第8章交流放大电路.ppt
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1、大连理工大学出版社,第8章 交流放大电路,8.1 基本交流电压放大电路 8.2 基本交流电压放大电路分析 8.3 分压式偏置放大电路 8.4 多级放大电路 8.5 放大电路中的负反馈 8.6 互补对称功率放大电路,大连理工大学出版社,8.1 基本交流电压放大电路,共射极基本放大电路如图8-1所示。三极管 VT为放大元件,用基极电流iB控制集电极电流iC。电源UCC使集电结反偏,UBB使三极管的发射结正偏,三极管处在放大状态。,大连理工大学出版社,8.2 基本交流电压放大电路分析,一、共射极基本放大电路的静态分析 静态是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压的状态,静态时三极管各极电流和电压值称
2、为静态工作点Q(主要指IBQ、ICQ和UCEQ。静态分析主要是确定放大电路中的静态值IBQ、ICQ和UCEQ。 1.估算法计算静态工作点,大连理工大学出版社,2.图解法求静态工作点,(1)用估算法求出基极偏置电流IB(如40A)。 (2)根据IB值在输出特性曲线中找到对应的曲线。 (3)作直流负载线,根据集电极电流IC与集射极电压UCE的关系式 可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为UCC/RC,在横轴上的截距为UCC,其斜率为 -1/ RC,由于该直线是通过直流通路得出的,又与集电极负载电阻RC有关,故称为直流负载线。,大连理工大学出版社,(4)求静态工作点Q并确定ICQ、UCEQ的值。三极
3、管的ICQ和UCEQ既要满足IB = 40A的输出特性曲线,又要满足直流负载线,因而三极管必然工作在它们的交点Q,该点就是静态工作点。由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ和UCEQ。 【例8-1】 如图8-2所示电路,已知UCC =12 V,RB =300 k,RC =3 k,RL=3 k,RS=3 k,=50,试求放大电路的静态工作点。 解 :求静态工作点:,大连理工大学出版社,二、共射极基本放大电路的动态分析,动态是指有交流信号输入时,电路中的电流、电压随输入信号做相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源UCC和交流输入信号ui共同作用下工作,电路中的电压uCE、电流iB和iC
4、均包含两个分量。 1.图解法进行动态性能分析 (1)根据静态分析方法,求出静态工作点Q。 (2)根据ui在输入特性曲线上求uBE和iB,如图8-6(a)所示。,大连理工大学出版社,(3)作交流负载线。交流负载线反映动态时电流ic和电压uce的变化关系。由于可将交流信号直流电源及电容C1、C2视为短路,RL与RC并联,得到集电极交流电流ic与集射极交流电压uce的关系为 uce=-ic(RCRL) (4)设输入端加入中频电压,则可得到三极管各极相关电压与电流的波 形如图8-6所示。由输出特性曲线和交流负载线求ic和uce。,大连理工大学出版社,由图解分析波形可得到以下几点结论: 交流信号的传输情
5、况为: ui(即ube)ibicuo(即uce)。 电压和电流都含有直流分量和交流分量。由于C2的隔直作用,集射极的直流分量不能传递到输出端,只有交流分量构成输出电压uo。 输入电压信号ui与输出电压信号uo相位相反,即实现了倒相放大。 从图8 -6中可以计算出电压放大倍数Au,其值等于输出交流电压的幅值与输入交流 电压的幅值之比。显然RL阻值越小,交流负载线越陡,电压放大倍数越小。 静态工作点Q设置得不合适,会对放大电路的性能造成影响。若Q点偏高,在输入信号的正半周,Q进入饱和区,造成iC和uCE的波形与iB(或ui)的波形不一致。,大连理工大学出版社,输出电压uo 的负半周出现平顶畸变,称
6、为饱和失真,如图8-7(a)所示;若Q点偏低,则输出电压uo 的正半周出现平顶畸变,称为截止失真,如图8-7(b)所示。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。,大连理工大学出版社,2.微变等效电路法,微变等效电路法是解决放大元件非线性问题的另一种常用的方法,其实质是在信号变化范围很小(微变)的前提下,可认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的,这样就 可用一个线性等效电路来代替非线性的三极管,将放大电路转化成线性电路。 (1)三极管的微变等效电路 所谓等效,就是替代前后电路的伏安关系不变。 三极管的输入端、输出端的伏安关系可用其输入、输出特性曲线来表示。设Q点设置在放大区,在输入特性的Q点附
7、近,特性基本上是一段直线,即iB与uBE成正比,故在三极管的 B、E间可用一等效电阻rbe来代替。rbe的近似值为,大连理工大学出版社,(2)放大电路的微变等效电路,(3)电压放大倍数的计算 输入的信号为,大连理工大学出版社,(4)输入电阻,输入电阻ri的大小决定了放大电路从信号源吸取电流(输入电流)的大小。为了减轻信号源的负担,总希望ri越大越好。 (5)输出电阻 输出电阻ro的计算方法是:信号源 短路,断开负载RL,在输出端加电压 ,求出由 产生的电流 ,则输出电阻为 对于负载而言,放大器的输出电阻ro越小,负载电阻RL的变化对输出电压的影响就越小,表明放大器带负载能力越强,,大连理工大学
8、出版社,【例8-2】 如图8-2所示电路,已知UCC =12 V,RB=300 k,RC=3 k,RL=3 k,RS= 3 k,=50,试求: (1)RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数Au; (2)输入电阻ri和输出电阻ro; (3)输出端开路时的电源电压放大倍数AuS。,解 :例8-1中已求出电路的静态工作点,再求三极管的动态输入电阻为 (1)RL接入时的电压放大倍数Au为,大连理工大学出版社,RL断开时的电压放大倍数Au为,(2)输入电阻ri为 =3000.963=0.96 k 输出电阻ro 为 ro=RC=3 k (3),大连理工大学出版社,三、射极输出器,射极输出器如图8-9(
9、a)所示,它是共集电极放大电路,该电路具有如下特点: (1)电压放大倍数小于1,但约等于1,即电压跟随; (2)输入电阻较高; (3)输出电阻较低。,大连理工大学出版社,【例8-3】 如图8-9( a)所示电路,已知UCC=12 V,RB=200 k,RE=2 k,RL=3 k, RS=100,=50。试估算静态工作点,并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。,解 :(1)用估算法计算静态工作点 根据图8 -9(a)绘制射极输出器的直流通路,如图8 -9(b)所示。 根据 KVL定律,基极回路的方程式为 UCC=IBQRB+UBEQ +URE 式中 URE=IEQRE=(1+)IBQRE =0.
10、0374 mA=37.4A ICQ=IBQ=500.0374=1.87 mA UCEQUCC-ICQRE=12-1.872=8.26 V,大连理工大学出版社,(2)求电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro,=47.4 k =RBRS=200103100=100,=RERL=23=1.2 k,大连理工大学出版社,8.3 分压式偏置放大电路,一、三极管分压式偏置放大电路 温度tICIEUE(=IERE)UBE(=UB-IERE)I BIC通过上述调节达到稳定静态工作点的目的。,大连理工大学出版社,【例8-4】 如图8-10所示电路,已知UCC=12 V,RB1=20 k,RB2=10 k,R
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