高频电路先修基础知识.ppt

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1、1,先修基础知识复习,1.二极管基础知识 2.三极管基础知识 3.放大电路基础 4.负反馈放大电路5.谐振回路,2,1.1 导体、半导体和绝缘体,导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。,绝缘体：有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。,半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。,1.二极管基础知识,3,半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于其它物质的特点。例如：,当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。,往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显改变。,4,本征半导体：完

2、全纯净的、结构完整的半导体晶体。,在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。,5,杂质半导体,在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。,P 型半导体：空穴浓度大大增加的杂质半导体，也称为（空穴半导体）。,N 型半导体：自由电子浓度大大增加的杂质半导体，也称为（电子半导体）。,6,N 型半导体,N型半导体中，自由电子的浓度远大于空穴浓度，所以称自由电子为多数载流子（简称多子），空穴为少数载流子（简称少子）

3、。,P 型半导体,P 型半导体中空穴的浓度远大于自由电子浓度，所以称空穴为多数载流子（简称多子），自由电子为少数载流子（简称少子）。,在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了PN 结。,PN 结的形成,7,PN结的单向导电性,PN 结加上正向电压、正向偏置：P 区加正、N 区加负电压。,PN 结加上反向电压、反向偏置：P 区加负、N 区加正电压。,8,1、空间电荷区中没有载流子。,2、空间电荷区中内电场阻碍P中的空穴（多子）、N 区中的电子（多子）向对方运动（扩散运动）。,3、P 区中的电子（少子）和N区中的空穴（少子），数量有限，因

4、此由它们形成的电流很小。,总结:,9,PN结的高频等效电路及最高工作频率,PN结的高频等效电路,PN结既表现出非线性电阻的特性，又表现出非线性电容的特性，总效果相当于结电容CJ与结电阻r 并联。,为保证PN结的单向导电性不被破坏，所允许加在PN结上的交变电压的最高频率，称为PN结的最高工作频率。,10,1.2 半导体二极管,PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。,点接触型,面接触型,11,伏安特性,死区电压：硅管0.6V,锗管0.2V。,导通压降:硅管0.60.7V,锗管0.20.3V。,反向击穿电压UBR,12,主要参数,（1）最大整流电流 IFM,二极管长期使用时，允许流过二极管的最

5、大正向平均电流。,（2）反向击穿特性与最大工作电压URM,二极管反向击穿时的电压值。击穿时反向电流剧增，二极管的单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。手册上给出的最高反向工作电压URM一般是UBR的一半。,13,（3）反向特性与反向饱和电流 IS,外加反向电压时，二极管有反向电流 通过。随后反向电压继续增加时，反向电流几乎不变，这个电流称反向饱和电流IS。,.反向电流大，说明管子的单向导电性差，因此反向电流越小越好。.反向电流受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。,14,从伏安特性可以看出，二极管的U、关系不具备线性关系，为非线性元件。它具有

6、单向导电性。,以上均是二极管的直流参数。二极管的应用是主要利用它的单向导电性，主要应用于整流、限幅、保护等等。下面介绍两个交流参数。,15,（4）微变电阻 rD,uD,rD 是二极管特性曲线上工作点Q 附近电压的变化与电流的变化之比：,显然，rD是对Q附近的微小变化区域内的电阻。,16,（5）二极管的极间电容,二极管的两极之间有电容，此电容由两部分组成：势垒电容CB和扩散电容CD。,势垒电容：势垒区是积累空间电荷的区域，当电压变化时，就会引起积累在势垒区的空间电荷的变化，这样所表现出的电容是势垒电容。,扩散电容：为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的少子（电子）在P 区有浓度差，越靠近PN

