电路与电子技术第9章.ppt
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1、9.1 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标9.2 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理9.3 放大电路的分析放大电路的分析9.4 放大电路静态工作点的稳定与设置放大电路静态工作点的稳定与设置基本放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路第第 9章章9.5 共集电极放大电路共集电极放大电路9.6 共基极放大电路共基极放大电路9.7 多级放大电路多级放大电路 一、放大电路的组成一、放大电路的组成1.组成框图组成框图直流电源直流电源信信号号源源RS+usRSis放大放大电路电路负负载载RL信号输入信号输入第第一一级级第第二二级级第第三三级级信号输出信号输出2.多级放大电路多级
2、放大电路9.1 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标3.放大电路的四端网络表示放大电路的四端网络表示1 22+us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioiius 信号源电压信号源电压Rs 信号源内阻信号源内阻RL 负载电阻负载电阻ui 输入电压输入电压uo 输出电压输出电压ii 输入电流输入电流io 输出电流输出电流二、二、放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标11 22+us放大放大电路电路RS+ui+uoRLioii电压增益电压增益 Au(dB)=20lg|Au|1.放大倍数放大倍数电压放大倍数电压放大倍数 Au=uo/ui电流放大倍数电流放大倍数 Ai=io/ii功率放大
3、倍数功率放大倍数 Ap=po/pi电流增益电流增益 Ai(dB)=20lg|Ai|功率增益功率增益 Ap(dB)=10lg|Ap|2.输入电阻输入电阻1+usRS+uiiiRiRi 越大,越大,ui 与与 us 越接近越接近例例 us=20 mV,Rs=600 ,比比较较不不同同 Ri 时时的的 ii 、ui。Riiiui6 000 3 A18 mV600 16.7 A10 mV60 30 A1.82 mV3.输出电阻输出电阻放放大大电电路路的的输输出出相相当当于于负负载载的的信信号号源源,该该信信号号源源的的内阻称为电路的输出电阻。内阻称为电路的输出电阻。计算计算:i22 11 usRS+u
4、放大放大电路电路=0Ro测量测量:uot 负载开路时的输出电压;负载开路时的输出电压;uo 带负载时的输出电压,带负载时的输出电压,Ro 越小,越小,uot 和和 uo 越接近越接近。22 11+usRS+ui+uoRLRo+uotRi4.通频带通频带电电抗抗元元件件(主主要要是是电电容容)使使放放大大电电路路对对不不同同频频率率输入信号的放大能力不同,反映在:输入信号的放大能力不同,反映在:Au(f)幅频特性幅频特性 (f)相频特性相频特性(1)幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性fAu(f)OfO(2)频带宽度)频带宽度(带宽带宽)BWAumfLfH下限下限频率频率 上上限限频率频率 中频
5、段中频段低频段低频段高频段高频段BW0.7BW0.7=fH fL(Band Width)5.最大输出功率和效率最大输出功率和效率效率效率 =最大输出功率最大输出功率Pom直流提供功率直流提供功率PDC三、放大电路中的符号规定三、放大电路中的符号规定(a a)直流电流;()直流电流;(b b)交流电流;()交流电流;(c c)叠加电流)叠加电流电流波形图电流波形图1.1.直流分量直流分量 图(图(a a)所示波形)所示波形2.2.交流分量交流分量3.3.总变化量总变化量图(图(b b)所示波形)所示波形 图(图(c c)所示波形)所示波形 9.2 共发射极放大共发射极放大电路的工作原理电路的工作
6、原理共发射极放大电路的组成及共发射极放大电路的组成及各元件的作用各元件的作用工作原理及波形分析工作原理及波形分析放大电路的组成原则放大电路的组成原则9.2.19.2.29.2.3 在生产和科研中,经常需要在生产和科研中,经常需要将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行将微弱的电信号进行放大放大放大放大,以便有效地进行观察、测量、控制和调节。,以便有效地进行观察、测量、控制和调节。晶体管晶体管晶体管晶体管的主要用途之一是利用其放大作用的主要用途之一是利用其放大作用组成放组成放组成放组成放大电路大电路大电路大电路。晶体管放大的条件:晶体管放大的条件:晶体管放大的条件:晶体管放大的条件
7、:uiuoCEBECBuiuoECBuiuo共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极一、晶体管电路的三种连接方式一、晶体管电路的三种连接方式发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 、集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏9.2.1 共发射极放大电路的组成及各元件的作用共发射极放大电路的组成及各元件的作用iC+uBE +uCE ECRBEBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+iB基本放大电路(基本放大电路(共发射极共发射极)iC+uBE +uCE ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+iBiC+uBE +uCE+VCCRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+
8、iB+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB二、放大电路组成以及各元件的作用二、放大电路组成以及各元件的作用+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB 晶体管晶体管晶体管晶体管:放大元件。放大元件。电源电源电源电源E EC C:保证发射结处于正保证发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏向偏置、集电结处于反向偏置,为输出信号提供能量。置,为输出信号提供能量。集电极电阻集电极电阻集电极电阻集电极电阻R RC C:将电流的将电流的变化变换为电压的变化,以变化变换为电压的变化,以实现电压放大。实现电压放大。基极电阻基极电阻基极电阻基极电阻R RB
