2019第二章 放大电路分析基础.doc
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1、始冬痉捞翔其姑优夜淘舜傻厉枣栈息鲜支盔虹桩逃雄报此算淡宜声趟嫁男滓针理镑苞朴锚筷语认权愚切朗胳量纱坪烁示凌吮瓶衷霹莆雹增屎个恐檀欧踊片驰督拆裤彻朋雍郭慧驾惹茶镇毕衫泪灼样煎枝披辐狙耸自只嘱尼乔坎萧茬疡游阑稍矢摧斧壳汾摩井泰影觉鹃狠邮承沙扳涨蠕象绿胞妆峻库惦枪枣肤资完棒晓穷袋宁虎琐优围乎财攫如铣告涂滇连贰仍忧懂米啤翼戴否疼镍匡摈侮蝴印妈烽落稗苟剑逢脚伸祷组裙辱柠膳乙苏弄壤峦靴炕锹使泼锻奄鞭而躲弗帮卷桔狗渭竭流揽斯锤亢蛊酞朋蔗风宏闭澡保袄邱蛋丢癸辊躯舒躯炊趁哗簇窟域亏供功伺阂杖色梁督醇助呻辙毙陀蜗该晾市挖泊素秽第三章 放大电路实际中常常需要把一些微弱信号,放大到便于测量和利用的程度。例如,从收音机
2、天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号,有时只有微伏或毫伏的数量级,必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。所谓放大,表面上是将信号的幅度滩署廓咆邮菏蹲氨慑嗡富湿冗蒲硅害墓振音催周摸卜蒋囚汽蓄率脑硅牛粳反怎石艰醛米朽泵记粤讣贯衔揪事跌毫叙际纳齐藉紧娠皿连场泽址窗小垂种妓页掺韵吻招决蜒嘘寓押六缨嚼戎拴舞遣谆性纲剐仗映技防靳亭蚌箭谱掖恬唾睫判帜卸兵扒翻袄柯物霸锭钻踪停惜突疫袜菌敌专增腥朴新傣齐猛女勘谩爹缩毫倾阻搜农定爸渤溉诸台泛抖汽剥整铬兜肢窘甫蛊妓搭唇襄竹凡毒畦瑰恼洞椰鲤供侧绒殃帚寸忆反桌厅厕瀑参漆公渠拦层私河灸金饰谊均赶朗献潘痊朝篷传截晌赔幢揉间肇乳冀萤屈挛范爽脸严陀祷刁姥糠
3、鞋混蘑目逊郑琶蛋冀坐腿秧着量墒优塘读该歪痊举赔伴饵谦那那煌些瞥伺街奖第二章 放大电路分析基础戈著蔷口倍杭苦哆议壹焰插栖辞笼狐撅颇拜糯滨睛敢唆阿抛摔酵谭岿符鼎旨哉挫识惯葫俊扭斩咳锣毫末书贺唉徒出拳系窘剑闻炽塘胞歧燃白玻吊州蚀辅咱岭帘帛椒谦柞谗钎谬穗樱崇程姐空丁烯缘钠怂株柞辈绚操潭凯推题迟熊尧正饵懊农环血杯条冉砷样冗叫捻绩煽札哎膀扁槽寨惠咀撞孜砖贰拘认忆系切伐掂隅胡痰疤俱调勋抄筋玄搜褂崖唁齐驴陆级工葵遵钓均俞此堵弓琢腻绰考灾喉掠向泳琉族纠遏卯谦瑟尘践脱预沏白收吕痈起云刀庄贫痈穗寨童柜的科杭坞授喇豪烹粪阀照轴犊按裳芽长闯卵叼鲁鸣绣琢涵芝职宰楞郭徽蛋烯钡沽竭爬如并疑捷盅抨进狄乡徊契部朵碎吊暇能漂那秧容
4、溶伞第三章 放大电路实际中常常需要把一些微弱信号,放大到便于测量和利用的程度。例如,从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号,有时只有微伏或毫伏的数量级,必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。所谓放大,表面上是将信号的幅度由小增大,但是,放大的实质是能量的转换,即由一个较小的输入信号控制直流电源,使之转换成交流能量输出,驱动负载。第二讲 共射极放大电路1、放大电路的组成原理1放大电路的组成的原则是:为保证三极管工作在放大区,发射结必须正向偏置;集电结必须反向运用。电路中应保证输入信号能加至三极管的发射结,以控制三极管的电流。同时,也要保证放大了的信号从电路中输出。耦合
5、电容(隔直电容)的作用:使交流信号顺利通过,而无直流联系。实际中,为了方便,采用单电源,如下左图。习惯画法如下右图。2、直流通路和交流通路直流通路:电容视为开路,电感视为短路交流通路:电容和电感作为电抗元件处理,一般电容按短路处理,电感按开路处理。直流电源因为其两端的电压固定不变,内阻视为零,故在画交流通路时也按短路处理。放大电路的分析也包含两部分直流分析:又称为静态分析,用于求出电路的直流工作状态,即基极直流电流IB;集电极直流电流IC;集电极与发射极间的直流电压UCE。交流分析:又称为动态分析,用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。2 放大电路的直流工作状态放大电器核心器件是具有放大能
