《交流放大电路》PPT课件.ppt
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1、第第8章章 交流放大电路交流放大电路8.1 基本交流电压放大电路基本交流电压放大电路8.2 基本交流电压放大电路分析基本交流电压放大电路分析8.3 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路8.4 多级放大电路多级放大电路8.5 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈8.6 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 8.1 基本交流电压放大电路基本交流电压放大电路 共射极基本放大电路如图共射极基本放大电路如图共射极基本放大电路如图共射极基本放大电路如图8-18-1所示。三极管所示。三极管所示。三极管所示。三极管 VT VT为放大元为放大元为放大元为放大元件,用基极电流件,用基极电流件,用基极电流件,用
2、基极电流i iB B控制集电极电流控制集电极电流控制集电极电流控制集电极电流i iC C。电源。电源。电源。电源U UCCCC使集电结反偏,使集电结反偏,使集电结反偏,使集电结反偏,U UBBBB使三极管的发射结正偏,三极管处在放大状态。使三极管的发射结正偏,三极管处在放大状态。使三极管的发射结正偏,三极管处在放大状态。使三极管的发射结正偏,三极管处在放大状态。8.2 基本交流电压放大电路分析基本交流电压放大电路分析一、共射极基本放大电路的静态分析一、共射极基本放大电路的静态分析一、共射极基本放大电路的静态分析一、共射极基本放大电路的静态分析 静态是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压的状静
3、态是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压的状静态是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压的状静态是指无交流信号输入时,电路中的电流、电压的状态,静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点态,静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点态,静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点态,静态时三极管各极电流和电压值称为静态工作点QQ(主(主(主(主要指要指要指要指I IBQBQ、I ICQCQ和和和和U UCEQCEQ。静态分析主要是确定放大电路中的静。静态分析主要是确定放大电路中的静。静态分析主要是确定放大电路中的静。静态分析主要是确定放大电路中的静态值态值态值态值I IBQBQ、I ICQCQ
4、和和和和U UCEQCEQ。1.1.估算法计算静态工作点估算法计算静态工作点估算法计算静态工作点估算法计算静态工作点 2.2.图解法求静态工作点图解法求静态工作点图解法求静态工作点图解法求静态工作点 (1 1)用估算法求出基极偏置电流)用估算法求出基极偏置电流)用估算法求出基极偏置电流)用估算法求出基极偏置电流I IB B(如(如(如(如40A40A)。)。)。)。(2 2)根据)根据)根据)根据I IB B值在输出特性曲线中找到对应的曲线。值在输出特性曲线中找到对应的曲线。值在输出特性曲线中找到对应的曲线。值在输出特性曲线中找到对应的曲线。(3 3)作直流负载线,根据集电极电流)作直流负载线
5、,根据集电极电流)作直流负载线,根据集电极电流)作直流负载线,根据集电极电流I IC C与集射极电压与集射极电压与集射极电压与集射极电压U UCECE的关的关的关的关系式系式系式系式 可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为可画出一条直线,该直线在纵轴上的截距为U UCCCC/R/RC C,在横轴上的截距为,在横轴上的截距为,在横轴上的截距为,在横轴上的截距为U UCCCC,其斜率为,其斜率为,其斜率为,其斜率为-1/R-1/RC C,由于该,由于该,由于该,由于该直线是通过直流通路得出的,又与集电极负载电阻直线是通过直
6、流通路得出的,又与集电极负载电阻直线是通过直流通路得出的,又与集电极负载电阻直线是通过直流通路得出的,又与集电极负载电阻R RC C有关,有关,有关,有关,故称为直流负载线。故称为直流负载线。故称为直流负载线。故称为直流负载线。(4 4)求静态工作点)求静态工作点)求静态工作点)求静态工作点QQ并确定并确定并确定并确定I ICQCQ、U UCEQCEQ的值。三极管的的值。三极管的的值。三极管的的值。三极管的I ICQCQ和和和和U UCEQCEQ既要满足既要满足既要满足既要满足I IB B=40A=40A的输出特性曲线,又要满足直流负载线,因的输出特性曲线,又要满足直流负载线,因的输出特性曲线
