第2章 基本放大电路PPT讲稿.ppt
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1、第第2章章 基本放大电路基本放大电路第1页,共68页,编辑于2022年,星期一放大电路里通常是放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、晶体三极管、场效应管、集成运算放大器集成运算放大器等,这些器件也称为等,这些器件也称为有源器有源器件件。2.1.1 2.1.1 放大的概念放大的概念放大放大电路电路直流电源直流电源信号源信号源负载负载第2页,共68页,编辑于2022年,星期一放大放大:1.1.主要利用三极管或场效应管的控制作用主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号,使输出信号在电压或电放大微弱信号,使输出信号在电压或电流的幅度上得到放大,从而使输出信号流的幅度上得到放大,从而使输出信号的的
2、能量能量得到加强。得到加强。2.2.输出信号的输出信号的能量能量实际上实际上由直流电源提供由直流电源提供,只是经过三极管的控制,使之转换为只是经过三极管的控制,使之转换为信号能量提供给负载。信号能量提供给负载。第3页,共68页,编辑于2022年,星期一u放大的放大的对象对象:变化量:变化量u放大的放大的本质本质:能量的控制:能量的控制u放大的放大的特征特征:功率放大:功率放大u放大的放大的基本要求基本要求:不失真,放大的前提:不失真,放大的前提判断电路能否放大判断电路能否放大的基本出发点的基本出发点第4页,共68页,编辑于2022年,星期一2.1.22.1.2放大电路的主要技术指标放大电路的主
3、要技术指标放大电路的基本概念放大电路的基本概念1.1.放大倍数(增益)放大倍数(增益)2.2.输入电阻输入电阻3.3.输出电阻输出电阻4.4.通频带通频带第5页,共68页,编辑于2022年,星期一1)1)放大倍数:输出量与输入量之比放大倍数:输出量与输入量之比电压放大倍数是最常研究和测试的参数电压放大倍数是最常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出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何放大电路均可看成为两端口网络。任何放大电路均可看成为两端口网络。第6页,共68页,编辑于2022年,星期一二、输入电阻二、输入电阻R Ri i输入电阻输入电阻是衡量放大电路
4、从其前级取电流大小的参数。输是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大,从其前级取得的电流越小,对前级的影响越入电阻越大,从其前级取得的电流越小,对前级的影响越小。小。A Au u U US S定义:定义:即:即:R Ri i越大,越大,I Ii i 就越小,就越小,U Ui i就越接近就越接近U US S第7页,共68页,编辑于2022年,星期一三、输出电阻三、输出电阻R Ro oA Au u U US S 放大电路对其放大电路对其负载负载而言,相当于而言,相当于信号源信号源,将其等效,将其等效为戴维南等效电路,这个戴维南等效电路的内阻就是为戴维南等效电路,这个戴维南等效电路的内阻
5、就是输出电阻。输出电阻。r ro oU US S 第8页,共68页,编辑于2022年,星期一如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻R Ro o?步骤:步骤:1.1.所有的电源置零所有的电源置零 (将独立源置零,保留受控源将独立源置零,保留受控源)。2.2.加压求流法。加压求流法。方法一:方法一:计算。计算。第9页,共68页,编辑于2022年,星期一方法二:方法二:测量。测量。U Uo o1.1.测量开路电压。测量开路电压。r ro oU Us s 2.2.测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。r ro oU Us s R RL LU Uo o 步骤:步骤:3.3.计算。计算
6、。第10页,共68页,编辑于2022年,星期一四、通频带四、通频带f fA Au uA Aumum0.70.7A Aumumf fL L下限截下限截止频率止频率f fHH上限截上限截止频率止频率通频带:通频带:f fbwbw=f fH Hf fL L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 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。由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PNPN结的结的电容效应电容效应,使放大电路在信,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下
7、降,并产生相移。第11页,共68页,编辑于2022年,星期一五、五、非线性失真系数非线性失真系数 由于放大器具有非线性,因此其线性放大范围有由于放大器具有非线性,因此其线性放大范围有一定的限度,当输入信号幅度超过一定值之后,输一定的限度,当输入信号幅度超过一定值之后,输出电压将会产生非线性失真。出电压将会产生非线性失真。输出波形中的谐波成输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比成为非线性失真系数分总量与基波成分之比成为非线性失真系数D D。注意:注意:电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波谐