7、结浓度越大，即在P 区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。正向电流大，积累的电荷多。这样所产生的电容就是扩散电容CD。,17,CB在正向和反向偏置时均不能忽略。而反向偏置时，由于载流子数目很少，扩散电容可忽略。,PN结高频小信号时的等效电路：,势垒电容和扩散电容的综合效应,18,（1）理想二极管等效电路,伏安特性 等效电路,半导体二极管的等效电路,19,（2）考虑正向压降的等效电路,伏安特性 等效电路,20,二极管：死区电压=0.5V，正向压降0.7V(硅二极管)理想二极管：死区电压=0，正向压降=0,二极管的应用举例1：二极管半波整流,21,例2 二极管门电路如图(a)所示，输入电压ui

8、1(t)和ui2(t)如图(b)和(c)所示，请分析电路中各二极管的工作状态，画出该电路的输出波形uo(t)，并指出电路所实现的功能。,22,课堂练习：二极管的应用举例2,23,2.1 三极管的结构及符号,基极,发射极,集电极,NPN型,PNP型,2.三极管基础知识,24,基区：较薄，掺杂浓度低,集电区：面积较大,发射区：掺杂浓度较高,25,B,E,C,IB,IE,IC,NPN型三极管,B,E,C,IB,IE,IC,PNP型三极管,26,2.2 三极管的主要参数,前面的电路中，三极管的发射极是输入输出的公共点，称为共射接法，相应地还有共基、共集接法。,共射直流电流放大倍数：,工作于动态的三极管

9、，真正的信号是叠加在直流上的交流信号。基极电流的变化量为IB，相应的集电极电流变化为IC，则交流电流放大倍数为：,1.电流放大倍数 和,27,例：UCE=6V时：IB=40 A,IC=1.5 mA；IB=60 A,IC=2.3 mA。,在以后的计算中，一般作近似处理：=,另外，电流放大倍数,28,2.集-基极反向截止电流ICBO,ICBO是集电结反偏由少子的漂移形成的反向电流，受温度的变化影响。,29,B,E,C,N,N,P,ICBO进入N区，形成IBE。,根据放大关系，由于IBE的存在，必有电流IBE。,集电结反偏有ICBO,3.集-射极反向截止电流ICEO,ICEO受温度影响很大，当温度上

10、升时，ICEO增加很快，所以IC也相应增加。三极管的温度特性较差。,30,4.集电极最大电流ICM,集电极电流IC上升会导致三极管的值的下降，当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为ICM。,5.集-射极反向击穿电压,当集-射极之间的电压UCE超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。,31,6.集电极最大允许功耗PCM,集电极电流IC 流过三极管，所发出的焦耳 热为：,PC=ICUCE,必定导致结温 上升，所以PC 有限制。,PCPCM,ICUCE=PCM,安全工作区,32,f：共射极截止频率fT：特征频率,的频率特性,7频率参数

11、,33,共基直流电流传输方程：,2.3 三极管的工作原理,若CBO很小，可忽略:,被称为共基电流放大倍数。,三极管为共射极接法时，可以定义共射电流放大倍数,由于,共射直流电流传输方程：,34,（1）两个反向饱和电流之间的关系：若令B=0时的C 用来表示CEO。,（2）若CEO很小可忽略，则,（3）和 两种电流放大系数均表示的电流控制作用,注意：,35,2.3.1 三极管特性曲线,IC,V,UCE,UBE,RB,IB,VCC,VBB,（实验线路）,RC,共射极接法电路,36,1、输入特性,工作压降：硅管UBE0.60.7V,锗管UBE0.20.3V。,死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。,37

12、,2、输出特性,IC(mA),此区域满足IC=IB称为线性区（放大区）。,当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关，IC=IB。,CEO：基极开路时，集电极和发射极之间的穿透电流。,38,此区域中UCEUBE,集电结正偏，IBIC，UCE0.3V称为饱和区。,39,此区域中:IB=0,IC=ICEO,UBE 死区电压，称为截止区。,40,此区域中:三极管发射结正偏，集电结反向击穿，称为击穿区。,41,输出特性四个区域的特点:,放大区：发射结正偏，集电结反偏。即：IC=IB,且 IC=IB,(2)饱和区：发射结正偏，集电结正偏。即：UCEUBE，IBIC，UCE0.3V,(3)截止区：UBE

