Ch2基本放大电路1
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基本放大电路-课件
EXIT
模拟电子技术
一、特点及主要技术指标
特点
功率放大电路是一种能够向负载提供足够大的功
率的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电
无
流。 管子工作在接近极限状态。一般直接驱动负载，
锡 职
带载能力要强。
业
技
术 学
主要技术指标
院
（1）最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载
可能获得的最大交流功率。
T2 +
uo
–
优点：具有良好的低 频特性，可以放大缓慢 变化的信号；无大电容 和电感，容易集成。
缺点：静态工作点相 互影响，分析、计算、 设计较复杂；存在零 点漂移。
EXIT
模拟电子技术
2.阻容耦合
优点：直流通路是相互独
+Vcc 立的，电路的分析、计算
无 锡 职 业 技 术 学 院
Rb11 C1
Rs
EXIT
模拟电子技术
由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
截止失真
无 锡 职 业 技 术 学 院
注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的 表现形式，与NPN管正好相反。
EXIT
模拟电子技术
四、放大电路的动态参数
1.交流通路
交流电流流经的通路，用于动态分析。对于交流通路：
（2）转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，
即
= Pom / PV
EXIT
模拟电子技术
思考题1：功率放大电路与前面介绍的电
压放大电路有本质上的区别吗？
无本质的区别，都是能量的控制与转换。不同
之处在于，各自追求的指标不同：电压放大电路
基本放大电路
基本放大电路基本放大电路是一种常见的电子电路，用于放大输入信号的幅度。
它通常由一个放大器组成，可以将输入信号的小幅度变化放大成足够大的输出信号。
基本放大电路既可以是直流放大电路，也可以是交流放大电路，下面将介绍一个简单的基本放大电路。
在一个简单的基本放大电路中，放大器是最重要的组成部分。
通常，放大器由一个电子管或晶体管构成。
在直流放大电路中，输入信号通过一个耦合电容进入放大器的输入端，然后经过一个电阻分压电路，得到需要的直流偏置电压。
接下来，信号经过放大器放大，并经过一个耦合电容输出。
输出信号可以连接到负载，如扬声器或其他设备。
在交流放大电路中，输入信号先通过一个耦合电容进入放大器的输入端。
然后，信号经过放大器放大，并通过一个电容耦合放大器输出。
输出信号可以连接到负载，如扬声器或其他设备。
与直流放大电路不同的是，交流放大电路还包括一个输入和输出的耦合电容，以阻止直流电流通过放大器。
基本放大电路还需要注意一些关键参数和性能指标。
其中，增益是一个重要的指标，用于衡量输入信号放大的幅度。
增益可以通过输入和输出电压之比来计算。
另外，频率响应也是一个关键指标，它描述了放大器在不同频率下的放大效果。
还有输出功率、输入阻抗和输出阻抗等参数，也需要根据实际需求进行选择和调整。
总的来说，基本放大电路是一种常用的电子电路，可以用于放大输入信号的幅度。
它通常由一个放大器组成，可以根据实际需求选择直流或交流放大电路。
在设计和调整基本放大电路时，需要考虑各种参数和性能指标，以确保电路的稳定性和性能。
基本放大电路是电子电路中最常见的一种电路，用于放大输入信号的幅度。
它可以根据信号的大小变化，通过增益倍数将其放大到更大的幅度，以满足不同应用的需求。
在基本放大电路中，放大器是最关键的组件，常见的放大器包括电子管放大器和晶体管放大器。
一般来说，基本放大电路可以根据信号的性质分为直流放大电路和交流放大电路。
直流放大电路主要用于放大直流信号，例如放大直流电压或电流。
电子技术第2章 基本放大电路ppt课件
（2,2,1）
2021/5/30
20
第 2 章 基本放大电路
由于式〔2,2,1〕是线性方程，当UCC选定后，这条直线就完全 由直流负载电阻Rc确定，所以把这条直线叫做直流负载线。
直流负载线的作法是：找出两个特殊点M〔0，UCC〕和N 〔UCC/Rc，0），将M、N连接,其直流负载线的斜率为
k tan 1
符号说明: 以基极电流为例,iB代表基极电流的瞬时 值,IB代表直流分量,ib代表交流分量,有效 值用IIbb表示,复数量量用 表示.