8、波产生。谐波产生。谐波频率是频率是基波基波频率的整倍数。频率的整倍数。第12页,共68页,编辑于2022年,星期一l非线性失真:非线性失真:也称也称波形失真、非线性畸变波形失真、非线性畸变,表现为系统的输出信号与输入,表现为系统的输出信号与输入信号不成线性关系,由电子元器特性曲线的非线性所引起,信号不成线性关系,由电子元器特性曲线的非线性所引起,使输出信号中产生新的谐波成分使输出信号中产生新的谐波成分,改变了原信号频谱,包括,改变了原信号频谱,包括谐波失真、瞬态互调失真、谐波失真、瞬态互调失真、互调失真等。互调失真等。l线性失真线性失真:也称为也称为频率失真频率失真。输入信号是多频信号,如果放
9、大电路对。输入信号是多频信号,如果放大电路对信号的不同频率分量具有不同的增益幅值或者相对相移发信号的不同频率分量具有不同的增益幅值或者相对相移发生变化,就使输出波形发生失真,前者称为幅度失真,后生变化,就使输出波形发生失真,前者称为幅度失真,后者称为相位失真,两者统称为频率失真。其特征是输出信者称为相位失真,两者统称为频率失真。其特征是输出信号中不产生新的频率分量。号中不产生新的频率分量。第13页,共68页,编辑于2022年,星期一l最大不失真输出电压最大不失真输出电压:当输入电压在增大就会使输出波形产生非线性失真当输入电压在增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压称为最大不失真输出电压。
10、时的输出电压称为最大不失真输出电压。l最大输出功率与效率:最大输出功率与效率:在输出信号不失真的情况下,负载上能够获在输出信号不失真的情况下,负载上能够获得的最大功率称为最大输出功率得的最大功率称为最大输出功率P POMOM。直流电源能量的利用率称为直流电源能量的利用率称为效率效率。=P=POMOM/P/PV V第14页,共68页,编辑于2022年,星期一 2.2 2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理第15页
11、,共68页,编辑于2022年,星期一2.2.12.2.1、基本共射放大电路的组成及各元件的作用、基本共射放大电路的组成及各元件的作用V VBBBB、R Rb b:使:使U UBEBE U Uonon,且有合适的,且有合适的I IB B。V VCCCC:U UCECE使集电结反偏,同时作为负载的使集电结反偏,同时作为负载的能源。能源。R Rc c:将:将 i iC C转换成转换成 u uCECE(u uo o)。动态信号作用时:动态信号作用时:第16页,共68页,编辑于2022年,星期一l静态工作点静态工作点 输入电压输入电压u ui i为零时,为零时,晶体管各极的电流、晶体管各极的电流、b-e
12、b-e间电压、管压降,间电压、管压降,称为静态工作点称为静态工作点Q Q。记作记作I IBQBQ、I ICQCQ(I IEQEQ)、)、U UBEQBEQ、U UCEQCEQ。2.2.22.2.2、设置静态工作点的必要性、设置静态工作点的必要性第17页,共68页,编辑于2022年,星期一 为什么放大的对象是动态信号,却要晶体管在信号为为什么放大的对象是动态信号,却要晶体管在信号为为什么放大的对象是动态信号,却要晶体管在信号为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?零时有合适的直流电流和极间电压?零时有合适的直流电流和极间电压?零时有合适的直流电流和极间电压
13、?当输入电压当输入电压u u u ui i i i不为零时,在输人回路中,必将不为零时,在输人回路中,必将在静态值的基础上产生一个动态的基极电流在静态值的基础上产生一个动态的基极电流i i i ib b b b,在输出回路就得到动态电流在输出回路就得到动态电流i i i ic.c.第18页,共68页,编辑于2022年,星期一2.2.32.2.3、基本共射放大电路的工作原理、基本共射放大电路的工作原理饱和失真饱和失真截止失真截止失真底部失真底部失真顶部失真顶部失真动态信号动态信号加在静态加在静态信号之上信号之上输出和输入反相!输出和输入反相!波形分析波形分析第19页,共68页,编辑于2022年,
14、星期一2.2.42.2.4、放大电路的组成原则、放大电路的组成原则l静态工作点合适静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。:合适的直流电源、合适的电路参数。l动态信号能够作用于晶体管的输入回路,动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负载上能够获在负载上能够获得放大了的动态信号。得放大了的动态信号。l对实用放大电路的要求:对实用放大电路的要求:共地、直流共地、直流电源种类尽可能少电源种类尽可能少、负载上无直流分量。负载上无直流分量。第20页,共68页,编辑于2022年,星期一两种实用放大电路两种实用放大电路问题问题:1 1、两种电源两种电源2 2、信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共
