模拟电子技术基础ppt

《模拟电子技术基础》面向21世纪课程教材清华大学电子学教研组编第三版童诗白华成英主编嘉应学院物理系教材：《模拟电子技术基础》(第三版，童诗白华成英，高等教育出版社)《模拟电子技术基础实验》(杨刚，电子工业出版社)参考书：1.《电子技术基础》(模拟部分)(康华光，高等教育出版社)2.《模拟电子技术》(程开明，重庆大学出版社)3.《模拟电子技术》(胡宴如，高等教育出版社)目录：第一章半导体器件基础第二章基本放大电路(重点章节)第三章多级放大电路第四章集成运算放大电路(选读)第五章放大电路的频率响应(简介)第六章放大电路中的反馈(重点章节)目录：第七章信号的运算和处理(选读)第八章波形的发生和信号的转换(选读)第九章功率放大电路(选读)第十章直流电源(选读)第十一章读图(自学)第二章基本放大电路主要内容：2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标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放大电路静态工作点的稳定2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法2.6晶体管基本放大电路的派生电路2.7场效应管放大电路的三种接法(自学)重点章节2.1放大的概念和放大电路的主要性能指标2.1.1放大的概念放大的对象是变化量放大的实质是能量控制和转换电子电路放大的基本特征是功率放大放大的基本要求(前提)：不失真2.1.2放大电路的性能指标输入电阻Ri输出电阻Ro1.放大倍数定义：电压放大倍数iOXXAAiOuuuUUAA电流放大倍数iOiiiIIAA互阻放大倍数iOruiIUAA互导放大倍数iOiuUIgAA衡量放大电路的放大能力2.输入电阻Ri定义：iiiIUR有效值衡量放大电路获取信号的能力3.输出电阻Ro定义：0U,RoooSLIUR由oLoLoURRRU得LoooR)1UU(R衡量放大电路带负载的能力输入电阻和输出电阻对放大能力的影响4.通频带fbwffH上限截止频率fL下限截止频率fbw=fH-fLA↓=0.7Am衡量放大电路对信号频率的适应能力5.非线性失真系数D定义：213212AAAADA1——基波幅值A2，A3，…——谐波幅值6.最大不失真输出电压Uom7.最大输出功率Pom与效率vomPP负载获得的最大功率电源消耗的功率UBEUCEIBIC2.2基本共射放大电路的工作原理2.2.1基本共射放大电路的组成及各元件的作用组成：T,Rb,RC,VBB,VCC,ui作用：①T:放大②VBB:JE正偏Rb:IB③VCC:JC反偏RC:△ic→△uoui=0:VBB→IB→IC→URC→UCEui≠0:VBB+ui→IB+ib→IC+ic→URC+urc→UCE+uce(uo)直流量Q电量{交流量性能和图1.3.3相同2.2.2设置静态工作点的必要性一.静态工作点ui=0IB,UBE,IC,UCE记为IBQ,UBEQ,ICQ,UCEQ输入特性曲线上的点（UBEQ,IBQ)和输出特性曲线上的点（UCEQ,ICQ)，称之为静态工作点Q。bBEQBBBQRUVIBQCQIICCQCCCEQRIVU二.为什么要设置静态工作点当uiUon时，uo严重失真。对放大电路的最基本要求：一、不失真二、能放大UBE2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析ui=0:VBB→IB→IC→URC→UCEui≠0:VBB+ui→IB+ib→IC+ic→URC+urc→UCE+uce(uo)2.2.4放大电路的组成原则一.组成原则①电源→T放大（JE正偏，JC反偏）②电阻→Q合理(不产生明显失真）③输入回路:ui→ube→ii(ib)④输出回路:io(ic)流过负载产生uo电源正确、电阻适当、信号可入、信号能出二.常见的两种共射放大电路1）直接耦合共射放大电路2）阻容耦合共射放大电路二.常见的两种共射放大电路1）直接耦合共射放大电路12bBEQbBEQCCBQRURUVIBQCQIICCQCCCEQRIVU二.常见的两种共射放大电路2）阻容耦合共射放大电路bBEQCCBQRUVIBQCQIICCQCCCEQRIVU2.3放大电路的分析方法统一考虑电子电路的特点：交直流量并存直流Q分开考虑交流性能图解法器件的非线性等效电路法2.3.1直流通路与交流通路直流通路：直流量流经的通路→Q交流通路：交流信号流经的通路→性能直流通路交流通路例1熟练掌握1.直流通路与交流通路放大电路的分析：（1）静态分析；（2）动态分析。（1）直流通路：直流电流流经的通路，用于静态分析。对于直流通路：电容视为开路；电感视为短路；信号源视为短路，但保留其内阻。（2）交流通路：交流电流流经的通路，用于动态分析。对于交流通路：大容量电容（耦合电容、旁路电容等）视为短路；大容量电感视为开路；直流电源视为短路。思考题：（1）为什么直流通路中“电容视为开路、电感视为短路、信号源视为短路”？（2）为什么交流通路中“大容量电容视为短路、大容量电感视为开路、直流电源视为短路”？cCQCEQBQCQbBEQBBBQRIVUIIRUVICC－＝例2.例3.2.3.2图解法一.静态工作点的分析输入特性曲线输入回路方程：uBE=VBB-iBRbIBQ、UBEQ在特性曲线上，通过作图的方法对放大电路进行分析。熟练掌握输入回路的直流负载线图解法静态工作点的分析输出特性曲线输出回路方程：uCE=VCC-iCRcICQ、UCEQ输出回路的直流负载线三.