模拟电子教学资料-第2章 放大电路基础1.ppt
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模电课件第二章基本放大电路
思考：直流负载线方程怎么得来？
iB iC uBE uCE
输 出 回 路uCE VCC iC RC， 根 据 此 方 程 画 出 的 直 线叫 做 “直流负载线”
直流负载线
由I B I BQ这条输出特性曲线 与直流负载线的交点确定 Q(UCEQ , ICQ )
2、由图解法求电压放大倍数
u加B入E 输 V入B信B＋号△uuII， iBRb
IC
IB
Q
Q IC
O
UBE
UBE
O
UCE
UCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性 曲线上的一个点，称为静态工作点。
2、设置静态工作点的必要性 如果没有静态电流电压： （1）静态时，IB=0、IC=0、 UCE=VCC，管子处于截止状态。 （2）动态时，如果输入信号足 够大,正半周时,管子导通,负半周管 子截止，输出波形失真。 如果输入信号不够大，管子 始终处于截止状态。
所以，要使放大电路正常工作，要设置静态工作点，
这样才可能使管子在整个周期内都处于放大状态 。
三、放大电路的工作原理及波形分析
iB iC
uBE uCE
uBE = UBE+ ube iB=IBQ+ib
iC=ICQ+ic =iB uCE = UCE+ uce
iC
uBE ui
iB
O
t
UBE
IB
O
tO
tO
uCE = VCC－ iC RC
Ri
U i Ii
放大电路是信号源的负载。
信号源
放大电路
R入i越电大压，U加i 越到大放，大信电号路电的压输U S 在内阻上的损失越小。
iB iC uBE uCE
输 出 回 路uCE VCC iC RC， 根 据 此 方 程 画 出 的 直 线叫 做 “直流负载线”
直流负载线
由I B I BQ这条输出特性曲线 与直流负载线的交点确定 Q(UCEQ , ICQ )
2、由图解法求电压放大倍数
u加B入E 输 V入B信B＋号△uuII， iBRb
IC
IB
Q
Q IC
O
UBE
UBE
O
UCE
UCE
(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特性 曲线上的一个点，称为静态工作点。
2、设置静态工作点的必要性 如果没有静态电流电压： （1）静态时，IB=0、IC=0、 UCE=VCC，管子处于截止状态。 （2）动态时，如果输入信号足 够大,正半周时,管子导通,负半周管 子截止，输出波形失真。 如果输入信号不够大，管子 始终处于截止状态。
所以，要使放大电路正常工作，要设置静态工作点，
这样才可能使管子在整个周期内都处于放大状态 。
三、放大电路的工作原理及波形分析
iB iC
uBE uCE
uBE = UBE+ ube iB=IBQ+ib
iC=ICQ+ic =iB uCE = UCE+ uce
iC
uBE ui
iB
O
t
UBE
IB
O
tO
tO
uCE = VCC－ iC RC
Ri
U i Ii
放大电路是信号源的负载。
信号源
放大电路
R入i越电大压，U加i 越到大放，大信电号路电的压输U S 在内阻上的损失越小。
模电模块二放大电路ppt课件
8
(5) 耦合电容C1、C2 。起“隔直通交”的作用，它把信号源与放大电路之间， 放大电路与负载之间的直流隔开，在图2.1所示电路中，使C1左边，C2右边只有 交流而无直流，中间部分为交直流共存。耦合电容一般多采用电解电容器。在使 用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负 极接低电位。
为使放大器能对输入信号进行不失真地放大，必须设置合适的静态工作点。
2.放大原理 由于三极管具有较强的电流放大作用，可使iB（IBQ+ib）控制iC（ βiB =ICQ+ic）
作更大的变化。只要电路参数选择合适，输出电压uo比输入电压ui要大得多，从 而实现电压放大作用。
17
模块二 测量分析半导体三极管
放大电路的非线性失真问题
因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上 的线性范围，从而引起非线性失真。
（1 ）“Q”过低引起截止失真
iB
iB
iC
iC 交流负载线
ib
O
t
O O
t
Q uBE/V O uBE/V
ui
ic
tO O
