模电课件2-基本放大电路.ppt
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1、第二章 基本放大电路,第二章 基本放大电路,2.1 放大的概念与放大电路的性能指标,2.2 基本共射放大电路的工作原理,2.3 放大电路的分析方法,2.4 静态工作点的稳定,2.5 晶体管放大电路的三种接法,2.6 场效应管及其基本放大电路,2.7 基本放大电路的派生电路,2.1 放大的概念与放大电路 的性能指标,一、放大的概念,二、放大电路的性能指标,一、放大的概念,放大的对象:变化量 放大的本质:能量的控制 放大的特征:功率放大 放大的基本要求:不失真放大的前提,判断电路能否放大的基本出发点,至少一路直流电源供电,二、性能指标,1. 放大倍数:输出量与输入量之比,电压放大倍数是最常被研究和
2、测试的参数,对信号而言,任何放大电路均可看成二端口网络。,2. 输入电阻和输出电阻,将输出等效成有内阻的电压源,内阻就是输出电阻。,输入电压与输入电流有效值之比。,从输入端看进去的 等效电阻,3. 通频带,4. 最大不失真输出电压Uom:交流有效值。,由于电容、电感及放大管PN结的电容效应,使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降,并产生相移。,衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。,5. 最大输出功率Pom和效率:功率放大电路的参数,2.2 基本共射放大电路的工作原理,一、电路的组成及各元件的作用,二、设置静态工作点的必要性,三、波形分析,四、放大电路的组成原则,一、电路的组成及
3、各元件的作用,VBB、Rb:使UBE Uon,且有合适的IB。,VCC:使UCEUBE,同时作为负载的能源。,Rc:将iC转换成uCE(uo) 。,动态信号作用时:,输入电压ui为零时,晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q,记作IBQ、 ICQ(IEQ)、 UBEQ、 UCEQ。,共射,二、设置静态工作点的必要性,输出电压必然失真! 设置合适的静态工作点,首先要解决失真问题,但Q点几乎影响着所有的动态参数!,为什么放大的对象是动态信号,却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压?,三、基本共射放大电路的波形分析,输出和输入反相!,动态信号驮载在静态之上,与iC变化方向
4、相反,要想不失真,就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区!,四、放大电路的组成原则,静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。 动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负载上能够获得放大了的动态信号。 对实用放大电路的要求:共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。,两种实用放大电路:(1)直接耦合放大电路,问题: 1. 两种电源 2. 信号源与放大电路不“共地”,共地,且要使信号驮载在静态之上,静态时,,动态时,VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。,将两个电源合二为一,有直流分量,有交流损失, ,UBEQ,两种实用放大电路:(2)阻容耦合放大电路,耦合电容的容量应足够大
5、,即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。,静态时,C1、C2上电压?,动态时,,C1、C2为耦合电容!,uBEuIUBEQ,信号驮载在静态之上。 负载上只有交流信号。,2.3 放大电路的分析方法,一、放大电路的直流通路和交流通路,二、图解法,三、等效电路法,一、放大电路的直流通路和交流通路,1. 直流通路: Us=0,保留Rs;电容开路; 电感相当于短路(线圈电阻近似为0)。 2. 交流通路:大容量电容相当于短路;直流电源相当于短路(内阻为0)。,通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存,这使得电路的分析复杂化。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和交流通路的
6、概念。,基本共射放大电路的直流通路和交流通路,列晶体管输入、输出回路方程,将UBEQ作为已知条件,令ICQIBQ,可估算出静态工作点。,VBB越大,UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。,当VCCUBEQ时,,已知:VCC12V, Rb600k, Rc3k , 100。 Q?,阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路,二、图解法 应实测特性曲线,输入回路负载线,IBQ,负载线,1. 静态分析:图解二元方程,2. 电压放大倍数的分析,斜率不变,3. 失真分析,截止失真,消除方法:增大VBB,即向上平移输入回路负载线。,截止失真是在输入回路首先产生失真!,减小Rb能消除截止失真吗?,饱和
7、失真,消除方法:增大Rb,减小Rc,减小,减小VBB,增大VCC。,Rb或或VBB ,Rc或VCC,:饱和失真是输出回路产生失真。,最大不失真输出电压Uom :比较UCEQ与( VCC UCEQ ),取其小者,除以 。,清华大学 华成英 ,讨论一,1. 用NPN型晶体管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。 2. 用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。 画出图示电路的直流通路和交流通路。,三、等效电路法,半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型,来描述非线性器件的特性。,1. 直流模型:适于Q点的分析,利用估算法求解静态工作点,实质上利用了直流模型。,输入回路等效为
8、恒压源,输出回路等效为电流控制的电流源,2. 晶体管的h参数等效模型(交流等效模型),在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络,输入回路、输出回路各为一个端口。,低频小信号模型,在低频、小信号作用下的关系式,交流等效模型(按式子画模型),电阻,无量纲,无量纲,电导,h参数的物理意义,b-e间的 动态电阻,内反馈系数,电流放大系数,c-e间的电导,分清主次,合理近似!什么情况下h12和h22的作用可忽略不计?,简化的h参数等效电路交流等效模型,查阅手册,利用PN结的电流方程可求得,在输入特性曲线上,Q点越高,rbe越小!,3. 放大电路的动态分析,放大电路的 交流等效电路,阻容耦合共射放大电路
9、的动态分析,输入电阻中不应含有Rs!,输出电阻中不应含有RL!,讨论一,1. 在什么参数、如何变化时Q1 Q2 Q3 Q4? 2. 从输出电压上看,哪个Q点下最易产生截止失真?哪个Q点下最易产生饱和失真?哪个Q点下Uom最大? 3. 设计放大电路时,应根据什么选择VCC?,2. 空载和带载两种情况下Uom分别为多少? 在图示电路中,有无可能在空载时输出电压失真,而带上负载后这种失真消除? 增强电压放大能力的方法?,讨论二,已知ICQ2mA,UCES0.7V。 1. 在空载情况下,当输入信号增大时,电路首先出现饱和失真还是截止失真?若带负载的情况下呢?,讨论三:基本共射放大电路的静态分析和动态分
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