基本放大电路学习总结

内蒙古工业大学信息工程学院课程学习报告（2）课程名称：模拟电子技术班级：电子09-1班姓名：张佳兴成绩：指导教师：房建东1一题目基本放大电路学习总结二．学习用仪器设备、器材或软件环境1．计算机；2．Multisim软件/MAXPLUSII软件；3．Windows2000/XP环境、MSOffice2000以上版、AdobeAcrobat5.0以上版。三．主要学习内容1、放大电路的组成①有源器件：VT②直流电源及偏置电路③信号源④负载⑤耦合电路⑥地2、放大电路中的电压和电流的符号2b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRV∥3、静态工作点的设置与估算静态工作点不但决定了电路是不是会产生失真，而且还影响着电压放大倍数、输入电阻等动态参数。直流模型适于Q点的分析利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用戴维宁定理等效变换后求解Q点cCQCEQBQCQbBEQBBBQRIVUIIRUVICC－＝输入回路等效为恒压源输出回路等效为电流控制的电流源3eBQBEQBQeBQBEQbBQeEQBEQbBQBB)1()1(RIUURIURIRIURIVCCb21b1bBQbe)1(VRRRURR，则＞＞若4、放大电路的稳定偏置①影响UBE：温度每升高1℃，UBE约减少2.2mV②影响ICBO：温度每升高10℃，ICBO增大1倍③影响β：温度每升高1℃，β增大0.5～1.0%综合：影响IC=Q偏移产生：饱和失真；截止失真45、放大电路的基本分析方法图解法：6、放大电路的三种组态基本共设放大电路基本共集放大电路基本共基放大电路不同点既能放大电流又能放大电压，输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带较窄，常作低频电压放大电路的单元电路。只能当打电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电阻相当，是三种接法中高频特性最好的电路，常作为宽频带放大电路。相同点组成原则和分析方法完全相同，都有放大功能。5三种接法的比较：接法共射共集共基Au大(反相)小于1(同相)大(同相)Aiβ1＋βαRi中大小Ro大小大频带窄中宽四*．学习体会及遇到的主要问题一、在电子线路的分析计算中，哪些因素可以忽略，哪些因素不能忽略？答：在电子线路的分析计算中，经常根据工程观点，采用近似的计算方法。这是为了简化复杂的实际问题，突出主要矛盾，使分析计算得以比较顺利地进行。在这里，过分追求严密，既无必要，也不可能。但是，近似计算又必须是合理的，必须满足工程上对计算精度的要求。例如，在固定偏置的放大电路中，偏置电流中如Vcc=12V,VBEQ=0.7V,则相对于Vcc，在计算时完全可以略去VBEQ，而认为这样做，计算误差小于10%，满足工程要求。但是，如果是两个数值较大而又比较接近的电流之差：此时第一个除式中的VBEQ就不能忽略，而且两个除式的计算都要比较精确，要有较多的有效数字位数，否则会得出不合理的结果。又如，在求两个电阻并联后的总电阻时，如果一个电阻比另一个大10倍以上，则可认为总电阻近似等于较小的电阻，这样的近似计算误差也不大于10%。再如，在求放大电路的输出电阻时，管子的rec往往是和一个比它小得多的电阻（例如RC）并联。这时，因为rceRc，在并联时rce就可略去，而认为输出电阻RO≈Rc。但是，在晶体管恒流源中，如果略去管子的rce，则恒流源的输出电阻Ro→∞。在这里，rce是和一个无限大的电阻并联，当然就不能略去。一个电阻是否可忽略，要看他和其他电阻相比所起作用的大小。二、在放大电路中，交流信号源为什么要标出正、负（+、-）？答：前面说过，放大电路的特点之一是交、直流共存。直流电压和电流的方向（极性）是固定的，而交流电压和电流的方向（极性）是随时间变化的。