电工学-第七版-下册-秦曾煌-高等教育出版社-第15章

电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路15.1基本组成放大电路的要求、作图规范15.2电路分析静态分析【计算法、图解法】动态分析【计算法、图解法及波形失真分析】15.3共集放大电路15.4负反馈概念、模型、反馈类型负反馈对电路性能的影响15.5其它典型放大电路多级放大、差动放大功率放大、场效应管及其放大电路第15章基本放大电路电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路1、放大电路的要求§15.1放大电路基本组成三极管外部条件满足静态工作点合适有输出电流/电压转换电阻有信号输入输出耦合电路有能量源C-B结反偏、B-E结正偏IB大小合适，RB适当RC或者RE存在C1、C2极性电容有EBB、ECC或者UCCA(放大器）ui小信号uO大信号电源电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路2、作图规范•走线方正•标注清楚•标志正确无弧线、飞线、多重交叉线NPN、PNP的箭头，C1、C2的极性，VCC、GND符号直流信号大写字母大写下标IBICUCEVCCUBE交流信号小写字母小写下标ibicuceuiuo交直流信号小写字母大写下标iBiCuCEuBE电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路RB+UCCRCC1C2TRL+-ui+-uo电源基极偏置电阻集电极电阻输入耦合电容输出耦合电容输入电压输出电压负载电阻三极管++合乎要求的最简单的基本放大器组成电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路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§15.2放大电路分析电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路静态：指ui=0（无交流信号）时，电路处于纯直流的工作状态目标：计算出三极管工作在静态点Q时的电路参数IB、IC、UCE1、静态分析（1）静态估算法先：作出直流信号通路图方法：电容开路，电阻、D、T、电源等保留再：求解3个典型静态值方法：对直流通路列写KCL、KVL、VCR方程，求解得出电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路CCCCCECECCCCBCBBECCBBEBBCCRIVU0URIVIIRUVI0URIVRB+VCCRCC1C2ui=0ICIE=IB+ICRLIBUCE-+UBE+-RB+VCCRCRB称为偏置电阻IB称为偏置电流电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路练习1：求下图固定偏置电路的静态值RB+VCCRCICREIBUCE-+UBE+-EECCCCCEBCEBBECCBBEEEBEBBCCRIRIVUIIR1RUVII1I0RIURIV)()(解：电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路练习2：求下图反馈偏置电路的静态值)(......)(,)(ECECCCEBCBBEBCEEBEBBCCBCCRRIVUIIII1IIIRIURIRIIV解：RB+VCCRCICREIBUCE-+UBE+-电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路练习3：求下图分压偏置电路的静态值R1+VCCRCC1C2TuiuoR2RE+++RLR1+VCCRCTR2RER1+VCCR2RBEB+-电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路21BCC212BRRRVRRRE//,解：+VCCRCTRERBEB+-RBEB+-IBIC+UCE-EECCCCCEBCEBBEBBRIRIVUIIR1RUEI)(电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路思路：(IB,UBE)和(IC,UCE)均对应于输入输出曲线上的静态工作点Q，直流负载线是Q点变化的规律，找到Q点就确定了静态值。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB（2）静态图解法电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路ICUCEVCCQIBUCEICRB+VCCRCC1C2+-ui+-uoUCE-+再画出直流负载线：IC=f(UCE)先求IBIB与负载线的交点为Q,其坐标为静态值BBECCBRUVI),(),(0VRV0RVUR1I0URIVCCCCCCCCCECCCECCCC、作图点VCCRC电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路2、动态分析动态：指T工作于放大状态，在电路输入端加ui（交流信号）时，电路处于交、直流混合的工作状态目标：计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro（1）动态估算法先：寻找交流信号通路再：作交流微变等效电路*方法：电容、电源短路；电阻、信号源保留；三极管用小信号线性化等效图替代。最后：按照Au、ri、ro的定义求出其动态值电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路RB+VCCRCC1C2以下图为例：输入交流信号ui短路短路置零RLuiuo1/C0＋＋电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路交流通道RBRCRLuiuoicuceib＋＋电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路*三极管的微变等效电路首先考察输入回路：iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性化。uBEiBbbeBBEbeiuiur对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路becrbeibbeubeubeib)()()()(mAImV261300rEberbe的数量级从几百欧到几千欧。＋＋电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路考察输出回路：bcBCbBBBcCCiiIIiIiiiIi输出端电流ic相当于一个受ib控制的电流源。