第二章：基本放大电路.ppt

1、1,第二章作业：1、3、4、5、6、7、9、12、13、18、20、21,2,放大的概念,放大指的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。,变化量； 能量的控制，功率放大；不失真,模拟信号,数字信号,第二章 基本放大电路,3,大积木块,小积木块,基本电路,基本元器件,电子系统,4,一、组成放大电路的条件：, 2.1 基本放大电路的组成和工作原理,1、在静态和动态时一定要使管子工作在放大区,(1)BJT：E结正偏，C结反偏；,(2)N沟道FET：UDS UGS-VTh(VP),UGS VTh(VP),2、信号一定能够加在正偏的发射结上(FET加在GS上),P沟道FET：,BJT和FET的对偶关系：,

2、BG,ES,CD,3、放大的信号电流能够流到负载上,5,放大电路的组件,VCC：基极、集电极电源，为电路提供能量。并保证T正确偏置，处于放大状态;,（由RC 、 Rb和VCC来满足）,C1：将交流信号作用到发射结上；,C2：把放大信号加在负载上；,6,固定偏置共射放大电路,IBQ,ICQ,UCEQ,UBE=0.7V,+,Rb=300K, VCC=9V, =100，,确定Rc使放大电路 工作在放大状态,设置静态工作点,1、三极管安全：ICM PCM U(BR)CEO,2、失真,7,如何判断一个电路是否能实现放大？,3. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,4. 正确设置静态工作点，

3、使整个波形处于放大区。,1. 信号能否输入到放大电路中。,2. 信号能否输出。,与实现放大的条件相对应，判断的过程如下：,8,固定偏置电路,分压式偏置电路,阻容耦合共射放大电路,直流偏置电路,固定偏置、分压式偏置,阻容耦合放大电路：,（直接耦合、变压器耦合）,9,阻容耦合共射放大电路及其直流通路,(a) 直流通路,即ui=0，Vcc作用下的通路。,C开路，L短路，Us短路，保留Rs。,RL,在直流电源作用下直流电流流经的通路，静态,对于直流通路，（1）电容视为开路；（2）电感线圈视为短路；（3）信号源视为短路，但应保留其内阻。,10,阻容耦合共射放大电路及其交流通路,(b) 交流通路,交流通路

4、：Ui作用下的通路。,C短路，固定的直流电源VCC短路。,RL,11,放大电路的组态,12,+,条件：I1I2Ib,13,各点波形,结论：,1、icib uoui,2、uo与ui反相,3、若不失真的放大，对输入信号有限制,4、在信号的驱动下，保证管子在放大区，保证信号要加在正偏的发射结上，保证输出级的信号电流流过负载线,14,电压增益,电流增益,互阻增益,互导增益,1、放大倍数(增益),放大器的主要性能指标,源电压增益,15,功率放大倍数,用分贝表示,16,2、 输入电阻和输出电阻,Ri=ui / ii,Ri越大， ui就越接近uS，信号源的衰减就越小。,Ri 是衡量放大器对信号源衰减程度的指

5、标,从放大电路输入端看进去的等效电阻,17,输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载能力的指标。 Ro越小，放大电路带负载的能力越强。,从放大电路输出端看进去的等效电阻,18,3、非线性失真,在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。,非线性失真系数：,特点：产生了输入信号中没有的新的频率成分；,19,4、 BJT放大电路的频率响应(频率特性）,频率响应放大器的电压 放大倍数随频率变化的规律,通频带,上限截止频率fL 下线截止频率fH,通频带是衡量放大电路对不同频率信号的适应能力的,20,二、分析

6、方法,使用BJT的特性曲线与外电路共同来求解的方法,21,图解分析,图解法是利用晶体管特性曲线和外电路来进行求解的。具有形象、直观的优点。但对于小信号放大器，图解法难以准确地进行定量分析。,22,3. 由直流负载列出方程 UCE=VCCICRc 4. 在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可 画出直流负载线。,直流负载线的确定方法：,VCC 、 VCC /Rc,1. 在输入回路列方程式UBE =VCCIBRb,2. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两 线的交点即是Q。,5. 得到Q点的参数IBQ、ICQ和UCEQ。,23,(a)固定偏置电路,交流通路,ic,直流通路,24,（a） 输入特性上求i

7、B,交流通路,动态（交流）分析,25,（b）交流负载线的确定,交流负载线,与横轴交点,26,（c）输出特性上求iC和uCE,Q,Q,Q,I,CQ,U,CEQ,u,CE,/V,i,C,/mA,u,CE,/V,i,C,/mA,t,t,交流负载线,20,uA,40,uA,60,uA,27,交流负载线的特点:,d. 电路的工作点沿交流负载线移动。,a. 斜率为1/RL,b. 经过静态工作点Q,c. 与横轴的交点为UCEQ+ICQ RL,28,放大电路的动态范围,一、放大电路的消波失真,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，则造成非线性

