试讲PPT-基本放大电路(第1部分)

第二章基本放大电路2.2单管共射放大电路的工作原理2.3放大电路的图解分析法2.4放大电路的模型分析法2.5共集和共基放大电路及BJT电流源电路2.1放大电路的基本概念及性能指标2.1放大电路的概念及主要性能指标一.放大的概念放大——把微弱的电信号的幅度放大。一个微弱的电信号通过放大器后，输出电压或电流的幅值得到了放大，但它随时间变化的规律不能变，即不失真。++++-uo+u+-i放大电路u-R+SSRL信号源负载iiio二.放大电路的主要技术指标1.放大倍数——表示放大器的放大能力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。（1）电压放大倍数定义为:AU=uo/ui（2）电流放大倍数定义为:AI=io/ii（3）互阻增益定义为:Ar=uo/ii（4）互导增益定义为:Ag=io/ui++++-uo+u+-i放大电路u-R+SSRL信号源负载iiio2.输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻Ri=ui/ii一般来说，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，Ri越大，ui就越接近uS。+++++i-oiii++-信号源S放大电路oS-LuR负载RuuRiRi3.输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻++++S+o负载LS+信号源-u-oiiiRR放大电路-+iuuRiRiouoRRo输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。0,ooosL=uRiuR输出电阻的定义：ou+-负载LRou+-oR放大电路~ORABoOLLOuRRRuLooORuuR)1(4.通频带fAAm0.7AmfL下限截止频率fH上限截止频率通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线3dB带宽5.非线性失真系数D定义：输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比。设基波幅值为A1，谐波幅值分别为A2、A3、…，则213212)()(AAAAD6.最大不失真输出电压定义：当输入电压再增加就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。有效值：最大值：峰峰值：omUomU2omoppUU22oppU7.最大输出功率与效率VomPP定义1：在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率。omP定义2：最大输出功率与直流电源提供的总功率之比。omPVP2.2基本（单管）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VCCVBBRbRcTuo+-ui+-IBIC基极电源基极偏置电阻集电极电源集电极负载电阻放大作用，电路核心输入信号，正弦电压VCCVBBRbRcTuo+-ui+-IBICVcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBuio-u+VcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBo-u+RLui+-耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交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。++++b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV基本放大电路的习惯画法++b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR一、静态工作点——Ui=0时电路的工作状态-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVcui=0时由于电源的存在，电路中存在一组直流量。ICQIEQIBQ+UBEQ-+UCEQ-2.2.2．设置静态工作点的必要性由于(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQQUCEQICQICUCEIB开路画出放大电路的直流通路二、静态工作点的估算将交流电压源短路，将电容开路。直流通路的画法：开路-u+TRb2Lb1oCRCub1+R+CC-.iVc画直流通路：+TRb1RCCVcRb1称为偏置电阻，IB称为偏置电流。用估算法分析放大器的静态工作点（IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ）ICQ=IBb1BECCBQRUVIb1CCV7.0RVCCQCCCEQRIVU例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，=37.5。解：Aμ400.04mA30012bCCBQRVImA5.104.05.37BQCQII6V41.512CCQCCCEQRIVU请注意电路中IBQ和ICQ的数量级+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR三．为什么要设置静态工作点VCCRbRcTuo+-iuiut只有在时晶体管才能导通，其它时间处于截止状态，导致输出波形严重失真。所以必须设置静态工作点VUuoni7.0放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。VCCVBBRbRcTuo+-IBIC放大电路处于静态。BQCQIIbBEQBBBQRUVIbBBRV7.0CEQOUUCCQCCRIV2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析0iu1）→△UCE（-△IC×Rc）2）ui≠0（加入交流信号）→△UBE→△IB→△IC（△IB）电压放大倍数：→uoiouUUAVcRTVBBCCbR-+BEU-UCE+ICIBuiUBE+△IB+△CI+△UCE+△o-u+uiCCCQCCCERIIVu)(CCCCQCCRIRIV)()()(CCCCQCCRIRIV)(CCCEQRIUCCoRIuCcRi结论：（1）放大电路中的信号是交直流共存，可表示成：ceCEQCEcCQCbBQBbeBEQBEuUuiIiiIiuUu虽然交流量可正负变化，但瞬时量方向始终不变（2）输出uo与输入ui相比，幅度被放大了，频率不变，但相位相反。