13、死区电压，IB=0，IC=ICEO 0,（4）击穿区：三极管发射结正偏，集电结反向击穿，IC 迅速增大。,42,3.温度对三极管特性曲线的影响,100C,25C,（1）对输入特性曲线的影响：,43,（2）对输出特性曲线的影响,100C,25C,44,2.3.2 三极管的微变等效电路,输入特性曲线,注意：微变电路只能用来分析小信号交流电路，不能用来分析直流电路。,45,（1）从输出特性曲线看，在放大区，输出电流 ic仅受输入电流 ib控制，所以输出回路可用一个电流控制电流源来等效,（2）从输入特性曲线看，在Q点附近较小范围内，uBE 与iB成正比。可用一个等效电阻来表示输入回路中电压与电流的关系

14、:,对于低频小功率三极管，可估算：,re 为发射结结电阻，,46,例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？,当USB=-2V时：,IB=0，IC=0,IC最大饱和电流：,Q位于截止区,47,例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？,IC ICmax(=2mA)，Q位于放大区。,USB=2V时：,48,USB=5V时:,例：=50，USC=12V，RB=70k，RC=6k 当USB=-2V，2V，5V时，晶体管的静态工作点Q位于哪个区？,IC

15、 Icmax(=2 mA)，Q位于饱和区。(实际上，此时IC和IB 已不是的关系）,49,一、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.放大电路基础,50,放大电路的基本组成,uo,ui,51,二、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。,2、输入电阻ri,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。

16、,52,3、输出电阻ro,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。,53,如何确定电路的输出电阻ro？,步骤：,1.所有的电源置零(将独立源置零，保留受控源)。,2.加压求流法。,方法一：计算。,54,方法二：测量。,1.测量开路电压。,2.测量接入负载后的输出电压。,步骤：,3.计算。,55,4、通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线,56,三、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，表示全量。,ua,小写字母、小写下标，表示交流分量。,uA,t,UA直流分量,uA=U

17、A+ua,57,三极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,58,3.1 共射放大电路,59,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,60,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,61,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,62,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,基极电源与基极电阻,63,耦合电容,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。,64,可以省去,电路改进：采用单电源供电,65,单电源供电电路,66,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交

18、流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道：只考虑交流信号ui 的分电路。直流通道：只考虑直流信号UA 的分电路。,3.1.1 共射放大电路的工作原理,当输入信号ui=0时，称放大电路的工作状态为静态。当输入信号ui 0 时，称放大电路工作在动态。,67,例：,对直流信号（只有+EC）,68,对交流信号(输入信号ui),ui,69,由于电源的存在，IB 0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,一、放大电路的静态工作原理,70,(IBQ,UBEQ)和(ICQ,U

19、CEQ)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,71,二、放大电路的动态工作原理,72,iB,uCE怎么变化,？,假设，uBE有一微小的变化,Q,73,各点波形,74,实现放大的条件,1.晶体管必须偏置在放大区。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。,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。,75,3.1.2 共射放大电路的的分析方法,放大电路分析,76,直流通路输入回路电压方程,1.图解法,（1）静态分析,利用输入特性曲线确定 IBQ和UBEQ,直流通路的电

20、压方程,输入特性用函数式,两方程联立，其解就是静态工作点。,77,利用输出特性曲线确定 ICQ和UCEQ 直流负载线与 iB=IBQ 对 应的那条输出特性曲线的 交点就是静态工作点 Q。,I,直流通路输入回路电压方程,在输出特性曲线上作直流负载线,按此直线方程，在方程输出特性曲线上画出的直线，称为直流负载线。,直流负载线方程,78,根据ui 在输入特性曲线 上求iB和 uBE,（2）动态分析,79,斜率为：,80,uo,可输出的最大不失真信号,选择静态工作点,（3）非线性失真的分析,81,Q点过低，信号进入截止区截止失真,82,Q点过高，信号进入饱和区饱和失真,83,（4）最大输出电压幅值,8