适当选取Rb ,RC, UCC参 数,晶体管就能工作在放大 区:若晶体管射基极等效 动态电阻为rbe,加入输入 信号ui前iB= IB,则分析电 路:
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所以，可用直流负载线来分析空载时 ui 0.02sintV
的电压放大倍数.
uBE UBEQ ui
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24
第 2 章 基本放大电路
根据iB 的变化情况， 可知工作点是在以Q为中 心的Q1、Q2两点之间变 化
由图〔a〕所示基极电流iB iB =IBQ+ii=40+20sinωtμA
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2
第 2 章 基本放大电路
2.1.1 放大器的电路组成
放大器的作用就是把微弱的电信号不失真的加以放大。
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放大器的框图
3
第 2 章 基本放大电路
所谓失真,就是输入信号经放大器输出后, 发生了波形畸变.
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第 2 章 基本放大电路
按放大目的的不同,放大器又分交流放大器,直流放大器, 脉冲放大器,下面以共射极交流基本放大电路为例分析:
第02章基本放大电路(第1部分)PPT课件
+Cb2
T
+
Rc
RL uo
VCC
-
基本放大电路的习惯画法
Cb1
+
+
Rb u
i
- VBB
+
Cb2
T
+
Rc
RL
u o
VCC
-
Rb
Cb1
+
+
u i
-
+
+VCC Rc
Cb2
T
+
RL
u o
-
2.2.2．设置静态工作点的必要性
一、静态工作点——Ui=0时电路的工作状态
由于电源的
存在，电路
中存在一组 R b1
放大作用，电路核心
+
ui -
VBB
IC
Rc
Rb
T+
VCC
IB
uo
•
-
IC
IB
T
+
+
Rb
+
Rc
UCE
uo
VBB
UBE
VCC
ui
-
-
-
IC
IB
T
+
+ Rb
+
UCE
ui VBB
UBE
-
-
-
+
Rc
uo
R
VCC
L
-
耦合电容： 电解电容，有极性，
大小为10F~50F
Cb1+
+
+
Rb ui - VBB
+
第2章基本放大电路
UCE -
RB——固定偏置电阻(fixed-bias resistance) 。
可见：改变RB、 RC、 UCC均可改变静态工作 点，调RB最方便。
22
讨论
第二节 放大电路的分析
[例2-2-1] UCC=12V,RC=2kΩ, RB=200kΩ,β=50,试求：放大电路静 态值。
解：
IB
UCC UBE RB
C对直流开路,对交流 短路;
直流电源对交流通路 短路(忽略内阻)。
+UCC
RB
RC
C1+ IBQ
ICQ + C2
+
ui
RS uS
–
+
RL uo
–
第二节 放大电路的分析
直流通路
+UCC
RB
RC
19
讨论
第二节 放大电路的分析
(二) 估算法 用直流通路确定静态值
输入回路电压方程: UCC = IBRB + UBE
Ube
uBE UBE(AV)
集电极电源
UCC
基极电源
UBB
发射极电源
UEE
17
一、静态分析
第二节 放大电路的分析
放大电路输入端无输入信号，即ui=0, 电路中只有直流电压和直流电流
直流通路(direct current circuit)— —不加交流信号时直流电流流经的通路 (直流等效电路)
18
遵循原则:
为了研究问题方便,把交、直流分开研究。
+UCC
交流通路(alternating
current circuit)——
交流信号流经的通路(交
流等效电路)
基本放大电路
基本放大电路
§ 2.1共射基本交流放大电路 § 2.2放大电路的图解分析法 § 2.3静态工作点的稳定 § 2.4 微变等效电路分析法 § 2.5多级放大器 § 2.6差动放大器 § 2.7射极输出器
1
§ 2.1共射基本交流放大电路
1.放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放
大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大 电路。
2).uo>ui f 相同,相位相反. 3).Au=uo/ui=3/0.02=150
A u
= -150
30
2.输出端接有负载时的动态分析:
交流通路: RLˊ=RC//RL=2K
ic
uo= -icRLˊ
iC (mA)
ui
R
RC RL
iC
uo
3
B
1.5
Q
80μA 60μA 40μA
uCE=UCE+ICRLˊ=6+1.5x2=9(V)
静态工作点过Q点 连接AQ得交流负载线
从图中可知,当负载端开路时交直流负载线重合 交流负载线:动态时工作点移动的轨迹.
uCE=UCC-iCRC 当iC有最大值时uCE有最小值 当iC有最小值时uCE有最大值.