7、,又要满足直流负载线,因的输出特性曲线,又要满足直流负载线,因而三极管必然工作在它们的交点而三极管必然工作在它们的交点而三极管必然工作在它们的交点而三极管必然工作在它们的交点QQ,该点就是静态工作点。由,该点就是静态工作点。由,该点就是静态工作点。由,该点就是静态工作点。由静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点QQ便可在坐标上查得静态值便可在坐标上查得静态值便可在坐标上查得静态值便可在坐标上查得静态值I ICQCQ和和和和U UCEQCEQ。【例【例【例【例8-18-1】如图如图如图如图8-28-2所示电路,已知所示电路,已知所示电路,已知所示电路,已知U UCCCC=12 V=12 V,R
8、 RB B=300 k=300 k,R RC C=3 k=3 k,R RL L=3 k=3 k,R RS S=3 k=3 k,=50=50,试求放大电路的静,试求放大电路的静,试求放大电路的静,试求放大电路的静态工作点。态工作点。态工作点。态工作点。解解解解 :求静态工作点求静态工作点求静态工作点求静态工作点:二、共射极基本放大电路的动态分析二、共射极基本放大电路的动态分析二、共射极基本放大电路的动态分析二、共射极基本放大电路的动态分析 动态是指有交流信号输入时,电路中的电流、电压随输入动态是指有交流信号输入时,电路中的电流、电压随输入动态是指有交流信号输入时,电路中的电流、电压随输入动态是指
9、有交流信号输入时,电路中的电流、电压随输入信号做相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源信号做相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源信号做相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源信号做相应变化的状态。由于动态时放大电路是在直流电源U UCCCC和交流输入信号和交流输入信号和交流输入信号和交流输入信号u ui i共同作用下工作,电路中的电压共同作用下工作,电路中的电压共同作用下工作,电路中的电压共同作用下工作,电路中的电压u uCECE、电、电、电、电流流流流i iB B和和和和i iC C均包含两个分量。均包含两个分量。均包含两个分量。均包含两个分量。1.1.图解法进行动态
10、性能分析图解法进行动态性能分析图解法进行动态性能分析图解法进行动态性能分析 (1 1)根据静态分析方法,求出静态工作点)根据静态分析方法,求出静态工作点)根据静态分析方法,求出静态工作点)根据静态分析方法,求出静态工作点QQ。(2 2)根据)根据)根据)根据u ui i在输入特性曲线上求在输入特性曲线上求在输入特性曲线上求在输入特性曲线上求u uBEBE和和和和i iB B,如图,如图,如图,如图8-68-6(a a)所示。)所示。)所示。)所示。(3 3)作交流负载线。交流负载线反映动态时电流)作交流负载线。交流负载线反映动态时电流)作交流负载线。交流负载线反映动态时电流)作交流负载线。交流
11、负载线反映动态时电流i ic c和电压和电压和电压和电压u ucece的变化关系。由于可将交流信号直流电源及电容的变化关系。由于可将交流信号直流电源及电容的变化关系。由于可将交流信号直流电源及电容的变化关系。由于可将交流信号直流电源及电容C C1 1、C C2 2视视视视为短路,为短路,为短路,为短路,R RL L与与与与R RC C并联,得到集电极交流电流并联,得到集电极交流电流并联,得到集电极交流电流并联,得到集电极交流电流i ic c与集射极交与集射极交与集射极交与集射极交流电压流电压流电压流电压u ucece的关系为的关系为的关系为的关系为 u ucece=-=-i ic c(R RC
12、 CR RL L)(4 4)设输入端加入中频电压,则可得到三极管各极相关电压)设输入端加入中频电压,则可得到三极管各极相关电压)设输入端加入中频电压,则可得到三极管各极相关电压)设输入端加入中频电压,则可得到三极管各极相关电压与电流的波与电流的波与电流的波与电流的波 形如图形如图形如图形如图8-68-6所示。由输出特性曲线和交流负载所示。由输出特性曲线和交流负载所示。由输出特性曲线和交流负载所示。由输出特性曲线和交流负载线求线求线求线求i ic c和和和和u ucece。由图解分析波形可得到以下几点结论由图解分析波形可得到以下几点结论由图解分析波形可得到以下几点结论由图解分析波形可得到以下几点