t
Q点过低时，输出信号出现顶部失真称为截止失真。
不发生截止失真的条件：IBQ > Ibm 。
27
模块二 测量分析半导体三极管
【例】 共射电路中， =8 0，UBEQ=0.7V，求： (1)静态工作点； (2)画出微变等效电路； (3)计算Au、Ri、Ro。
+VCC
RB
C1
510 +
k
+
ui
RC 3k
12 V C2
+
V
+
(5) 耦合电容C1、C2 。起“隔直通交”的作用，它把信号源与放大电路之间， 放大电路与负载之间的直流隔开，在图2.1所示电路中，使C1左边，C2右边只有 交流而无直流，中间部分为交直流共存。耦合电容一般多采用电解电容器。在使 用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负 极接低电位。
为使放大器能对输入信号进行不失真地放大，必须设置合适的静态工作点。
2.放大原理 由于三极管具有较强的电流放大作用，可使iB（IBQ+ib）控制iC（ βiB =ICQ+ic）
作更大的变化。只要电路参数选择合适，输出电压uo比输入电压ui要大得多，从 而实现电压放大作用。
17
模块二 测量分析半导体三极管
放大电路的非线性失真问题
因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上 的线性范围，从而引起非线性失真。
（1 ）“Q”过低引起截止失真
iB
iB
iC
iC 交流负载线
ib
O
t
O O
t
Q uBE/V O uBE/V
ui
ic
tO O
t
Q点过低时，输出信号出现顶部失真称为截止失真。
不发生截止失真的条件：IBQ > Ibm 。
27
模块二 测量分析半导体三极管
【例】 共射电路中， =8 0，UBEQ=0.7V，求： (1)静态工作点； (2)画出微变等效电路； (3)计算Au、Ri、Ro。
+VCC
RB
C1
510 +
k
+
ui
RC 3k
12 V C2
+
V
+
模拟电子技术基础课件第二章基本放大电路
当
fH
f
时
L
，
fL
fH
fbw fH
图 2.1.4 放大电路的频率响应
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7
（5）非线性失真：
ui
由元器件非线性特性
引 起 的 失 真 。 如 图 2.1.5 O
t
所示。
uo
设输出信号中的基波
幅值为A1、谐波波幅值为 A2 、 A3… ， 则 非 线 性 失 真
系数：
O
t
图 2.1.5 放大的非线性失真
D
A2 A1
2
A3 A1
2
(2.1.10)
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8
（6）最大不失真输出电压Vom：
（7）最大输出功率Pom与效率：
式中，PV为电源消耗的功率。
Pom PV
(2.1.11)
有关符号的约定
• 大写字母、大写下标表示直流量。如VCE、IC等。 • 大写字母、小写下标表示交流有效值。如Vce、Ie等。 • 小写字母、大写下标表示总量（含交、直流）。如
Rs + us –
Rc Rb1
Rs
RL
+ us
Rb2
–
(b) 交流通路
Rc RL
图 2.3.1 直接耦合共射放大电路的直流通路和交流通路
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3
VCC
Rb
Rc
VCC
Rb
Rc
C1
C2
Rs
RL
+
us
–
VCC
(a) 直流通路
Rb
C1
Rs + us –
Rc C2
2模拟电子技术基础简明教程解析PPT课件
RL
的输出电压
U
o
、U
。
o
Uo
Uo RL Ro RL
Ro (U Uoo 1)RL
输出电阻愈小，带载能力愈强。
6. 通频带
Aum 1 2 Aum
BW
fL：下限频率 fH：上限频率
图 2.2.2
fL
fH
7. 最大输出功率与效率
输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom
表示。
Pom PV
：效率
图 2.4.3(a)
iC /mA
4
80 µA
3
60 µA
静态工作点
40 µA
2
Q
20 µA
1
M iB = 0 µA
0
2
4
6
8
10 12
uCE /V
图 2.4.3(b)
由 Q 点确定静态值为：
IBQ = 40 µA ，ICQ = 2 mA，UCEQ = 6 V.
