第二章 基本单元电路模拟电子技术 大学物理教学课件PPT

1、 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第二章第二章 基本单元电路基本单元电路第一节第一节 放大的概念及放大电路的性能指标放大的概念及放大电路的性能指标第二节第二节 放大电路的组成及工作原理放大电路的组成及工作原理第三节第三节 工作点稳定电路的分析方法工作点稳定电路的分析方法第四节第四节 放大电路的三种组态及其性能比较放大电路的三种组态及其性能比较第五节第五节 场效应管基本放大电路场效应管基本放大电路第六节第六节 差动放大电路差动放大电路第七节第七节 电流源电路电流源电路本章教学主要内容本章教学主要内容 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第一节第一节 放大的概念

2、及放大电路的性能指标放大的概念及放大电路的性能指标一、一、 什么是放大什么是放大1 1、概念：、概念： 将微弱的电信号通过放大电路将微弱的电信号通过放大电路( (也称放大器也称放大器) )放大到放大到具有足够大的功率去推动负载，这就是放大。具有足够大的功率去推动负载，这就是放大。2 2、放大的本质：、放大的本质： 能量的控制和转换；即在输入信号作用下，通过放能量的控制和转换；即在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量。注意：只有在

3、不失真的情况下放大才有意义。注意：只有在不失真的情况下放大才有意义。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何放大电路均可看成为二端口网络。任何放大电路均可看成为二端口网络。二、二、 放大电路的性能指标放大电路的性能指标（衡量放大电路性能的优劣衡量放大电路性能的优劣）iI0I 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1 1、放大倍数、放大倍数（直接衡量放大电路放大能力的重要指标直接衡量放大电路放大能力的重要指标）电压放大倍数：电压放大倍数：输出电压输出电压 与输入电压与输

4、入电压 之比之比 ， 即即 0U0uiUAUiUiI0IuisiArRriosisousUUUUUUA源电压增益（源电压放大倍数）：源电压增益（源电压放大倍数）：输出电压输出电压UO 与信号源电压与信号源电压US 之比之比 ， 即即 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学其中其中 都是有效值都是有效值1 1、放大倍数、放大倍数（直接衡量放大电路放大能力的重要指标直接衡量放大电路放大能力的重要指标）0uiUAU 电流放大倍数：电流放大倍数： 输出电流输出电流 与输入电流与输入电流 之比，之比， 即即 0iiIAIiI0I0UiU0IiIiI0IuisiArRriosisousUUU

5、UUUA 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 越大，越大，表明放大电路所得到的输入电压表明放大电路所得到的输入电压 越接近信号源越接近信号源电压电压 ；即信号源内阻上的电压越小，；即信号源内阻上的电压越小，信号电压损失越小。信号电压损失越小。2 2、输入电阻、输入电阻输入电阻输入电阻 是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻，是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻，定义为输入电压有效值定义为输入电压有效值 和输入电流有效值和输入电流有效值 之比，即之比，即iriUiIiiiUrIiriUsUiIiI0ISU 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学输出电阻输出电阻

6、越小，越小，负载电阻负载电阻 变化时，输出电压变化时，输出电压 的的变化越小，称为放大电路的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强带负载能力越强。输出电阻输出电阻 就是负载开路时从放大电路输出端看进去的就是负载开路时从放大电路输出端看进去的交流等效内阻。交流等效内阻。0r0rLR0U0r3 3、输出电阻、输出电阻OOoIUr LSSRRU保留0定义：定义： 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学4 4、最大不失真输出电压、最大不失真输出电压 当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。的输出电压。最大不失真输出电压最大不

7、失真输出电压Uom：放大电路所能供给的放大电路所能供给的最大不失真最大不失真 的输出电压的的输出电压的峰值峰值。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学5 5、通频带、通频带（衡量放大电路对不同频率信号的放大能力）（衡量放大电路对不同频率信号的放大能力） uMAuMA下限频率下限频率LHbwfff上限频率上限频率 图为某放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系曲线，图为某放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系曲线，称为幅频特性曲线，图中称为幅频特性曲线，图中 为中频放大倍数的数值。为中频放大倍数的数值。uMA 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 在信号频率下降到一

8、定程度时，放大倍数的数值明显下在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于降，使放大倍数的数值等于0.7070.707倍倍 的频率称的频率称 为为下限截下限截止频率止频率uMA 在信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将减小，在信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将减小，使放大倍数的数值等于使放大倍数的数值等于0.7070.707倍倍 的频率称的频率称 为为上限截止频上限截止频率率uMAuMAHfLfuMA下限频率下限频率LHbwfff上限频率上限频率 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 与与 之间形成的频带称为放大电路的之间形成的频带称

