模拟电路节PPT学习教案.pptx

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1、会计学1模拟模拟(mn)电路节电路节第一页，共83页。2023/2/27放大器的基本概念放大器的基本概念 放大器放大器:基本的电子电路，在基本的电子电路，在广播广播(gungb)(gungb)、通信、测量等方面、通信、测量等方面有着广泛应用。有着广泛应用。根据电路结构不同根据电路结构不同:直接耦合直接耦合放大器和交流耦合放大器；放大器和交流耦合放大器；根据放大器级数的多少根据放大器级数的多少:单级单级放大器和多级放大器；放大器和多级放大器；若为晶体管放大器若为晶体管放大器:共射、共基、共射、共基、共集放大器，共集放大器，若为场效应管放大器若为场效应管放大器:共源、共共源、共栅、共漏放大器。栅、

2、共漏放大器。第1页/共83页第二页，共83页。2023/2/27 一个放大器应包括以下几部分一个放大器应包括以下几部分(b fen)(b fen)：输入信号源、有源器件、输入输出耦合电路、负载、输入信号源、有源器件、输入输出耦合电路、负载、直流电源、相应的偏置电路直流电源、相应的偏置电路 第2页/共83页第三页，共83页。2023/2/27基极偏置(pin zh)电流为：对于硅管来说，;对于锗管 。第3页/共83页第四页，共83页。2023/2/27 :集电极回路的直流电源，通过集电极偏置电阻 使集电结为反向偏置。耦合电容(隔直电容电容):容量足够大，对交流信号近似短路，在电路中用来隔断(gd

3、un)直流，传送交流。若电路参数选择得当,的幅度将比 大得多，且波形形状相同，从而达到放大的目的。第4页/共83页第五页，共83页。2023/2/27放大器的主要放大器的主要(zhyo)(zhyo)技术指标技术指标 1.放大倍数 放大倍数(增益):衡量(hng ling)放大器放大能力的指标，当输入正弦信号时，用输出量与输入量的正弦相量之比来表示。(1)电压放大倍数(2)源电压放大源电压放大(fngd)倍数倍数 第5页/共83页第六页，共83页。2023/2/27(3)(3)电流电流(dinli)(dinli)放大倍数放大倍数(4)(4)源电流源电流(dinli)(dinli)放大倍数放大倍数

4、(5)(5)互阻放大倍数互阻放大倍数 (6)(6)互导放大倍数互导放大倍数第6页/共83页第七页，共83页。2023/2/27基极偏置电流(dinli)为：对于硅管来说，;对于锗管 。第7页/共83页第八页，共83页。2023/2/27 2.2.2.2.输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻 3.3.3.3.输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻 （1 1 1 1）分析法）分析法）分析法）分析法：第8页/共83页第九页，共83页。2023/2/27（2 2）实验法：）实验法：4.4.通频带通频带 上限截止频率上限截止频率:当信号频率升高当信号频率升高(shn o)(shn o)，使放大器放，使放大器放大倍

5、数下降为中频放大倍数的大倍数下降为中频放大倍数的0.7070.707倍倍(即下降即下降3dB)3dB)时，所时，所对应的信号频率对应的信号频率 。下限截止频率下限截止频率:信号频率降低时，使放大倍数降为中频放信号频率降低时，使放大倍数降为中频放大倍数的大倍数的0.7070.707倍时，所对应的信号频率倍时，所对应的信号频率 。通频带通频带:和和 之间的频率范围，用之间的频率范围，用 表示，表示，即：即：第9页/共83页第十页，共83页。2023/2/27第10页/共83页第十一页，共83页。2023/2/27 5.非线性失真系数非线性失真系数(D):放大电路在某一频率的正弦输入信号作用(zuy

6、ng)下，输出信号的谐波成分总量和基波分量之比，即：6.最大输出幅度最大输出幅度:放大电路输出信号非线性失真系数不超过额定值时的输出信号最大值，一般用有效值 (或 )表示(biosh)，也可用峰峰值 (或 )表示(biosh)。第11页/共83页第十二页，共83页。2023/2/27 7.最大输出功率与效率 最大输出功率:输出信号在不失真的情况下能输出的最大功率，用 表示。放大电路的输出功率:通过晶体管的控制作用把电源的直流功率转化为随信号变化的交变(jio bin)功率而得到的。放大器效率：第12页/共83页第十三页，共83页。2023/2/272.2 2.2 共射放大器的工作共射放大器的工

