《《管放大器》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《管放大器》PPT课件.ppt（119页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第2章 基本放大电路,2.1 概论,2.2 放大电路的组成和工作原理,2.3 放大电路的分析方法,2.1 概论,2.1.1 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。,2.1.2 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。,(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,(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
2、南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,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,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,(4)通频带,通频带：,fbw=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,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,ua,全量,交流分量,t,UA直流分量,2.2 基
3、本放大电路的组成和工作原理,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,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,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,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。,共射放大电路,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,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。,+,+,单电源供电,可以省去,RB,单电
4、源供电,(2-20),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,(2-21),直流通路与交流通路,由于电路中电容（感）的存在，直流信号与交流信号流经的通路不完全相同，因此两者的分析方法也不相同。直流通路：静态电流流经的通路；交流通路：交流信号流经的通路。,(2-22),放大电路分析原则,先静态，后动态（先直流，后交流）利用直流通路求解静态工作点利用交流通路求解动态参数直流是条件，交流是目的,放大电路的直流通道,(2-24),(2-25),对交流信号(输入信号ui),放大器的交流通道,1/C0,(2-26),交流通道,基本放大电路的
5、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,基本放大电路的工作原理,IC,(IC,UCE),(IB,UBE),静态工作点,(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态工作点。,（1）估算IB（UBE 0.7V),RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。,用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）,（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic=IB,(2-32),(2-33),(2-34),例 图1.3.20 所示电路中，晶体管为硅管，VCES=0.3V。求：当VI=0V、VI=1V 和VI=2V时VO=
6、?,解：(1)VI=0V时，VBE Von，晶体管截止，IC=IB=0，VO=VCC=12V。,(2-35),(2)VI=1V时：,(2-36),(3)VI=2V时：,晶体管工作于饱和状态,(2-37),直流输入回路,RC,+VCC,IB,用图解法分析放大器的静态工作点,(2-38),作直流负载线,(2-39),输入特性曲线和负载线,IB,VBE,0,Q,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,uCE怎么变化,？,动态分析-空载,假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化 ui,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,(2-
7、44),动态分析-有载,M-N右边的伏安特性为交流负载线，它的斜率为：iC/uCE=-1/RL交流负载线比直流负载线陡，它同时过Q点。,+uo-,+ui-,N,RL,Rc,M,iC,iC,+uCE-,+uCE-,RL,RL=RC/RL,(2-45),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,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。,(2-47),图解法的应用
8、,（一）分析输出波形的非线性失真截止失真,uBE,uBE,t,t,0,iB,iB,Q,IBQ,(2-48),截止失真,uCE,iC,0,t,iC,ICQ,uCE,t,Q,UCEQ,iB,截止失真,(2-49),饱和失真,uCE,iC,0,t,iC,ICQ,uCE,t,UCEQ,Q,iB,(2-50),估算最大不失真输出幅度,最大不失真输出幅度由图中Q、C、D点决定；为了尽量使用动态工作范围，Q点应设置在线段CD的中点，这时：EF=FG就是最大不失真电压输出波形的峰值。,uCE,iC,0,E F G,C,D,如果Q点不在线段CD的中点，则EFFG，最大不失真电压输出峰值由小的那段确定。,(2-5
9、1),放大电路参数对静态工作点的影响,uo,Rb 240k,RL 2.5k,ui-,uCE,iC,0,uCE,iC,0,Q1,Q1,VCC2VCC1,VCC1 VCC2,Q2,VCC,Rb2 Rb1,(2-52),(三)放大电路参数对静态工作点的影响,uo,Rb 240k,RL 2.5k,ui-,uCE,iC,0,uCE,iC,0,Q1,Q1,RC2 RC1,VCC,Q2,VCC,2 1,(2-53),小结：图解法的主要优缺点,优点：1）能分析静，动态2）直观、形象3）适用于大信号情况，如分析功率放大电路4）实际工作中有助于检查Q点是否合适,缺点：1）烦琐，有作图误差，不易定量分析2）实际特性
10、曲线有差别3）有局限，如不能用于有Re的电路4）无法分析高频电路,(2-54),例 已知NPN型硅管T1 T4 各电极的直流电位如表所示，试确定各晶体管的工作状态。,提示：NPN管（1）放大状态：VBE Von,VCE VBE;（2）饱和状态：VBE Von,VCE VBE;（3）截止状态：VBE Von,放大,饱和,放大,截止,动态分析-微变等效法,1、,三极管的微变等效电路,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,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。,b,e,c,b,e,对于小功率三极
11、管：,rbe的量级从几百欧到几千欧。,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。,rce的含义,rce很大，一般忽略。,三极管的微变等效电路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic=ib,2、放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,交流通道,微变等效电路,3、电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,4、输入电阻的计算：,对于为它提供信号的信号源来说，电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,输入电阻的定义：,输入电阻是动态电阻。,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
