第6章放大电路基础PPT课件

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1、16.1 放大电路基本概念及主要性能指标放大电路基本概念及主要性能指标放大的基本概念扩音机示意图放大电路也是构成其他模拟电路的基本单元电路，如滤波、振荡、稳压等功能电路。第1页/共65页2第2页/共65页3iouUUAioiIIA第3页/共65页4Ri越大越好2. 输入电阻Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻iiiURI= = 输入电阻是衡量放大电路向信号源索取信号大小的能力。输入电阻越大，放大电路向信号源索取信号的能力愈强，放大电路输入端的电压Ui 与信号源电压US 的数值愈接近。uiSiioSiSouARRRUUUUUUASRi 愈大， 与 愈接近。SuAuA第4页/共65页5RO 越小

2、越好 放大电路对其负载而言，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。3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻 输出电阻的定义： 输出电阻表明放大电路带负载能力的强弱，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。 LSRUOOOIUR0第5页/共65页64.4.通频带通频带fBW中频放大倍数下限截止频率上限截止频率fBW = fH fL通频带越宽，说明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。 放大电路中由于耦合电容，旁路电容以及其它电抗元件的存在，使信号频率过高或者过低时，放大倍数不但数值下降，而且还产生相移。放大倍数与频率的关系可用下图表

3、示。第6页/共65页75. 最大输出幅度 是衡量一个放大电路输出电压（或电流）的幅值能够达到的最大限度，如果超出这个限度，输出波形将产生明显失真。 最大输出幅度一般用电压的有效值表示，符号为Uomax。也可用电压的峰-峰值表示。6. 最大输出功率与效率 放大电路的最大输出功率，表示在输出波形基本上不失真的情况下，能够向负载提供的最大交变功率，用符号Pom表示。 最大输出功率Pom与直流电源消耗的额定功率PV之比定义为放大电路的效率，用表示，即omVPP= = 放大电路的输出功率是通过三极管的控制作用把电源的直流功率转化为随信号变化的交变功率而得到的，因此就存在一个功率转化的效率问题。第7页/共

4、65页8符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示总量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。uAua总量交流分量tUA直流分量 第8页/共65页96.2 基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理放大电路的组成放大电路的组成共射放大电路的组成必须遵循以下4项原则：3）输入回路的接法应使ui能够传送到三极管的基极回路，并使基极电流产生相应的电流变化量i B；4）输出回路的接法应保证i C能够转化为uCE，并传送到放大电路的输出端。2）三极管有一个合适的直流工作电压和电流。我们称之为合理地设置。1）三极管处于放大状态；1. 放大电路的组成第9页/共65

5、页102. 放大电路中各元件的作用 该电路的缺点：一是需要两个直流电源，不方便也不经济；二是输入电压与输出电压不共地，实际应用中不可取。T: 有源元件,放大VBB和Rb使UBE大于Uon，在ui=0时提供一个合适的电流IB；VCC保证集电极反向偏置；VCC: 为输出提供能量RC: 将集电极电流变化 转换成电压变化uiiBiCuCE（uo）第10页/共65页11复习2.共射放大电路的组成必须遵循以下4项原则：3）输入回路：ui能够送到三极管的基极回路，并产生相应的i B；4）输出回路的接法应保证i C能够转化为uCE，并传送到放大电路的输出端。2）三极管有合适静态工作点；1）三极管处于放大状态；

6、1.放大电路的目的：将微弱变化的小信号放大成较大信号输出。3.放大电路中各元件的作用 该电路的缺点：一是需要两个直流电源，不方便也不经济；二是输入电压与输出电压不共地，实际应用中不可取。第11页/共65页123. 改进的单管共射放大电路C1、C2的作用：隔直通交。C1：输入电压的交流分量能够无衰减的通过电容到达基极;保证三极管有合适的基极电流。C2：放大后的交流成分得以输出，而直流成分被隔离。注意：C1，C2是电解电容，有极性之分，其正极要接高电位。第12页/共65页13例6.1 试判断图2.6所示各电路能否对输入信号不失真地进行放大，并简述理由。第13页/共65页14解：本题练习根据放大电路

7、的组成原则判断电路能否正常工作的方法。（a） 无放大作用。静态基极电流IBQ = 0。（b） 无放大作用。VBB使交流通路短路，输入信号送不进去。（c） 无放大作用。UBEQ=0。（d） 无放大作用。三极管发射结反向偏置。（e） 无放大作用。集电极正向偏置。（f） 无放大作用。Cb将输入交流信号短路，输入信号送不进去。第14页/共65页15放大电路的工作原理 放大电路必须是在有直流电源保证放大电路处于放大状态的条件下才能用来放大交流信号。电路中交、直流并存。+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE1.放大电路的静态 ui0时，电路只由直流电源作用时的工作状态。此时电路中的电压、电流称为静态

