模拟电子技术chapt02

模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院第2章基本放大电路2.2放大电路的基本分析方法2.3放大电路静态工作点的稳定2.4共集放大电路和共基放大电路2.6多级放大电路2.5场效应管放大电路2.1概述第二章基本放大电路模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.1概述2.1.1放大电路的基本概念放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。2.1概述模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.1.2放大电路的主要技术指标（1）1.放大倍数——表征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。模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.1.2放大电路的主要技术指标（2）（1）电压放大倍数定义为:AU=UO/UI（重点）（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模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻输入电阻：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。输入端iiuiRiuSRS信号源Au输出端2.1.2放大电路的主要技术指标（3）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻。输出端Rou’o输出端Au~uS2.1.2放大电路的主要技术指标（4）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.1.2放大电路的主要技术指标（5）输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。0,.o.ooSL==∞=URI’U’R输出电阻的定义：模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院4.通频带通频带：fBW=fH–fL放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线fAAm0.7AmfL下限截止频率fH上限截止频率3dB带宽2.1.2放大电路的主要技术指标（6）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.2放大电路的基本分析方法2.2.1共射基本放大电路的组成原理2.2.2图解分析法2.2.3等效电路分析法2.2放大电路的基本分析方法模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.2.1共射基本放大电路的组成原理（1）一、放大原理三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。→△UCE（-△IC×Rc）放大原理：iU→△UBE→△IB→△IC（b△IB）电压放大倍数：→oU-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+△UIUB+△IIC+△U+△CEUO=iouUUA直接耦合共射放大电路模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQ-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+△UIUB+△IIC+△U+△CEUOceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu====符号说明2.2.1共射基本放大电路的组成原理（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RbVBBRCC1C2T放大元件iC=biB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RL二、单管共射极放大电路的结构及各元件的作用+VCC阻容耦合共射放大电路2.2.1共射基本放大电路的组成原理（3）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院共射放大电路组成使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL基极电源与基极电阻2.2.1共射基本放大电路的组成原理（4）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL2.2.1共射基本放大电路的组成原理（5）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院共射放大电路集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL2.2.1共射基本放大电路的组成原理（6）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院耦合电容：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。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL++uiuo2.2.1共射基本放大电路的组成原理（7）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院单电源供电可以省去Rb+VCCVBBRCC1C2TRL2.2.1共射基本放大电路的组成原理（8）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RB单电源供电+VCCRCC1C2TRL2.2.1共射基本放大电路的组成原理（9）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院2.2.2图解分析法三、动态工作情况分析二、静态工作情况分析一、引言2.2.2图解分析法（1）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院一、引言基本思想非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。分析三极管电路的基本思想和方法直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。画交流通路原则：1.固定不变的电压源都视为短路；2.固定不变的电流源都视为开路；3.视电容对交流信号短路0j/1C2.2.2图解分析法（2）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院放大电路没有输入信号(ui=0)时的工作状态称为静态。静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值（直流值）UBE、IB、IC和UCE。可用放大电路的直流通路来分析。二、静态工作情况分析模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院（一）直接耦合共射放大电路图解分析RBVCCVBBRcTusuoBECE1)令us=0，在输入、输出特性曲线上求Q点的值2)动态分析---求Au、Uom及波形失真分析（黑板作图讲解）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院开路RB+VCCRCC1C2RL画出放大电路的直流通路1.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（二）阻容耦合共射放大电路静态图解分析2.2.2图解分析法（5）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RB+VCCRC直流通道用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）2.2.2图解分析法（6）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院（1）估算IB（UBE0.7V)RB+VCCRCIBUBERBUVIBECCB=RBV7.0CCRBCCVRB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。2.2.2图解分析法（7）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院（2）估算UCE、ICRB+VCCRCICUCECCCCCERIVU=IC=bIB2.2.2图解分析法（8）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，RB=300K，b=37.5。解：Aμ400.04mA30012VICCB===RBmAIIBC5.104.05.37==b6V41.512RIVUCCCCCE===请注意电路中IB和IC的数量级UBE0.7VRB+VCCRC2.2.2图解分析法（9）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RB+VCCRCC1C2Tui=0时由于电源的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB无信号输入时1.静态工作点——Ui=0时电路的工作状态2.用图解法确定静态工作点2.2.2图解分析法（10）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RB+VCCRCC1C2TICUBEUCE(IC,UCE)(IB,UBE)RLIB静态工作点2.2.2图解分析法（11）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB2.2.2图解分析法（12）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院UCE=VCC–ICRC直流负载线由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点QVCCICUCECCCRVQIB静态UCE静态IC2.2.2图解分析法（13）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院3.电路参数对静态工作点的影响1.改变RB，其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRBiBQ趋近截止区；RBiBQ趋近饱和区。2.改变RC，其他参数不变RCQ趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC2.2.2图解分析法（14）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例:设RB=38k，求VBB=0V、3V时的IC、UCE。[解]uCE/ViC/mAiB=010A20A30A40A50A60A41O235当VBB=0V：IB0，IC0，5VUCE5V当VBB=3V：BBE(on)BBBRUVI=mA0.06=0.3UCE0.3V0，IC5mA2.2.2图解分析法（15）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院iC0iC=VCC/RC三极管的开关等效电路截止状态SBCEVCC+RCRBiB0uCE5ViB饱和状态uCE0判断是否饱和临界饱和电流ICS和IBS：CCCCCE(sat)CCCSRVRUVI=CCCCSBSRVIIbb=iBIBS，则三极管饱和。2.2.2图解分析法（16）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院IBUBEQICUCEuiibibic1.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ui静态工作点三、动态工作情况分析2.2.2图解分析法（17）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院ICUCEicuCE也沿着负载线变化uCEUCE与Ui反相！uCE怎么变化2.2.2图解分析法（18）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院各点波形uo比ui幅度放大且相位相反Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuo＋－－＋ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu====2.2.2图解分析法（19）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院对交流信号(输入信号ui)短路短路置零2.放大器的交流通路RB+VCCRCC1C2RLuiuo1/C0将直流电压源短路，将电容短路。交流通路——分析动态工作情况交流通路的画法：2.2.2图解分析法（20）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RbRCRLuiuo交流通路2.2.2图解分析法（21）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院RB+VCCRCC1C2RL3.交流负载线输出端接入负载RL：不影响Q影响动态！2.2.2图解分析法（22）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院交流负载线RBRCRLuiuoicuce其中：CLLR//RR=uce=-ic（RC//RL）=-icRL2.2.2图解分析法（23）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院交流量ic和uce有如下关系：这就是说，交流负载线的斜率为：LR1uce=-ic（RC//RL）=-icRL或ic=（-1/RL）uce交流负载线的作法：①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②经过Q点。2.2.2图解分析法（24）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院ICUCEVCCCCCRVQIB交流负载线直流负载线①斜率为-1/R'L。（R'L=RL∥Rc）②经过Q点。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。2.2.2图解分析法（25）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院例：硅管，ui=10sint(mV)，RB=176k，RC=1k，VCC=VBB=6V，图解分析各电压、电流值。[解]令ui=0，求静态电流IBQA)(30mA)(03.01767.06BQ===I2.2.2图解分析法（26）模拟电子技术中南大学信息科学与工程学院