模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行 PPT课件 第二章

1、第二章是放大电路的基本原理，2.1放大概念，2.2单晶体管共发射极放大电路，2.3放大电路的主要技术指标，2.4放大电路的基本分析方法，2.5工作点的稳定性问题，2.6放大电路的三种基本配置，2.7场效应管放大电路，2.8多级放大电路，2.1放大概念和本质：实现能量控制。在放大电路中提供能量源，该能量源由具有较少能量的输入信号控制，从而输出更多的能量，然后推动负载。小能量对大能量的控制作用叫做放大。放大对象就是改变的量。元件：双极晶体管和场效应晶体管。2.2放大器电路的主要技术规格，图2.2.1测试放大器电路技术规格的原理图，1。放大系数，2。最大输出幅度，即放大器电路可以向负载提供的最大输出

2、电压(或最大输出电流)，而输出波形没有明显失真，可以用峰峰值或有效值(Uom，Iom)来表示。3。非线性失真系数D，4。输入电阻Ri，总谐波与基波分量之比，即从放大器电路的输入端看到的等效电阻。输出电阻Ro，从放大电路的输出端看到的等效电阻。分别测量空载和输出端负载R1的输入端弦电压和输出电压。输出电阻越小，负载能力越强。6。通带，7。最大输出功率和效率，最大输出功率无明显失真。带有Pom符号。效率PV:DC电源消耗的功率，fL fH，fL:下限频率fH:上限频率，图2.2.2，2.3单管共发射极放大电路，2.3.1单管共发射极放大电路的组成，图2.3.1单管共发射极放大电路的原理电路，vt:

3、 npn三极管，放大元件，VCC:为输出信号提供能量；RC:当iC通过Rc时，电流的变化转化为集电极电压的变化，并传递到电路的输出端；VBB，Rb:为发射极结提供正向偏置电压和静态基极电流。2.3.2单管共发射极放大电路的工作原理。放大功能：图2.3.1单管共发射极放大电路原理电路，2。组成放大电路的原理：(1)外部DC电源的极性必须使发射极结正向偏置，集电极结反向偏置。有：(2)输入电路的连接应能使输入电压u传输到三极管的基极电路，使基极电流产生相应的变化iB。(3)输出回路的连接应能使可变集成电路转换成可变电路并传输到放大电路的输出端。3.主电路的缺点：(1)双电源；(2) uI和uO不共

4、享。4.单管共发射极放大器电路，图2.3.2单管共发射极放大器电路，C1和C2:阻断电容或耦合电容；RL:是负载电阻。该电路也称为阻容耦合单管共发射极放大电路。图2.4.1(b)，2.4放大电路的基本分析方法，两种基本分析方法，图解法，略有变化的等效电路法，2.4.1 DC路径和交流路径，图2.3.2(b)，图2.4.1(a)，2.4.2静态操作Ickibq，uceq=VCC icqrc，示例在图中所示的单管共源共栅放大器电路中，VCC=12 V，Rc=3 k，Rb=280 k，NPN硅管=50，图2.4.3(a)，解决方案：让ubeq=0.7 v，ickibq=(500.04) ma=2 m

5、a，uceq=VCC icqrc=(12-23) v=6 v，2.4.3图解法，可直接用作三极管1的输入和输出特性曲线。图形分析的基本方法，(1)静态图形分析，首先用估计法计算输入回路IBQ，UBEQ。用图解法确定输出电路的静态值。方法：根据UCe=VCC-红十字国际委员会公式，确定输出电路和输出特性两个特殊点。图2.4.3，由静态工作点Q确定的ICQ和UCEQ为静态值。图2 . 4 . 3(a)示例说明了单管共发射极放大器电路及其特性曲线。众所周知，Rb=280 k，Rc=3 k，集电极DC电源VCC=12 V。静态工作，解决方案：首先估计IBQ，做DC负载线，确定Q点，根据VCC ICQ