(二) 图解分析动态
1. 交流通路的输出回路 输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。 2. 交流负载线
Ri = rbe // Rb ，
Ro = Rc
(二) rbe 的近似估算公式
iC c
rbb ：基区体电阻。 reb ：基射之间结电阻。
re：发射区体电阻只 ，有 一几 般
iB
欧姆，可忽略。
b
b
rb b re e
re b
iE e
图 2.4.13
reb
UT 26 IEQ IEQ
UT ：温度电压当量。
Q2 IB
Q1
O
图 2.4.9(b)
uCE
第2章基本放大电路
2020/8/15
韩良
7
模拟电子技术基础
3. 输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻
ii
+
RS
+
+
uS -
ui
-
+
信号源 Ri
放大电路 Ro
Ri uo
io
+
+
uo
RL
-
+
Ro 负载
输出电阻的定义：
Ro
=
uo io
RL ,
us 0
输出电阻是表明放大电路带负载能力的，Ro越小，放 大电路带负载的能力越强，反之则差。
静态时，U BEQ U Rb1
2. 信号源与放大电路不“共地”
动态时，VCC和uI同时作用 于晶体管的输入回路。
共地，且要使信号
搭载在静态之上
2020/8/15
韩良
15
模拟电子技术基础
两种实用放大电路：（2）阻容耦合放大电路
－＋
UBEQ
＋－
UCEQ
C1、C2为耦合电容！
耦合电容的容量应足够 大，即对于交流信号近似 为短路。其作用是“隔离 直流、通过交流”。
2020/8/15
韩良
11
模拟电子技术基础
2.2.2设置静态工作点的必要性
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？
输出电压必然失真！
设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点 几乎影响着所有的动态参数！
2020/8/15
韩良
12
模拟电子技术基础
2.2.3基本共射放大电路的波形分析
2020/8/15
电子技术基础--模拟电子技术 -第2章 基本放大电路 210页 PPT版共211页PPT资料
1）电压放2）
第2章 基本放大电路
2） 电流放大倍数
A i
Io Ii
3） 互导放大倍数 A g
A g
Io U o
4） 互阻放大倍数 A r
A r
U o Ii
（2-3） （2-4） （2-5）
第2章 基本放大电路
5） 功率放大倍数Ap
第2章 基本放大电路
第2章 基本放大电路
2.1 概述 2.2 三极管共射极单级放大电路 2.3 共集电极放大电路 2.4 共基极放大电路 2.5 场效应管放大电路 习题
第2章 基本放大电路
2.1 概 述
2.1.1 放大的意义与放大器框图 由晶体管构成的基本放大电路， 主要作用是利用
晶体管的电流或电压控制作用， 将微弱的电压或电流 不失真地放大到需要的数值。
第2章 基本放大电路
线性失真和非线性失真都会造成输出波形的失真， 但本质不同。 线性失真时输出信号会产生新的频率分 量（各次谐波）； 而非线性失真时， 只是输出信号中 各种频率分量的幅度和相移发生相对变化， 没有产生 新的频率分量。
第2章 基本放大电路
7. 最大输出功率Pomax和效率η 三极管是一个能量控制器件， 它能通过三极管的 控制作用， 把直流电源提供的能量转换成交流电能输 出。 所以， 放大电路的最大输出功率， 就是在输出信 号不失真时， 放大电路向负载提供的最大交流功率， 用Pomax来表示。
第2章 基本放大电路
图2-7 放大电路的等效表示方法
第2章 基本放大电路
1. 放大倍数（或增益）
为衡量放大电路的放大能力， 规定不失真时的输
出量与输入量的比值叫做放大电路的放大倍数， 又叫
做增益一般无量纲增益称为放大倍数， 有量纲的或泛
模电2基本放大电路PPT课件
υbe = hre•ib + hre•υce ic = hfe•ib + hoe•υce
简化形式（有效值形式）:
Ube = hreIb Ic = hfe Ib
又表示为:
Ic = βIb Ube= rbeIb
第36页/共73页
2.3 放大电路基本分析方法
2.3.4 微变等效电路 法一．共射三极管的等效电路
最大不失真输 出信号幅值。
第9页/共73页
2.2 放大电路主要技术指标
对于放大器，除分析静态量（直流量），还要分析如下动态量（交流量）：
3.非线性失真系数D
输出信号 uo = u1 + u2 + u3 + … 其中， u1是基波， u2 、 u3 、…是谐波
第10页/共73页
2.2 放大电路主要技术指标
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2 .2 .1 原理电路
主要元件——处于放大状态的三极管。 为保证三极管的偏置，要加上直流电源。 为限流，应加上降压电阻。 为放大信号，加上信号源及输出端。
第1页/共73页
2.2 单管共发射极放大电路
2 .2 .1 原理电路
主要元件——处于放大状态的三极管。 为保证三极管的偏置，要加上直流电源。 为限流，应加上降压电阻。 为放大信号，加上信号源及输出端。
计算电流放大倍数Ai Ii ≈ Ib Io =βIb