iCuCE近似平行电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路三极管的微变等效电路ubeibuceic＋＋uceuberbeibibic＋＋电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路rbeibibiiicuiuoRBRCRLRBRCRLuiuo交流通道将非线性元件化为线性受控源电路求解微变电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路R1+VCCRCC1C2TuiuoR2RE++RLrbeR1RCRLR2REuiuOiibicie电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路①电压放大倍数的计算becuiobebicborRAuuAuriuRiu)(,正弦iouiouUUAuuArbeibibiiicuiuoRBRC定义：电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路注解：1)电压放大倍数Au与、rbe、Rc有关：Rc愈大，Au愈大，但要受RL的限制愈大，Au愈大，但T的一般为定值rbe愈大，Au愈小，但受到和IB的影响2)若带负载RL，电压放大倍数Au会降低beLbebCLbiorRriRRiuuAu)//(3)电压放大倍数Au中的负号表明uo与ui反相位即：同一电路的空载电压放大倍数大于带载放大倍数电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路②输入电阻的计算定义：将放大电路A及其负载RL看成信号源的等效负载ri，其值为放大电路A的输入端动态电阻。)(,正弦iiIUriuriiiiRSuS+-ARLRSuS+-ri计算式：电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路rbeibibiiicuiuoRBRCbeBbeBbeBiiibiBiirRrRrRiureruRui//例题1电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路rbeR1RCRLR2REuiuOiiibicie])(//[//)(Ebe21iiiEbei2i1iiR1rRRiurR1ruRuRui例题2电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路注解：1)输入电阻ri是放大电路A对信号源的等效电阻2)输入电阻ri对信号源而言是负载，愈大愈好（太小：从信号源取用电流较大，增加信号源负担；经过与Rs分压后的ui太小，致使uo小；后级输入电阻往往是前级放大电路的负载，会降低前级的放大倍数）3)由于rbe较小，输入电阻ri常常是rbe并联偏置电阻，故经常有ri≈rbe电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路4)利用输入电阻ri可以求解信号源电压放大倍数AusuosiiiosiiussousiisisssiiisousARrruuRrrAuuAurRruuRrruuuA定义：可见：同一电路的空载电压放大倍数大于信号源放大倍数RSuS+-ri+-ui电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路定义：将放大电路A及其信号源us、Rs看成负载RL的等效信号源uOC串rO，其内阻值为放大电路A的输出端动态电阻。)(,正弦OIUriurOOOOORSuS+-ARLrOuOC+-RL计算式：③输出电阻的计算电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路注解：1)输出电阻rO是放大电路A对负载的等效信号源内电阻2)输出电阻ri对负载而言是信号源内阻，愈小愈好（太大：经过与RL分压后的uO太小，致使Au小；A的内阻耗能大不利于能量输出到负载）3)rbe求解常常用戴维南等效中内电阻求法，由于us(或者ui)为零时ic=0，故在求输出电阻时可认为微变等效图中受控电流源开路，故经常有rO≈Rc电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路rbeibibiiicuiuoRBRC例1：对右图作动态分析beCbebCbiourRriRiuuAbeBbeiBiiiiirRruRuuiur//)0(,bcbcoooooiRiRuuiur电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路rbeR1RCRLR2REuiuOiiibicie例2：roEbeCEbbebCbiouRrRRiriRiuuA)1()1(])1(//[//)1(2121EbeEbeiiiiiiiRrRRRruRuRuuiurcoRr求动态值电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路（2）动态图解法2、动态分析思路：(iB，uBE)和(iC，uCE)均对应于输入输出曲线上的静态工作点Q附近的点，交流负载线是这些点变化的规律。由静态值找到Q点并利用交流负载线就可以画出输入电压ui放大到输出电压uo的全过程，并大致求出它们的大小和Au。1）三极管放大电路的信号流程CECBBEocecbbeiUIIUuuiiuu电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化假设uBE在静态工作点UBE的基础上有一微小的变化uiQ电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路ICUCEic交流负载线ic=f(uCE)（空载时，交流负载线就是直流负载线）RB+ECRCC1C2+-ui+-uouCE-+QuCEttLCRR//1tan电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo波形流程：uo比ui幅度放大、相位相反uBEtUuuuuUuuUuiIiiIiuUutUuomoceoceCECERcRRcCCbBBbeBEBEimiCCsinsin电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路2）用图解法进行放大器失真分析不失真放大原则：•把Q设置在交流负载线的中间部分•输入信号不能太大。失真——输出波形较输入波形发生畸变非线性失真大信号失真截止失真饱和失真Q点太低Q点太高ui太大电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路可输出的最大不失真信号a)合适的静态工作点能保证输出电压幅度最大且不失真iCuCEiCicICibIBiBuottt电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路b)Q点过低，信号进入截止区uo波形iCuCEuotibIBiBtticICiCt称为截止失真电工及电子技术A(2)第15章基本放大电路c)Q点过高，信号进入饱和区称为饱和失真iCuCEibIBiBticICiCtuot电工及电子技术A(2