输入与输出反相
由上分析可知:1) iB=IB+ib iC=IC+ic uCE=UCE+uo
iC
Q
100μA
80μA 60μA 40μA
20μA
uCE
uo
t
uo信号波形
uo
t
称为饱和失真
38
§2.3静态工作点的稳定 一、温度对静态工作点的影响
为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适 的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重 影响静态工作点。
§ 2.1共射基本交流放大电路 § 2.2放大电路的图解分析法 § 2.3静态工作点的稳定 § 2.4 微变等效电路分析法 § 2.5多级放大器 § 2.6差动放大器 § 2.7射极输出器
1
§ 2.1共射基本交流放大电路
1.放大的概念 电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放
大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大 电路。
2).uo>ui f 相同,相位相反. 3).Au=uo/ui=3/0.02=150
A u
= -150
30
2.输出端接有负载时的动态分析:
交流通路: RLˊ=RC//RL=2K
ic
uo= -icRLˊ
iC (mA)
ui
R
RC RL
iC
uo
3
B
1.5
Q
80μA 60μA 40μA
uCE=UCE+ICRLˊ=6+1.5x2=9(V)
静态工作点过Q点 连接AQ得交流负载线
从图中可知,当负载端开路时交直流负载线重合 交流负载线:动态时工作点移动的轨迹.
uCE=UCC-iCRC 当iC有最大值时uCE有最小值 当iC有最小值时uCE有最大值.
输入与输出反相
由上分析可知:1) iB=IB+ib iC=IC+ic uCE=UCE+uo
iC
Q
100μA
80μA 60μA 40μA
20μA
uCE
uo
t
uo信号波形
uo
t
称为饱和失真
38
§2.3静态工作点的稳定 一、温度对静态工作点的影响
为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适 的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重 影响静态工作点。
第二章基本放大电路-104页PPT文档可编辑全文
放大的作用：将微弱的电信号经过放大电路放大成足够强的电信号后驱动负载.（如:扬声器等）
放大的本质：能量的控制和转换。
放大电路的基本特征：功率放大，即负载上总是获得比输入信号大得多的电压或电流信号， 也可能兼而有之。
有源元件：控制能量转换的器件，如三极管和场效应管等等。
2.1.1 放大电路的基本概念
iC=βIB+βIbmsinωt=IC+Icmsinωt
2.2.2 设置静态工作点的必要性 在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。当外加输入信号为0时，放大电路处于直流工作状态或静止状态，简称静态。此时，在直流电源VCC的作用下，三极管的各电极都存在直流电流和直流电压，这些直流电流和直流电压在三极管的输入和输出特性曲线上各自对应一点Q，该点称为静态工作点。静态工作点处的基极电流、基极与发射极之间的电压分别用IBQ、UBEQ表示，集电极电流、集电极与发射极之间的电压分别用ICQ、UCEQ表示。
2.1 放大电路的基本概念和主要性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 单管放大电路的三种基本接法
第二章 基本放大电路
放大电路（亦称放大器）是一种应用极为广泛的电子电路。 在电视、广播、通信、测量仪表以及其它各种电子设备中，是必不可少的重要组成部分。 它的主要功能是将微弱的电信号（电压、电流、功率）进行放大，以满足人们的实际需要。例如扩音机就是应用放大电路的一个典型例子。
(2.1.பைடு நூலகம்)
通频带越宽表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。 但是通频带宽度也不是越宽越好，超出信号所需要的宽度，一是增加成本，二是把信号以外的干扰和噪声信号一起放大， 显然是无益的。所以应根据信号的频带宽度来要求放大电路应有的通频带。
放大的本质：能量的控制和转换。
放大电路的基本特征：功率放大，即负载上总是获得比输入信号大得多的电压或电流信号， 也可能兼而有之。
有源元件：控制能量转换的器件，如三极管和场效应管等等。
2.1.1 放大电路的基本概念
iC=βIB+βIbmsinωt=IC+Icmsinωt
