放大电路的基本原理和分析方法.ppt

第一章放大电路的基本原理和分析方法第一章放大电路的基本原理和分析方法要点：要点：一一.重点重点1.1.放大，静态与动态，直流通路交流通路，静态工作点，负载线，放大，静态与动态，直流通路交流通路，静态工作点，负载线，放大倍数，输入输出电阻等的概念。放大倍数，输入输出电阻等的概念。2.2.用近似计算法估算单管共射放大电路，分压式工作点稳定电路的用近似计算法估算单管共射放大电路，分压式工作点稳定电路的静态工作点。静态工作点。3.3.用微变等效电路法分析计算单管共射放大电路，分压式工作点稳用微变等效电路法分析计算单管共射放大电路，分压式工作点稳定电路的电压放大倍数定电路的电压放大倍数AuAu（AusAus），输入电阻和输出电阻。），输入电阻和输出电阻。二二.一般掌握一般掌握1.1.用图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失用图解法确定单管共射放大电路的静态工作点，定性分析波形失真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动真，观察电路参数对静态工作点的影响，估算最大不失真输出的动态范围。态范围。2.2.三种不同组态放大电路的特点。三种不同组态放大电路的特点。3.3.多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律。多级放大电路三种耦合方式的特点，放大倍数的计算规律。三三.一般掌握的内容一般掌握的内容1.1.单管共射放大电路的单管共射放大电路的f f l l 和和f fHH与电路参数的关系，波特图的一般知识。与电路参数的关系，波特图的一般知识。2.2.用估算法估算场效应管的静态工作点。用估算法估算场效应管的静态工作点。概述一一.放大的定义放大的定义1.1.指能量的控制作用，即用一个能量较小的信号控制另一个能源，使负载指能量的控制作用，即用一个能量较小的信号控制另一个能源，使负载上得到较大的能量信号。上得到较大的能量信号。2.2.针对变化量而言，即输入信号有一个微小的变化量，则输出端得到一个针对变化量而言，即输入信号有一个微小的变化量，则输出端得到一个较大的变化量较大的变化量单管共射放大电路单管共射放大电路的组成一、电路的组成VCCRCRbiBiCuI+-VBBCC:CC:：直流电源输出端较大能量的提供者：直流电源输出端较大能量的提供者BBBB：基极直流电源，使三极管的发射极正向偏执的电源，同时为三极管：基极直流电源，使三极管的发射极正向偏执的电源，同时为三极管基极回路提供回路电流。基极回路提供回路电流。C C：他将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，再传送到放大电路：他将集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，再传送到放大电路的输出端。的输出端。b b：他和：他和V VBBBB共同决定当输入信号等于零时放大电路的基极电流。共同决定当输入信号等于零时放大电路的基极电流。I:I:：外加电源代表变化量。：外加电源代表变化量。：NPNNPN型三极管，放大元件。型三极管，放大元件。二、各部分的作用工作原理一、静态1.定义：输入交流信号uIuI0 0时电路的状态（此时外接电源时电路的状态（此时外接电源uIuI相当于短接）相当于短接）2.电路3.3.静态工作原理静态工作原理电路中的电源电路中的电源V VBBBB和和V VCCCC主要是使三极管工作在主要是使三极管工作在放大区放大区此时输入端在此时输入端在V VBBBB的作用下基极有个电流，称为静态基流用的作用下基极有个电流，称为静态基流用I IBQBQ表示表示,此时基极与发射极之间相应的电压为此时基极与发射极之间相应的电压为U UBEQBEQ，根据放大系数的定义得，根据放大系数的定义得到集电极电流到集电极电流I ICQCQ，此电流流过集电极负载此电流流过集电极负载RCRC产生一个压降，则静态产生一个压降，则静态时的集电极电压时的集电极电压V VCEQCEQ=V=VCCCC-I-ICQCQ*R*RC C输入回路输出回路VCCVBBRbRc二、动态二、动态 1.1.定义：输入端在原有的静态基础上叠加一个动态的微小变化量定义：输入端在原有的静态基础上叠加一个动态的微小变化量UUI I 的电路的状态的电路的状态 。2.2.工作电路工作电路 3.3.