理学电子技术基础.pptx
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1、第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.1.1放大的概念与放大电路的性能指标放大的概念与放大电路的性能指标2.1 2.1 基本放大电路的组成及工作原理基本放大电路的组成及工作原理 2.1.2 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.2.1 放大的概念放大的概念 与放大电路的性能指标与放大电路的性能指标一、放大的概念一、放大的概念二、放大电路的性能指标二、放大电路的性能指标第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 一、放大的概念u放大的对象:变化量放大的对象:变化量u放大的本质:能量的控制放大的本质:能量的控制u放大的特征:功率
2、放大放大的特征:功率放大u放大的基本要求:不失真放大的基本要求:不失真放大的前提放大的前提判断电路能否放判断电路能否放大的基本出发点大的基本出发点VCC至少一路直流至少一路直流电源供电电源供电第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 二、性能指标1.放大倍数:输出量与输入量之比: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电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信号源信号源内阻内阻输入电压输入电压输入电流输入电流输出电压输出电压输出电流输出电流对信号而言,任何放大电路均可看成二端口网络。对信号而言,任何放大电路均可看成二端口网络。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.
3、输入电阻和输出电阻 将输出等效将输出等效成有内阻的电成有内阻的电压源,内阻就压源,内阻就是输出电阻。是输出电阻。空载时输出空载时输出电压有效值电压有效值带带RL时的输出电时的输出电压有效值压有效值输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 3.通频带4.最大不失真输出电压Uom:交流有效值。交流有效值。由于电容、电感及放大管由于电容、电感及放大管PN结的电容效应,使放大电路在信结的电容效应,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。号频率较低和较高时电压放大倍数数值
4、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。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率5.最大输出功率Pom和效率:功率放大电路的参数:功率放大电路的参数放大倍数随频率变化放大倍数随频率变化曲线曲线幅频特性曲幅频特性曲线线第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 符号规定符号规定UA大写字母、大写下标,表示直流量。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。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。小写字母、小写下标,表示交流分量。uAua全量全量交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 Ua大写字母、小写下
5、标,表示交流有效值。大写字母、小写下标,表示交流有效值。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.1.2 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理一、电路的组成及各元件的作用一、电路的组成及各元件的作用二、基本共射放大电路的二、基本共射放大电路的波形分析波形分析三、放大电路的组成原则三、放大电路的组成原则第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 一、电路的组成及各元件的作用VBB、Rb:使:使UBE Uon,且有,且有合适的合适的IB。VCC:使:使UCEUBE,同时作为,同时作为负载的能源。负载的能源。Rc:将:将iC转换成转换成uCE(uo)。动态信号作用时:动态信号作
6、用时:输入电压输入电压ui为零时,晶体管各极的电流、为零时,晶体管各极的电流、b-e间的电压、间的电压、管压降称为静态工作点管压降称为静态工作点Q,记作,记作IBQ、ICQ(IEQ)、)、UBEQ、UCEQ。共射共射第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 二、基本共射放大电路的波形分析饱和失真饱和失真底部失真底部失真截止失真截止失真顶部失真顶部失真动态信号动态信号驮载在静驮载在静态之上态之上与与iC变化变化方向相反方向相反 要想不失真,就要要想不失真,就要在信号的整个周期内在信号的整个周期内保证晶体管始终工作保证晶体管始终工作在放大区!在放大区!第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 三、
7、放大电路的组成原则静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。路参数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负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。载上能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求:对实用放大电路的要求:共地、直流电源种类共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。尽可能少、负载上无直流分量。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 两种实用放大电路:(1 1)直接耦合放大电路直接耦合放大电路问题:问题:1.两种电源两种电源2.信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共地共地”共地,且要使信号共地,且
8、要使信号驮载在静态之上驮载在静态之上静态时,静态时,动态时,动态时,VCC和和uI同时作用同时作用于晶体管的输入回路。于晶体管的输入回路。将两个电源将两个电源合二为一合二为一有直流分量有直流分量有交流损失有交流损失 UBEQ第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 两种实用放大电路:(2 2)阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 耦合电容的容量应足够耦合电容的容量应足够大,即对于交流信号近似大,即对于交流信号近似为短路。其作用是为短路。其作用是“隔离隔离直流、通过交流直流、通过交流”。静态时,静态时,C1、C2上电压?上电压?动态时,动态时,C1、C2为耦合电容!为耦合电容!UBEQUCEQuBE
9、uIUBEQ,信号驮载在静态之上。,信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 ui=0时时由于电源的由于电源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQ静态工作点静态工作点RB+ECRCC1C2T第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 IBQICQUBEQUCEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2T第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 实现放大的条件实现放大的条件1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电结晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电结反偏。反偏。2.正确设置静态工作点,
10、使整个波形处于放大区。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。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,经电容滤波只输出交流信号。极电压,经电容滤波只输出交流信号。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.2 2.2 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 一一.放大电路的
11、直流通路和交流通路放大电路的直流通路和交流通路1.直流通路:只考虑直流信号的分电路只考虑直流信号的分电路 Us=0,保留,保留Rs;电容开路;电容开路;电感相当于短电感相当于短路(线圈电阻近似为路(线圈电阻近似为0)。)。2.交流通路:只考虑交流信号的分电路只考虑交流信号的分电路 大容量电容相当于短路;大容量电容相当于短路;直流电源相当于短直流电源相当于短路(内阻为路(内阻为0)。)。放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。加了小的交流信号。但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容
12、量足够大,可以认为它对交流不起作用,即对交流短路。而对够大,可以认为它对交流不起作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路,这样,交直流所走的通道是不同的。直流可以看成开路,这样,交直流所走的通道是不同的。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 直流通路直流通路阻容耦合单管共射放大电路的直流通路RB+VCCRC直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点直流通路用来计算静态工作点Q Q(IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路(即将电容断开)可看作开路(即将电容断开)第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 短路短路短路
13、短路置零置零RB+VCCRCC1C2T交流通路交流通路阻容耦合单管共射放大电路的交流通路第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 二、放大电路的静态分析二、放大电路的静态分析静态:静态:静态:静态:放大电路无信号输入(放大电路无信号输入(ui=0)时的工作状态。)时的工作状态。分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:估算法、图解法。估算法、图解法。分析对象:分析对象:分析对象:分析对象:各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。所用电路:所用电路:所用电路:所用电路:放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。设置设置设置设置Q Q点的目的:点的目的:点的目的:点的目的:(1)使放大电路的放
14、大信号不失真;使放大电路的放大信号不失真;使放大电路的放大信号不失真;使放大电路的放大信号不失真;(2)2)使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是 动态的基础。动态的基础。动态的基础。动态的基础。静态工作点静态工作点Q:IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ 。静态分析:静态分析:确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 由由由由直流通路估算直流通路估算直流通路估算直流通路估算 I IBQBQ当当UBEQ IBQ,即即I1 I2;因此;因此基
15、本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE,若,若UBQ UBEUBE,则,则IEQ稳定。稳定。Re 的作用的作用Re起直流负反馈作用,其值越大,反馈越强,起直流负反馈作用,其值越大,反馈越强,Q点越稳定。点越稳定。第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 2.求静态工作点求静态工作点I1I2IBQRb1+VCCRcTRb2ReUBQUEQ第第2 2章章 放大电路基础放大电路基础 例:例:已知已知=50,VCC=12V,Rb1=7.5k,Rb2=2.5k,Rc=2k,Re=1k,求该电路的静态工作点。求该电路的静态工作点。Rb1+VCCRcC1C2Rb2CeReRLuiuo第
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