2.2.2 设置静态工作点的必要性 在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。当外加输入信号为0时，放大电路处于直流工作状态或静止状态，简称静态。此时，在直流电源VCC的作用下，三极管的各电极都存在直流电流和直流电压，这些直流电流和直流电压在三极管的输入和输出特性曲线上各自对应一点Q，该点称为静态工作点。静态工作点处的基极电流、基极与发射极之间的电压分别用IBQ、UBEQ表示，集电极电流、集电极与发射极之间的电压分别用ICQ、UCEQ表示。
2.1 放大电路的基本概念和主要性能指标 2.2 基本共射放大电路的工作原理 2.3 放大电路的分析方法 2.4 放大电路静态工作点的稳定 2.5 单管放大电路的三种基本接法
第二章 基本放大电路
放大电路（亦称放大器）是一种应用极为广泛的电子电路。 在电视、广播、通信、测量仪表以及其它各种电子设备中，是必不可少的重要组成部分。 它的主要功能是将微弱的电信号（电压、电流、功率）进行放大，以满足人们的实际需要。例如扩音机就是应用放大电路的一个典型例子。
(2.1.பைடு நூலகம்)
通频带越宽表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。 但是通频带宽度也不是越宽越好，超出信号所需要的宽度，一是增加成本，二是把信号以外的干扰和噪声信号一起放大， 显然是无益的。所以应根据信号的频带宽度来要求放大电路应有的通频带。
基础放大电路
基础放大电路
基础放大电路是指通过对输入信号的放大，使得输出信号的幅度增大
的电路。
基础放大电路又可分为共射放大电路、共集放大电路和共基
放大电路。
共射放大电路是一种常用的基础放大电路，它利用晶体管的放大作用
将输入信号放大并输出，是各种电子器件中使用广泛的一种放大电路。
在共射放大电路中，输入信号通过输入电容转换到基极，经过电阻Rb 加以限制之后形成输入信号。
当输入信号加以限制后形成的幅度小于
晶体管基极发射结正向开启电压时，晶体管不导通，电路处于待机状态。
当输入信号的幅度超过晶体管基极发射结正向开启电压时，晶体
管会变为导通状态，这时会有一个由负电源向电阻Rc导通的电流Ic
通过晶体管，将输入信号放大并输出。
共集放大电路是指将输入信号通过一个电容器转换到集极，经过电阻Rc加以限制之后形成输出信号的电路。
共集放大电路的输出电压与输入电压的关系式为Vout = Vin - Vbe，其中Vbe是集-基结的压降，
因此集-基压降越大，输出电压就越小，反之亦然。
共基放大电路是指将输入信号施加在基极上，将输出信号从集极上取
出的电路。
共基放大电路的输出电压与输入电压的关系式为Vout = -
αVin，其中α为当前晶体管的放大倍数，一般取值在0.95-0.99之间。
总之，基础放大电路是一种基础电路，通过对输入电信号进行放大来
输出一个更大幅度的信号。
不同类型的放大电路有着不同的放大性能
和特点，需要根据实际应用情况选择合适的电路进行使用。
同时，在
电路设计过程中，需要考虑电路的稳定性、干扰抑制等问题，以确保
电路的正常工作。
CH2-放大电路
首 页
电工电子技术
放大电路的基本概念 是什么？ 是什么？放大电路中 能量的控制与变换关 系如何？ 系如何？
说明共发射极电压放大器 输入电压与输出电压的相位 关系如何？ 关系如何？ 放大电路中各电 压、电流的符号 有何规定? 有何规定?
基本放大电路的组 成原则是什么？ 成原则是什么？以 共射组态基本放大 电路为例加以说明
Q
ΔIB
ic = βib
ic
UCE
C + uce － E 三极管 B ib + ube －
首 页
B + ube － ib rbe ic
C + uce
βib
－
(a)
E (b) 三极管的微变等效电路
电工电子技术
（3）放大电路微变等效电路
ic ib + V RC ui －
ɺ Ib ɺ Ic
+ RL uo －
电工电子技术
第一篇
电工电子技术
三种基本组态的晶体管放大电路
晶体管放大电路一般有三种组态：
e c ＋ b ＋ ui
－
c ＋ b u0
－
e ＋ b ＋ ui
－
＋ ui
－
u0 e －
u0 c －
共发射极放大电路
共集电极放大电路
共基极放大电路
必须清楚： 幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是 由放大电路中的直流电源提供的。 晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并 传递给负载。 。
式中RL'=RC//RL。当RL=∞（开路）时
ɺ = − βRC Au rbe
首 页
电工电子技术 ②输入电阻
ɺ Ii B +
电工电子技术
放大电路的基本概念 是什么？ 是什么？放大电路中 能量的控制与变换关 系如何？ 系如何？
说明共发射极电压放大器 输入电压与输出电压的相位 关系如何？ 关系如何？ 放大电路中各电 压、电流的符号 有何规定? 有何规定?