9、 B:使发射结处于正向偏置、提供大小适使发射结处于正向偏置、提供大小适当的基极电流。当的基极电流。耦合电容耦合电容耦合电容耦合电容C C1 1和和和和C C2 2 :用来隔断直流、耦合交流。用来隔断直流、耦合交流。电容值电容值应足够大,以保证在一定应足够大,以保证在一定 的频率范围内,电容上的交流的频率范围内,电容上的交流压降可以忽略不计,即对交流信号可视为短路。压降可以忽略不计,即对交流信号可视为短路。+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB三、三、工作原理及波形工作原理及波形分析分析 在静态的基础上加入在静态的基础上加入输入信号时的工作状态称输入信号时的工作状
10、态称为为动态动态动态动态。IBQuiOt iB OtuCEOtuoOt iC OtICQUCEQUBEQ uBE Ot9.3 放大电路的分析放大电路的分析静态分析静态分析9.3.1动态分析动态分析9.3.2基本思想基本思想 非线性电路经适当近似后可按线性电路对待,非线性电路经适当近似后可按线性电路对待,利用叠加定理,分别分析电路中的交、直流成分。利用叠加定理,分别分析电路中的交、直流成分。分析三极管电路的基本思想和方法分析三极管电路的基本思想和方法直流通路直流通路(ui=0)分析分析静态静态静态静态。交流通路交流通路(ui 0)分析分析动态动态动态动态,只考虑变化的电压和电流只考虑变化的电压和
11、电流基本方法基本方法图解法、图解法、图解法、图解法、解析法解析法解析法解析法9.3.1 静态分析静态分析 静态分析的目的:静态分析的目的:确定放确定放大电路的大电路的静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点(直流值直流值)IBQ,ICQ,UCEQ+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB 一、直流通路 画直流通路原则:画直流通路原则:(1)电容视为开路;)电容视为开路;(2)电感线圈视为短路;)电感线圈视为短路;(3)信号源视为短路,但应保留其内阻。)信号源视为短路,但应保留其内阻。分析方法:分析方法:利用利用直流通路直流通路直流通路直流通路计算放大电路的静态工作点
12、。计算放大电路的静态工作点。+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iBIC+UBE +UCE+VCCRBRCIB直流通路直流通路直流通路直流通路静静静静态态态态工工工工作作作作点点点点二、静态工作点例例 在在共发射极基本交流放大共发射极基本交流放大电路中电路中,已知已知VCC=12V,RC=4k,RB=300k 试求试求放大电路的静态工作点。放大电路的静态工作点。解:解:+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iB动态分析的目的:动态分析的目的:动态分析的目的:动态分析的目的:确定放大电路的电压放大倍数确定放大电路的电压放大倍数,输,输入电
13、阻和输入电阻。入电阻和输入电阻。分析方法:分析方法:分析方法:分析方法:微变(小信号)等效电路分析法。微变(小信号)等效电路分析法。一、一、晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路+uce+ube ibicCBE从输入端口看进去,相当于电阻从输入端口看进去,相当于电阻 rbeOIB UBE IB QIBUBE9.3.2 动态分析动态分析从输出端口看进去为一从输出端口看进去为一个个受受 ib 控制的电流源控制的电流源+uce+ube ibicCBEQiC ICUCEuCE IBICIC ic=ib rbe Eibic ib+ube+uce BCICUCE阻值很高,约几十千欧阻值很高,约几十千欧几
14、百千欧,几百千欧,可忽略可忽略可忽略可忽略。二、二、放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路画交流通路原则:画交流通路原则:1.直流电压源视为短路;直流电压源视为短路;2.视电容对交流信号短路。视电容对交流信号短路。微变等效电路是对微变等效电路是对交流分量交流分量交流分量交流分量而言,先画放大电而言,先画放大电路的路的交流通路交流通路交流通路交流通路,将将交流通路中的晶体管用其交流通路中的晶体管用其微变等微变等效电路来代替,即得到放大电路效电路来代替,即得到放大电路的的微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路。ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+ui+RSusRBR
15、C+uo RL交流通路交流通路ECRBRC+ui+RSus+uo C2RL+C1+ui+RSusRBRC+uo RL交流通路交流通路交流通路交流通路+uo+ibicRBRCRLuSRS+ui+uo+RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路交流通路交流通路交流通路交流通路基本放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路三、三、动态性能指标的计算动态性能指标的计算1.电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算+uo+RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ui 当输入的是正弦信号当输入的是正弦信号时,各电压和电流都可时,各电压和电
16、流都可用相量表示。用相量表示。电压放大倍数电压放大倍数+RBRLRSrbe EBCusRC+开路时电压放大倍数开路时电压放大倍数2.放大器输入电阻的计算放大器输入电阻的计算Ri+RBRLrbe EBCRC+3.输出电阻的计算输出电阻的计算 ro RCRo RC一般为几千欧,因此,这种基本放大电路一般为几千欧,因此,这种基本放大电路的输出电阻较高。的输出电阻较高。受控源相当于开路。受控源相当于开路。晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻rbe比较小,所以基本放比较小,所以基本放大电路的输入电阻不大电路的输入电阻不高。高。例例 在在共发射极基本交流放共发射极基本交流放大电路中大电路中,已已 知知VCC=
17、12V,RC=RL=4k,RB=300k 试试求求电压放大倍数、输入电阻、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。解:解:ro RC=4k+ui iC+uBE +uCE+VCCRBRC+uo C2+C1+iBRL9.4 放电电路静态工放电电路静态工作点的稳定与设置作点的稳定与设置9.4.1 温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响9.4.2 典型的静态工作点稳定电路典型的静态工作点稳定电路9.4.3 静态工作点设置对输出波形的影响静态工作点设置对输出波形的影响1.温度升高,输入特性曲线温度升高,输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1 C,UBE (2 2.5)mV。温度每
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