模拟电子技术基本放大电路

华成英[e-mail]第二章基本放大电路华成英[e-mail]第二章基本放大电路§2.1放大的概念与放大电路的性能指标§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静态工作点的稳定§2.5晶体管放大电路的三种接法§2.6场效应管及其基本放大电路§2.7基本放大电路的派生电路华成英[e-mail]§2.1放大的概念与放大电路的性能指标一、放大的概念二、放大电路的性能指标华成英[e-mail]一、放大的概念放大的对象：变化量放大的本质：能量的控制放大的特征：功率放大放大的基本要求：不失真——放大的前提判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电华成英[e-mail]二、性能指标ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路均可看成二端口网络。华成英[e-mail]2.输入电阻和输出电阻将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。Lo'oLoo'oo)1(RUURUUUR空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值iiiIUR输入电压与输入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻华成英[e-mail]3.通频带4.最大不失真输出电压Uom：交流有效值。由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率上限频率LHbwfff5.最大输出功率Pom和效率η：功率放大电路的参数华成英[e-mail]§2.2基本共射放大电路的工作原理一、电路的组成及各元件的作用二、设置静态工作点的必要性三、波形分析四、放大电路的组成原则华成英[e-mail]一、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合适的IB。VCC：使UCE≥UBE，同时作为负载的能源。Rc：将ΔiC转换成ΔuCE(uo)。)(oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压降称为静态工作点Q，记作IBQ、ICQ（IEQ）、UBEQ、UCEQ。共射华成英[e-mail]二、设置静态工作点的必要性输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？华成英[e-mail]三、基本共射放大电路的波形分析tuCEUCEQVCCOtuCEUCEQVCCO饱和失真底部失真截止失真顶部失真输出和输入反相！动态信号驮载在静态之上与iC变化方向相反要想不失真，就要在信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大区！华成英[e-mail]四、放大电路的组成原则•静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。•动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。•对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。华成英[e-mail]两种实用放大电路：（1）直接耦合放大电路问题：1.两种电源2.信号源与放大电路不“共地”共地，且要使信号驮载在静态之上静态时，b1BEQRUU动态时，VCC和uI同时作用于晶体管的输入回路。将两个电源合二为一有直流分量有交流损失－＋UBEQ华成英[e-mail]两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路耦合电容的容量应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是“隔离直流、通过交流”。静态时，C1、C2上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时，C1、C2为耦合电容！＋－UBEQ－＋UCEQuBE＝uI＋UBEQ，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。华成英[e-mail]§2.3放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法三、等效电路法华成英[e-mail]一、放大电路的直流通路和交流通路1.直流通路：①Us=0，保留Rs；②电容开路；③电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。2.交流通路：①大容量电容相当于短路；②直流电源相当于短路（内阻为0）。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。华成英[e-mail]VUIIRUVI－＝基本共射放大电路的直流通路和交流通路列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令ICQ＝βIBQ，可估算出静态工作点。VBB越大，UBEQ取不同的值所引起的IBQ的误差越小。华成英[e-mail]VUIIRUVI－＝当VCCUBEQ时，bCCBQRVI已知：VCC＝12V，Rb＝600kΩ，Rc＝3kΩ，β＝100。Q＝？直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路和交流通路华成英[e-mail]二、图解法应实测特性曲线bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载线1.静态分析：图解二元方程华成英[e-mail]2.电压放大倍数的分析符号为“－”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率不变华成英[e-mail]3.失真分析•截止失真消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！减小Rb能消除截止失真吗？华成英[e-mail]•饱和失真•消除方法：增大Rb，减小Rc，减小β，减小VBB，增大VCC。''Q'''QRb↑或β↓或VBB↓Rc↓或VCC↑：饱和失真是输出回路产生失真。2•最大不失真输出电压Uom：比较UCEQ与（VCC－UCEQ），取其小者，除以。这可不是好办法！华成英[e-mail]清华大学华成英[e-mail]讨论一1.用NPN型晶体管组成一个在本节课中未见过的共射放大电路。2.用PNP型晶体管组成一个共射放大电路。3.画出图示电路的直流通路和交流通路。华成英[e-mail]三、等效电路法•半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。1.直流模型：适于Q点的分析理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。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华成英[e-mail]2.晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）•在交流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。)()(CEBCCEBBEuifiuifu，，低频小信号模型华成英[e-mail]ce22b21cce12b11beUhIhIUhIhU在低频、小信号作用下的关系式CECECBBCCCECEBEBBBEBEddddddBCEBCEuuiiiiiuuuiiuuIUIU交流等效模型（按式子画模型）电阻无量纲无量纲电导华成英[e-mail]参数的物理意义beBBE11CEriuhUBCEBE12IuuhCEBC21UiihceCEC221Bruihib-e间的动态电阻内反馈系数电流放大系数c-e间的电导分清主次，合理近似！什么情况下h12和h22的作用可忽略不计？华成英[e-mail]简化的h参数等效电路－交流等效模型EQTbb'eb'bb'bbebe)1(IUrrrIUr查阅手册基区体电阻发射结电阻发射区体电阻数值小可忽略利用PN结的电流方程可求得由IEQ算出在输入特性曲线上，Q点越高，rbe越小！华成英[e-mail]3.放大电路的动态分析)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebciorRRUUAubebiiirRIURcoRR放大电路的交流等效电路华成英[e-mail]阻容耦合共射放大电路的动态分析be'LbebLcio)(rRrIRRIUUAcu∥bebebirrRR∥uuARRRUUUUUUAisiiosisoscoRR输入电阻中不应含有Rs!输出电阻中不应含有RL!华成英[e-mail]讨论一1.在什么参数、如何变化时Q1→Q2→Q3→Q4？2.从输出电压上看，哪个Q点下最易产生截止失真？哪个Q点下最易产生饱和失真？哪个Q点下Uom最大？3.设计放大电路时，应根据什么选择VCC？华成英[e-mail]2.空载和带载两种情况下Uom分别为多少？3.在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？4.增强电压放大能力的方法？讨论二beLc)(rRRAu∥已知ICQ＝2mA，UCES＝0.7V。1.在空载情况下，当输入信号增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？EQTbb'be)1(IUrr华成英[e-mail]讨论三：基本共射放大电路的静态分析和动态分析11)(bebLcrRRRAu∥k3coRR20080bb'rQIBQ≈35μAUBEQ≈0.65VV8.3mA8.2'cCQ'CCCEQBQCQRIVUII为什么用图解法求解IBQ和UBEQ？k11bebirRR952)1(EQTbb'beIUrr华成英[e-mail]60)(120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuu∥∥讨论四：阻容耦合共射放大电路的静态分析和动态分析k180ber，V2.7mA6.1μA20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k1kcobebebiRRrrRR∥华成英[e-mail]讨论五：波形分析失真了吗？如何判断？原因？饱和失真华成英[e-mail]§2.4静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响二、静态工作点稳定的典型电路三、稳定静态工作点的方法华成英[e-mail]一、温度对静态工作点的影响所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基本不变，这是靠IBQ的变化得来的。若温度升高时要Q’回到Q，则只有减小IBQT（℃）→β↑→ICQ↑→Q’ICEO↑若UBEQ不变IBQ↑Q’华成英hchya@ts