9、为放大电路的通频带通频带LfbwfHf 通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。越强。uMA下限频率下限频率LHbwfff上限频率上限频率 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学6 6、最大输出功率与效率、最大输出功率与效率 在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率功率 。 直流电源能量的利用率称为效率直流电源能量的利用率称为效率 ，设电源消耗的功率，设电源消耗的功率为为 则效率则效率 等于最大输出功率等于最大输出功率 与与 之比之比 ，即，即 omPomPVPV

10、Po mVPP 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 U1 基波分量有效值；基波分量有效值；U2，U3，, 各次谐波分量有效值；各次谐波分量有效值； 输出的谐波总量与基波分量之比，即：输出的谐波总量与基波分量之比，即：0012322100UUUD v本章常求的交流参数：本章常求的交流参数： Au、 Aus、 ri 、 ro 、Uom6 6、非线性失真系数、非线性失真系数 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学(2)(2)输入回路应使交流信输入回路应使交流信号电压能加到管子上，号电压能加到管子上，使产生交流电流使产生交流电流第二节第二节 放大电路的组成及工作原理放大

11、电路的组成及工作原理一、组成原则一、组成原则bi(1)(1)电源极性必须使放大管处于电源极性必须使放大管处于放大状态，放大状态，即即e e结正偏，结正偏，c c结反偏结反偏。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学(3)(3) 输出回路应使输出回路应使输出输出交流信号交流信号 能能有效地有效地从负载上取出从负载上取出；(4)(4)为了保证放大电路为了保证放大电路不失真地放大信号，必不失真地放大信号，必须在没有外加信号时使须在没有外加信号时使放大管有一个合适的静放大管有一个合适的静态工作点，称之为态工作点，称之为合理合理的设置静态工作点的设置静态工作点。 模拟电子技术模拟电子技术哈

12、尔滨工程大学哈尔滨工程大学二、放大电路的各部分组成及作用二、放大电路的各部分组成及作用三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学放大元件放大元件iC= iB，工工作在放大区，要保证作在放大区，要保证集电结反偏，发射结集电结反偏，发射结正偏。正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RB+VCCVBBRCC1C2T 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学作用：作用：使发射使发射结正偏，并提结正偏，并提供适当的

13、静态供适当的静态工作点。工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻Rb+VCCVBBRCC1C2T同时基极电阻同时基极电阻Rb保证输保证输入能加上。入能加上。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2T 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL负载负载电阻电阻 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学Rb+VCCVBB

14、RCC1C2T耦合电容，保证耦合电容，保证将交流信号取出，将交流信号取出，同时把直流电流同时把直流电流隔住不流向负载。隔住不流向负载。耦合电容，保证交流输入耦合电容，保证交流输入加到管子上，同时使直流加到管子上，同时使直流电流不能流入信号源。电流不能流入信号源。可见，可见，耦合电容耦合电容的作用是的作用是通交隔直通交隔直，一般在，一般在f 数量级。数量级。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学三、基本概念三、基本概念1. 静态静态：不加输入信号（：不加输入信号（Ui=0)时，电路所处的工作状态。时，电路所处的工作状态。 静态工作点静态工作点Q IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ

15、2. 直流通路直流通路：直流电流流过的路径。：直流电流流过的路径。 画法画法 电容开路，其它保留电容开路，其它保留。3. 动态：动态：加输入信号（加输入信号（Ui0)时，电路所处的工作状态。时，电路所处的工作状态。 在此状态是交、直流共同作用，交流是叠加在直流上的。在此状态是交、直流共同作用，交流是叠加在直流上的。4. 交流通路交流通路：交流电流流过的路径。：交流电流流过的路径。 画法画法 电容短路，直流电源对地短路电容短路，直流电源对地短路。 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学0Ui 动态是目的，静态是保证（不失真放大）！动态是目的，静态是保证（不失真放大）！0Ui 交流通

16、路交流通路 直流通路直流通路 交流信号、交流信号、 直流信号并存！直流信号并存！ 动态动态(分析分析) 静态静态(分析分析)放大电路的特点放大电路的特点 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学RbVCCVBBRCC1C2TRLRbVCCVBBRCC1C2TRLCBEuiiCuCEuoiBiBtIBQiCtICQuCEtUCEQibicuce四、工作原理四、工作原理uiuot 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学习惯画法习惯画法单电源供电单电源供电 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第三节第三节 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析1.估算法估算法2.图解法图解法3.微变等效微变等效电路法电路法求静态工作点求静态工作点Q: 已知已知UBEQ，求，求IBQ、ICQ、UCEQ 求求Q点点 波形分析，求波形分析，求Au 、Uom适用于小信号，适用于小信号，求交流参数求交流参数: 求求Au、Aus、ri、ro 模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学放大放大电路电路分析分析静态分