工作原理工作原理 在在V VBBBB的基础上在输入端加一个微小的变化量的基础上在输入端加一个微小的变化量UUI I，则三极管的基极，则三极管的基极电流将在原来的静态基流电流将在原来的静态基流I IBQBQ的基础上产生一个变量的基础上产生一个变量Ib(Ib(三极管工三极管工作在放大区）基极电流的变化将使集电极电流同样在静态基流作在放大区）基极电流的变化将使集电极电流同样在静态基流I ICQCQ的的基础上产生一个变化量基础上产生一个变化量icic即：即：ic icibib，同时这个变化量，同时这个变化量流过负载电阻，使集电极电压有一个变化量流过负载电阻，使集电极电压有一个变化量UceUce，VCCRCRbiBiCuI+-VBBuoUceUceuu0 0icRicRC C则上述放大过程可以用表示如下则上述放大过程可以用表示如下UUUUI I I I Ib Uce uIb Uce u0 0四、总结四、总结 放大电路能够放大的基本要求：放大电路能够放大的基本要求：1.1.单管共射放大电路若完成放大功能必须使三极管的单管共射放大电路若完成放大功能必须使三极管的发射结正向偏发射结正向偏置，集电结反向偏置。置，集电结反向偏置。2.2.为了将加在电路输入端的信号放大，为了将加在电路输入端的信号放大，必须使输入信号的变化能够必须使输入信号的变化能够传送到三极管的输入回路中，并引起基极电流的变化，即在输入回路传送到三极管的输入回路中，并引起基极电流的变化，即在输入回路中有输入电阻中有输入电阻RbRb。3.3.为了最终在电路的输出端能够得到放大了的信号在输出回路中为了最终在电路的输出端能够得到放大了的信号在输出回路中，应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，即在输出回路中应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，即在输出回路中要有电阻要有电阻RcRc。五、电路的改进五、电路的改进 1.1.改进的原因：（改进的原因：（1)1)原来的电路不经济不实用原来的电路不经济不实用 （2)2)交流，直流电路混杂不便分析。交流，直流电路混杂不便分析。2.2.改进措施：改进措施：（1)1)将输入电压将输入电压UIUI通过一个电容通过一个电容C1C1接到三极管的基极，接到三极管的基极，的的 另一端接放大电路的公共端。另一端接放大电路的公共端。（2)2)三极管的集电极通过一个电容三极管的集电极通过一个电容C2C2接到放大电路的输出端，此电接到放大电路的输出端，此电容的作用是将信号电压中的直流成分隔离开，但在适当的频率下，容的作用是将信号电压中的直流成分隔离开，但在适当的频率下，信号电压的交流成分可以顺利的通过。此中的电容信号电压的交流成分可以顺利的通过。此中的电容C2C2称为隔直电容称为隔直电容或耦合电容。或耦合电容。（3)3)去掉基极电源去掉基极电源V VBBBB，将基极电阻，将基极电阻RbRb接到接到V VCCCC上，从而整个电路静上，从而整个电路静态公用一个直流电源态公用一个直流电源V VCCCC。3.电路+VCC+U0_TC2C1RCRbUI_放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标放大电路的主要技术指标一、放大倍数一、放大倍数1.1.定义：输出信号的变化量与输入信号的变化量之比。定义：输出信号的变化量与输入信号的变化量之比。2.2.分类：分类：（1 1）电压放大倍数）电压放大倍数AuAu，（，（在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号 时）时）AuAuU U0 0/U/Ui i 在输出端测定的输出电压的有效值在输出端测定的输出电压的有效值 指指 输入电压的有效值输入电压的有效值 （2)2)电流放大倍数电流放大倍数Ai Ai（在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号在放大电路的输入端加上一个正弦波电压信号 时）时）AiAiI I0 0/I/Ii i 输入电流的有效值输入电流的有效值 输出电流的有效值输出电流的有效值二、输入电阻1.1.定义：（前提条件是在输入端接一个正弦波电压）输入电压与输入定义：（前提条件是在输入端接一个正弦波电压）输入电压与输入电电 流的流的有效值有效值之比。之比。2.2.计算公式：计算公式：RiRiUi/IiUi/Ii三、输出电阻三、输出电阻 1.1.定义：当输入端信号电压定义：当输入端信号电压UsUs0 0（保留信号源内阻（保留信号源内阻RsRs），输出端开路，即负），输出端开路，即负载电阻载电阻RlRl无穷大时，外加的输出电压无穷大时，外加的输出电压UoUo与相应的输出电流与相应的输出电流I I0 0之比。