7、作(gngzu)(gngzu)原理原理与分析方法与分析方法共射放大器的工作原理(yunl)分析方法温度对工作点的影响与分压式偏置电路第13页/共83页第十四页，共83页。2023/2/27共射放大器的工作共射放大器的工作(gngzu)(gngzu)原理原理共射电路：输入回路和输出回路共共射电路：输入回路和输出回路共用发射极。用发射极。发射结上总电压为：发射结上总电压为：基极总电流基极总电流(dinli)(dinli)为：为：工作在放大区的三极管，集电极总工作在放大区的三极管，集电极总电流电流(dinli)(dinli)为：为：相应的三极管输出电压为：相应的三极管输出电压为：，放大器工作放大器工

8、作(gngzu)原理原理第14页/共83页第十五页，共83页。2023/2/27基极(j j)偏置电流为：对于硅管来说，;对于锗管 。第15页/共83页第十六页，共83页。2023/2/27 分析方法分析方法 1.1.图解法图解法 图解法图解法:以三极管的特性曲线为基础，在特性以三极管的特性曲线为基础，在特性 曲线上用作图的方法来分析放大曲线上用作图的方法来分析放大(fngd)(fngd)电路的工电路的工作状作状 态。态。（1 1）静态分析静态分析 1)1)画出直流通路画出直流通路:第16页/共83页第十七页，共83页。2023/2/272)2)由输入回路计算由输入回路计算(j sun)(j

9、sun)基极电流。基极电流。3)3)在三极管输出特性曲线上作直流负载线。在三极管输出特性曲线上作直流负载线。第17页/共83页第十八页，共83页。2023/2/27 输出(shch)回路中，线性部分的电压、电流关系由下列方程确定：直流负载线:开路电压点 和短路电流点 ，连接M、N两点即得到一条直线，该直线的斜率为 。第18页/共83页第十九页，共83页。2023/2/274)求静态工作点Q。静态工作点:直线(zhxin)MN和 的输出特性曲线相交于Q点。Q点对应的电压、电流值就是静态工作情况下三极管的 和 ：,。静态工作点的选择静态工作点的选择(xunz)与波形失真与波形失真第19页/共83页

10、第二十页，共83页。2023/2/27第20页/共83页第二十一页，共83页。2023/2/27（2 2）动态分析）动态分析 1)1)画出交流画出交流(jioli)(jioli)通路。通路。第21页/共83页第二十二页，共83页。2023/2/272)2)根据根据 在输入特性上求在输入特性上求 。设放大器输入端电压设放大器输入端电压 ，三极，三极管发射结上总电压管发射结上总电压:在三极管输入特性上可以画出对应在三极管输入特性上可以画出对应(duyng)(duyng)的的 的波形的波形:第22页/共83页第二十三页，共83页。2023/2/273)3)在输出特性上过在输出特性上过Q Q点作交流负

11、载线。点作交流负载线。在交流通路中，输出回路在交流通路中，输出回路(hul)(hul)电压与电流的关系电压与电流的关系为：为：，。交流负载线交流负载线:在三极管输出特性上，过在三极管输出特性上，过Q Q点作出直线点作出直线ABAB，直线直线ABAB的斜率为的斜率为 。第23页/共83页第二十四页，共83页。2023/2/274）由 的变化在输出特性上求 和 。在正半周，放大器的动态工作(gngzu)点由Q移到Q；在负半周，放大器的动态工作(gngzu)点由Q移到 。动态范围:直线段 是动态工作(gngzu)点移动的轨迹。输出信号交流分量 ，而 ，所以该放大器电压放大倍数为：倒相作用：交流输出电

12、压和输入电压相位差是 ，共射放大器为反向放大器。第24页/共83页第二十五页，共83页。2023/2/27（3）静态工作点的选择与波形失真截止失真：工作点偏低时，由于工作范围有一部分已进入(jnr)截止区,使 的底部、顶部的波形出现失真。第25页/共83页第二十六页，共83页。2023/2/27饱和失真：工作点偏高时，工作范围有一部分已进入饱和失真：工作点偏高时，工作范围有一部分已进入饱和失真：工作点偏高时，工作范围有一部分已进入饱和失真：工作点偏高时，工作范围有一部分已进入饱和区，使饱和区，使饱和区，使饱和区，使 的顶部、的顶部、的顶部、的顶部、的底部波形出现失真。的底部波形出现失真。的底部