6、Rc，iC=0，UCE=12V；uCE=0，iC=4 mA。0，iB=0 A，20 A，40 A，60 A，80 A，1，3，4，2，2，4，6，8，10，12，M，IBQ=40 A，ICQ=2 mA，UCEQ=6 V，uCE /V，由Q点确定的静态值为：iC /mA，图2.4.3(b)。(2)动态图形分析。1.交流通道输出电路，图2.4.4。输出通道的外部电路是并联的Rc和RL。2。交流负载线，斜率为：3。动态工作条件的图形分析，图2.4.5(a)输入电路的工作条件、图2.4.5(b)输出电路的工作条件，4。电压放大系数，图2.4.3(a)。输入和输出特性曲线如右图所示，rl=3 k，uCE

7、=(4.57.5) v=-3 v，uBE=(0.720.68) v=0.04 v，解决方案：要确定交流负载线，取iB=(6020)A=40A，则输入和输出特性曲线存在。当正弦波uI输入单管共发射放大电路时，放大电路对应图2.4.6单管共发射放大电路的电压和电流波形；2.图解法的应用：(1)用图解法分析非线性失真；1.低静态工作点会导致iB、ic和uCE、ib、ui的波形失真。结论：iB波形失真、截止失真、iC和uCE (uo、uo=uCE、IB=0、q、o、即a和b定义的输出特性范围。q尽可能设置在线段AB的中点。那么，AQ=量子位，量子位=量子位。(3)用图解法分析电路参数对静态工作点的影响

8、。1.更改Rb，保持VCC和Rc不变。Rb增加，Rb减少，q点下移；q点上移；2。改变VCC，保持Rb和Rc不变；随着VCC的增加，DC负载线向右平行移动，动态工作范围增加，但管的动态功耗也增加。Q2，图2.4.9(a)，图2.4.9(b)，3。更改Rc，保持Rb和VCC不变；4。更改并保持Rb、Rc和VCC不变；随着Rc的增加和DC负荷线斜率的变化，Q点向饱和区靠近。Q2，增加，内部品质因数增加，内部品质因数减少，然后品质点移近饱和区。图2.4.9 (c)，图2.4.9 (d)，图形摘要，1。它能形象地显示静态工作点位置与非线性失真之间的关系；2.便于估计最大输出幅度；3.电路参数对静态工作

9、点的影响可以直观地表达出来；4.有利于静态工作点的检测。2.4.4微变量等效电路法，当晶体管在小信号(微变量)条件下工作时，三极管的特性曲线在静态工作点附近的小范围内可以近似用直线段代替，三极管可以等效为一个线性元件。这样，由非线性元件晶体管组成的放大器电路可以等效于线性电路。微观变化的等价条件，研究的对象只是变量，而信号变化的范围很小。1.H参数微变化的简化等效电路，(1)三极管微变化的等效电路，晶体管的输入特性曲线，rbe:晶体管的输入电阻。在小信号条件下，rbe是一个常数。晶体管的输入电路可以等效地用rbe代替。1.输入电路，即靠近Q点的工作部分，近似被认为是一条直线，可以认为uBE与i

10、B成正比。图2.4.10 (a)，2。输出电路假设Q点附近的特性曲线基本上是水平的(ic与uCE无关)，就数量而言，iC比iB大几倍；从三极管的输出端，可以用iB恒流源代替三极管；恒流源是受控源；是iB对iC的控制。图2.4.10(b)，3。三极管简化参数等效电路，注：这里忽略了uCE对集成电路和输出特性的影响，在大多数情况下，简化微变量等效电路的误差对工程计算来说很小。图2.4.11三极管简化的高参数等效电路，4。电压放大金；输入电阻Ri，输出电阻RO，Ri=rbe /Rb，Ro=Rc，图2.4.12单管共源共栅放大器电路等效电路，(2)Rbe，rbb近似估算公式：基极区体电阻。reb:基极