12、大的的输入电阻。,5、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。,所以：,用加压求流法求输出电阻：,(2-69),解：,（1）画直流通路,(2-70),（2）画微变等效电路,(2-71),静态工作点稳定的放大器,(2-72),简单共射极放大电路回顾,固定偏置电路,(2-73),电容开路，画出直流通道,简单共射极放大电路回顾,用估算法求静态工作点,(2-74),简单共射极放大电路回顾,电容短路,直流电源短路，画出交流通道,(2-75),用晶体管的微变等效电路代替
13、晶体管，画出该电路的微变等效电路，并计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻,ri=RB/rbe,ro=RC,简单共射极放大电路回顾,(2-76),静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于固定偏置电路而言，静态工作受UBE、和ICEO影响，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,(2-77),温度对UBE的影响,(2-78),温度对值及ICEO的影响,总的效果是：,(2-79),常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。,为此，需要改进偏置电路，当温度升高时,能够自动减少IB，IB IC，从而抑
14、制Q点的变化。保持Q点基本稳定。,(2-80),静态工作点稳定的放大器,UBE=UB-UE=UB-IE RE,I2=（510）IBI1=I2+IB I2,IE=IC+IB IC,分压式偏置电路,RE射极直流负反馈电阻,CE 交流旁路电容,(2-81),静态工作点稳定过程,UB,UBE=UB-UE=UB-IE RE,UB被认为较稳定,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,E,C,B,(2-82),直流通道及静态工作点估算,IB=IC/,UCE=EC-ICRC-IERE,IC IE=UE/RE=（UB-UBE）/RE,UBE 0.7V,电容开路,画出直流通道,(2-83),电容短路,
15、直流电源短路，画出交流通道,交流通道及微变等效电路,B,E,C,(2-84),交流通道,微变等效电路,(2-85),微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,ri=RB1/RB2/rbe,ro=RC,(2-86),例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下：RB1=100k，RB2=33k，RE=2.5k，RC=5k，RL=5k，=60。求：（1）估算静态工作点；（2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍 数、输入电阻、输出电阻；（3）若信号源有RS=1 k 的内阻，带载电 压放大倍数将变为多少？,(2-87),RB1=100kRB2=33kRE=2.5kRC=5kRL=5k=60EC
16、=15V,解：(1)估算静态工作点,IC IE=UE/RE=(UB-UBE)/RE=(3.7-0.7)/2.5=1.2mA,IB=IC/=1.2/60=0.02mA=20A,UCE=EC-ICRC-IERE=12-1.2(5+2.5)=6V,(2-88),RB1=100kRB2=33kRE=2.5kRC=5kRL=5k=60EC=15V,解：(2)空载电压放大倍数、带载电压 放大倍数、输入电阻、输出电阻,ri=RB1/RB2/rbe=100/33/1.62=1.52 k,ro=RC=5k,(2-89),RB1=100kRB2=33kRE=2.5kRC=5kRL=5k=60EC=15V,解：(3
17、)信号源有RS=1 k 的内阻时，带载电压放大倍数为Aus载,ri=RB1/RB2/rbe,(2-90),(2-91),ri=RB1/RB2/rbe=1.52 k,RS=1 k,(2-92),静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻的放大器,RB1=100kRB2=33kRE=2.5kRC=5kRL=5k=60EC=15V,RE=2.4kRF=100,(2-93),静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻的放大器 直流通道及静态工作点,RE和RF共同起直流负反馈的作用，稳定静态工作点,因RE+RF=2.5k，所以较上述电路静态工作点不变,(2-94),静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻的放大器
18、 微变等效电路及电压放大倍数,RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRF=100RC=5kRL=5k=60EC=15V,(2-95),=-60（5/5）/1.62+(1+60)0.1=-19,RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRF=100RC=5kRL=5k=60EC=15V,=-93,(2-96),静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻,输出电阻RO=RC,输入电阻,(2-97),静态工作点稳定且具有射极交流负反馈电阻的放大器 微变等效电路及输入电阻输出电阻,ri=RB1/RB2/rbe+（1+）RF=5.9k,对比 ri=RB1/RB
19、2/rbe=1.52k,(2-98),射极输出器,(2-99),射极输出器,特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大，输出电阻小,RB=570kRE=5.6kRL=5.6k=100EC=12V,(2-100),直流通道及静态工作点分析：,EC=IBRB+UBE+IERE=IBRB+UBE+(1+）IBRE=IB RB+(1+）RE+UBE,IC=IB IC IE,(2-101),静态工作点估算举例：,RB=570kRE=5.6kRL=5.6k=100EC=12V,(2-102),动态分析,交流通道及微变等效电路,(2-103),交流通道及微变等效电路,(2-104),动态分析：,1、电压放大
20、倍数,(2-105),2、输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,讨论,输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。,Av,(2-106),2、输入电阻,(2-107),3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,置0,保留,(2-108),输出电阻,（加压求流法）,(2-109),动态分析及估算举例：,(2-110),RB=570kRE=5.6kRL=5.6k=100EC=12V,rbe=2.9 k,(电压放大倍数估算),动态分析及估算举例：,(2-111),RB=570kRE=5.6kRL=5.6k=100EC=12V,rbe=2.9 k,RS=
21、0,(输入电阻输出电阻估算),动态分析及估算举例：,(2-112),动态分析及估算举例：,ri=190 k,(2-113),射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。,讨论,(2-114),对上例射极输出器：,对上例静态工作点稳定的放大器(共射放大器):,空载时,=0.995RL=5.6k时,=0.990RL=1k时,=0.967,空载时,=-186RL=5k时,=-93RL=1k时,=-31,(2-115),讨论,1、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,(2-116
22、),放大电路三种组态的比较,1.三种组态的判别,以输入、输出信号的位置为判断依据：信号由基极输入，集电极输出共射极放大电路 信号由基极输入，发射极输出共集电极放大电路 信号由发射极输入，集电极输出共基极电路,(2-117),2.三种组态的特点及用途,共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。共基极放大电路：只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。,(2-118),1.复合管的主要特性,两只NPN型BJT组成的复合管,两只PNP型BJT组成的复合管,复 合 管,(2-119),PNP与NPN型BJT组成的复合管,NPN与PNP型BJT组成的复合管,两只管子相复合，类型取决于第一只管子。,