13、波形出现失真。的底部波形出现失真。为了得到最大不失真输出为了得到最大不失真输出为了得到最大不失真输出为了得到最大不失真输出(shch)(shch)(shch)(shch)电压（电流），电压（电流），电压（电流），电压（电流），静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点Q Q Q Q应设在交流负载线上对应于应设在交流负载线上对应于应设在交流负载线上对应于应设在交流负载线上对应于 和和和和 两点间的中点。两点间的中点。两点间的中点。两点间的中点。第26页/共83页第二十七页，共83页。2023/2/27 2.微变等效电路法（1）静态分析 1）画出直流通路。2）根据电路结构建立方程(fngchng)并

14、求解直流工作点。由由 ，得：，得：第27页/共83页第二十八页，共83页。2023/2/27第28页/共83页第二十九页，共83页。2023/2/27 3)3)求求 。其中 得（2）动态分析 1)画出交流(jioli)通路。2)画出微变等效电路。第29页/共83页第三十页，共83页。2023/2/27第30页/共83页第三十一页，共83页。2023/2/27第31页/共83页第三十二页，共83页。2023/2/27求输入电阻求输入电阻第32页/共83页第三十三页，共83页。2023/2/27求输出电阻求输出电阻第33页/共83页第三十四页，共83页。2023/2/27求输出电阻求输出电阻第34

15、页/共83页第三十五页，共83页。2023/2/27求输出电阻求输出电阻第35页/共83页第三十六页，共83页。2023/2/27求源电压放大求源电压放大(fngd)(fngd)倍数倍数第36页/共83页第三十七页，共83页。2023/2/273.两种分析方法的比较 （1）图解法比较直观，分析大信号电路或功率放大电路时比较合适，但比较繁琐，当电路规模较大时，图解法不再适用；（2）微变等效电路法比较方便，适合于小信号电路的分析，也适合于复杂(fz)放大电路的分析，但不够形象直观，不宜分析工作点是否合适以及求取输出信号最大动态范围等问题。第37页/共83页第三十八页，共83页。2023/2/27温

16、度对工作温度对工作(gngzu)(gngzu)点的影响与分压式点的影响与分压式偏置电路偏置电路1.温度对工作点的影响(yngxing)要求放大器性能稳定，必须首先设计工作点Q对温度不敏感的偏置电路。2.射极偏置电路（1）电路结构 具有热稳定性的射极偏置电路，在电路结构上采取了两点措施：采用分压式电路固定基极电位；发射极接入电阻实现自动调节作用。第38页/共83页第三十九页，共83页。2023/2/27基极电位：基极电位：自动调节过程可表示为：自动调节过程可表示为：T 该电路该电路(dinl)能有效地稳定静态工作点，所以又能有效地稳定静态工作点，所以又称为工作点稳定电路称为工作点稳定电路(din

17、l)。温度对工作(gngzu)点的影响与分压式偏置电路第39页/共83页第四十页，共83页。2023/2/27温度(wnd)对工作点的影响与分压式偏置电路（2）电路(dinl)的静态分析当I1 IBQ，且足够(zgu)大时：第40页/共83页第四十一页，共83页。2023/2/27（3）电路(dinl)的动态分析 温度(wnd)对工作点的影响与分压式偏置电路第41页/共83页第四十二页，共83页。2023/2/27（3 3）电路）电路）电路）电路(dinl)(dinl)的动态分析的动态分析的动态分析的动态分析温度对工作(gngzu)点的影响与分压式偏置电路第42页/共83页第四十三页，共83页

18、。2023/2/27（4）结论旁路电容:为了(wi le)在稳定工作点的同时又不降低电压增益，可以在发射极电阻RE上并联一个大电容。接入后，对电路工作点没有影响，而电路的三项动态指标分别是：第43页/共83页第四十四页，共83页。2023/2/272.3 2.3 三种组态三种组态(z ti)(z ti)三极管放大器三极管放大器的分析与比较的分析与比较共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器三种三种(sn zhn)(sn zhn)组态三极管放大器的比组态三极管放大器的比较较第44页/共83页第四十五页，共83页。2023/2/27共基放大器共基放大器 第45页/共83页第四十六页，共83页。20