Ai = Io / Ii =β
计算输入电阻Ri
r r Ri = be∥RB ≈ be
计算输出电阻Ro Ro = RC
第39页/共73页
2.3 放大电路基本分析方法
2.3.4 微变等效电路 微法变等效电路法步骤小结：
1.估算静态工作点； 2.估算rbe； 3.作放大器的交流通路； 4.用h参数等效电路替代三极管，得到放大器微变
简化形式（有效值形式）:
Ube = hreIb Ic = hfe Ib
又表示为:
Ic = βIb Ube= rbeIb
第36页/共73页
2.3 放大电路基本分析方法
2.3.4 微变等效电路 法一．共射三极管的等效电路
最大不失真输 出信号幅值。
第9页/共73页
2.2 放大电路主要技术指标
对于放大器，除分析静态量（直流量），还要分析如下动态量（交流量）：
3.非线性失真系数D
输出信号 uo = u1 + u2 + u3 + … 其中， u1是基波， u2 、 u3 、…是谐波
第10页/共73页
2.2 放大电路主要技术指标
2.2 基本共射放大电路的工作原理
2 .2 .1 原理电路
主要元件——处于放大状态的三极管。 为保证三极管的偏置，要加上直流电源。 为限流，应加上降压电阻。 为放大信号，加上信号源及输出端。
第1页/共73页
2.2 单管共发射极放大电路
2 .2 .1 原理电路
主要元件——处于放大状态的三极管。 为保证三极管的偏置，要加上直流电源。 为限流，应加上降压电阻。 为放大信号，加上信号源及输出端。
计算电流放大倍数Ai Ii ≈ Ib Io =βIb
Ai = Io / Ii =β
计算输入电阻Ri
r r Ri = be∥RB ≈ be
计算输出电阻Ro Ro = RC
第39页/共73页
2.3 放大电路基本分析方法
2.3.4 微变等效电路 微法变等效电路法步骤小结：
1.估算静态工作点； 2.估算rbe； 3.作放大器的交流通路； 4.用h参数等效电路替代三极管，得到放大器微变
【电子教案--模拟电子技术】第二章基本放大电路
2.3.1 静态工作情况分析
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。 静态分析的任务是根据电路参数和三极管的
特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC 和UCE。
可用放大电路的直流通路来分析。
Rb C1
+VCC
RC
C2
T RL
为什么要 设置静态 工作点？
放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管 工作在线性区以保证信号不失真。
RC IC + △ I C
iB
Rb 1
3 T2
+
VBB
IB +△ I B
UCE +△ U C E U O
IBQ O
t
UI
UBE+△ U B E
-
iC ICQ
符号说明
u BE = U BE u be
O uCE
t
iB = I B ib
UCEQ
iC = I C ic
uOo
t
u CE = U CE u ce
一、静态工作点的估算
画出放大电路的直流通路
直流通路的画法：
Rb
RC
C1
+VCC 将交流电压源短路
将电容开路。
C2
开路
RL 开路
直流通道
Rb
RC
+VCC
用估算法分析放大器的静态工作点 （ IB、UBE、IC、UCE）
（1）估算IB（ UBE 0.7V)
Rb
RC
IB UBE
+VCC
IB=VCCUBE Rb
第2章 基本放大电路
2.1 概述 2.2 晶体管放大电路的组成及其工作原理 2.3 图解分析法 2.4 微变等效电路分析法 2.5 分压式偏置稳定共射放大电路 2.6 共集电极放大电路 2.7 共基极放大电路 2.8 场效应管放大电路
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IB
+
Rb VCC
b、e回V路BE
_
IC
+
RC
c、e回路 VCC
VCE
_
输出特性 VCE=VCC-ICRC
图解分析
((cde))作直作非线线线M性性N部与部分I分B的=的4伏0伏u安A安曲特特线性性的曲曲交线线点—(直5.6流V负,1.载6m线A)
i f(v )I 就是用静两态点工C V法作C做E点=直1Q2线- 4MI(C1(C 2VVC,E0C)=，12BNV(0,=,R34m0Cu=AA4)K)
V BB Rb
vi Rb _ VBB
+
c
RC Cb2 +
b
T
e VCC
vo
_
基本共射放大电路的组成
（6）Vcc:为JC偏置
(7)RC：将iC的变化转换为vo的变化，
一 般几K~几十K。 VCE=VCC-ICRC
Cb1
+
+
(8)Cb2：耦合电容或隔
直电容，其作用是通交流 vi
Rb
隔直流。
_ VBB
+
a.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上 得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
b.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，经过三极管的 控制，使之转换成信号能量，提供给负载。
2.1.1 基本共射放大电路的组成
电路组成:
(1)三极管T;
(2) vi：输入信号
