电子电路课件.

下一页返回退出第5章放大电路基础5.2基本放大电路的分析5.1基本放大电路的组成及工作原理5.3其他放大电路原理下一页返回上一页退出重点：（1）基本放大电路的组成元件作用，电压放大原理；（2）放大电路的静态工作点与非线性失真，电路参数及外界条件对静态工作点的影响；（3）放大电路的分析(三极管应用电路)。难点：（1）微变等效电路法的思想及应用；（2）静态工作点稳定电路的分析；（3）多级放大电路的直接耦合及零漂现象。下一页返回上一页退出5.1.1放大电路的类型及放大的概念5.1.2放大电路的组成及放大的原理5.1基本放大电路的组成及工作原理下一页返回上一页退出5.1.1放大电路的类型及放大的概念一、类型----放大主要包含电压放大和功率放大，放大电路一般都由电压放大电路和功率放大电路组成。电压放大电路---将微弱的电信号加以放大，指微弱电压幅值的放大，常称为基本放大电路，其输入的信号很小通常工作在小信号下，是本课程学习的重点。功率放大电路---利用放大的信号去控制某种执行机构，如扬声器的发音、记录仪表的指示等；要实现控制功能，放大电路不仅需要大电压还需要大电流即要求大功率输出，为功率放大电路，其输入的信号很大通常工作在大信号下。下面仅讨论电压放大电路下一页返回上一页退出二、放大的概念(目的、实质、要求、动态参数)放大的目的：将输入的微弱变化信号放大成较大变化的输出信号；放大作用只反映输出的交流量与输入的交流量之间关系。放大的实质:小能量的信号通过三极管的电流控制作用，可以转换成大能量的信号；控制作用的实现必须满足三极管工作在控制(电流放大)区；------------放大的实质即将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：要有足够大的电压放大倍数，且尽可能小的波形失真。下一页返回上一页退出放大电路的动态参数------评价一个放大电路质量优劣的动态性能指标。ui下一页返回上一页退出1)放大倍数：输出信号与输入信号的变化量之比，无量纲，又称增益。ioUUAu电压放大倍数输入与输出信号同相Au=Uo/Ui输入与输出信号反相Au=-Uo/Ui下一页返回上一页退出2)输入电阻Ri-----衡量一个放大电路向信号源索取信号大小的能力，输入电阻愈大，放大电路向信号源索取信号的能力愈强。放大器输入端加上信号电压us，放大器相当于信号源的一个负载电阻，这个负载电阻即为放大器本身的输入电阻RissiiiiiiURRRUIUR;下一页返回上一页退出3)输出电阻R0从输出端往输入端看，整个放大器可等效为一个内阻为R0大小为u0′的信号源；这个内阻R0就是放大器的输出电阻；-------衡量一个放大电路带负载的能力，输出电阻愈小，则放大电路的带负载能力愈强。LsoooRuIUR不作用000URRRULL戴维南等效电阻放大器带负载后，输出电压将下降输出电阻与负载无关下一页返回上一页退出5.1.2放大电路的组成及放大的原理--------以共射极单管交流电压放大电路为例共射极单管交流电压放大电路：又称基本放大电路，电路中含一只晶体三极管，发射极作为输入回路和输出回路的公共电极，电路放大交流微弱信号。ECRSusRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE一、放大电路的组成-------电路的结构、组成元件作用1.电路的结构下一页返回上一页退出2.各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB；是放大电路的核心控制元件，要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路ECRSusRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出集电极电源EC--为放大电路提供能量来源,将直流能量转换为放大的交流能量输出到负载；并保证集电结反偏(ECEB)。集电极电阻RC--将变化的放大了的集电极电流转化为变化的集电极电压，将晶体管的电流放大特性用电压的形式表现出来共发射极基本电路ECRSusRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE下一页返回上一页退出耦合电容C1、C2--采用电解电容，隔离输入、输出与放大电路直流的联系，同时使交流信号顺利输入、输出。交流信号源共发射极基本电路ECRSusRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE负载直流电源提供的各极直流电压仅用于保证晶体管工作在放大区，提供控制的能量；放大的作用体现输出的交流量与输入的微弱交流量之间的关系，采用电容器将直流与交流隔断耦合：两个或两个以上的体系或两种运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象下一页返回上一页退出单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+VCCRSusRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSusRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE常采用单电源，电位表示下一页返回上一页退出二、放大电路的电压放大原理直流电源动态信号源+VCCRSusRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE电路中的电压、电流是“交、直流并存”，直流是基础，交流是放大的对象；将直流和交流分开讨论，对应放大电路的静态和动态工作情况。下一页返回上一页退出UBEIBICUCE无输入信号(ui=0)时uo=0uBE=UBEuCE=UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+VCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE1.静态工作情况下一页返回上一页退出ICUCEOIBUBEO结论：无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和IC、UCE。(IB、UBE)和(IC、UCE)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Q。