13、结论:交流信号的传输情况为交流信号的传输情况为交流信号的传输情况为交流信号的传输情况为:u ui i(即(即(即(即u ubebe)i ib bi ic cu uo o(即(即(即(即u ucece)。)。)。)。电压和电流都含有直流分量和交流分量。由于电压和电流都含有直流分量和交流分量。由于电压和电流都含有直流分量和交流分量。由于电压和电流都含有直流分量和交流分量。由于C C2 2的隔直作用,的隔直作用,的隔直作用,的隔直作用,集射极的直流分量不能传递到输出端,只有交流分量构成输集射极的直流分量不能传递到输出端,只有交流分量构成输集射极的直流分量不能传递到输出端,只有交流分量构成输集射极的直
14、流分量不能传递到输出端,只有交流分量构成输出电压出电压出电压出电压u uo o。输入电压信号输入电压信号输入电压信号输入电压信号u ui i与输出电压信号与输出电压信号与输出电压信号与输出电压信号u uo o相位相反,即实现了倒相放相位相反,即实现了倒相放相位相反,即实现了倒相放相位相反,即实现了倒相放大。大。大。大。从图从图从图从图8-68-6中可以计算出电压放大倍数中可以计算出电压放大倍数中可以计算出电压放大倍数中可以计算出电压放大倍数A Au u,其值等于输出交流电,其值等于输出交流电,其值等于输出交流电,其值等于输出交流电压的幅值与输入交流压的幅值与输入交流压的幅值与输入交流压的幅值与
15、输入交流 电压的幅值之比。显然电压的幅值之比。显然电压的幅值之比。显然电压的幅值之比。显然R RL L阻值越小,阻值越小,阻值越小,阻值越小,交流负载线越陡,电压放大倍数越小。交流负载线越陡,电压放大倍数越小。交流负载线越陡,电压放大倍数越小。交流负载线越陡,电压放大倍数越小。静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点QQ设置得不合适,会对放大电路的性能造成影设置得不合适,会对放大电路的性能造成影设置得不合适,会对放大电路的性能造成影设置得不合适,会对放大电路的性能造成影响。若响。若响。若响。若QQ点偏高,在输入信号的正半周,点偏高,在输入信号的正半周,点偏高,在输入信号的正半周,点偏高,在输入
16、信号的正半周,QQ进入饱和区,造进入饱和区,造进入饱和区,造进入饱和区,造成成成成i iC C和和和和u uCECE的波形与的波形与的波形与的波形与i iB B(或(或(或(或u ui i)的波形不一致。)的波形不一致。)的波形不一致。)的波形不一致。输出电压输出电压输出电压输出电压u u u uo o o o 的负半周出现平顶畸变,称为饱和失真,如的负半周出现平顶畸变,称为饱和失真,如的负半周出现平顶畸变,称为饱和失真,如的负半周出现平顶畸变,称为饱和失真,如图图图图8-78-78-78-7(a a a a)所示)所示)所示)所示;若若若若Q Q Q Q点偏低,则输出电压点偏低,则输出电压点
17、偏低,则输出电压点偏低,则输出电压u u u uo o o o 的正半周出现平的正半周出现平的正半周出现平的正半周出现平顶畸变,称为截止失真,如图顶畸变,称为截止失真,如图顶畸变,称为截止失真,如图顶畸变,称为截止失真,如图8-78-78-78-7(b b b b)所示。饱和失真和截止)所示。饱和失真和截止)所示。饱和失真和截止)所示。饱和失真和截止失真统称为非线性失真。失真统称为非线性失真。失真统称为非线性失真。失真统称为非线性失真。2.2.微变等效电路法微变等效电路法微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路法是解决放大元件非线性问题的另一种常微变等效电路法是解决放大元件非线性问题的另一种
18、常微变等效电路法是解决放大元件非线性问题的另一种常微变等效电路法是解决放大元件非线性问题的另一种常用的方法,其实质是在信号变化范围很小(微变)的前提下,用的方法,其实质是在信号变化范围很小(微变)的前提下,用的方法,其实质是在信号变化范围很小(微变)的前提下,用的方法,其实质是在信号变化范围很小(微变)的前提下,可认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的,这样可认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的,这样可认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的,这样可认为三极管电压、电流之间的关系基本上是线性的,这样就就就就 可用一个线性等效电路来代替非线性的三极管,将放大可用一个线性等效电路
19、来代替非线性的三极管,将放大可用一个线性等效电路来代替非线性的三极管,将放大可用一个线性等效电路来代替非线性的三极管,将放大电路转化成线性电路。电路转化成线性电路。电路转化成线性电路。电路转化成线性电路。(1 1)三极管的微变等效电路)三极管的微变等效电路)三极管的微变等效电路)三极管的微变等效电路 所谓等效,就是替代前后电路所谓等效,就是替代前后电路所谓等效,就是替代前后电路所谓等效,就是替代前后电路的伏安关系不变。的伏安关系不变。的伏安关系不变。的伏安关系不变。三极管的输入端、输出端的伏安关系可用其输入、输出三极管的输入端、输出端的伏安关系可用其输入、输出三极管的输入端、输出端的伏安关系可