(3 )Cb1：耦合电容或隔 直电容，其作用是通交流 隔直流。
c
RC Cb2 +
b
T
e VCC
vo
_
(9) vo：输出信号
（10) 公共地或共同端。 图中各电压的极性是参考极性， 电流的参考方向如图所示。
基本共射放大电路
Cb1
+
+ vi Rb _ VBB
+
c
RC Cb2 +
Rb
b
T
e VCC
vo RL
Cb1
+
+
_
v_i
RC T
VCC
Cb2
+
+
TRL
vo
_
RL:负载电阻
直流 负载线
i C (mA)
IB =100uA
N 3 （5.6V，1.6mA）
80uA 60uA
2
Q
40uA
IB=40uA、 RC=4K、 VCC=12V
1
20uA
M
0
2 4 6 8 10 12 vCE(v)
讨论：电路参数变化对Q点的影响
Rb改变： R bI B I C V C E
Q点沿MN向下移动
IB
+
Rb
VBE
VBB
_
IC
+
RC
i C(mA)
N 3
I B=100uA I B=80uA I B=60uA
VCE
VCC 2
_
1
I B=40uA
Q
Q’
I B=20uA
M
0 2 4 6 8 10 12 v CE
(2) 静态工作点的近似估算法
(2) 静态工作点的近似估算法
VCC
i C(mA)
300K
4K
12V
Rb
RC
N 3
=40
2
1
Q Q’
固定偏流电路
0 2468
I B=100uA I B=80uA I B=60uA I B=40uA
I B=20uA
M
10 12 v CE
电路参数变化对Q点的影响
VCC改变：
VCE VCC ICRC VCC IC不变VCE MN向右平移
2.1.2 共射电路放大原理
vi 变化—C—b1 iB 变化
——iC=——iB iC 变化
VCC
Rb
RC
12V
300K 4K Cb2
+
—vCE—= —VC—C -—iC—RC vCE 变化 —— vo 变化
Cb1
+
+ v_i
+
=40
vo
_
IB பைடு நூலகம்VCC 40 uA Rb
IC IB 1.6mA
第2章 放大电路基础
基本共射放大电路 ▪ 放大原理
▪ 性能指标
放大电路的分析方法 ▪ 图解分析法
▪ 模型分析法
放大电路的静态偏置及工作点的稳定 放大电路的三种基本组态 场效应管放大电路 多级放大电路 放大电路的频率响应
2.1 基本共射放大电路
1. 放大电路概念：基本放大电路一般是指由一个三极管与相 应元件组成的三种基本组态放大电路。
_
IC
+
RC
c、e回路 VCC
VCE
_
VBE=VCC-IBRb 输入特性 输出特性 VCE=VCC-ICRC
IB≈40uA、 RB=300K、 VCC=12V
2.2.1 图解分析法
1.静态分析
(1) 静态工作点的图解分析
(a) 画直流通路
(b) 把基极回路和 集电极回路电路 分为线性和非线 性两部分
2.2 放大电路的分析方法
图解分析法
静态分析 动态分析
模型分析法
BJT的折线化模型与静态工作点 BJT的交流小信号模型及放大器的交流
参数分析
直流通路与交流通路
静态：只考虑直流信号，即vi=0，各点电位不变 （直流工作状态）。
动态：只考虑交流信号，即vi不为0，各点电位变化 （交流工作状态）。
Cb1
+
+ vi Rb _ VBB
+
c
RC Cb2 +
b
T
e VCC
vo
_
(4)VBB：为发射结提供正偏。
基本共射放大电路的组成
(5)Rb：一般为几十K~几百千K， Rb ,Vbb 属基极回路
IB VBBVBE Rb
Cb1
+
+
一般，硅管VBE=0.7V 锗管VBE=0.2V
当VBB>>VBE时：
IB
直流通路： 电路中无变化量，电容相当于开路， 电感相当 于短路
交流通路： 电路中电容短路，电感开路，直流 电源对公共 端短路
放大电路建立正确的静态，是保证动态工 作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静 态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。
直流通路
Rb
C b1
+
vi
VCC
RC T
C b2
+
vo
VCE VCC-ICRC 5.6V
vi 1mViB5uA iC 0.2mA
vCEiCRC 0.8Vvo
2.1.2 共射电路放大原理
放大电路实现信号放大的工作过程
信号表示
信号表示（对IC 、VBE 、VCE 等意义相同）： IB 表示直流量 ib 表示交流变化量 iB 表示交直流混合量 Ib 表示相量
VCC
300K
4K
12V
Rb
RC
=40
固定偏流电路
i C(mA)
I B=100uA
N
I B=80uA
3
I B=60uA
2
Q
I B=40uA
Q’
1
I B=20uA
M
0
2 4 6 8 10 12 v CE
RC改变：
电路参数变化对Q点的影响
VCE VCC ICRC RC MN的斜率变小 MN绕M点逆时针转动
电容Cb1和Cb2断开
VCC Rb RC
T
直流通路
即能通过直流的通道。从C、B、E向外看， 有直流负载电阻， Rc 、Rb 。
2.2.1 图解分析法
1.静态分析
(1) 静态工作点的图解分析
(a) 画直流通路
(b) 把基极回路和 集电极回路电路 分为线性和非线 性两部分
IB
+
Rb VCC
b、e回V路BE