基本放大电路的组 成原则是什么？ 成原则是什么？以 共射组态基本放大 电路为例加以说明
Q
ΔIB
ic = βib
ic
UCE
C + uce － E 三极管 B ib + ube －
首 页
B + ube － ib rbe ic
C + uce
βib
－
(a)
E (b) 三极管的微变等效电路
电工电子技术
（3）放大电路微变等效电路
ic ib + V RC ui －
ɺ Ib ɺ Ic
+ RL uo －
电工电子技术
第一篇
电工电子技术
三种基本组态的晶体管放大电路
晶体管放大电路一般有三种组态：
e c ＋ b ＋ ui
－
c ＋ b u0
－
e ＋ b ＋ ui
－
＋ ui
－
u0 e －
u0 c －
共发射极放大电路
共集电极放大电路
共基极放大电路
必须清楚： 幅度得到增强的输出信号，其能量并非来自于晶体管，而是 由放大电路中的直流电源提供的。 晶体管只是实现了对能量的控制，使之转换成信号能量，并 传递给负载。 。
式中RL'=RC//RL。当RL=∞（开路）时
ɺ = − βRC Au rbe
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电工电子技术 ②输入电阻
ɺ Ii B +
电子电工技术PPT课件第15章基本放大电路
工作原理
01
02
03
信号输入
基本放大电路通过输入信 号源将微弱信号输入到输 入级。
信号放大
输入信号经过输入级、中 间级和输出级的逐级放大， 实现信号的电压、电流和 功率的放大。
信号输出
放大的信号通过输出级输 出，以驱动负载或进行信 号传输。
02
晶体管放大电路
电路组成
输入级
输出级
负责将信号源的微弱电 信号进行放大，通常采 用共基极或共射极电路。
04
多级放大电路
电路组成
前置放大级
前置放大级是整个多级放大电路的第一级，主要作用是放 大微弱的输入信号，为后续各级提供足够的信号幅度。
电压放大级
电压放大级是整个多级放大电路的核心部分，主要作用是 实现信号的电压放大，提高输出信号的电压幅度。
功率放大级
功率放大级是整个多级放大电路的最后一级，主要作用是 将电压放大级的输出信号进行功率放大，以满足负载的需 要。
产生原因
由于放大电路中存在电抗元件（如电 容、电感），不同频率的信号通过电 抗元件时表现出不同的阻抗特性，导 致放大电路对不同频率信号的放大能 力不同。
单级阻容耦合放大电路的频率响应
频率响应分析
通过分析电路中电容、电感的阻 抗特性，计算出放大倍数与频率 的关系，从而得到频率响应曲线。
带宽
放大倍数大于0.707倍的频率范围。
信号的相位失真。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
负责将已放大的信号进 行功率放大，提供足够 的电流和电压驱动负载。
电压放大倍数
表示输出信号与输入信 号电压的比值，是衡量 放大电路性能的重要指
标。
电流放大倍数
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15
§2.3放大电路的分析方法
动态分析
在静态工作点基础上的工作点移动范围
•交流负载线必经过Q点 •交流负载线的方程(线性) ΔuCE=-ΔiC(RC//RL) •交流负载线的斜率(绝对值)
1 1
RC // RL
>
RC
•工作点(uCE, iC) 在交流负载线上滑动
16
§2.3放大电路的分析方法
最大动态范围
饱和端
Uom1 ：饱和端输出幅度 Uom2 ：截止端输出幅度 •要求输出幅度 Uom1 ≤ UCEQ-UCES Uom2 ≤ ICQRL’ (忽略 ICE0) •要求交流信号正负半周幅度相同 Uom1= Uom2 Q点位于MN中点
截止端
若对非线性失真要求较高 动态范围
输出幅度还要相应减小
17
Uom=min[Uom1 , Uom2]
5
§2.1 放大的概念
•在多级放大器中，前级的输出电阻就是后级的信号源内阻 后级的输入电阻就是前级的负载电阻
6
四、频率响应
