二章基本放大器.ppt
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1、第二章 基本放大器,2.2 单管共射放大电路的工作原理,2.3 放大电路的图解分析法,2.4 放大电路的模型分析法,2.5 共集和共基放大电路及BJT电流源电路,2.6 多级放大电路,2.7 BJT放大电路的频率响应,2.1 放大电路的基本概念及性能指标,2.1 放大电路的基本概念及性能指标,一.放大的基本概念,放大把微弱的电信号的幅度放大。一个微弱的电信号通过放大器后,输出电压或电流的幅得到了放大,但它随时间变化的规律不能变,即不失真。,二.放大电路的主要技术指标,1.放大倍数表示放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求,放大器可分为四种类型,所以有四种放大倍数的定义。
2、,(1)电压放大倍数定义为:AU=uo/ui,(2)电流放大倍数定义为:AI=io/ii,(3)互阻增益定义为:Ar=uo/ii,(4)互导增益定义为:Ag=io/ui,2.输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻,Ri=ui/ii,一般来说,Ri越大越好。(1)Ri越大,ii就越小,从信号源索取的电流越小。(2)当信号源有内阻时,Ri越大,ui就越接近uS。,3.输出电阻Ro从放大电路输出端看进去的等效电阻,输出电阻是表明放大电路带负载能力的,Ro越小,放大电路带负载的能力越强,反之则差。,输出电阻的定义:,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,2.
3、2 单管共射放大电路的工作原理,一三极管的放大原理三极管工作在放大区:发射结正偏,集电结反偏。,UCE(-ICRc),放大原理:,UBE,IB,IC(bIB),电压放大倍数:,uo,ui,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。,二.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用,各元件作用:,使发射结正偏,并提供适当的静IB和UBE。,基极电源与基极电阻,集电极电源,为电路提供能量。并保证集电结反偏。,集电极电阻RC,将变化的电流转变为变化的电压。,耦合电容:电解电容,有极性,大小为10F50F,作用:隔直通交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。,+,+,
4、各元件作用:,基本放大电路的习惯画法,1.静态工作点Ui=0时电路的工作状态,三.静态工作点,ui=0时,由于电源的存在,电路中存在一组直流量。,IC,+UBE-,+UCE-,由于(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点,所以称为静态工作点。,为什么要设置静态工作点?,放大电路建立正确的静态工作点,是为了使三极管工作在线性区,以保证信号不失真。,画出放大电路的直流通路,2.静态工作点的估算,将交流电压源短路,将电容开路。,直流通路的画法:,画直流通路:,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),IC=IB
5、,例:用估算法计算静态工作点。,已知:VCC=12V,RC=4K,Rb=300K,=37.5。,解:,请注意电路中IB和IC的数量级,一.用图解法分析放大器的静态工作点,UCE=VCCICRC,直流负载线,由估算法求出IB,IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点Q,IB,静态UCE,静态IC,2.3 放大电路的图解分析法,1.交流放大原理(设输出空载),假设在静态工作点的基础上,输入一微小的正弦信号 ui,静态工作点,二.用图解法分析放大器的动态工作情况,注意:uce与ui反相!,各点波形,uo比ui幅度放大且相位相反,工作原理演示,结论:(1)放大电路中的信号是交直流共存,可表示成:
6、,虽然交流量可正负变化,但瞬时量方向始终不变,(2)输出uo与输入ui相比,幅度被放大了,频率不变,但相位相反。,对交流信号(输入信号ui),2.放大器的交流通路,交流通路分析动态工作情况交流通路的画法:,将直流电压源短路,将电容短路。,交流通路,3.交流负载线,输出端接入负载RL:不影响Q 影响动态!,交流负载线,其中:,交流量ic和uce有如下关系:,即:交流负载线的斜率为:,交流负载线的作法:斜 率为-1/RL。(RL=RLRc),经过Q点。,交流负载线的作法:,IB,交流负载线,直流负载线,斜 率为-1/RL。(RL=RLRc),经过Q点。,注意:(1)交流负载线是有交流 输入信号时工
7、作点的运动轨迹。,(2)空载时,交流负载线与直流负载线重合。,uo,可输出的最大不失真信号,(1)合适的静态工作点,4非线性失真与Q的关系,uo,(2)Q点过低信号进入截止区,称为截止失真,信号波形,uo,(3)Q点过高信号进入饱和区,称为饱和失真,信号波形,动画演示,截止失真和饱和失真统称“非线性失真”,EWB演示放大器的饱和与截止失真,2.4 放大电路的交流模型分析法,思路:将非线性的BJT等效成一个线性电路,条件:交流小信号,1、三极管的h参数等效电路,一.三极管的共射低频h参数模型,根据网络参数理论:,求变化量:,在小信号情况下:,各h参数的物理意义:,输出端交流短路时的 输入电阻,用
8、rbe表示。,输入端开路时的电压反馈系数,用r表示。,输出端交流短路时的电流放大 系数,用表示。,输入端开路时的输出电导,用1/rce表示。,该式可写为:,由此画出三极管的h参数等效电路:,2、简化的h参数等效电路,(1)r10-3,忽略。,(2)rce105,忽略。,得三极管简化的h参数等效电路。,3、rbe的计算:,由PN结的电流公式:,(常温下),其中:rbb=200,二.放大器的交流分析,1.画出放大器的微变等效电路,动画演示,(1)画出放大器的交流通路,(2)将交流通路中的三极管用h参数等效电路代替,2、电压放大倍数的计算:,负载电阻越小,放大倍数越小。,电路的输入电阻越大,从信号源
9、取得的电流越小,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,3、输入电阻的计算:,根据输入电阻的定义:,定义:,当信号源有内阻时:,由图知:,所以:,所以:,4、输出电阻的计算:,根据定义:,例2.4.1 共射放大电路如图所示。设:VCC12V,Rb=300k,Rc=3k,RL=3k,BJT的b=60。,1、试求电路的静态工作点Q。,解:,2、估算电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro。,解:画微变等效电路,Ri=rbe/Rbrbe=993,Ro=Rc=3k,3.若输出电压的波形出现如 下失真,是截止还是饱和 失真?应调节哪个元件?如何调节?,解:为截止失真。应减小Rb。,对于前面的电路(
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