波形非线性失真的分析图2.3.6基本共射放大电路的波形分析动画：2-1放大电路的动态图解分析波形非线性失真的分析图2.3.7基本共射放大电路的截止失真基本共射放大电路的截止失真基本共射放大电路的饱和失真动画：2-2放大器截止失真和饱和失真动画：2-3放大器截止失真和饱和失真波形波形的失真：饱和失真截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。放大电路动态范围放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要有合适的交流负载线。Vom1Vom2图2.3.11最大不失真输出电压Vom=min{Vom1，Vom2}四.直流负载线与交流负载线CCCCCERiVu直流负载线交流负载线LCCERiu其中：RL’=RL∥RC五.图解法的适用范围图解法直观，适合低频大信号的分析动画：2-4放大器的最大不失真输出幅度交流负载线的画法(二点法)Ｑ点'LCQCEQCERIUuHomeNextBack过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/RL直线，该直线即为交流负载线。如图2.3.8所示斜率-1Rc斜率1Rc//RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC图2.3.8交流负载线图2.3.10例2.3.1图例2.3.3等效电路法将晶体管的非线性特性线性化，即用线性电路代替晶体管。1.晶体管的直流模型及静态工作点的估算法1）直流模型2）静态工作点的估算法例1：1bBEQ2bBEQBBQBRURUVIBQCQIICCQCCCEQRIVU图2.2.4直接耦合共射放大电路2）静态工作点的估算法例2：bBEQCCQBRUVIBQCQIICCQCCCEQRIVU图2.2.5阻容耦合共射放大电路2.晶体管共射h参数等效模型晶体管线性双口网络等效电路1）h参数等效模型2.晶体管共射h参数等效模型1）h参数等效模型全微分电压相加是串联电流相加是并联2）h参数的物理意义≈rbe＜10-2≈1/rce忽略h12e,h22e得：3）简化的h参数等效模型bcbbebebecbebeIIIrUIhIIhU21114）rbe的近似表达式ebebbbberIrIUEQTebIUrEQTbbbbebeIU)1(rIUr低频小功率管rbb’≈2003.共射放大电路动态参数的分析交流等效电路动画：2-7微变等效电路的画法3.共射放大电路动态参数的分析由输入回路)rR(IUbebbicbccoRIRIU由输出回路uAiRoR按定义：0UoooSIURHomeNextBack微变等效电路法进行共射放大电路的动态分析C2图2.3.18阻容耦合共射放大电路的交流通路+Rs–usRcRbRLRc+Rs–usC1VCCRbRL首先，画出交流通路，如图2.3.18所示。HomeNextBack画出放大电路的微变等效电路如图2.3.19所示。be'bebLcbbebLcciO)//()//(rRrIRRIrIRRIVVALVRbRcRLsVbIcIOVbIRsiV图2.3.19微变等效电路RiiIRobebiii//rRIVRcVRRIVRsL0TTo2.4放大电路静态工作点的稳定T2.4.1静态工作点稳定的必要性晶体管参数变化Q电路动态参数变化动画：2-8温度对Q点的影响2.4.2典型的静态工作点稳定电路一.电路组成和Q点稳定原理加入Re！Q点稳定原理:电路中，满足I1》IBQT↑Ic(IE)↑UE↑(=IERe)UBE↓(=UB-UE)IB↓↓动画：2-5射极偏置电路ccbbbQBVRRRU211关于放大电路中的反馈，将在第六章进一步详细讨论。Ｐ102：将输出量通过一定的方式引回到输入回路来影响输入量的措施称为反馈。由于反馈的结果使输出量的变化减小，称为负反馈。由于反馈出现在直流通路中，称为直流负反馈。二.静态工作点的估算法ccbbbQBVRRRU211)RR(IVUecCQCCCEQReBEQBQEQUVI方法一：方法二：CC2b1b1bBBVRRRVRb=Rb1∥Rb2由输入回路：VBB=IBQRb+UBEQ+IEQRe解得：ebBEQBBEQR1RUVI三.动态参数的估算交流等效电路)RRc(IULbobebirIUbeLurRARi=Rb1∥Rb2∥rbeRo=Rc动态参数的估算若无旁路电容，交流等效电路)RRc(IULboeebebiRIrIUebeLuR)1(rRARi=Rb1∥Rb2∥[rbe+（1+β）Re]Ro=RcebbebR)1(IrI例2.4.12.4.3稳定静态工作点的措施(其他措施)温度补偿的方法来稳定Q2.5晶体管单管放大电路的三种基本接法(三种组态)三种基本接法公共端输入端输出端(交流通路中)共射CEEBC共基CBBEC共集CCCBE2.5.1基本共集放大电路(CC)一.电路的组成二.静态分析eEQBEQbBQBBRIURIV)Reβ(1RUVIbBEQBBQBBQEQIβI)1(eEQCCCEQRIVU三.动态分析交流等效电路由输入回路eebebbiRI)rR(IUeeoRIU由输出回路交流等效电路ebebeuR)1(rRR)(1AebebiR)1()rR(R规律：射极电阻折合至基极回路，应乘以（1+β)动画：2-6共集放大电路0UoooSIUR)1()rR(Rbebe结论：Ri大、Ro小、Av1,常作输入级、输出级和级间的缓冲放大。规律：基极电阻折合至射极回路，应除以（1+β)2.5.2基本共基放大电路(CB)1.电路的组成图2.5.4基本共基放大电路2.静态分析ReUVIBEQBBEQ1IIEQBQEQCQCEQUUUBEQcCQCCURIV3.动态分析交流等效电路图2.5.4基本共基放大电路由