21、4,估算法常用来计算直流通道,（1）根据直流通道估算IB,RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,85,（2）根据直流通道估算UCE、IB,IC,UCE,86,例：用估算法计算静态工作点。,已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,请注意电路中IB 和IC 的数量级。,87,rce很大，一般忽略。,三极管的微变等效电路,c,b,e,2.微变等效电路法常用来计算直流通道,88,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:,89,共射放大电路的微变等效电路,90,（1）静态分析 画出直流通路,求rbe,对于小功率三极管：,列方程求解直流工作点,91,（2）动态分析 画出交流通路

22、 画出微变等效电路,求电压放大倍数 Au,求输入电阻 Ri,求输入电阻 Ro,求源电压放大倍数 Aus,92,目的：使得ICQ避免受温度的影响分压射极偏置电路可以稳定Q 点。,1电路结构,3.1.3 射极偏置电路,93,分压式偏置电路：,静态分析,2电路的静态工作点确定,94,95,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,96,可以认为与温度无关。,似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十k。,97,3电路的动态性能指标计算,交流通路,98,求电压放大倍数 Au 求输入电阻 Ri 求输入电阻 Ro,微变等效电路,=RC,99,问题：Au 和

23、 Aus 的关系如何？,定义：,100,原因：电压放大倍数明显下降。方法：发射极电阻RE上并联一个大容量的旁路 电容 CE。影响：静态工作点:不变 求电压放大倍数 Au 求输入电阻 Ri 求输入电阻 Ro:不变,4射极偏置电路电路的改进,101,例3.1.1,确定静态工作点；确定动态指标,确定静态工作点,102,微变等效电路,解（1）确定Q 点(UBQ、IEQ、UCEQ)（2）确定动态指标(rbe、Au、Ri、Aus、Ro),确定动态指标,103,3.2.1 共集放大电路 3.2.2 共基放大电路 3.2.3 三种组态放大电路的比较,3.2 共集放大电路与共基放大电路,104,3.2.1 共集

24、放大电路,1.静态分析,105,2.动态分析,求输入电阻,106,求输出电阻,107,108,3.2.2 共基放大电路,共基放大电路原理图,109,例3.2.1 电路如上图=50。试分析它的静态工作情况，并求出它的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,110,解：（1）求Q点,（2）利用微变等效电路计算电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,111,3.2.3 三种组态放大电路的比较,112,3.3.1多级放大电路的组成 3.3.2多级放大电路的耦合方式 3.3.3多级放大电路的分析计算,3.3 多级放大电路,113,耦合方式是指放大电路级与级之间的连接方式。多级放大电路中常用的耦合方式主要有三种：1

25、.直接耦合 2.变压器耦合 3.阻容耦合,3.3.2多级放大电路的耦合方式,多级放大电路对耦合电路要求：,1.静态：保证各级Q点设置,2.动态:传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,114,1.直接耦合,直接耦合放大电路,115,2.变压器耦合,变压器耦合放大电路,116,3.阻容耦合,阻容耦合放大电路,117,2.动态性能指标的分析计算,输入电阻和输出电阻,3.3.3多级放大电路的分析计算,1.静态工作点的分析计算,电压放大倍数,118,多级阻容耦合放大器的特点：,(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2)前一级的输出电压=后一级的输入电压。(3)总电

26、压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(4)总输入电阻 Ri=第一级的输入电阻Ri1。(5)后一级的输入电阻=前一级的交流负载电阻。(6)总输出电阻=最后一级的输出电阻。,由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,119,放大电路,120,121,例：放大电路由下面两个放大电路组成。已知EC=15V，R1=100k，R2=33k，RE1=2.5k，RC=5k，1=60；RB=570k，RE2=5.6k，2=100，RS=20k，RL=5k,uo,5k,570k,5.6k,122,求直接采用放大电路一的放大

27、倍数Au和Aus。若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au、Ri 和 Ro。若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数 Au和 Aus。,123,Ri1=R1/R2/rbe1=1.52 k,结论：(1)由于RS大，而Ri 小，致使放大倍数降低；(2)放大倍数与负载的大小有关。例：RL=5k 时,Au=-93；RL=1k 时,Au=-31。,求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。,124,2.若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au、Ri 和 Ro。,5k,5.6k,570k,125,126,讨论：电路带负载能力。,2.输出不接射极输