8、工作点。通常静态工作点用IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ四个直流量来表示。 设置静态工作点的必要性：保证放大的信号不失真。第15页/共65页162.放大电路的动态 ui0时放大电路的工作状态。 当放大电路加上交流信号以后，交流信号叠加在直流上，此时电路中既有直流成分，也有交流成分。 uiuBEiBiCuCEuo第16页/共65页173. 波形分析(交、直流共存)uoui1T第17页/共65页18第18页/共65页196.3 放大电路的基本分析方法重点与难点重点1、静态工作点的计算2、图解法作图3、微变等效电路模型4、放电电路性能参数的计算图解法/微变等效电路分析法难点第19页/共65页20分

9、析思路先静态后动态放大电路的输入信号为零（ui=0）时，放大电路的稳态工作状态，也称直流工作状态。用于静态工作点的计算、波形分析（失真）。静态分析输入信号不为零（ui=0）时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。用于分析放大电路的放大倍数、输入电阻以及输出电阻等参数。动态分析第20页/共65页21分析方法放大电路分析静态分析动态分析计算机仿真分析静态工作点估算法图解法微变等效电路法第21页/共65页22直流通路和交流通路 通常，放大电路中交流信号的作用和直流电源的作用共存，这使得电路的分析复杂化。可否交、 直流分开研究？ 信号分解：直流信号+交流信号直流通路: 直流电源作用下直流电流流经的通

10、路。等效原则：电容开路，电感短路，信号源短路但 保留其内阻。交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路。等效原则：容量大的电容视为短路，无内阻的直流 电源视为短路。 等效简化本质CjLj 1,第22页/共65页23直流通路( IBQ 、 ICQ 、 UCEQ )对直流信号电容 C 可似作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE第23页/共65页24RBRCuiuoRLRSes+ XC 0，C 可看作短路。忽略直流电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路+U

11、CCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiET第24页/共65页25 cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC 图a第25页/共65页26cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVUIIRUVI图b第26页/共65页27已知三极管的输入、输出特性曲线以及其它各元件参数的情况下，利用作图的方法对放大电路进行分析：图解法分析步骤先静后动（输入输出特性曲线已知）1、输入特性曲线上作直流负载线2、输出特性曲线上作直流负载线静态分析3、输出特性曲线上作交流负载线4、给定输入输出波形5、分析：波形的非线性失真以及放大倍数等动态分析 图解法第27页/共

12、65页281、图解法估算静态工作点 特性曲线+回路方程直流VCCVCC/RbIBQ第28页/共65页292. 电路参数对静态工作点的影响第29页/共65页30icuce)/(LccceRRiu第30页/共65页Qocbiuiiu第31页/共65页32复习1.放大电路的工作原理（交、直流并存）uoui1TuiuBEiBiCuCEuo第32页/共65页332. 放大电路的分析方法 分析放大电路遵循的原则：先静态，后动态。直流通路交流通路静态工作点的估算第33页/共65页345. 利用图解法分析非线性 失真1）截止失真（顶部失真）消除方法：增大VBB或减小Rb，让Q点上移交流负载线c第34页/共65

13、页352） 饱和失真消除方法：增大Rb；减小Rc；增大VCC。交流负载线c第35页/共65页36ABiB=0C D E直流交流负载线2最大不失真输出电压Uom ：比较线段CD和DE的长度，取较小者，除以 。6. 利用图解法估算最大不失真输出电压第36页/共65页377. 图解法的特点 形象直观； 适用于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析； 能够用于大信号分析； 不易准确计算； 不能求解输入电阻、输出电阻、通频带等参数。图解法适用范围：输出幅度比较大而工作频率不太高的情况。第37页/共65页38微变等效电路法 在三极管输入小信号时，用微变等效电路进行动态分析。1.简化的h参数等效电路

14、在静态工作点附近，输入特性曲线近似为一条直线，如图(a)所示，因而可以用一个等效电阻rbe来代表输入电压和输入电流之间的线性关系，即BEbeBuri= =rbe的计算rbb是基区体电阻对于小功率管rbb 300。EQbbbeImVrr26)1 ( 第38页/共65页39 从输出特性曲线看，iB变化相等的数值，特性曲线平行移动，且间距相等，iC仅由iB决定而与uCE无关，所以三极管集电极和发射极之间可以等效为一个受控电流源。简化的等效电路如图所示。三极管h参数等效电路第39页/共65页402.用微变等效法分析基本放大电路 微变等效法分析几个主要动态参数： 电压放大倍数 ，输入电阻 ，输出电阻iR

