 5(a)所示电路, 已知Rb=280k, Rc=3k, U

6、CC=12V, 三极管的输出特性曲线如图， 试用图解法确定静态工作点。 图2 5 例 2 电路图第20页/共57页解解: :(1) 写出直流负载方程, 并作出直流负载线: CCCCCERiUu第21页/共57页(2) 由基极输入回路, 计算IBQAmARUUIbBECCBQ4004. 0102807 . 0123直流负载线与iB=IBQ=40A这一条特性曲线的交点, 即为Q点, (3)从图上查出IBQ=40 A, ICQ=2mA, UCEQ=6V, 与例1结果一致。第22页/共57页2.2.3 2.2.3 电路参数对静态工作点的影响电路参数对静态工作点的影响 1.1. R Rb b对对Q Q点

7、的影响点的影响图2 6 电路参数对Q点的影响第23页/共57页2. Rc2. Rc对对Q Q点的影响点的影响图2 6 电路参数对Q点的影响第24页/共57页 3. U 3. UCCCC对对Q Q点的影响点的影响图2 6 电路参数对Q点的影响第25页/共57页2.3 2.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析2.3.1 图解法分析动态特性（分析非线性失真和大信号工作状态）图图2 7 交流负载线的画法交流负载线的画法iC / mANOQ交流负载线MuCE / VUUCEQUCCUCCI直流负载线1. 1. 交流负载线交流负载线步骤：步骤：第26页/共57页 (1) 交流负载线必通过静态工作点,

8、因为当输入信号ui的瞬时值为零时, 电路状态和静态时相同。 (2) 交流负载线的斜率由 表示。 LR 交流负载线具有如下两个特点:iC / mANOQ交流负载线MuCE / VUUCEQUCCUCCI直流负载线第27页/共57页（1） 过Q点, 作一条 的直线, 就是交流负载线。/LRIU 首先作一条 的辅助线(此线有无数条), 然后过Q点作一条平行于辅助线的线即为交流负载线, 如图2 - 7所示。 /LRIU2. 2. 交流负载线的作法交流负载线的作法（两种）具体作法如下:iC / mANOQ交流负载线MuCE / VUUCEQUCCUCCI直流负载线第28页/共57页LCQCEQCCRIU

9、U连接Q点和 点即为交流负载线。 CCU 故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。（2） 交流负载线也可以通过求出在uCE坐标的截距, 再与Q点相连即可得到。iC / mANOQ交流负载线MuCE / VUUCEQUCCUCCI直流负载线第29页/共57页 【例3】作出图2 - 5(a)的交流负载线。已知特性曲线如图所示, UCC=12V, Rc=3k, RL=3k, Rb=280k。 解解 ：（1）先作出直流负载线, 求出Q点(可以用例2的结论)第30页/共57页（2）画图交流负载线 作一条辅助线, 使其取U=6 V、I=4mA, 连接该两点即为交流负载线的辅助线, 过Q点作辅助线的平行线,

10、即为交流负载线。kRRRLcL5 . 1/kRIUL5 . 180 AuCE / V012QN1234iC / mA640 A60 A20 A0248M10UCCUCC交流负载线辅助线ICQ第31页/共57页可以看出 80 AuCE / V012QN1234iC / mA640 A60 A20 A0248M10UCCUCC交流负载线辅助线ICQVRIUULCCEQCC95 . 126VUCC9与用公式相一致。第32页/共57页2. 交流波形的画法表 2-140604020402321264.567.56tAiB/mAiC/VuCE/021232第33页/共57页 设输入加交流信号电压为ui=U

11、imsint, 则基极电流将在IBQ上叠加进ib, 即iB=IBQ（40 A ）+Ibmsint, 如电路使Ibm=20A,则)(sin2040AtiB图图2-9 基极、基极、 集电极电流和电压波形集电极电流和电压波形tOtOuBE/ mVuitOiib604020IBQtOiC / mAic321ICQtOuCE / V7.564.5UCEQuceUBEQui / mV第34页/共57页tUUuUutIIiIitIIiIitUUuUucemCEQceCEQCEcmCQCCQCbmBQbBQBbemBEQbeBEQBEcossinsinsin 输出电压与输入电压相位是相反的。这是共e极放大电路