28、出器时的带负载能力：,RL=5k 时：Au=-93RL=1k 时：Au=-31,即：当负载电阻由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%,放大倍数降低到原来的30%,RL=5 k时：Au1=-185，Au2=0.99，Ri2=173 k,RL=1 k时：Au1=-174，Au2=0.97，Ri2=76 k,1.输出接射极输出器时的带负载能力：,127,3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Aus。,Au2=-93 Ri2=1.52 k,Au1=0.98 Ri=101 k,128,输入不接射极输出器时：,可见，输入接射极输出器可提高整个放大电路的放大倍数Aus。,1

29、29,阻容耦合电路的频率特性：,耦合电容造成,三极管结电容造成,采用直接耦合的方式可降低放大电路的下限截止频率，扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。,130,4.1 反馈的基本概念 4.2 反馈的分类与判断 4.3 反馈放大器的一般表达式,4.负反馈放大电路,131,4.1.1 反馈的基本概念,反馈示意图,放大器放大倍数,反馈系数,整个放大电路的放大倍数,(开环放大倍数),(闭环放大倍数),132,4.1.2 反馈的分类与判断 1 反馈的分类（1）正反馈和负反馈 判断:瞬时极性法,正反馈 负反馈,133,（2）直流反馈和交流反馈,直流反馈,134,交流反馈,135,（3）电

30、压反馈和电流反馈 反馈信号取自负载RL上的输出电压，称为电压反馈；反馈 信号取自负载RL上的输出电流，称为电流反馈。判断：开路短路法,136,2 负反馈组态的判断 根据反馈信号在输出端采样方式和输入端信号相减方式的不同，可以分为四种组态：电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈,137,（1）电压串联负反馈 基本放大器的电压放大倍数 反馈系数,方框图,电路图,138,（2）电压并联负反馈 放大倍数（互阻放大倍数）反馈系数,电路图,方框图,139,（3）电流串联负反馈 放大倍数（互导放大倍数）反馈系数,电路图,方框图,140,（4）电流并联负反馈 其放大倍数（电流放大倍数）

31、反馈系数,电路图,方框图,141,四种负反馈组态放大器的放大倍数 和反馈系数 的比较,142,在负反馈时，各信号量之间的关系为：,一般表达式为,为基本放大器的放大倍数（开环放大倍数）；为施加反馈后放大器的放大倍数（闭环放大倍数）；为信号沿着基本放大器和反馈网络组成的环路传递一周后得到的放大倍数，称为环路增益。表示引入反馈前后放大电路的放大倍数所变化的倍数，称为反馈深度。,4.1.3 反馈放大器的一般表达式,143,关于反馈深度,1若，则，即引入反馈后，放大倍数减小了，这种反馈称为负反馈。,2若，则，即引入反馈后，放大倍数增大了，这种反馈称为正反馈。,3若，则，说明反馈放大器没有输入信号时，仍有

32、输出信号，此时放大电路处于自激振荡状态。,144,4.2 负反馈对放大器性能的影响 4.2.1 提高放大倍数的稳定性 4.2.2 减小非线性失真 4.2.3 扩展通频带 4.2.4 对输入电阻和输出电阻的影响,145,4.2.1 提高放大倍数的稳定性,假定电路在中频段工作,上式表明，负反馈放大器闭环放大倍数Af的相对变化量，等于无反馈时基本放大器放大倍数的相对变化量的。也就是说，引入负反馈后，放大倍数下降了 倍，但放大倍数的稳定性却提高了 倍。,146,4.2.2 减小非线性失真 放大器件的特性是非线性的，当输入信号为单一频率的正弦波时，输出信号将不再是正弦波。除了基波以外，还含有一系列的谐波

