电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第15章.ppt
《电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第15章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第15章.ppt(132页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、(15-0),第十五章 基本放大电路,(15-1),第十五章 基本放大电路,15.1 共发射极放大电路的组成 15.2 放大电路的静态分析 15.3 放大电路的动态分析 15.4 静态工作点的稳定 15.5 放大电路的频率特性 15.6 射极输出器 15.7 差分放大电路 15.8 互补对称功率放大电路 15.9 场效应管及其放大电路,(15-2), 15.1 共发射极放大电路的组成,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,在生产和科学实验中,常要求用微弱的信号去控制较大功率的负载,而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放大作用组成放大电路,以
2、实现上述功能。,(15-3),共射接法,共集接法,共基接法,放大电路的三种接法,(15-4),放大概念: 把微弱变化的信号放大成较大变化的信号。,放大实质: 用小能量信号,借助于三极管的电流控制作用,把放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。,对放大电路的基本要求 : 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 其它技术指标:输入电阻、输出电阻、通频带等。,放大对象:变化的量。,(15-5),电压放大倍数:Au= Uo / Ui 输入电阻: ri = Ui / Ii 输出电阻: 内阻 ro,放大电路示意图,(15-6),输入,输出,?,参考点,-,+,RB,
3、一、基本放大电路的组成,放大元件为晶体管,它工作在放大区,应保证集电结反偏,发射结正偏。 iC= iB,-,+,+UCC,EB,RC,C1,C2,T,Rs,es,+,-,RL,+,-,(15-7),集电极电源,为电路提供能量,并保证集电结反偏。,集电极电源:一般为几伏到几十伏。,(15-8),集电极电阻,将变化的电流转变为变化的电压。,集电极电阻:一般为几千欧到几十千欧。,(15-9),作用: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。,基极电阻:一般为几十千欧到几百千欧。,(15-10),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。,耦合电容:常为电解电容,
4、有极性。大小为几F到几十F,(15-11),-,+,+UCC,RC,C1,C2,T,Rs,es,+,-,RL,+,-,电路改进:采用单电源供电。,(15-12), ,二、基本放大电路的工作原理,由于电源UCC的存在 IB0,IC0,IBQ,ICQ,IEQ=IBQ+ICQ,( ICQ,UCEQ ),(IBQ,UBEQ),(15-13),ui = 0时,各点波形,(15-14),(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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。,(15-15), ,uBE有一微小的变化,(15-16), ,uCE怎么变化,?,沿一条直线变化,uCE = UCC -
5、 iCRC,(15-17), ,ui0时,各点波形,uo与ui反相!,(15-18),ui = 0 uBE = UBE ,uCE = UCE , uo = 0,?,uCE = UCC iC RC,ui 0 uBE = UBE+ ui ,uCE = UCE+ uo , uo 0,共射电路电压放大作用总结,若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,且两者相位相差1800,。,(15-19),外加输入信号输入后,各电流和电压的大小均发生了变化,但均是在直流量的基础上变化。,+,集电极电流,直流分量,交流分量,动态分析,静态分析,(15-20),放大电路实现放大的条件,1. 晶体管必须工作在放大区。发射
6、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. 输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。,4. 输出回路可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。,(15-21),如何判断一个电路是否能实现放大?,3. 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集电结反偏。,4. 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。,1. 输入信号能否输入到放大电路中。,2. 输出信号能否输出。,方法:应与实现放大的条件相对应,如果电路参数已给定,则应通过计算静态工作点来判断;如果电路参数未给定,则假设参数设置正确。,(15-22),15.2 放大电路的静态分析,
7、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,静态:放大电路无输入信号时的工作状态,动态:放大电路有输入信号时的工作状态,(15-23),放大电路中的电容对交、直流信号的作用是不同的。如果电容容量足够大,可以认为它对交流信号不起作用,即对交流信号相当于短路,而对直流信号相当于开路。这样交、直流信号所走的通路是不同的。,直流通路:只考虑直流信号的分电路。 交流通路:只考虑交流信号的分电路。 在放大电路中信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。,(15-24),符号规定:,UA,大写字母、大写下标,表示 直流分量。,Ua,大写字母、小写下标,表示 交流分量
8、有效值。,uA,小写字母、大写下标,表示 总瞬时值。,总瞬时值,ua交流分量,UA直流分量,ua,小写字母、小写下标,表示 交流分量。,(15-25),分析对象:各电极电压电流的直流分量。,设置Q点的目的: 使放大电路的放大信号不失真; 使放大电路工作在较好的工作状态,静态是动态的基础。,静态分析:确定放大电路静态工作点 Q 。 即 IBQ、ICQ、UCEQ 。,15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值,所用电路:放大电路的直流通路。,(15-26),直流通路画法:令输入信号为零,电容相当于开路。,(15-27),估算电路的静态工作点:IBQ、ICQ、UCEQ,根据直流通路估算IBQ,RB