20、用其输入、输出三极管的输入端、输出端的伏安关系可用其输入、输出特性曲线来表示。设特性曲线来表示。设特性曲线来表示。设特性曲线来表示。设QQ点设置在放大区,在输入特性的点设置在放大区,在输入特性的点设置在放大区,在输入特性的点设置在放大区,在输入特性的QQ点点点点附近,特性基本上是一段直线,即附近,特性基本上是一段直线,即附近,特性基本上是一段直线,即附近,特性基本上是一段直线,即 i iB B与与与与 u uBEBE成正比,故在成正比,故在成正比,故在成正比,故在三极管的三极管的三极管的三极管的 B B、E E间可用一等效电阻间可用一等效电阻间可用一等效电阻间可用一等效电阻r rbebe来代替
21、。来代替。来代替。来代替。r rbebe的近似值为的近似值为的近似值为的近似值为 (2 2)放大电路的微变等效电路)放大电路的微变等效电路)放大电路的微变等效电路)放大电路的微变等效电路 (3 3)电压放大倍数的计算)电压放大倍数的计算)电压放大倍数的计算)电压放大倍数的计算 输入的信号为输入的信号为输入的信号为输入的信号为 (4 4)输入电阻)输入电阻)输入电阻)输入电阻 输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻r ri i的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小决定了放大电路从信号源吸取电流的大小决定了放大电路从信号源吸取电流(输入电流)的大小。为了减轻信号源
22、的负担,总希望(输入电流)的大小。为了减轻信号源的负担,总希望(输入电流)的大小。为了减轻信号源的负担,总希望(输入电流)的大小。为了减轻信号源的负担,总希望r ri i越越越越大越好。大越好。大越好。大越好。(5 5)输出电阻)输出电阻)输出电阻)输出电阻 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻r ro o的计算方法是的计算方法是的计算方法是的计算方法是:信号源信号源信号源信号源 短路,断开负载短路,断开负载短路,断开负载短路,断开负载R RL L,在输出端加电压,在输出端加电压,在输出端加电压,在输出端加电压 ,求出由,求出由,求出由,求出由 产生的电流产生的电流产生的电流产生的电流 ,则输出电
23、阻为,则输出电阻为,则输出电阻为,则输出电阻为 对于负载而言,放大器的输出电阻对于负载而言,放大器的输出电阻对于负载而言,放大器的输出电阻对于负载而言,放大器的输出电阻r ro o越小,负载电阻越小,负载电阻越小,负载电阻越小,负载电阻R RL L的变化对输出电压的影响就越小,表明放大器带负载能力越的变化对输出电压的影响就越小,表明放大器带负载能力越的变化对输出电压的影响就越小,表明放大器带负载能力越的变化对输出电压的影响就越小,表明放大器带负载能力越强,强,强,强,【例【例【例【例8-28-2】如图如图如图如图8-28-2所示电路,已知所示电路,已知所示电路,已知所示电路,已知U UCCCC
24、=12 V=12 V,R RB B=300 k=300 k,R RC C=3 k=3 k,R RL L=3 k=3 k,R RS S=3 k=3 k,=50=50,试求,试求,试求,试求:(1 1)R RL L接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数A Au u;(2 2)输入电阻)输入电阻)输入电阻)输入电阻r ri i和输出电阻和输出电阻和输出电阻和输出电阻r ro o;(3 3)输出端开路时的电源电压放大倍数)输出端开路时的电源电压放大倍数)输出端开路时的电源电压放大倍数)输出
25、端开路时的电源电压放大倍数A AuSuS。解解解解 :例例例例8-18-1中已求出电路的静态工作点,再求三极管的动态输中已求出电路的静态工作点,再求三极管的动态输中已求出电路的静态工作点,再求三极管的动态输中已求出电路的静态工作点,再求三极管的动态输入电阻为入电阻为入电阻为入电阻为(1 1)R RL L接入时的电压放大倍数接入时的电压放大倍数接入时的电压放大倍数接入时的电压放大倍数A Au u为为为为 R RL L断开时的电压放大倍数断开时的电压放大倍数断开时的电压放大倍数断开时的电压放大倍数A Au u为为为为 (2 2)输入电阻)输入电阻)输入电阻)输入电阻r ri i为为为为 =300
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