§2.1 放大的概念
表征放大电路增益与信号频率的关系 Au=|Au|exp(jϕ) 幅频特性 |Au|∼ f 相频特性 ϕ ∼ f 上限与下限截止频率fH, fL 通频带(带宽) BW=fH-fL 宽带放大器：如示波器中 窄带放大器：如选频放大器
方法： •图解法 •等效电路法 图解法 静态工作点分析
直流通路
所有电容断开 信号源置零
12
§2.Байду номын сангаас放大电路的分析方法
•输入回路 静态工作点 IBQ 必须满足两个方程
{
iB=f1(uBE) iB=(VCC-uBE)/RB
输入特性曲线 直流负载线
13
§2.3放大电路的分析方法
•输出回路 静态工作点 ICQ 必须满足两个方程
9
§2.2 共射放大电路的工作原理
NPN管共射基本电路 •输入回路：RB，B-E •输出回路：RC，C-E •公共端：发射极 静态工作点(直流工作状态) •晶体管是非线性器件 •线性运用要求在晶体管输入输出曲线上找到合适的工作点 •为使晶体管处于合适静态工作点，要求给以适当偏置 •交流信号源叠加在输入回路直流电压上 •交流输出信号从输出回路中分离得到 •一般用 ICQ和UCEQ表征静态工作点
{
iC=f2(uCE,iB) iC=(VCC-uCE)/RC
输出特性曲线 直流负载线
直流负载线的斜率 = -1/RC 直流负载线画法： 令iC=0 令uCE=0 (VCC , 0) (0, VCC/RC)
14
§2.3放大电路的分析方法
动态工作分析 在交流信号作用下 电路各处的交流响应 •直流电压源短路 •直流电流源开路 •假定C1,C2足够大 短路 交流通路 交流负载电阻 RL'=RC//RL
t
放大电路 直流电源
t
2
放大电路的性能指标
§2.1 放大的概念
原则上晶体管属于非线性元件，但在交流小信号条件下，器件 参数近似为常数 满足线性条件 称为“小信号条件” 放大电路 线性有源二端口网络 按照二端口网络进行分析 以下网络参数均为交流参数 一、增益 表征放大电路对信号的放大能力 电压增益 电流增益 功率增益
7
五、非线性失真
§2.1 放大的概念
信号的频谱成分： 一般信号由很多不同频率成分组成 由于幅频特性曲线非水平线 产生线性失真 线性失真：输出信号中各频率成分的权重发生改变 •没有新的频率成分产生 •与信号幅度无关 非线性失真：由于非线性元件作用 •有新的频率成分产生 •信号幅度 非线性失真 •与工作点选择有关 定义非线性失真系数 A1 基波幅度 A2 二次谐波幅度
10
工作原理及波形分析 •C1起隔断信号源与放大器输入端直流 连接(隔直) 和 使信号源与放大器 输入端交流连接(耦合)的双重作用 •C2对于放大器输出端和负载亦有 隔直和耦合作用
§2.2 共E放大电路
11
§2.3 放大电路的分析方法
任 务
{
直流分析：求静态工作点 交流分析：计算增益、阻抗等， 对输出级还要分析动态范围
Au = Uo Ui
Ai =
Io Ii
U,I 均为向量
源电压增益 源电流增益
Aus =
Po GP = = Au Ai Pi
Uo Us Io Ais = Is
3
二、输入电阻
§2.1 放大的概念
Ui Ri = Ii
Ri ΔUi/ΔRs (输入电压相对信号源内阻变化更稳定) •输入电阻不含信号源电阻 •输入电阻与放大器静态工作点有关，与交流信号源无关 三、输出电阻 定义：用戴维南等效电路将放大器输出回路等效为电压源 Uo’ 与一个电阻元件的串联 这个元件的电阻值就是输出电阻 Ro Ro ΔUo/ΔRL (输出电压相对负载变化更稳定)
⎛ A2 ⎞ ⎛ A3 ⎞ D = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ +L ⎜A ⎟ ⎜A ⎟ ⎝ 1⎠ ⎝ 1⎠
2 2
8
六、最大输出幅度
§2.1 放大的概念
