电子技术新课件 第2章 基本放大电路

第2章基本放大电路第2章基本放大电路第1节基本放大电路的组成第2节放大电路的静态分析和动态分析第3节微变等效电路分析法第4节射极跟随器第5节多级放大器与放大电路的频率特性第6节场效应管放大电路第7节差动放大电路第8节功率放大电路第2章重点•放大电路的基本组成（共射极电路、共集电极电路）•放大电路的静态分析和动态分析方法•场效应管放大电路的工作原理•差动放大电路的特点与作用•互补对称功率放大电路的工作原理第1节基本放大电路一、放大器的概念电压放大电路的框图表示（四端网络）uiuoAu放大倍数Au要足够大,失真尽量小.类型：共发射极放大电路、共集电极放大电路、共基极放大电路。耦合电容隔直通交集电极电阻，保证集电结反偏，将变化的电流转变为变化的电压。放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证发射结正偏，集电结反偏。二、共射极放大电路(固定偏置)基极电阻,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。电源为电路提供能量保证集电结反偏RB+UCCRCC1C2T++第2节放大电路的静态分析和动态分析微变等效电路分析法估算法放大电路分析静态分析动态分析图解法图解法计算机仿真法计算机仿真法RB+UCCRC开路开路直流通道（电容开路）一、静态分析RB+UCCRCC1C2uiuo++1、估算法Ic≈βIBRB+UCCRCIBUBEUCEIB=UCC-UBERBUCCRB≈UCE=UCC-ICRCICUCEUCE=UCC–ICRCUCC直流负载线与三极管输出特性(IB定)的交点QIB2、图解法（IC、UCE）UCCRC直流负载线短路短路置零交流通道（电容、直流电源短路）二、动态分析符号书写规定（含义，大写不变，小写变量）UA大写字母、大写下标，表示直流量uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量Ua大写字母、小写下标，表示交流分量有效值交流分量uaUA直流U量t+全量uAt=动态分析静态分析Q直流通道信号分析交流通道uiiBiCuCuo各点波形RB+UCCRCC1C2++IBUBEQICUCEib动态分析（交流放大原理）uiibicuCEta.放大b.反向直流搭台，交流唱戏iCuCE可输出的最大不失真信号合适的静态工作点ibQiCuCEuoQ点过低，信号进入截止区,导致截止失真三、静态工作点与输出波形的关系iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区，产生饱和失真iC实现放大的条件1、晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4、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。电容起“隔直流通交流”的作用。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化会严重影响静态工作点四、静态工作点的稳定CC2B1B2BURRR+=VBB2IIEBEBEBECRVRUVII≈-=≈VBUBEIB≈IC/β1、静态工作点计算UCE≈UCC－IC(RC+RE)RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB+++TUBE（=VB-VE）IBICVEIC本电路稳定IC的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程2.稳定的过程CE旁路电容对直流不起作用RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB+++思考题1、耦合电容起什么作用？2、由于放大电路静态工作点设置不合适，会造成哪些失真?怎样区分？3、旁路电容起什么作用？4、电子电路放大信号必须具备什么条件？第3节微变等效电路分析法一、三极管的微变等效电路1.输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内线性化。iBbbeBBEbeiuiur==对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。不可用直流计算rbe=300Ω+(1+β)IE26mVΩ小功率三极管量级从几百欧到几千欧2.输出回路输出端相当于一个受ib控制的电流源iCuCE近似平行Qbcii=iC近似平行uCE。表明iC和uCE基本无关，只受iB控制。三极管的微变等效模型弄清楚等效的概念：1、等效的条件？（微变）2、怎么等效？（三极间）二、放大电路的微变等效电路电容和理想电压源视为短路,晶体管用它的微变等效模型代替（EBC对应）。CBErbeibibiiicuiRBRCRLEBC三、放大器动态性能分析1、电压放大倍数负载电阻越小，放大倍数越小rbeRBRCRLiUiIbIcIoUBIuA=iUoU=,LrbeR-LboRIU,-=birbeIU=LCLRRR//=(交流负载）☆方法，结论放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，需信号源提供电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取用电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。2、输入电阻riiiIUri=ri例1.1rbeibibiiicuiRBRCRLEBCCBEri=RB//rbe≈rbeRL3、输出电阻ro放大电路对其负载而言，相当于信号源，可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。怎样计算输出电阻ro？