第2章基本放大电路78页解读.ppt

1、2020年7月7日星期二,1,2.1 放大电路的基本概念 2.2 基本放大电路的分析方法 2.3 场效应管放大电路的分析方法,第2章 基本放大电路,2020年7月7日星期二,2,2.1.1 放大的概念,基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的放大电路。,输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。,2.1 放大电路的基本概念,2020年7月7日星期二,3,放大电路的结构示意图,A,2020年7月7日星期二,4,1. 放大倍数,对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数,通常它们都是按正弦量定义的。,2.1.2 放大电路的主

2、要技术指标,2020年7月7日星期二,5,2020年7月7日星期二,6,2. 输入电阻Ri,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数，Ri大, 电路从信号源吸取的电流小，反之则大。Ri的定义:,问题: 输入电阻 Ri=, Ii？,Vi=?,2020年7月7日星期二,7,3. 输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro的定义:,从输出端加电源Vo求Ro,问题: 什么是戴维南等效电阻？,2020年7月7日星期二,8,放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。,注

3、意：,2020年7月7日星期二,9,4. 通频带,频率fL称为下限频率，fH称为上限频率。,放大电路的增益A(f) 是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数都要下降。当A(f)下降到中频电压放大倍数A0的 1/ 时，即,2020年7月7日星期二,10,三极管iC=iB，工作在放大区。,输入,输出,参考点,1. 共射放大电路的组成,2.1.3 基本放大电路的工作原理,2020年7月7日星期二,11,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,2020年7月7日星期二,12,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,2020年7月7日星期二,13,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,202

4、0年7月7日星期二,14,耦合电容： 电解电容，有极性。 大小为10F50F,隔离交流信号与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,2020年7月7日星期二,15,可以省去,电路改进：采用单电源供电,2020年7月7日星期二,16,2020年7月7日星期二,17,三 极 管T起放大作用。 负载电阻Rc 、RL将变化的集电极电流转换为电压输出。 偏置电路VCC 、Rb提供电源，并使三极管工作在线性区。 耦合电容C1 、C2输入耦合电容C1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。输出耦合电容C2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。,基本组成及作用：,2020年7月7日星期二,18,2. 交,直

5、流共存,2020年7月7日星期二,19,符号规定,UA 大写字母、大写下标，表示直流分量。,uA 小写字母、大写下标，表示交直流量(总量)。,ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。,ua,交直流量(总量),交流分量,t,直流分量,2020年7月7日星期二,20,3. 静态和动态,静态 时，放大电路的工作状态， 也称直流工作状态。,建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。,动态 时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。,2020年7月7日星期二,21,对直流信号（只有+VCC）,4. 直流通道和交流通道,2020年7月7日星期

6、二,22,对交流信号(输入信号ui),vi,2020年7月7日星期二,23,5. 放大原理,三极管放大作用,变化的 通过 转变为 变化的v0输出,2020年7月7日星期二,24,例: 三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。,2020年7月7日星期二,25,解： 解此类题要注意以下问题： (1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。对NPN型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的正极接集电极C，负极接“地”；对PNP型晶体管构成的电路，集电极电源VCC的负极接集电极C，正极接“地”。 (2)判断有无完善的直流通路。 (3)判断有无完善的交流通路。

7、(4) 根据给出的参数值，判断三极管是否工作在放大区。电路的分析如下：,例: 三极管组成电路如图所示，试判断这些电路能不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。,2020年7月7日星期二,26,图(c)电路由NPN管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条件，但发射结的偏置电源VBB将输入的交流信号旁路。,图(a)电路由NPN管组成，发射结无正向偏置，电路没有合适的静态工作点。,图(b)电路由NPN管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，不能放大。,2020年7月7日星期二,27,2.2.1 放大电路的静态分析,两种 计算法（估算法） 图解法,2.2 基本放大电路的分析方法,2

8、020年7月7日星期二,28,1. 计算法（估算法）,IB、IC和VCE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。,根据直流通道进行估算：,2020年7月7日星期二,29,例：用估算法计算静态工作点。,已知：VCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,注意电路中IB 和IC 的数量级。,2020年7月7日星期二,30,2. 图解法,2020年7月7日星期二,31,1. 由输出回路列出方程 VCE=VCCICRc,直流负载线的确定：,3.由输入回路列方程式VBE =VCCIBRb,4. 在输入特性曲线上，作出输入直流负载线。,5. 得到Q点IBQ、ICQ和VCEQ。,2.

9、 在输出特性曲线上确定两个特殊点(VCC 、 VCC /Rc),即可画出输出直流负载线。,2020年7月7日星期二,32,其中：,2.2.2 放大电路的动态分析(图解法）,1. 交流负载线,有交流信号ui !,2020年7月7日星期二,33,交流量ic和vce与总量iC和 vCE有如下关系：,所以：, 交流信号沿着斜率为的 直线变化。, 当交流信号瞬时值=0时，必通过Q点。,结论:,2020年7月7日星期二,34,1. 做一条直线MN(辅助线)，其斜率为-1/RL 。,3.交流负载线是有交流输入信号时电路工作点运动的轨迹。,2.直线MN与直流负载线相交Q点(平移）。,交流负载线的确定：,202

