电子技术第02讲单管放大器

1、1/61,第15章 基本放大电路,第2讲,15.1 概论, 15.2 放大电路的组成和工作原理, 15.3 放大电路的分析方法,2/61, 15.1 概论,15.1.1 放大的概念,电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。,电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图。,Au,3/61,15.1.2 放大电路的性能指标,(1)电压放大倍数Au,Ui和Uo分别是输入和输出电压的有效值。,4/61,(2)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,（加压求流法）,一般来说， ri越大越好。 ri越大，ii就越小，ui就越接近uS。

2、,5/61,(3)输出电阻ro,放大电路对其负载而言，整个相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,6/61,一般来说， ro越小越好。 ro越小，就相当于信号源的内阻较小（电流变化后，信号源内耗小） ，负载变化时输出电压的变化就越小，放大电路带负载的能力就越强。 如果内阻小，就可以使电能尽可能多的被送到负载上而不是消耗在自身，这样在同样多的电能输入时，就可以得到更高的效率。SEE 第3讲P39,7/61,如何确定电路的输出电阻？,在电路的计算中求ro有两个方法：,1、所有的电源（包括信号源）置零，保留受控源。然后采用加压求流法。,ro=u/i,例

3、：P47例15.3.2,8/61,测量开路电压uo = uso,2、开路电压除以短路电流法。,测量短路电流io = uso / ro,输出电阻：uo / io = uso / （ uso / ro ） = ro,9/61,(4)通频带（略 可参P56）,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,3dB SEE 上册P139,10/61,15.1.3 符号规定 P39表格,UA,大写字母、大写下标，表示直流量。,uA,小写字母、大写下标，表示全量（总的瞬时值）。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量瞬时值。,Ua,大写字母、小写下标，表示交流分量有效值。,11/61,uA

4、,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,uA=UA+ua,例如UA=5 ua=sin t uA=5+sin t,12/61, 15.2_3 基本放大电路的组成和工作原理,晶体管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,13/61,共射放大电路,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,输入,输出,参考点,14/61,共射放大电路,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,15/61,共射放大电路组成,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。,基极电源与基极电阻,16/61,共射放大电路组成,集电极电阻，将变化

5、的电流转变为变化的电压。,17/61,共射放大电路组成,耦合电容： 电解电容，有极性， 大小为10F50F,作用：隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,+,+,18/61,单电源供电,可以省去,19/61,RB,单电源供电,RB、RC都是必须的！参见P89习题15.4.3,20/61,基本放大电路的工作原理,由于电源的存在IB0,IC0,IC,IE=IB+IC,无信号输入时,静态工作点,21/61,基本放大电路的工作原理,IC,( IC,UCE ),(IB,UBE),静态工作点,22/61,(IB,UBE) 和( IC,UCE )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静

6、态工作点。,23/61,放大电路的直流通道,24/61,直流通道,25/61,（1）估算IB（ UBE 0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,（一）用估算法分析放大器的静态工作点（ IB、UBE、IC、UCE）,26/61,（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic= IB,27/61,例：用估算法计算静态工作点。,P39 例15.2.1 已知：EC=12V，RC=4K， RB=300K ，=37.5。,解：,请注意电路中IB和IC的数量级,UBE 0.7V,28/61,（二）用图解法分析放大器的静态工作点,补充：非线性电阻电路的图解法,电路的工作情况由负载线与非线性元件的伏安特性

7、曲线的交点确定。该交点称为工作点，它既符合非线性元件上的电压电流关系，又符合电路中的电压电流关系。 如上册第2章第9节,29/61,（二）用图解法分析放大器的静态工作点,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,30/61,uCE怎么变化,？,交流放大原理,假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui（微变）,静态工作点,31/61,uCE的变化沿一条直线交流负载线,交流负载线反映动态时电流iC和电压uCE的变化关系。PPT38,32/61,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,33/61,实现放大的条件,1、晶体管必

8、须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。设置方法？,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,34/61,作业：P88 习题15.2.5,练习：P88 习题15.2.7，提示：注意放大状态下的B、C、E极电压间关系。,35/61,15.3 放大电路的分析方法,放大电路分析,静态分析,动态分析,估算法,图解法,微变等效电路法,图解法,计算机仿真,36/61,对交流信号(输入信号ui),15.3.1放大器的交流通道,1/C0,37/61,交流通道,38/61,15

9、.3.2交流负载线,其中：,39/61,交流量ic和uce有如下关系：,40/61,交流负载线的作法,IB,过Q点作一条直线,斜率为:,交流负载线,直流负载线,注：从图上可得到的信息！参照：第6版习题15.3.3,41/61,15.3.3 动态分析,1、,晶体管的微变等效电路,首先考察输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。,uBE,对输入的交流小信号而言，晶体管BE间等效于电阻rbe。,42/61,对输入的交流小信号而言，晶体管BE间等效于电阻rbe， 在小信号情况下为一常数，手册中用hie代表。,b,e,c,b,e,43/61,对于小功率晶体管：,rbe的量级从几百欧到几千欧

10、。,44/61,考察输出回路,所以：,输出端相当于一个受 ib控制的电流源。,且电流源两端还要并联一个大电阻rce。,45/61,rce的含义,rce很大，一般忽略。,46/61,rce很大，一般忽略。,47/61,晶体管的微变等效电路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic =ib,48/61,2、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的晶体管用微变等效电路代替,49/61,交流通道,微变等效电路,50/61,3、电压放大倍数的计算：,结论：负载电阻越小，放大倍数越小。,51/61,4、放大电路输入电阻的计算：,对于为它提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输

11、入电阻就是从放大电路输入端看进去的等效电阻（参见Slide4）。,输入电阻的定义：,输入电阻是动态电阻。,52/61,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。,注意区分ri和rbe： ri放大电路输入电阻， rbe晶体管输入电阻。,53/61,5、放大电路输出电阻的计算：,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,54/61,所以：,用加压求流法求输出电阻：,55/61,15.3.4 失真分析：,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,失真输出波形较输入波形发生畸变，称为失真,56/61,uo,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点,57/61,Q点过低，信号进入截止区,称为截止失真,信号波