15、地共地”将两个电源合将两个电源合二而一二而一共地,且要使信号加共地,且要使信号加载在静态之上载在静态之上静态时静态时,动态时动态时,b-eb-e间电压是间电压是u uI I与与R Rb1b1上电压之和。上电压之和。1 1、直接耦合放大电路、直接耦合放大电路第21页,共68页,编辑于2022年,星期一2 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大,耦合电容的容量应足够大,即对于交流信号近似为短路。即对于交流信号近似为短路。其作用是其作用是“隔离直流、通过交隔离直流、通过交流流”。静态时,静态时,C C1 1、C C2 2上电压?上电压?动态时,动态时,C C1 1、C C2
16、2为耦合电容!为耦合电容!U UBEQBEQU UCEQCEQu uBEBEu uI IU UBEQBEQ,信号加载在静态之上。,信号加载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。第22页,共68页,编辑于2022年,星期一基本共射放大电路的组成基本共射放大电路的组成三极管三极管VTVT起放大作用,在输起放大作用,在输入信号控制下,将直流电源的入信号控制下,将直流电源的能量转换为输出信号的能量。能量转换为输出信号的能量。负载电阻负载电阻R RC C 、R RL L将变化的集电极电流转换为电压输出将变化的集电极电流转换为电压输出偏置电阻偏置电阻R Rb1b1 、R Rb2 b2、R R
17、e e 提供合适的偏置,保证三极管提供合适的偏置,保证三极管工作在线性区,使信号不产生失真工作在线性区,使信号不产生失真第23页,共68页,编辑于2022年,星期一耦合电容耦合电容C C1 1 、C C2 2 输入耦合电容输入耦合电容C C1 1保证交流信保证交流信号加到发射结,但又不影响发射结偏号加到发射结,但又不影响发射结偏置;输出耦合电容置;输出耦合电容C C2 2革除直流量,革除直流量,仅将交流信号加到负载电阻仅将交流信号加到负载电阻R RL L上,上,不影响集电结偏置。不影响集电结偏置。直流电源直流电源V Vcccc 为放大电路提供能为放大电路提供能量来源量来源第24页,共68页,编
18、辑于2022年,星期一2.3 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法一、放大电路的直流通路和交流通路一、放大电路的直流通路和交流通路二、图解法二、图解法三、等效电路法三、等效电路法第25页,共68页,编辑于2022年,星期一2.3.12.3.1、直流通路与交流通路、直流通路与交流通路1.1.直流通路:直流通路:U Us s=0=0,保留,保留R Rs s;电容开路;电容开路;电感电感相当于短路(线圈电阻近似为相当于短路(线圈电阻近似为0 0)。)。2.2.交流通路:交流通路:大容量大容量电容相当于短路;电容相当于短路;直流电源相当于短路(内阻为直流电源相当于短路(内阻为0 0)。)。通常
19、,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存,为简化分析,将它们分开作用,引入共存,为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路直流通路和和交流通路交流通路。第26页,共68页,编辑于2022年,星期一3 3、直接耦合共射放大电路的直流通路和交流通路、直接耦合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,将列晶体管输入、输出回路方程,将U UBEQBEQ作为已知条件,作为已知条件,令令I ICQCQIIBQBQ,可估算出静态工作点。,可估算出静态工作点。第27页,共68页,编辑于2022年,星期一当当V VCCCCU UBEQBEQ时
20、,时,已知:已知:V VCCCC12V12V,R Rb b600k600k,R Rc c3k 3k,100100。Q Q?直流通路直流通路4 4、阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路、阻容耦合共射放大电路的直流通路和交流通路第28页,共68页,编辑于2022年,星期一2.3.22.3.2、图解法、图解法 1.1.静态分析:图解二元方程静态分析:图解二元方程输入回路输入回路负载线负载线QIBQUBEQQIBQICQUCEQ输出回路输出回路负载线负载线第29页,共68页,编辑于2022年,星期一2 2 2 2、电压放大倍数的分析、电压放大倍数的分析、电压放大倍数的分析、电压放大倍数的分析斜率不
21、变斜率不变第30页,共68页,编辑于2022年,星期一3 3、波形非线性失真分析、波形非线性失真分析l截止失真截止失真消除方法:消除方法:增大增大V VBBBB,即向上平移输入回路负载线。,即向上平移输入回路负载线。注意:注意:截止失真是在输入回路首先产生失真!截止失真是在输入回路首先产生失真!思考:减小思考:减小R Rb b能消除截止失真吗?能消除截止失真吗?第31页,共68页,编辑于2022年,星期一饱和失真饱和失真饱和失真产生于晶体管的输出回路!饱和失真产生于晶体管的输出回路!第32页,共68页,编辑于2022年,星期一 最大不失真输出电压最大不失真输出电压 U Uomom:比较(比较(
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