15、oR微变等效电路画法：画交流通路的微变等效电路如：画出单管共射放大电路的微变等效电路uA第40页/共65页413 3、共射放大电路动态分析、共射放大电路动态分析 ( (小信号分析、微变等效电路分析小信号分析、微变等效电路分析) )例：已知VBB=1V，Rb=24k， VCC=12V，Rc=5.1k；rbb=100 ，=100，导通时UBEQ=0.7V，求：静态工作点Q； 。0 , RRAiu和解： 静态工作点Q:IBQICQUCEQAARUVIbBEQBBBQ5 .1210247 . 013mAIIIBQBQCQ25. 1VkmAIRVUCQCCCCEQ63. 51 . 525. 112kIU

16、rIUrrCQTbbEQTbbbe2 . 2)1 (第41页/共65页42 求Au、Ri、R0bbecbbebcbuiuRrRRrIRIAUUA05 .192 . 2241 . 5100kkbebirRR5.1 ocRRk= = =k2 .262 .224第42页/共65页43例2：已知：Rb=510k, VCC=12V，Rc=3k；rbb=150 ,=80,导通时UBEQ=0.7V, RL=3k。求： ；若信号内阻RS为2k,求0 , RRAiu和解：求Q点：A22.2(mA) 510V 7 . 012kRUVIbBEQCCBQmAmAIIBQCQ77. 10222. 080VmAkIRVU

17、CQcCCCEQ69. 677. 1312kmAmVIUrrCQTbbbe33. 1132577. 12680150sousUUA第43页/共65页44 求 、Ri、R0bebirRR/3 ocRRk=9033. 1)3/3(80krbe33. 1uisiARRR36)90(33. 1233. 1beLurRA SiioSouSUUUUUUAuA第44页/共65页45复习2. 微变等效电路进行动态分析1）通过直流通路求静态工作点；2）画交流通路的微变等效电路；3）根据微变等效电路求动态参数。1. 三极管h参数等效电路第45页/共65页46 温度对静态工作点的影响 三极管是对温度非常敏感的元件，

18、温度变化主要影响其UBE、IB、ICBO、等参数。 温度对输入、输出特性曲线的影响第46页/共65页47温度对温度对Q点的影响点的影响 此时输入信号大小并没有变化，输出的变化完全是由于温度的变化引起的，这是放大电路所不希望出现的。原因是当温度变化时，Q点不能稳定。第47页/共65页48 1 1、电路组成、电路组成分压式工作点稳定电路直流通路第48页/共65页49当由于某种干扰原因(比如温度T )使得电流IBQ、 ICQ (Q点上移)时， IEQBEBQEQUUU=-=-UBE IBQ、 ICQ Q点稳定下来。为了稳定Q点，通常 I1IBQ，即I1I2因此UBQ基本不随温度变化CCbbbBQVR

19、RRU211eBEQBQEQCQRUUIIeEQEQRIU2、稳定工作点Q的原理第49页/共65页50EQBQCEQCCCQcEQeCCEQce1()IIUVIRIRVIRR= =+ +=-+=-+T()ICUE UBE（UB基本不变） IB IC )(ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU第50页/共65页51beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR euRrRRIrIRRIUUA)1 ( )( beLeebebLcbio利?弊?)1 (/)1 (/21212121ebebbbbebbebbbeebbebbbibbiRrRRIIRIrRRIIRIrRRIURRR

20、 第51页/共65页52)1 (ebeb2b1iRrRRReuRrRUUA)1 ( beLio 可见若直接引入Re的负反馈，由于Re同时具有直流负反馈和交流负反馈作用，在稳定工作点的同时，使得交流放大倍数大大降低，这是我们不希望的。办法是：只让Re只起直流负反馈作用，对于交流信号，不起负反馈作用。 Ce足够大，使得Ce 对交流信号ui 相当于短路。Lebee(1)uR RrAR+ -+ -，如果 则第52页/共65页53beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR 可见共射放大电路中，Re和Rb1、 Rb1使Q点稳定了，增加了Ce，使得放大倍数A u并不降低，是个实用的电路。第53页

21、/共65页541. 静态分析eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVebBEQBBBQRRVVI1EQeCCCEQIRVUEQeCCCEQIRVUebBEQCCBQRRVVI 1第54页/共65页55第55页/共65页562.动态分析ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu思考下图的等效电路和 。uA第56页/共65页573. 共集电极电路的特点Ri大Ro小只放大电流，不放大电压！第57页/共65页58第58页/共65页59第59页/共65页60第60页/共65页61第61页/共65页62第62页/共65页63第63页/共65页64第64页/共65页65感谢您的观看！第65页/共65页