之比。2.2.计算公式：计算公式：R R0 0U U0 0/I/I0 0 Us Us0 0 Rs Rs 3.3.试验测试：（试验测试：（1)1)测试方法：在输入端加上一个正弦信号电压测试方法：在输入端加上一个正弦信号电压UsUs，首先测出，首先测出负载开路时的输出电压负载开路时的输出电压U U0 0,接上阻值已知的负载电阻，测出此时的输出电压接上阻值已知的负载电阻，测出此时的输出电压U0U0则得到则得到 U0=U0=四、最大输出幅度四、最大输出幅度 1.1.定义：放大电路输出的电压（或电流）的幅值能够达到的最大限度一定义：放大电路输出的电压（或电流）的幅值能够达到的最大限度一般用电压的有效值表示。般用电压的有效值表示。五、最大输出功率与效率五、最大输出功率与效率 1.1.最大输出功率：表示在输出波形基本不失真的情况下，能够向负载最大输出功率：表示在输出波形基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大输出功率，用提供的最大输出功率，用PomPom表示。表示。2.2.指放大电流的最大输出功率指放大电流的最大输出功率PomPom与直流电源消耗的功率与直流电源消耗的功率PvPv之比，即之比，即 Pom/Pv Pom/Pv六、失真系数六、失真系数 定义：各次谐波总量与基波分量之比，即定义：各次谐波总量与基波分量之比，即 D=B D=B2 22 2+B+B3 32 2+/B+/B1 1 (B1,B2,B3(B1,B2,B3分别为输出信号分别为输出信号的基波、的基波、二次谐波、三次谐波二次谐波、三次谐波的幅的幅值）值）七、通频带七、通频带 定义：放大倍数下降到中频放大倍数的倍的两点所限定的频率范围。定义：放大倍数下降到中频放大倍数的倍的两点所限定的频率范围。放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法定性分析放大电路的工作分为两方面的内容：定性分析放大电路的工作分为两方面的内容：1.1.静态分析，即计算不加输入信号时放大电路的工作状态，估算静态工静态分析，即计算不加输入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作点。作点。2.2.动态分析，即计算出加上输入信号后放大电路的各项技术指标，电压动态分析，即计算出加上输入信号后放大电路的各项技术指标，电压放大倍数放大倍数AuAu，输入电阻，输入电阻RiRi，输出电阻，输出电阻R0R0直流通路与交流通路直流通路与交流通路一、静态电路的分析 (一)、直流电路的画法 1.交直流共存的电路+U0_TC2C1RCRbUI_+VCC2.静态电路的画法 （1)电容在直流通路中相当于开路 （电感在直流通路中相当于短路）TRCRb+VCC在画直流通路时，电容c1左边的部分相当于断开、c2右边的部分也相当于断开，去掉断开的部分则直流通路就画出来了如图I ICQCQI IBQBQ+VCEQ-3.3.静态分析静态分析 定义：即分析只有直流电压定义：即分析只有直流电压V VCCCC作用时电路中的电流和电压。亦即求作用时电路中的电流和电压。亦即求I IBQBQ、I ICQCQ、V VCEQCEQ一般来说三极管的基极和发射极的电压为VBEQ则：IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb ICQ=IBQ VCEQ=VCC-ICQ*RC例题1电路如图请你画出其直流通路图，并进行静态分析,已知50。155k280k5kU0_+U1C1C2注意：注意：注意：注意：c1c1、c2c2在直流通路中相当于开路所有去掉在直流通路中相当于开路所有去掉C1C1左边的部分，同时去左边的部分，同时去掉掉C2C2右边的部分则电路变成了如下的电路：右边的部分则电路变成了如下的电路：155k280k5k+U1C1c1被切断的部分被切断的部分电路整理得：15280k5K根据我们分析的可以知道:VCC=IBQ280+VBEQ 15=IBQ IBQ=(15-0.7)/280 IBQ=5mA ICQ=IBQ50 VCEQ=VCC-ICQRC VCEQ=15-0.IBQICQ+U0_TC2C1RCRbUI_+VCC二、.动态电路的画法 1.交直流并存的电路 说明：（1)电容在交流电路中相当于短路 （2）理想电源在交流通路中视为短路+U0_TC2C1RCRbUI_ （2)整理，因为三极管的发射极接地是地，同时理想电压接地，他们可以共地。如下图2.交流通路的画法 （1）在画交流通路时，c1、c2用导线代替，理想的直 流电压源VCC接地。如图 +U0_TRCRbUI_