QIBUBEQUCEIC下一页返回上一页退出UBEIB无输入信号(ui=0)时:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有输入信号(ui≠0)时uCE=UCC－iCRC仅交流分量-icRc输出ICui+–+UCCRBRCC1C2T++uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO2.动态工作情况设电容的容量足够大，认为它对交流分量不起作用，即对交流短路uo0=-icRcuBE=UBE+uiuCE=UCE+uo下一页返回上一页退出结论：加上输入信号电压后，电容的作用使得除输入、输出信号外，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析下一页返回上一页退出若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电路具有电压放大作用。输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO注意：为了不失真地放大信号，必须首先给放大电路设置合适的静态工作点，保证在加入输入交流信号后各极电压电流方向始终不变。下一页返回上一页退出什么是合适的静态工作点？-----静态时晶体管工作在放大区，并且在加入输入交流信号后仍工作在放大区若不合适放大电路会怎样？------不合适表现为晶体管工作区离开放大区，进入截止区或饱和区，集电极电流不再受基极电流控制，放大器的输出信号不再与输入信号成正比变化，输出波形将出现失真称非线性失真，放大电路不能正常放大。下一页返回上一页退出3.非线性失真分析----图解分析法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo下一页返回上一页退出如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成输出信号非线性失真。若Q设置过高，晶体管进入饱和区工作，造成饱和失真。Q2uO适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1下一页返回上一页退出若Q设置过低，晶体管进入截止区工作，造成截止失真。适当增加基极电流可消除失真。uiuOtiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。下一页返回上一页退出实现放大的条件正确设置静态工作点，使晶体管必须工作在放大区(发射结正偏、集电结反偏)，防止非线性失真。--合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。小结：下一页返回上一页退出直流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中设电容的容量足够大，认为它对交流分量不起作用，即对交流短路；而对直流可以看成开路。--------交直流所走的通路不同的直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路，直流电源VCC作用的结果,对应电路的静态分析，用来计算静态工作点。交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路，输入交流电压ui作用的结果，对应电路的动态分析，用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。叠加原理的体现下一页返回上一页退出+VCCRSusRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE例：画出下图放大电路的直流通路和交流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE)对直流信号电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+VCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE下一页返回上一页退出RBRCuiuORLRSus++–+––对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)XC0，C可看作短路；忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电压源对交流看作短路。交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+VCCRSusRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE短路短路对地短路下一页返回上一页退出交流分量的传输情况(信号必须有输入到输出的路径)ui(即ube)ibiCu0（即uce）各极电压和电流都含有直流分量和交流分量uBE=UBE+ubeuCE=UCE+uceiB=IBE+ibiC=IC+ic对共射极放大电路，输入信号电压ui和输出电压u0相位相反。讨论：P1485-2(a)、(b)、(d)5-3(a)、(b)下一页返回上一页退出分析方法及目的分析方法有静态分析和动态分析，分析的目的是获取合适的静态工作点和各项动态性能指标。5.2放大电路的分析5.2.1放大电路的静态分析5.2.2放大电路的动态分析下一页返回上一页退出5.2.1放大电路的静态分析概念分析方法---估算静态工作点影响因素静态工作点稳定电路分析下一页返回上一页退出静态：放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。分析方法：估算法。分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。设置Q点的目的：使信号不失真地通过放大电路得到放大使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。——静态工作点Q：IB、IC、UCE静态分析：确定放大电路的静态值。一、概念下一页返回上一页退出+VCCRSusRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE直流通路断开断开+VCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE下一页返回上一页退出二、估算法确定静态值直流通路估算IBBBECCBRUVI所以根据电流放大作用BCIβI由直流通路估算UCE、IC由KVL:VCC=IBRB+UBE由KVL:VCC=ICRC+UCE所以UCE=VCC–ICR