11、发射极之间的结电阻。低频和低功率管的rbb约为300。UT:温度和电压当量。图2.4.13，电流放大倍数和电压放大倍数之间的关系，1。当IEQ不变时，rbe越大，rbe越大，大值三极管的金不能成比例增加；2.当该值为常数时，IEQ越大，rbe越小，可以获得越大的金。这种方法更有效。(3)等效电路法的步骤(归纳)。1.首先，用图解法或近似估算法确定放大器电路的静态工作点Q。2.计算静态工作点的等效电路参数和微变化的径向基函数。3.画出放大电路的微变量等效电路。可以先画出三极管的等效电路，然后画出放大电路其余部分的交流路径。4.列出电路方程并求解。其次，应用微变量等效电路法，例如：单管放大电路用发

12、射极电阻，计算电压放大系数和输入输出电阻。图2.4.14与发射极电阻相连的放大电路，根据微变化的等效电路列方程，引入发射极电阻后，它减小。如果满足(1) Re rbe，则与三极管和rbe的参数无关。2.引入稀土元素后，放大电路的输入电阻增加。3。放大器电路的输出电阻，使放大器电路的输入端短路，使负载电阻RL开路，并忽略C和e之间的内阻rce，figuRe 2.4.14(b)，re对输出电阻的影响。在公式中，图2.4.15计算了图2.4.14(a)中电路输出电阻的等效电路，该等效电路将被代入公式中，并且放大电路的输出电阻在上述公式中是正常的，因此可以简化为re=0，但考虑到rce的影响，显然，R

13、e连接后三极管集电极与公共端之间的等效电阻有了很大的提高。2.5工作点的稳定性，2.5.1温度对静态工作点的影响，三极管是一个对温度非常敏感的元件。温度变化对管道参数的主要影响如下：1 .UBE改变了。UBE的温度系数约为2毫伏/摄氏度，也就是说，每升高1摄氏度，UBE就会降低2毫伏。2.改变。当温度上升1C时，该值分别增加0.5%和1%，温度系数更加分散。3。ICBO改变了。10C温度每升高一次，ICBQ将增加一倍，这表明ICBQ将随温度呈指数增长。温度上升将导致集成电路增加，q值上升。波形很容易失真。T=20，T=50，图2.5.1温度对q点和输出波形的影响，2.5.2静态工作点稳定电路，

14、1。电路组成，分压偏置电路，电流负反馈工作点稳定电路，ticqiequegbeq(=UBQ)然而，随着Re的增加，UEQ增加。为了保持产量不变，VCC必须增加。2.当连接Re时，电压放大倍数将大大降低。大电容Ce并联在Re两端，交流电压降可以忽略，所以Au的影响很小。Ce称为旁路电容。3.为了确保UBQ基本稳定，红外IBQ要求Rb1和Rb2更小，但这将增加电阻的功耗并降低电路的输入电阻。实际上，Rb1和Rb2的值是被选择的，即IR=(510)IBQ和UBQ=(510)UBEQ。2。静态和动态分析，静态分析，由于红外IBQ而可用(估计)，静态基极电流，动态分析，2.6放大器电路的三种基本配置，三

15、种基本连接，共发射极配置，共集电极配置，2.6.1共集电极放大器电路，(b)等效电路，发射极输出，图2如果静态基极电流是从基极回路获得的，(a)电路图如图2.6.1所示，共集电极放大器电路，以及(b)电流放大系数，因此， (c)电压放大系数，结论是电压放大系数总是小于1，但接近1，输出电压、r0，图2.6.2发射极输出r0的等效电路，图2.6.2共基放大器电路，图2.6.3共基放大器电路，(a)主电路，VEE确保发射极结的正向偏置；VCC保证集电极结的反向偏置；三极管在放大区工作。(b)实际电路使用电源VCC，由Rb1和Rb2分压，提供基极正向偏置电压。1。静态工作点(IBQ、ICQ、UCEQ)，实际电路如图2.6.3(b)、2所示。电流放大系数，微变化等效电路，可以从图中得到：因此，因为它小于1且近似等于1，所以公共基极放电电路没有电流放大效应。图2.6.4共基放大电路的等效电路；3.电压放大系数，可通过微变量等效电路获得；共基放大电路没有电流放大效应，但有电压放大效应。电压放大系数等于共发射极电路的放大系数，但没有负号，表明电路的输入和输出信号同相。4。输入