12、的特征之一。第35页/共57页2.3.2 2.3.2 放大电路的非线性失真放大电路的非线性失真1.1.由三极管特性曲线非线性引起的失真由三极管特性曲线非线性引起的失真图2 10 三极管特性的非线性引起的失真iBIBOQuiib(a) 因输入特性弯曲引起的失真uBEiCicICQQUCEQuceUCCuCEOIBQib(b) 输出曲线簇上疏下密引起的失真iCICQicQOUCEQuceUCCuCEibIBQ(c) 输出曲线簇上密下疏引起的失真第36页/共57页2. 2. 工作点不合适引起的失真工作点不合适引起的失真图图2 11 静态工作点不合适产生的非线性失真静态工作点不合适产生的非线性失真QQ

13、交流负载线iCtOiCiBuCEuCEt交流负载线iCiCiBOtuCEuCEO(a) 截止失真(b) 饱和失真tICQiCOOuCEUCEQICQiCuCEUCEQO第37页/共57页图2 12 最大不失真输出电压ICQRLO246810121416UCEQiC / mA32BICQ直流负载线20 AiB 120 A交流负载线DA 0 AuCE / VQCUces最大不失真输出波形失真输出波形40 A60 A80 A100 A 最大不失真输出电压幅值Umax 的概念第38页/共57页 (1) 首先作出直流负载线, 求出静态工作点Q。 (2) 作出交流负载线。 根据要求从交流负载线可画出输出电

14、流、 电压波形, 或求出最大不失真输出电压值。 图解法分析动态特性的步骤第39页/共57页2.3.3 微变等效电路法（交流电路分析） 当输入信号变化的范围很小(微变)时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性的。 即在一个很小的范围内，输入特性、输出特性均可近似地看作是一段直线。因此，就可给三极管建立一个小信号的线性模型，这就是微变等效电路。第40页/共57页2.3.3 微变等效电路法（交流电路分析） 利用微变等效电路，可以将含有非线性元件(三极管)的放大电路转化成为我们熟悉的线性电路，然后，就可利用电路分析课程中学习的有关方法来求解。第41页/共57页 1. 三极管的h参数（混

15、合参数）微变等效电路UbeUcebcerbeIbIcIb第42页/共57页三极管的h参数微变等效电路第43页/共57页 三极管处于共e极状态时, 输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示: ),(CEBBEuifu输出特性:),(CEBCuifi 式中iB、 iC、 uBE、uCE代表各电量的总瞬时值, 为直流分量和交流瞬时值之和, 即 三极管的h参数微变等效电路输入特性: 第44页/共57页用全微分形式表示uBE和iC， 则有CEICECBUBCCCEICEBEBUBBEBEduuudiiididuuudiiuduBQCEQBQCEQ第45页/共57页22211211huihiuhi

16、uhiuBQCEQBQCEQICECUBCICEBEUBBE令第46页/共57页则(2 - 8)、 (2 - 9)式可写成CEBCCEBBEduhdihdiduhdihdu22211211（2-14）（2-15）则式(2 - 14)、 (2 - 15)可改写成cebccebbeUhIhIUhIhU22211211（2-16）（2-17）第47页/共57页图2 13 完整的h参数等效电路UbeUcebceh11h221IcIbh12Uceh21Ibhiehrehfehoe第48页/共57页三极管输出交流短路时的输入电阻(也可写成hie)CEQCEQUBBEUBBEiuiuh11BQBQICEBEICEBEuuuuh12三极管输入交流开路时的电压反馈系数(也可写成hre）2. 2. h h参数的意义和求法参数的意义和求法第49页/共57页三极管输出交流短路时的电流放大系数(也可写成hfe）CEQCEQUBCUBCiiiih21BQBQICECICECuiuuh22三极管输入交流开路时的输出导纳(也可写成hoe)第50页/共57页图2 14 从特性曲线上求出h参数iBOQiBuBEuBEUCE 常数h11uBEiBUCErbeuBEuBEOIBiBUCE00.5 V1 V2 VuCEh12uBEuCEIBiCiCOUCEuCEiBh21iCiBUCEuCEuCEOiCi