为了分析的方便，对交流电压和电流要标出假定的正方向，即参考方向。对交流电压，参考方向是以放大电路的输入和输6出回路的共同端（⊥）作为负（－）端，其它各点为正（+）端。对交流电流，参考方向则是ic、ib以流入电极为正，ie以流出电极为正。对于微变等效电路中的受控源，受控量的参考方向取决于控制量的参考方向。例如，对双极型三极管，当ib的参考方向为从b极到e极时，ic的参考方向必为从c极到e极。对场效应管，当id的参考方向为Ｇ（＋）Ｓ（－）时，的参考方向为流入Ｄ极。参考方向是电路分析的重要工具，必须正确理解和掌握。三、Cb1和Cb2的作用是什么？它们两端电压的极性和大小如何确定？答：弄清这个问题有助于真正理解放大电路的工作原理和交、直流共存的特点，也是初学者容易产生疑问的地方。放大电路在静态(νi=0)和动态(νi≠0)时，各处的电压如上图所示。对Cb1：在静态时，+Vcc通过Rb对它充电，稳态时，它两端的电压必然等于VBEQ，而通过它的直流电流为零。电压极性是右正左负。所以，它的作用之一是隔断直流，不使它影响信号源。在动态时，如果电容量很大，而vi幅值很小，Cb1两端的电压将保持不变。这样，Cb1两端的交流电压将为零，而全部Vi都加在管子的b-e结上，使VCE=VCBQ+vi所以，Cb1的另一个作用是传送交流，使交流信号顺利通过。对Cb2情况相似。在静态时，Vcc通过Rc对它充电。稳态时，它两端的电压必然等VBEQ，极性是左正右负，而通过它的直流电流为零，所以RL上的电压vo=0。这是Cb2的隔直作用。在动态时，如果电容量很大，Cb2两端的电压将保持不变，仍为VBEQ。这样，Cb2两端的交流电压将为零，而VCE=VCBQ+vce中的交流分量全部出现在RL上，即vo=vce。这是Cb2的传送交流作用。四、如果用PNP型三极管组成的共射电路，直流电源和耦合电容的极性应当如何考虑？直流负载线的方程式有何变化？答：这里也有初学者容易产生混淆的问题。在采用PNP型管时，首先电源的极性要反接，耦合电容（一般用电解电容器）的极性也要反接。电路中IB、Ic和VCE的方向也要和NPN型管的相反。这样，直流负载线的的方程式应为-VCE=VCC-ICRC。它的形式与采用NPN管时略有不同。所以，建议放大电路中直流电压和电流的极性和方向以NPN管为准，对PNP管则全部反号。这时，直流负载线的方程式仍为VCE=VCC-ICRC，式中VCE、VCC、IC都为负值。五、工作点是一个什么概念?除了直流静态工作点之外，有没有交流动态工作点？答：工作点是放大电路分析中一个十分重要的概念，它指的是电路中二极管或晶体管的工作状态，经常用它们极间的电压和流入电极的电流的大小来表示。例如，二极管的VD、ID，三极管的VBE，ib，VCE，ic。管子的工作状态和工作点分两类。一类是不加交流输入信号，电路中只有直流量的工作状态和工作点，叫静态和静态工作点。另一类是加了交流输入信号7后，电路中直流和交流量共存的工作状态和工作点。此时，电路和管子中的电压和电流都随时间变动，所以叫动态和动态工作点。前面说过，在直流电源、元件参数和管子特性（有时还包括负载电阻）确定之后，直流静态工作点只有一个。而在交流动态时，工作点随交流输入信号在时间上不断变化，它的变化轨迹就是交流负载线。在某一交流输入信号下，管子的交流动态工作点在交流负载线上的变化范围就是动态范围。六、什么是管子的静态功耗？如果交流输入信号幅值较大，如何减小这一功耗？答：管子的静态功耗PVQ就是在静态时管子集电极上消耗的功率：PVQ=VCEQICQ。为了减少这一功耗，就要尽量降低管子的静态工作点Q。但是，在交流输入信号幅度较大时，降低Q点会使放大电路输出信号失真。此时，可以采用新的电路组成方案来解决，如乙类推挽或互补对称电路（见功率放大器）。七、放大电路负载最大的情况究竟是Ro→∞还是RL=0？为什么经常说RL愈小，电路负载愈大？