10、0年7月7日星期二,35,2.交流图解分析,1. vo与vi相位相反； 2. 可以测量出电压放大倍数； 3. 可以确定最大不失真输出幅度。,2020年7月7日星期二,36, 波形的失真,饱和失真动态工作点达到饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。,截止失真动态工作点达到截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。,3. 失真分析,注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。,2020年7月7日星期二,37,饱和失真,截止失真,2020年7月7日星期二,38, 最大不失真输出幅度,1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的

11、中间部位。 2.要有合适的交流负载线。,要想获得最大不失真输出幅度，需要：,2020年7月7日星期二,39, 将三极管看成线性双口网络，用一个h(4个)参数电路模型来代替。 对于低频模型可以不考虑结电容的影响。,2.2.3 等效电路法,1. 低频小信号（微变）共射h参数模型,h参数模型,2020年7月7日星期二,40,2. 模型参数说明,rbe 交流输入电阻,iB受控电流源,h11为输入电阻，即rbe。,h12为电压反馈系数，即r。,h21为电流放大系数，即。,h22为输出电导，即1/rce。,rce,2020年7月7日星期二,41,3. 模型简化,r反映三极管内部的电压反馈，因数量很小，一般

12、可以忽略。 rce与电流源并联时，分流极小，可作开路处理。,rce,2020年7月7日星期二,42,根据PN结电流方程式:,4. 交流输入电阻rbe,rberbb + rbe 300 +(1+) 26 / IEQ,rbe re归算到基极回路的电阻。 rbb相当于基区的体电阻, 对于小功率三极管rbb 300。,三极管结构示意图,2020年7月7日星期二,43,5. 输出电流源iB,表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源特性。,2020年7月7日星期二,44,1.小信号(微变)等效电路,2.2.4 共射放大电路微变等效电路分析,2020年7月7日星期二,45,2.电压放大倍数,

13、rberbb + rbe 300 +(1+) 26 / IEQ,2020年7月7日星期二,46,3. 输入电阻,4.输出电阻,2020年7月7日星期二,47,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，温度的变化严重影响静态工作点的稳定。,T变化,VBE,ICEO,Q点(IBQ、ICQ、VCEQ)变化,2.2.5 放大电路工作点的稳定,2020年7月7日星期二,48,分压式偏置电路(工作点的稳定电路),1、静态分析,RE射极电阻,CE 交流旁路电容,分压电阻,2020年7月7日星期二,49,电路稳定的过程是由于加了RE形成了负反馈。,静态工作点稳定的原理,2020年7月7

14、日星期二,50,求静态工作点,2020年7月7日星期二,51,温度无关！,I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加功耗。因此一般取几十k。,2020年7月7日星期二,52,例：已知=50，VCC=12V， RB1=7.5k， RB2=2.5k， RC=2k， RE=1k， 求该电路的静态工作点。,解：,2020年7月7日星期二,53,2、动态分析,+VCC,vo,2020年7月7日星期二,54,去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：,如果去掉CE，放大倍数怎样？,2020年7月7日星期二,55,输出电阻,去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大。,2020年7月7日星期二,

15、56,问 Av 和 Avs 的关系如何？,定义：,源电压放大倍数Avs,2020年7月7日星期二,57,2.2.5 共集、共基放大电路,VCE= VCCIERe= VCCICRe,直流分析(Q点),1.共集放大电路,2020年7月7日星期二,58,交流分析,电压放大倍数,输入电阻 Ri=Rb1/ Rb2 /rbe +(1+)RL ) RL = RL / Re,2020年7月7日星期二,59, 输出电阻,将输入信号短路，负载开路，由外加的等效输出信号 可以求出输出电流：,2020年7月7日星期二,60,例 图示电路，已知VCC=12V，RB=200k，RE=2k，RL=3k，RS=100 ，=5

16、0。试估算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,解：（1）用估算法计算静态工作点,2020年7月7日星期二,61,2020年7月7日星期二,62,2.共基放大电路,直流分析(Q点) 与共射相同。,2020年7月7日星期二,63,交流分析,2020年7月7日星期二,64,分析方法：,2.3 场效应管放大电路的分析方法,适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区,2020年7月7日星期二,65,1.偏置电路及静态分析,场效应管的共源基本放大电路，可以与共射放大电路相对应。,2.3.1 共源基本放大电路,VGS= -IDR ID= IDSS1(VGS /VP)2 VDS= VDDID(R

17、+Rd ) 由此可以解出VGS、ID和VDS。,直流分析,2020年7月7日星期二,66,2. 分压式自偏压电路,直流通道,VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGS= VGVS= VGIDR ID= IDSS1(VGS /VP)2 VDS= VDDID(R+Rd ) 由此可以解出VGS、ID和VDS。,直流分析,2020年7月7日星期二,67,低频小信号模型,2.3.2 场效应管放大电路的动态分析,2020年7月7日星期二,68,输入电阻rgs无穷大，相当开路。电流源 还并联了一个输出电阻rds，在简化模型中，视为开路。,2020年7月7日星期二,69,电压放大倍数AV 源电压放大倍数AVS： =gmRLRi / (Ri +RS) 式中Ri是放大电路的输入电阻。,输入电阻,2020年7月7日星期二,70, 输出电阻,2020年7月7日星期二,71,2.3.3 共漏基本放大电路,1.直流分析 VG=VDDRg2/(Rg1+Rg2) VGSQ= VGVS=