9、称为偏置电阻,IBQ称为偏置电流。,(15-28),根据直流通路估算UCEQ、ICQ,ICQ,UCEQ,+UCC,(15-29),例:用估算法计算静态工作点。,已知:UCC = 12V,RC = 4k, RB = 300k, = 37.5。,解:,请注意电路中IB 和IC 的数量级。,P36例15.2.1,(15-30),步骤: 1. 用估算法确定IBQ,优点: 能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。,2. 由输出特性确定ICQ 和UCEQ,15.2.2 用图解法确定静态值,(15-31),IC,UCE,UCEIC满足什么关系?,1. 三极管的输出特性。,2. UCE = UCC I
10、C RC 。,直流 负载线,与输出特性的交点就是Q点,IBQ,(15-32),15.3 放大电路的动态分析,当放大电路有输入信号时,各点的电压或电流通常都既含有直流分量,又含有交流分量。 直流分量通常为静态值(不失真情况下),而交流分量是信号分量。 动态分析是在静态值确定后,对信号的传输情况进行分析。,(15-33),所用电路:放大电路的交流通路。,动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、 输出电阻ro等。,分析对象:各电极电压和电流的交流分量。,目 的:分析Au、 ri、 ro与电路参数的关 系,为电路的设计打基础。,(15-34), 15.3.1 微变等效电路法,微变等效电路: 将非
11、线性的晶体管进行线性化,从而将由其组成的放大电路等效为一个线性电路。,线性化的条件: 晶体管工作于小信号(微变量)情况。此时,特性曲线在静态工作点附近的小范围内,可用直线近似代替。,微变等效电路法: 利用放大电路的微变等效电路分析、计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,(15-35),一、晶体管的微变等效电路,1. 输入回路,当输入信号很小时,可将三极管输入特性在Q点附近近似线性化。,uBE,对输入的交流小信号而言,晶体管的输入回路可用电阻rbe等效。,rbe值约几百欧到几千欧,手册中常用hie表示。,输入电阻,(15-36),2. 输出回路,输出端相当于一个受ib 控
12、制的电流源。,考虑 uCE对 iC的影响,输出端还要并联一个大电阻rce。,晶体管输出电阻:,rce愈大, 曲线越水平,其恒流特性愈好。其值约几十千欧到几百千欧。,(15-37),rce很大 一般忽略,3. 晶体管的微变等效电路,c,b,e,(15-38),二、放大电路的微变等效电路,交流通路画法:令直流电源为零,电容相当于短路。,(15-39),放大电路的微变等效电路: 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替,(15-40),Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。,Au是复数,反映了输出和输入的幅值比与相位差。,三、电压放大倍数的计算,1. 电压放大倍数的定义:,电压放大电路可以用有输
13、入口和输出口的四端网络表示如图:,Au,(15-41),2、电压放大倍数的计算,特点:负载电阻越小,放大倍数越小。,(15-42),增大 Au 增大?,在 IE一定的条件下,增大 rbe 增大,但不成正比,随增大 / rbe将越来越小,当足够大时, Au 几乎与无关。,在 一定时,略微增大 IE 可使 Au 在一定范围内明显提高。,(15-43),输入电阻是衡量放大电路从信号源索取电流大小的参数,它是动态电阻。放大电路的输入电阻越大,它从信号源索取的电流就越小,从而对信号源的影响就越小,因此一般希望得到较大的输入电阻。,1、输入电阻的定义,即:ri 越大,ii 就越小,ui 就越接近 uS 。
14、,四、输入电阻的计算,(15-44),2、输入电阻的计算,对于为放大电路提供信号的信号源来说,放大电路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表示。,(15-45),因放大电路对其负载而言,相当于信号源,故可将其等效为戴维南等效电路,此戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。它也是动态电阻。,五、输出电阻的计算,1、输出电阻的定义,(15-46),步骤:,1.去掉负载电阻,令电路中所有的独立电源为零。,2. 在输出端加电压求电流。,a:计算方法(加压求流法),2、输出电阻的求解方法,(15-47),1. 测量负载电阻开路时的开路电压。,2. 测量接入负载后的输出电压。,步骤:,3. 计算。,b:测量方
15、法,(15-48),3、放大电路输出电阻的计算,在放大电路的微变等效电路中,去掉负载电阻,令ui=0,并在输出端加电压求电流。,(15-49),其中:,15.3.2 图解法,一、交流负载线:反映动态时 iC 和 uCE 的变化关系。,(15-50),交流分量 ic 和 uce 与总的瞬时值 iC 和 uCE 有如下关系:,所以:,2、此直线通过Q点,称为交流负载线。,(15-51),交流负载线的画法,IB,过Q点作一条直线,斜率为:,交流 负载线,直流 负载线,(15-52),由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。,二、图解分析,交流负载线,(15-53),三、放大电路
16、的非线性失真,在放大电路中,输出信号应该成比例地放大输入信号(即线性放大);如果两者不成比例,则输出信号不能反映输入信号的情况,放大电路产生非线性失真。,为了得到尽量大的输出信号,要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区,则造成非线性失真。,下面分析失真的原因。为简化分析,假设负载为空载(RL=)。,(15-54),uo,可输出最大不失真信号,1、静态工作点 Q 在交流负载线的中间:,(15-55),uo,2、Q点过低,信号进入截止区,放大电路产生 截止失真,削顶,适当增加基极电流可消除失真。,(15-56),3、Q点过高,信号进入饱和区,放大电路产生 饱和失
17、真,削底,适当减小基极电流可消除失真。,(15-57),具有合适的静态工作点: Q应大致选在交流负载线的中心; 输入信号Ui 的幅值不能太大。,放大电路不产生非线性 失真条件,(15-58),15.4 静态工作点的稳定,为保证放大电路稳定工作,电路必须具有合适的、稳定的静态工作点。但是,温度的变化将会严重地影响静态工作点的稳定。,对前面分析的电路(固定偏置电路)而言,静态工作点由UBE、 和 ICEO 决定,而这三个参数会随温度而变化,温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,T,UBE,ICEO,Q,(15-59),一、温度对Q点的影响,1、温度对UBE的影响,(15-60),2、温度对
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电工学 秦曾煌 主编 第六 下册 电子技术 15
链接地址:https://www.31doc.com/p-2581520.html