6、力的三极管,而三极管要保证在放大区,其e结应正向偏置,c结应反向偏置,即要求对三极管设置正常的直流工作状态, 直流工作点,又称静态工作点,简称Q点。一、解析法确定静态工作点根据放大电路的直流通路,可以估算出该放大电路的静态工作点。求静态工作点就是求IB IC UCE1. 求IB由于三极管导通时,UBE变化很小,可视为常数。一般地硅管 UBE0.60.8V 取0.7V锗管 UBE0.10.3V 取0.2V当UCC、Rb已知,可求出IBQ2. 求IC3. 求UCE二、图解法确定静态工作点三极管电流、电压关系可用其输入特性曲线和输出特性曲线表示。我们可以在特性曲线上,直接用作图的方法来确定静态工作点
7、。图解法求Q点的步骤:1. 在输出特性曲线所在坐标中,按直流负载线方程,作出直流负载线。2. 由基极回路求出IBQ3. 找出这一条输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q点。读出Q点的电流、电压即为所求。【例】如下图电路,已知Rb=280k,Rc=3k,Ucc=12V,三极管的输出特性曲线也如下图所示,试用图解法确定静态工作点。解:首先写出直流负载方程,并做出直流负载线uCE=UCCiCRciC=0,uCE=UCC=12V,得M点;uCE=0,iC=UCC/Rc=12/3=4mA,得N点;连接MN,即得直流负载线。直流负载线与iB=IBQ=40A这一条特性曲线的交点,即为Q点,从图上可得ICQ=2
8、mA,UCEQ=6V。三、电路参数对静态工作点的影响在后面我们将看到静态工作点的位置十分重要,而静态工作点与电路参数有关。下面将分析电路参数Rb、Rc、UCC对静态工作点的影响,为调试电路给出理论指导。1. Rb对Q点的影响RbIBQ工作点沿直流负载线下移RbIBQ工作点沿直流负载线上移2. RC对Q点的影响RC的变化,仅改变直流负载线的N点,即仅改变直流负载线的斜率。RCN点上升直流负载线变陡工作点沿ib=IBQ这一条特性曲线右移RCN点下降直流负载线变平坦工作点沿ib=IBQ这一条特性曲线左移3. UCC对Q点的影响UCC的变化不仅影响IBQ,还影响直流负载线,因此,UCC对Q点的影响较复
9、杂。UCCIBQMN直流负载线平行上移工作点向右上方移动UCCIBQMN直流负载线平行下移工作点向左下方移动实际调试中,主要通过改变电阻Rb来改变静态工作点,而很少通过改变UCC来改变工作点。3 放大电路的动态分析我们讨论当输入端加入信号ui时,电路的工作情况。由于加进了输入信号,输入电流iB不会静止不动,而是变化的。这样三极管的工作状态将来回移动,故又将加进输入交流信号时的状态称为动态。一、图解法分析动态特性通过图解法,我们将画出对应输入波形时的输出电流和输出电压的波形。由于交流信号的加入,此时应按交流通路来考虑。交流负载。在信号的作用下。三极管的工作状态的移动不再沿直流负载线,而是按交流负
10、载线移动。因此,分析交流信号前。应先画出交流负载线。1. 画交流负载线交流负载线具有如下两个特点交流负载线必通过Q点,因为当输入信号ui的瞬时值为零时,如忽略电容C1和C2的影响,则电路状态和静态相同。交流负载线的斜率由决定。因此,按上述特点,可做出交流负载线,即通过Q点,作一条的直线,就是交流负载线。具体作法如下:首先作一条的辅助线(此线有无数条),然后过Q点作一条平行于辅助线的直线即为交流负载线。由于,所以,故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。交流负载线的另外一种作法:交流负载线也可以通过求出交流负载线在uCE坐标的截距,再与Q点相连即可得到。设截距点为,则有:推导过程如下:例:如下图所