uituotuBEtiBtiCtuCEtUBEQIBQICQUCEQ2.3放大电路的分析方法一.静态分析（求静态工作点Q点）二.动态分析求放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。（1）近似估算（2）图解法（1）等效电路法（2）图解法2.3.1直流通路与交流通路直流通路交流通路+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR直流通路交流通路VCCVBBRbRc12V6V4KΩ150KΩ+uCE—IB=40μAiC非线性部分线性部分iC=f(uCE)iB=40μACCCCCERiVu＝M(VCC,0)(12,0)(0,3)),0(CCCRVNiCCE(V)(mA)=60uAIBu=0BBII=20uABI=40uAB=80uAI=100uAIB直流负载线斜率：CCCCCC1RVRVtgK＝UCEQ6VICQ1.5mAIB=40μAIC=1.5mAUCEQ=6V直流工作点Q一、用图解法分析放大器的静态工作点2.3.2.图解法iBuBEQuiibic1.交流放大原理（设输出空载）假设在静态工作点的基础上，输入一微小的正弦信号uiib静态工作点二.用图解法分析放大器的动态工作情况iCiCEuce注意：uce与ui反相！1b+b2CRcCVRCCb1uiiBiCuCEuo各点波形uo比ui幅度放大且相位相反-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi2.交流放大原理（输出端加负载）画出交流通路+++R--uoTuRbRLic+++-uTbRi+LCLRRR//3.交流负载线输出端接入负载RL：不影响Q影响动态！+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR交流负载线++-uTbRi+LRciceuLcceRiucCQCiIiceCEQCEuUu)1(CQCcIii)2(CEQCEceUuu)3(LCQCCEQCERIiUu)(LCLCQCEQCERiRIUu)()4(LCQCEQCCRIUV其中：LCCCCERiVuiCiCE交流负载线的作法：CCCCCERIVU直流负载线方程：交流负载线方程：LCCCCERiVu斜率为-1/R'L（R'L=RL∥Rc）斜率为-1/RC（1）先作直流负载线。)0(,CCV),0(CCCRV（2）再作交流负载线。)0(,CCV),(CQCEQIUQLCLCQCEQCERiRIUu)(交流负载线通过Q点。斜率为-1/R'LCCCCCERIVUiCuCE)0(,CCV),0(CCCRV)0(,CCV),(CQCEQIUQLCQCEQCCRIUVCCQCCCEQRIVUCCQCEQCCRIUVLCRRCCCCVV注意：（1）交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。（2）空载时，交流负载线与直流负载线重合。iCuCEuo可输出的最大不失真信号（1）合适的静态工作点ib4．非线性失真与Q的关系iCuCEuo（2）Q点过低→信号进入截止区称为截止失真信号波形iCuCEuo（3）Q点过高→信号进入饱和区称为饱和失真信号波形截止失真和饱和失真统称“非线性失真”回顾复习---基本共射放大电路的工作原理1、基本共射放大电路的组成及各元件的作用2、设置静态工作点的必要性以及估算3、放大电路的分析方法直流通路和交流通路静态分析（求静态工作点Q点）----图解法2.4放大电路的交流模型分析法思路：将非线性的BJT等效成一个线性电路条件：交流小信号++++i-ube+-ubTce+ci++++bucei+-+ibecu-二端口网络1、简化的h参数等效电路得三极管简化的h参数等效电路。++++iibebb-βcebe-+rccubie+u++++i-ube+-ubTce+ci)mA(mV26)(1200EbeIβr＝其中：2.放大器的交流分析（动态分析）1.画出放大器的微变等效电路（1）画出放大器的交流通路（2）将交流通路中的三极管用h参数等效电路代替--++.cuLoibbeRrβicibi.iiRubR+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR+++R--uoTuRbRLic+2、电压放大倍数的计算：bebiriuLboRiuLCLRRR//负载电阻越小，放大倍数越小。--++.cuLoibbeRrβicibi.iiRubRbeLiourRuuAiiiuRibeb//rRber电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。3、输入电阻的计算：根据输入电阻的定义：-+-+RbrbeibbiiicioLcRu.Ru.iiRRoβcibbeRrβicbibRiioRcoooRiuR所以：4、输出电阻的计算：根据定义：oi00,ooosL=uRiuRou+-定义：放大+iuR+uS--S电路iRRL+Ou-当信号源有内阻时：iouuuA＝sousuuA＝由图知：ssiiiuRRRu＝所以：sousuuA＝usiiARRR＝siiouuuusiiRRRuusi＝)(bebbirRiuCboRiubebCiourRRuuAiiiuRibebrRcoooRiuRbebCurRRA+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcRbeLiourRuuAbebirRRbebi//rRRcoRRcoRR--++.cuLoibbeRrβicibi.iiRubR例2.4.1共射放大电路如图所示。设：VCC＝12V，Rb=300kΩ,Rc=3kΩ,RL=3kΩ,BJT的=50。+++CTb1CCRbVL+uoR-u+-ib2CcR1、试求电路的静态工作点Q。bCCBQRUVIBEQQBCQIβI＝6V3k2mAV12解：A40300kV122mAA4050CCQCCCEQR