19、23/2/271.1.静态分析静态分析 直流通直流通(litng)(litng)路与共射电路的相同，工作点路与共射电路的相同，工作点求解求解:，2.2.动态分析动态分析第46页/共83页第四十七页，共83页。2023/2/27输入输入(shr)(shr)、输出回路方程、输出回路方程 又又 电压增益：电压增益：它的极性与共射接法相反，即输出与输入它的极性与共射接法相反，即输出与输入(shr)(shr)同相。同相。第47页/共83页第四十八页，共83页。2023/2/27根据电路(dinl)列出方程组：所以放大器输出电阻为：,第48页/共83页第四十九页，共83页。2023/2/27共集放大器共集

20、放大器第49页/共83页第五十页，共83页。2023/2/271.1.静态分析静态分析列出求解工作点方程组：列出求解工作点方程组：将电路将电路(dinl)(dinl)参数代入并求解方程组得：参数代入并求解方程组得：第50页/共83页第五十一页，共83页。2023/2/272.动态分析第51页/共83页第五十二页，共83页。2023/2/27电路电路(dinl)(dinl)输入电阻：输入电阻：求得：求得：由此可见，它的输入电阻比共射和共基接法时大。由此可见，它的输入电阻比共射和共基接法时大。第52页/共83页第五十三页，共83页。2023/2/27根据(gnj)电路列出方程组：第53页/共83页

21、第五十四页，共83页。2023/2/27所以：由此可见，它的输出电阻较小。共集电路电压放大倍数小于1，但接近于1，且输出电压和输入电压同相。共集电路称为射极跟随(n su)器。共集电路可作为多级放大器的输入级、隔离级和输出级，应用广泛。第54页/共83页第五十五页，共83页。2023/2/27三种三种(sn zhn)(sn zhn)组态三极管放大器的比组态三极管放大器的比较较 （1）电压放大(fngd)倍数共射、共基较大，共集小于1但接近于1。共射放大(fngd)器输出电压与输入电压反相；（2）输入电阻共集最大，共基最小；（3）输出电阻共集最小；（4）共射电路多用作多级放大(fngd)器的中间

22、级，共集电路可用作输入级、隔离级或输出级，而共基电路频率特性好，适用于宽频带放大(fngd)。第55页/共83页第五十六页，共83页。2023/2/272.4 2.4 场效应管放大器场效应管放大器场效应管放大器偏置电路与直流场效应管放大器偏置电路与直流 分析分析场效应管共源放大器交流场效应管共源放大器交流(jioli)(jioli)分析分析三种组态场效应管放大器的比较三种组态场效应管放大器的比较第56页/共83页第五十七页，共83页。2023/2/27场效应管放大器偏置电路场效应管放大器偏置电路场效应管放大器偏置电路场效应管放大器偏置电路(dinl)(dinl)(dinl)(dinl)与直流分

23、析与直流分析与直流分析与直流分析 1.1.自偏压共源放大自偏压共源放大(fngd)(fngd)电路电路 第57页/共83页第五十八页，共83页。2023/2/27自偏压偏置电路：由于场效应管栅极电流为零，所以加自偏压偏置电路：由于场效应管栅极电流为零，所以加自偏压偏置电路：由于场效应管栅极电流为零，所以加自偏压偏置电路：由于场效应管栅极电流为零，所以加在栅源极间的电压是由电阻上压降通过提供的，这种形在栅源极间的电压是由电阻上压降通过提供的，这种形在栅源极间的电压是由电阻上压降通过提供的，这种形在栅源极间的电压是由电阻上压降通过提供的，这种形式的偏置电路。式的偏置电路。式的偏置电路。式的偏置电路

24、。根据电路写出下列方程：根据电路写出下列方程：根据电路写出下列方程：根据电路写出下列方程：同时同时同时同时(tngsh)(tngsh)(tngsh)(tngsh)，场效应管转移特性为：，场效应管转移特性为：，场效应管转移特性为：，场效应管转移特性为：=()=()=()=()静态工作点参数静态工作点参数静态工作点参数静态工作点参数 、。第58页/共83页第五十九页，共83页。2023/2/27 2.2.分压式自偏压共源放大分压式自偏压共源放大(fngd)(fngd)电路电路 第59页/共83页第六十页，共83页。2023/2/27栅极电位 =漏极电流在源极电阻(dinz)上产生压降：加到场效应管