8、失真,饱和失真： Q点太靠近饱和区,截止失真： Q点太靠近截止区,消波失真：,29,二、不产生消波失真的条件：,三、合适的静态工作点最大动态范围,uo,最大不失真输出信号,交流负载线,30,通过图解分析，可得如下结论： 1、 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 2、 可以确定最大不失真输出幅度。,31,思路：将非线性的BJT等效成一个线性模型,条件：交流小信号,线性模型,32,一、简化的混合等效电路,r bb是基极的内电阻,r be是ib流过正偏发射结,的交流电阻,gm：表示输入回路对输出的控制能力，表征BJT放大能力的指标,低频小功率管的r bb 100300，常温下UT 26mV,33,二

9、、简化的h参数等效模型, 电流源为一受控源，而不是独立的电源。 电流源的流向不能随意假定，而是由i b决定。 该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态和大信号分析。,34,2-3-3 微变等效电路分析的一般步骤,一般步骤 ：,1、画出原电路的交流通路；,2、将交流通路中的晶体管用适当的小信号模型取代 ；,3、简化电路；,4、列出输入、输出回路方程，求出各项性能指标；,- h之间的关系：,u be=ib r be,=gm r be,rbe= r bb+ r be,35,分压式偏置电路,2.4基本放大电路的中频特性,直流通路,交流通路,36,一、 共射放大器的交流分析,2、画出放大器的交流小信号 等

10、效电路（微变等效电路）,+,+,1、首先画出放大器的直流通路,37,3、电压放大倍数的计算：,“ -”号表示输出电压与输入电压反相。 共射放大器电压放大能力较强。负载电阻越大，放大倍数越大。,38,输入电阻的计算：,根据输入电阻的定义：,-,-,+,+,c,ui,L,b,be,R,r,R,R,uO,ib,ib,ic,ii,特点：共射放大器的输入电阻较小,39,-,+,c,L,b,be,R,r,R,R,UO,输出电阻的计算,iO,共射放大器的输出电阻较大,输出电阻是衡量放大电路带负载能力的指标。,40,运用观察的方法进行三个参数的计算,+,+,41,二. 共基极放大电路,1. 静态工作点,42,

11、2. 动态分析,43,（1）电压放大倍数,特点：共基极放大器输入电压与输出电压同相； 电压放大能力较强（与共射放大器相当）；,44,（2）输入电阻,（3）输出电阻,特点：输入电阻很小；输出电阻大,45,运用观察的方法进行三个参数的计算,-,+,R,+,u,c,o,-,R,L,46,三、 共集电极放大电路(射极跟随器）,1、静态分析,47,2、动态分析：,48,（1）电压放大倍数,49,（2）输入电阻,特点：射极跟随器的输入电阻很大,50,（3）输出电阻,+,e,b,c,R,be,r,L,R,b,e,R,ib,ib,-,+,u,i,特点：射极跟随器的输出电阻很小,51,运用观察的方法进行三个参数

12、的计算,+,-,R,e,T,52,射极跟随器的应用,1、放在多级放大器的输入端，提高整个放大器 的输入电阻，减小对信号源的衰减。 2、放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻，提高带负载的能力。,射极跟随器的特点：电压放大倍数1; 输入阻抗高，输出阻抗小。,53,3. 三种组态的比较,共集,共基,共射,uo与ui反相 uo与ui同相 uo与ui同相,1 1 1,（大） （小） （大）,54,使用观察法来求交流参数 ：,b,模型,图7,b,e,i,e,图6,端增益,源增益,55,Ri,Ro,Au,极性的确定,56,场效应管放大电路,分析几个基本电路:,N沟道JFET,1、没有接入RS时I

13、D是否为零？,2、RS从零开始逐渐增 大时，ID如何变化？,转移特性,输出特性,57, 无论是哪种场效应管，都可以采用混合偏置电路,把FET设置在放大区,12V,58,场效应管的偏置及其电路的静态分析:,1自给偏压,IDQ,USQ= IDQ RS,UGSQ= -IDQ RS,(1) 电路,(2)自给偏压原理,59,估算法:,输入回路方程,(3) 静态分析,VDD=18V、RD=3k、RS=1k、RG=1M，FET的IDSS=7mA、VP=8V,当管子工作于放大区时,60,2分压式偏置,图中,静态分析：,VDD=12V、RD=3k、RS=1k、RG1=100K， RG2=100K， IDO=2mA、Vth=2V,得：IDQ=2mA 和8mA（不在放大区）,4V,61,3信号的输入和输出,常用的耦合方式,一种典型的阻容耦合共源极放大电路,62,场效应管的微变等效电路,简化的微变等效电路,63,场效应管组成的三种基本放大电路,1共源极放大电路,微变等效电路,64,由图可知,故,a. 求电压放大倍数,65,输出电阻的定义：,c. 求输出电阻Ro,b. 求输入电阻Ri,特点：输入电阻很大；输出电压反向,66,2. 共栅极放大电路,67,