ro例1.2CBEro=RCib=0,受控电流源开路ro不包括RLiirbeibibicuiRBRCRLEBCRoRL4、放大电路的一般等效模型例2.1、分压偏置电路(有CE)uA=iUoU=LrbeR,-LboRIU,-=birbeIU=放大器动态性能分析ri=RB1//RB2//rbe≈rbero=RCrori例2.2、分压偏置电路(无CE)RbeRCRLiUiIbIcIoUbIBRRE去掉CE后的微变等效电路EbeiRI)1(rIUbb++=LR’IUbo-=将RE折算到基极EbeLuR)1(rR’A++-=去掉CE后的微变等效电路}R)1(r//{R’rEbeBi++=CoRr=rbeRCRLiUiIbIcIoUbIBRRE思考题1、微变等效电路的使用前提是什么？如何画出放大电路的微变等效电路？2、放大电路的输入电阻和输出电阻指的是什么？对放大器的性能有什么影响？3、耦合电容起什么作用？旁路电容起什么作用？第4节射极输出器一.静态分析EECCCERIUU-=BEI)1(IC≈I+=EBBEBR)1(RUUCCI++-=二.动态分析1.微变等效电路折算rbeiUiIbIcIoUbIBRRERLRB+UCCRCC1C2RERLuiuoLeoRIU=LELRRR//=LbRI+=）（1LebebiR’IrIU+=LbbebRIRI++=)1(LbeLRRR+++=)1(1）（2、电压放大倍数rbeiUiIbIcIoUbIBRRERL≈1特点1：uo≈ui大小相等、同相，射极跟随，有电流放大LbbebLbuRIRIRIA+++=)1()1(3、输入电阻}R’)1(r//{RrLbeBi++=输入电阻高，对前级有利。rbeiUiIbIcIoUbIBRRERL4、输出电阻用加压求流法求输出电阻。rbeiUiIbIcIsUbIBRRERsro置0ebbIIII++=EsbesbeRUR’rUR’RU++++=BssRRR//=UIrbeiUiIbIbIBRRERseIsbe=IUroER1R’r11+++=++=1R’r//RsbeE4、输出电阻一般sbeER’rR1++）（所以++1R’rrsbeo射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。讨论1、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。2、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。3、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。第5节多级放大器及其频率响应第一级第二级第n-1级第n级输入输出功放级耦合阻容耦合变压器耦合直接耦合一、耦合方式：5月11*R2、RE2为设置合适的Q点1.前后级Q点相互影响2.零点漂移uot0当ui=0时,uo≠0,有一缓慢、不规则的输出(漂移)，主要是温度、参数、电源变化引起。二、直接耦合放大器存在的特殊问题+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2RE2有时会将信号淹没绝对值不能说明零点漂移的严重程度；折算到输入的折算值可度量零点漂移的影响，并可方便地确定所需输入信号的大小(例A远大于0.5mV;B远大于0.005mV)。零点漂移的度量：a.绝对值uod(mV)b.折算值（相对值，折算到输入）uid=uod/Au例：放大器A、B，Aua=103，Aub=105；零漂电压均为500mV。问可否放大0.1mV的信号？A0.1mV×103=100mV(比较500mV零漂，A不可用）B0.1mV×105=10Vuida=500/103=0.5mVBuidb=500/105=0.005mV三、阻容耦合多级放大器的动态性能分析特点：各级静态工作点互不影响ri=ri1ro=ro2RL1=ri2Au=Au1·Au2···rirori2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8K10KC1RC2T1RE1CET2USrirori2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8K10KC1RC2T1RE1CET2USRE1R2R3RC2RLRSR1sUiU1bi1bi2bi1bi2bioUrori2riRbe2Rbe1解：ri=R1//[rbe1+（+1)RL1]其中RL1=RE1//RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3//rbe2=27//1.71.7kΩri=1000//(2.9+51×1.7)82kΩro=RC2=10KRE1R2R3RC2RLRSR1sUiU1bi1bi2bi1bi2bioUrori2riRbe2Rbe11us1usARririA+=968.07.1519.27.151R’)1(rR’)1(A1L11be1L11u=+=+++=778.0968.0208282A1us=+=1477.1)10//10(50rbe1RA2L22u-=-=-=778.0147AAA2us1usus-114.4=-==四、阻容耦合放大电路的频率特性fA耦合、旁路电容造成三极管结电容造成0.707fL下限截止频率fH上限截止频率低中高通频带B=fH－fL放大倍数随频率变化曲线思考题1、放大器的幅频特性低频段下降的原因是什么？高频段下降的原因又是什么？2、射极输出器有什么特点？习题：P1022.9.182.9.192.9.20第6节场效应管放大电路一、静态分析：求：UDS和ID。设：UGUGS，则：UGUS而：IG=0DDGURRRU+212SGSSDRURUI=)(DSDDDDSRRIUU+-=二、动态分析：场效应管的微变等效电路gsdSGDRDSgsugsmugdsu很大，可忽略。muGSiDg=跨导共源场效应管放大电路的微变等效电路：UgsUiUgsgmUoIdrirogsiUU=)R//R(UgULDgsmo-=LmuRgA'-=sgR2R1RGRLdRLRD21//RRRrGi+=ro=RDsgR2R1RGRLdRLRD源极输出器：微变等效电路：iUgsUoUdIgsmUgLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA+==11+=LmLmRgRgrirorogR2R1RGsdRLRS求ro加压求流法。mgsmgsdoogUgUIUR1'=--==SooRRR//'