答：电路负载的大小是指负载上输出功率的大小。在中频时，放大电路可以等效画成交流空载输出电压与输出电阻的串联，如图所示，其中V∞是电路的空载输出电压，RO是内阻，RL是负载电阻。不难求出，负载上的输出功率为利用上式可求出Po为最大值Pomax时，负载电阻RLo=Ro，而这就是说，从RL=0到RL=PLO，电路的输出功率P0随RL的增大而增大：从RL=PLO到RL→∞，P0则随RL的增大而减小，如图（b）所示。放大电路一般工作在RLRLO=RO的情况，所以说负载电阻RL愈小，Po也就是电路负载愈大。如果RL→∞（空载）或RL=0（短路），则均有Po=0，是负载最小的情况。八、交流电阻和直流电阻区别何在？线性电阻元件有没有这两种电阻？为什么rbe不能用于静态计算？答：对线性电阻元件，只要工作频率不太高，它的电阻是个常数。也就是说，它在直流工作和交流工作时电阻相同，没有直流（静态）电阻与交流（动态）电阻之分。非线性电阻元件则不然。它的伏安特性I=f(V)不是直线，是曲线。即使是在直流工作时，只要电压和电流不同，或者说静态工作点不同，它的直流（静态）电阻R=也不同(见图)。如果直流信号上还叠加着交流小信号，则非线性电阻元件对交流小信号的交流（动态）电阻就是伏安特性8在静态工作点处切线斜率的倒数，即。所以，非线性电阻元件的交流（动态）电阻随工作点的不同而不同。从几何上说，非线性电阻元件的直流电阻由伏安特性在静态工作点处的割线斜率决定，而交流电阻则由伏安特性在静态工作点处的切线斜率决定。晶体管的发射结是ＰＮ结，它的伏安特性是非线性的。，其中第二部分就是ＰＮ结的伏安特性在静态工作点处切线斜率的倒数折合到基极回路后的值，是发射结的交流（动态）电阻，当然不能用来求静态电流，也不能由静态的VBEQ和IBQ来求。否则，就是混淆了放大电路中直流量和交流量的区别，混淆了非线性元件直流（静态）电阻和交流（动态）电阻的区别。九、在的放大电路中，如果RL→∞(空载)，调节Rb使电路在一定的vi时产生最大不失真输出电压，问Rb应为多大？怎样才能调到最佳位置？答：在RL→∞时，放大电路的直流负载线与交流负载线重合。为了产生最大不失真输出电压，Ｑ点应选在负载线中央。此时必有即所以。在实际工作中，通过调节Rb来调整Ｑ点是比较简单可行因而也是经常使用的方法。在调节时，应使输出电压既无饱和失真（对ＮＰＮ型管是波形底部削平），又无载止失真（对ＮＰＮ型管是波形顶部削平）。同时，在充分加大Vi时,输出波形又同时在预部和底部出现失真。十、在采用NPN型管组成放大电路时，如何判断输出波形的失真是由于饱和还是截止？如果是PNP型管，判断的结果又如何？9答：这也是初学时容易混淆而又不易记住的问题。实际上，由于采用NPN管和PNP管时，电压的极性相反，所以判断的方法也将相反。在左图，画出了两种管子工作在截止失真的情况。对于NPN管，因为电压极性为正，截止失真发生的输出波形正半周的顶部。对于PNP管，因为电压极性为负，截止失真发生在输出波形负半周的底部。如果是饱和失真，则判断结果与上述相反。十一、对于图(a)的放大电路如果要用图解法求最大不失真输出电压幅值，应该怎样进行？答：这里的主要问题在射极上有电阻Re和R｀e。在动态时，R｀e被短路，但Re还在。画交流负载线时应该考虑它，而且用交流负载线上的动态范围决定出来的最大不失真电压幅值不是(Vcm)M，而是(Vcem)M，两者还相差Re上的电压。１．作直流负载线，如图（b）上的虚线。用分析射极偏置电路的方法求出ICQ=2.71mA，用它和直流负载线的交点定出Ｑ点。２．作交流负载线过Ｑ点作斜率为的直线（如图(b)上的交流负载线。注意：对应于这条线，横坐标表示的将是vo而不是vCE）。由此定出(Vom)M=12.3-6.9=5.4V。五．主要参考文献1．清华大学电子学教研组编，《模拟电子技术基础》（第四版），高等教育出版社，2006.62．化学工业出版社出版《模拟电子技术》姚娅川、罗毅主编3·网上相关文件与文献