放大器输出显然受到电源电压的限制 同时还受非线性失真的限制 电源电压的限制本质上也是非线性失真限制 非线性失真系数D达到规定值(如10%)时 对应的输出幅度 最大输出幅度 Uom或 Iom 七、最大输出功率与效率 放大器的最大输出功率受 •电源电压 •负载电阻 •输出级晶体管最大管耗 和 •非线性失真 的限制 电源转换效率 η=Pom/PDC Pom输出正弦信号最大平均功率 PDC电源消耗平均功率
电子线路
§2 基本放大电路
1
§2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标
放大的概念 •电路中放大的本质是在输入信号的控制下，借助放大电路， 将直流电源的能量转换为负载上的能量 •放大的效果是在负载上获得与输入信号成比例的输出信号， 且输出功率远大于输入功率 •放大得以实现的条件是控制能量转换的有源元件(如晶体管) 和能够提供能量的直流电源
4
§2.1 放大的概念
实际上因为不能破坏原网络的直流状态，所以无法直接按 “开路电压/短路电流”的方法去求输出电阻Ro 外加电压法 -- 输出电阻的实际计算方法 •令 Us= 0 •用测试电压源 U 代替RL 则
Ro =
U I
★注意 •测试电压源 U 是交流信号源 •必须使 Us= 0 •必须保证放大电路的直流状态不变 •输出阻抗不含负载电阻
图解法特点 •直观的物理图像 •适于定性分析 •特别适用于非线性电路 •特别适用于大信号条件 •对复杂电路分析困难 •分析精度差
§2.3放大电路的分析方法
18
§2.3放大电路的分析方法
动态分析
在静态工作点基础上的工作点移动范围
•交流负载线必经过Q点 •交流负载线的方程(线性) ΔuCE=-ΔiC(RC//RL) •交流负载线的斜率(绝对值)
1 1
RC // RL
>
RC
•工作点(uCE, iC) 在交流负载线上滑动
16
§2.3放大电路的分析方法
最大动态范围
饱和端
Uom1 ：饱和端输出幅度 Uom2 ：截止端输出幅度 •要求输出幅度 Uom1 ≤ UCEQ-UCES Uom2 ≤ ICQRL’ (忽略 ICE0) •要求交流信号正负半周幅度相同 Uom1= Uom2 Q点位于MN中点
截止端
若对非线性失真要求较高 动态范围
输出幅度还要相应减小
17
Uom=min[Uom1 , Uom2]
5
§2.1 放大的概念
•在多级放大器中，前级的输出电阻就是后级的信号源内阻 后级的输入电阻就是前级的负载电阻
6
四、频率响应
§2.1 放大的概念
表征放大电路增益与信号频率的关系 Au=|Au|exp(jϕ) 幅频特性 |Au|∼ f 相频特性 ϕ ∼ f 上限与下限截止频率fH, fL 通频带(带宽) BW=fH-fL 宽带放大器：如示波器中 窄带放大器：如选频放大器
方法： •图解法 •等效电路法 图解法 静态工作点分析
直流通路
所有电容断开 信号源置零
12
§2.Байду номын сангаас放大电路的分析方法
•输入回路 静态工作点 IBQ 必须满足两个方程
{
iB=f1(uBE) iB=(VCC-uBE)/RB
输入特性曲线 直流负载线
13
§2.3放大电路的分析方法
•输出回路 静态工作点 ICQ 必须满足两个方程
9
§2.2 共射放大电路的工作原理
NPN管共射基本电路 •输入回路：RB，B-E •输出回路：RC，C-E •公共端：发射极 静态工作点(直流工作状态) •晶体管是非线性器件 •线性运用要求在晶体管输入输出曲线上找到合适的工作点 •为使晶体管处于合适静态工作点，要求给以适当偏置 •交流信号源叠加在输入回路直流电压上 •交流输出信号从输出回路中分离得到 •一般用 ICQ和UCEQ表征静态工作点
{
iC=f2(uCE,iB) iC=(VCC-uCE)/RC
输出特性曲线 直流负载线
直流负载线的斜率 = -1/RC 直流负载线画法： 令iC=0 令uCE=0 (VCC , 0) (0, VCC/RC)
14
§2.3放大电路的分析方法
动态工作分析 在交流信号作用下 电路各处的交流响应 •直流电压源短路 •直流电流源开路 •假定C1,C2足够大 短路 交流通路 交流负载电阻 RL'=RC//RL
t
放大电路 直流电源
t
2