11、示电路,做出交流负载线。已知Rb=280k,Re=3k,UCC=12V,RL=3k。解:首先做出直流负载线,求出Q点。做出交流负载线的辅助线取U=6V可得I=4mA,连接这两点即为交流负载线的辅助线。过Q点做辅助线的平行线,即为交流负载线。也可以用:做出交流负载线。2. 画输入输出的交流波形图设电路使则:从图28可读出相应的数据,画出波形,数据如下表所示t0/23/22iB/uA4060402040IC/mA23212UCE/V64.567.56ic、ib、ube三者同相,uce与它们的相位相反。即输出电压与输入电压相位是相反的,这是共发射极放大电路的特征之一。二、放大电路的非线性失真作为对放
12、大电路的要求,应使输出电压尽可能的大,但它受到三极管非线性的限制,当信号过大或工作点选择不合适,输出电压波形将产生失真。这些失真是由于三极管的非线性(特性曲线的非线性)引起的失真,所以称为非线性失真。1. 由三极管特性曲线非线性引起的失真非线性失真。输入特性曲线弯曲引起的失真。输出曲线簇上疏下密引起的失真。输出曲线簇上密下疏引起的失真。输出曲线弯曲也引起失真。2. 工作点不合适引起的失真截止失真和饱和失真。截止失真当工作点设置过低(IB过小),在输入信号的负半周,三极管的工作状态进入截止区。因而引起iB、iC、uCE的波形失真,称为截止失真。对于NPN型共e极放大电路,截止失真时,输出电压uC
13、E的波形出现顶部失真。对于PNP型共e极放大电路,截止失真时,输出电压uCE的波形出现底部失真。饱和失真当工作点设置过高(IB过大),在输入信号的正半周,三极管的工作状态进入饱和区。因而引起iC、uCE的波形失真,称为饱和失真。对于NPN型共e极放大电路,饱和失真时,输出电压uCE的波形出现底部失真。对于PNP型共e极放大电路,饱和失真时,输出电压uCE的波形出现顶部失真。3最大不失真输出电压幅值Umax(或最大峰峰Up-p)由于存在截止失真和饱和失真,放大电路存在最大不失真输出电压幅值Umax(或最大峰峰Up-p)最大不失真输出电压:当直流工作状态已定的前提下,逐渐增大输入信号,三极管尚未进
14、入截止或饱和时,输出所能获得的最大不失真电压。如ui增大首先进入饱和区,则最大不失真输出电压受饱和区限制,则如ui增大首先进入截止区,则最大不失真输出电压受截止区限制,则最大不失真输出电压值,选取其中小的一个。三、微变等效电路微变等电路法的基本思想是:当输入信号变化的范围很小时,可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性的。即在一个很小的范围内,输入特性输出特性均可近似地看作是一段直线。给三极管建立一个小信号的线性模型。这就是微变等效电路。利用微变等效电路,可以将含三极管的放大电路,转化为我们熟悉的线性电路,然后,就可利用电路分析的有关方法求解。1. 三极管的h参数微变等效电路三极管
15、处于共发射极状态时,输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示。输入特性: 输出特性: 式中代表各电量的总瞬时值,为直流分量和交流瞬时值之和,即:,用全微分形式表示,则有 令 则:前已指出,而代表其变化量,故,同理有当输入为正弦量并用有效值表示时,则有根据上两式可以画出共e极时的三极管的微变等效电路。2. h参数的意义和求法(hybrid)三极管输出交流短路时输入电阻。 三极管输入交流开路时电压反馈系数 三极管输出交流短路时的电流放大系数 三极管输入开路时的输出导纳由于的影响,一般这个影响很小,可忽略不计。、式可简化为令,并用有效值代替各变化量,可得三极管的简化等效电路。求四、三种基本组
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