33、成分，这种失真称为非线性失真。引入负反馈可以减小非线性失真。可以证明，在非线性失真不太严重时，引入负反馈后，负反馈放大器非线性失真近似减小为原来的。但必须指出，负反馈措施不能降低输入信号中固有的非线性失真。,147,负反馈减小非线性失真,动画演示,148,4.2.3 扩展通频带 设无反馈时基本放大器在高频段的放大倍数为,式中Am、fH 分别为无反馈时放大器的中频放大倍数和上限频率引入负反馈后，可得负反馈放大器的放大倍数为,149,引入负反馈后的中频放大倍数Am和上限频率fH分别为,可见，引入负反馈后，中频放大倍数减小了 倍,而上限截止频率增大了 倍,150,4.2.4 对输入电阻和输出电阻的影

34、响 1负反馈对输入电阻的影响 反馈信号在放大器输入回路中以串联形式和输入信号相减，是串联反馈，串联反馈使输入电阻增大。反馈信号在放大器输入回路中以并联形式和输入信号相减，是并联反馈，并联反馈使输入电阻减小。,151,负反馈放大器的输入电阻为：,基本放大器的输入电阻为：,（1）串联负反馈使输入电阻增大,152,因为,所以,由此可见，引入串联负反馈，放大电路的输入电阻将增大 倍，电压串联负反馈和电流串联负反馈都是如此。,153,（2）并联负反馈使输入电阻减小,基本放大器的输入电阻为：,负反馈放大器的输入电阻为：,154,因为,所以,由此可见，引入并联负反馈，放大电路的输入电阻将减小 倍，电压并联负

35、反馈和电流并联负反馈都是如此。,155,2负反馈对输出电阻的影响 在电压反馈电路中，反馈信号取自于输出电压，反馈使输出电阻减小。在电流反馈电路中，反馈信号取自于输出电流，反馈使输出电阻增大。,156,（1）电压负反馈使输出电阻减小,电压负反馈放大器的输出电阻为,由此可见，引入电压负反馈，放大器的输出电阻减小 倍，电压并联负反馈和电压串联负反馈都是如此。,157,（2）电流负反馈使输出电阻增大,电压负反馈放大器的输出电阻为,由于是电流负反馈，有,所以,由此可见，引入电流负反馈，放大器的输出电阻增大 倍，电流并联负反馈和电流串联负反馈都是如此。,158,4.3 深度负反馈放大器的分析计算 负反馈放

36、大电路的分析计算方法有多种，各有特点。我们根据负反馈的深浅分两种情况讨论。实际的负反馈放大电路大多能满足深度负反馈的条件，通常采用工程近似来估算放大器的性能。如果负反馈放大器满足深度负反馈条件，即。只要计算出反馈系数，即可得到。(为广义的放大倍数),159,例4.3.1 求下列各电路的闭环电压放大倍数,图(a)为电压串联负反馈。反馈系数为,闭环电压放大倍数为,160,电压并联负反馈。反馈系数为,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,161,电流串联负反馈。反馈系数为,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,162,电流并联负反馈。反馈系数为,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,163,采用微变等效电

37、路法，可导出该共集放大器的电压放大倍数为,当满足深度负反馈时，,图(a)为电压串联负反馈，反馈系数为,闭环电压放大倍数为,例4.3.2 求下列各电路的闭环电压放大倍数,164,图(b)为电压并联负反馈，反馈系数为,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,165,图(c)为电流串联负反馈，反馈系数为,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,若采用微变等效电路法，可导出该放大器的放大倍数为：,当深度负反馈时，,166,闭环放大倍数为,闭环电压放大倍数为,图(d)为电流并联负反馈，反馈系数为,167,课堂练习：估算图5-16(a)所示串联电压负反馈放大器的闭环电压增益Auf=Uo/Ui。,解 由于是串联电压

38、负反馈,故UiUf。由图(b)可知,输出电压Uo经Rf 和 Re1 分压后反馈至输入回路,即,5.谐振回路,1 串联谐振回路2 并联谐振回路3 耦合回路,谐振回路由电感线圈和电容组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。该电路在某一频率的交变信号作用下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐振回路。,谐振回路按电路的形式分为：,1.串联谐振回路2.并联谐振回路3.耦合谐振回路,用途：,1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络,170,发生RLC在