放大电路的性能指标
§2.1 放大的概念
原则上晶体管属于非线性元件，但在交流小信号条件下，器件 参数近似为常数 满足线性条件 称为“小信号条件” 放大电路 线性有源二端口网络 按照二端口网络进行分析 以下网络参数均为交流参数 一、增益 表征放大电路对信号的放大能力 电压增益 电流增益 功率增益
7
五、非线性失真
§2.1 放大的概念
信号的频谱成分： 一般信号由很多不同频率成分组成 由于幅频特性曲线非水平线 产生线性失真 线性失真：输出信号中各频率成分的权重发生改变 •没有新的频率成分产生 •与信号幅度无关 非线性失真：由于非线性元件作用 •有新的频率成分产生 •信号幅度 非线性失真 •与工作点选择有关 定义非线性失真系数 A1 基波幅度 A2 二次谐波幅度
10
工作原理及波形分析 •C1起隔断信号源与放大器输入端直流 连接(隔直) 和 使信号源与放大器 输入端交流连接(耦合)的双重作用 •C2对于放大器输出端和负载亦有 隔直和耦合作用
§2.2 共E放大电路
11
§2.3 放大电路的分析方法
任 务
{
直流分析：求静态工作点 交流分析：计算增益、阻抗等， 对输出级还要分析动态范围
Au = Uo Ui
Ai =
Io Ii
U,I 均为向量
源电压增益 源电流增益
Aus =
Po GP = = Au Ai Pi
Uo Us Io Ais = Is
3
二、输入电阻
§2.1 放大的概念
Ui Ri = Ii
Ri ΔUi/ΔRs (输入电压相对信号源内阻变化更稳定) •输入电阻不含信号源电阻 •输入电阻与放大器静态工作点有关，与交流信号源无关 三、输出电阻 定义：用戴维南等效电路将放大器输出回路等效为电压源 Uo’ 与一个电阻元件的串联 这个元件的电阻值就是输出电阻 Ro Ro ΔUo/ΔRL (输出电压相对负载变化更稳定)
⎛ A2 ⎞ ⎛ A3 ⎞ D = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ +L ⎜A ⎟ ⎜A ⎟ ⎝ 1⎠ ⎝ 1⎠
2 2
8
六、最大输出幅度
§2.1 放大的概念
放大器输出显然受到电源电压的限制 同时还受非线性失真的限制 电源电压的限制本质上也是非线性失真限制 非线性失真系数D达到规定值(如10%)时 对应的输出幅度 最大输出幅度 Uom或 Iom 七、最大输出功率与效率 放大器的最大输出功率受 •电源电压 •负载电阻 •输出级晶体管最大管耗 和 •非线性失真 的限制 电源转换效率 η=Pom/PDC Pom输出正弦信号最大平均功率 PDC电源消耗平均功率
电子线路
§2 基本放大电路
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§2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标
放大的概念 •电路中放大的本质是在输入信号的控制下，借助放大电路， 将直流电源的能量转换为负载上的能量 •放大的效果是在负载上获得与输入信号成比例的输出信号， 且输出功率远大于输入功率 •放大得以实现的条件是控制能量转换的有源元件(如晶体管) 和能够提供能量的直流电源
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§2.1 放大的概念
实际上因为不能破坏原网络的直流状态，所以无法直接按 “开路电压/短路电流”的方法去求输出电阻Ro 外加电压法 -- 输出电阻的实际计算方法 •令 Us= 0 •用测试电压源 U 代替RL 则
Ro =
U I
★注意 •测试电压源 U 是交流信号源 •必须使 Us= 0 •必须保证放大电路的直流状态不变 •输出阻抗不含负载电阻
图解法特点 •直观的物理图像 •适于定性分析 •特别适用于非线性电路 •特别适用于大信号条件 •对复杂电路分析困难 •分析精度差
§2.3放大电路的分析方法
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