25、栅源极间的直流电压为：静态工作点参数 、。第60页/共83页第六十一页，共83页。2023/2/27场效应管共源放大器交流场效应管共源放大器交流(jioli)(jioli)分析分析第61页/共83页第六十二页，共83页。2023/2/27放大(fngd)器的电压放大(fngd)倍数：=输入电阻：输出电阻：第62页/共83页第六十三页，共83页。2023/2/27三种组态三种组态(z ti)(z ti)场效应管放大器的场效应管放大器的比较比较1.共栅放大器第63页/共83页第六十四页，共83页。2023/2/27（1）静态分析(fnx)静态工作点参数 、第64页/共83页第六十五页，共83页。2

26、023/2/27（2 2）动态分析动态分析 第65页/共83页第六十六页，共83页。2023/2/27放大(fngd)器的电压放大(fngd)倍数为：=输入电阻为：列出方程组：所以 输出电阻为：=，第66页/共83页第六十七页，共83页。2023/2/272.2.共漏放大器共漏放大器第67页/共83页第六十八页，共83页。2023/2/27（1）静态分析(fnx)静态工作点参数 、。第68页/共83页第六十九页，共83页。2023/2/27（2 2）动态分析）动态分析 第69页/共83页第七十页，共83页。2023/2/27放大器的电压(diny)放大倍数为：=输入电阻为：输出电阻为：得：所以

27、：第70页/共83页第七十一页，共83页。2023/2/273.三种组态放大器的比较 共源、共栅、共漏放大器分别与共射、共基、共集放大器相对应。归纳起来，主要(zhyo)有以下特点：(1)共源、共栅放大器的放大倍数较大，共漏放大器的放大倍数小于1但接近于1，可作为跟随器使用。共源放大器输出电压和输入电压反相；(2)共栅放大器的输入电阻最小；(3)共漏放大器的输出电阻最小。第71页/共83页第七十二页，共83页。2023/2/272.5 2.5 多级放大器多级放大器 级间耦合方式级间耦合方式(fngsh)(fngsh)多级放大器的分析多级放大器的分析第72页/共83页第七十三页，共83页。202

28、3/2/27级间耦合方式级间耦合方式(fngsh)(fngsh)1.1.阻容耦合阻容耦合 第73页/共83页第七十四页，共83页。2023/2/27阻容耦合的优点是：(1)各级(j)的静态工作点相互独立；(2)只要耦合电容 、容量足够大，放大器交流信号损失就小，能保证较高的放大倍数。阻容耦合的缺点是：(1)耦合电容隔断直流，不能放大直流信号，且当信号频率较低时，放大倍数下降；(2)耦合电容容量大，不易集成。第74页/共83页第七十五页，共83页。2023/2/272.变压器耦合 第75页/共83页第七十六页，共83页。2023/2/27变压器原边和副边匝数比为:从变压器原边看进去的等效(dn

29、xio)交流电阻为：通常 且 ，所以通过选择变压器匝数比n，可以得到所需的等效(dn xio)负载 。第76页/共83页第七十七页，共83页。2023/2/27变压器耦合的优点是：(1)各级的静态工作点相互独立；(2)可进行阻抗变换，使后级或负载上得到最大功率。变压器耦合的缺点是：(1)变压器体积大，无法采用集成工艺；(2)对于低频和高频信号(xnho)，放大效果不理想。第77页/共83页第七十八页，共83页。2023/2/27 3.直接(zhji)耦合 第78页/共83页第七十九页，共83页。2023/2/27直接耦合的优点是：(1)电路中没有电容和变压器，易于集成；(2)能放大交流信号(x

30、nho)，同时也能放大直流和变化缓慢的信号(xnho)。直接耦合的缺点是：(1)各级工作点相互影响,因此必须合理解决级间电平配置问题;(2)产生零点漂移。输出电压将离开零点，缓慢地发生不规则的变化，这种现象称为零点漂移。第79页/共83页第八十页，共83页。2023/2/27电平位移电路电平位移电路电平位移电路电平位移电路(dinl):(dinl):将直流电平从高移低但不影响信号传输的电路将直流电平从高移低但不影响信号传输的电路将直流电平从高移低但不影响信号传输的电路将直流电平从高移低但不影响信号传输的电路(dinl)(dinl)。第80页/共83页第八十一页，共83页。2023/2/27多级放大器的分析多级放大器的分析(fnx)(fnx)多级放大(fngd)器电压放大(fngd)倍数可表示为：=第81页/共83页第八十二页，共83页。2023/2/27第82页/共83页第八十三页，共83页。