39、串联电路中的谐振称为串联谐振。对于下图所示串联电路，其阻抗为,若呈现电阻性，电路工作于谐振状态，则必满足X=0，即 发生谐振时的角频率叫做谐振角频率，谐振频率分别为：,1 串联谐振回路,回路阻抗的模|Zs|和幅角随变化的曲线分别如下图所示：,|Zs|,O,O,当r；当0时，回路呈感性，|Zs|r；当0时，感抗与容抗相等，|Zs|最小，并为纯电阻r，我们称此时发生了串联谐振，且串联谐振角频率0为:,173,（1）电流与电压同相位，电路呈现电阻性。,（3）谐振时电感（或电容）的端电压与电源电压之比称为串联谐振电路的品质因数，用Q表示，有,（2）串联阻抗达到最小值，即，在电压一定时，电路电流达到最大

40、值，即。,串联电路谐振时有如下特点(4个)：,174,这说明，谐振时电阻元件上的电压与外加电源电压相等；电感和电容元件上的电压均为电源电压的Q倍，两者大小相等，相位相反，其相量和为零，即,上述结果表明，当 时，电感（或电容）上的电压将远大于电源电压，且二者相互抵消，这种特性是RLC串联谐振电路所特有的，因此串联谐振又称为电压谐振。,（4）各元件上电压分别为,175,在电力系统中，由于电源电压本身较高，若出现串联谐振，过高的电压会使电容器和电感线圈的绝缘被击穿，所以要设法避免谐振或接近谐振情况的发生。为了说明这个问题，先写出电路中电流值随电源频率变化的关系，这种关系称为电流幅度频率特性，即,采用

41、相对幅频特性(相对抑制比)表示，则有,又因为,176,通用谐振曲线与Q值的关系,177,为在数量上表示电路对频率的选择能力，工程上规定，将谐振曲线上 对应的频率范围定义为通频带，它规定了信号能顺利通过的一个频率范围。通频带又称为带宽，用BW表示，即,2 并联谐振回路,串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻的情况或低阻抗电路。当频率不是非常高时，并联谐振回路应用最广。,179,（2）电路的输入导纳为最小值，谐振阻抗 为最大值。在激励电源电压 一定时，电路中的电流 达到最小值。如果电阻支路开路，则谐振时电路的阻抗为，电流为零。若电路在电流源 激励下，则端电压 达到最大值。,180,（4）各支路电流分配

42、为,181,并联电路电压幅频特性与串联电路电流幅频特性相同，为 并联电路和串联电路的通用谐振曲线形状相同，只不过纵坐标比值的含义不同。,并联电路的通频带和串联电路相同，仍是,182,例 工程上常用下图所示的并联谐振电路，其中R为电感线圈的电阻，试计算其谐振频率。,解:电路的输入导纳为,并联谐振时电压与电流同相位，上式中虚部为零，即,解得,3 耦合回路,1、概述,单振荡回路具有频率选择性和阻抗变换的作用。,但是：1、选频特性不够理想 2、阻抗变换不灵活、不方便,为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用耦合振荡回路。,耦合回路由两个或者两个以上的单振荡回路通过各种不同的耦合方式组成。,单谐振回路,矩形选频特性,f0,f,常用的两种耦合回路,耦合系数k：耦合回路的特性和功能与两个 回路的耦合程度有关,按耦合参量的大小：强耦合、弱耦合、临界耦合,电感耦合回路,电容耦合回路,为了说明回路间耦合程度的强弱，引入“耦合系数”的概念并以 k 表示。,对电容耦合回路：,一般C1=C2=C：,通常 CM C：,k1,对电感耦合回路：,若L1=L2=L,互感M的单位与自感L相同，高频电路中M的量级一般是H，耦合系数k的量级约是百分之几。由耦合系数的定义可知，任何电路的耦合系数不但都是无量纲的常数，而且永远是个小于1的正数。,