第2章 基本放大电路

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第2章基本放大电路

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)

第2章 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2.2基本放大电路的工作原理

第2章 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2.2基本放大电路的工作原理

18 33 25 2 - 1 - 35
2.2.4 放大电路的组成原则(P82~P83) 放大电路的组成原则(
一、放大电路的组成原则
1. 晶体管必须偏置在放大区: 晶体管必须偏置在放大区: ——发射结正偏,集电结反偏。 发射结正偏,集电结反偏。 发射结正偏 2. 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。 3. 输入信号能通过输入回路作用于放大管。 输入信号能通过输入回路作用于放大管。 4. 输出回路将变化的电流作用于负载。 输出回路将变化的电流作用于负载。
IC IE
( 略 小 IB) 忽 微 量
**3、输出特性三个区域的特点 、输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区:发射结正偏,集电结反偏。 放大区:发射结正偏,集电结反偏。 即: IC=βIB , 且 ∆IC = β ∆ IB
c b N P N e
UC>UB >UE
c b P N P e
UC<UB <UE
V BB − U BEQ + u i iB = Rb
= I BQ
= I BQ
ui + Rb + ib
2 - 1 - 30
iC = β i B
= β ( I BQ + i b ) = I CQ + i c
2 - 1 - 31
u CE = V CC − i C R c
= V CC − ( I CQ + i c ) R c
Ri越大,Ii 就越小,ui就越接近 S 越大, 就越小, 就越接近u
2 - 1 - 12
RO
表征放大电路带负载能力的。 表征放大电路带负载能力的 三、输出电阻 ------表征放大电路带负载能力的。 断开负载后, 断开负载后,向放大电路输出端看进去的等效内 定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比 输出电压有效值与输出电流有效值之比。 阻,定义为输出电压有效值与输出电流有效值之比。

第2章基本放大电路

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
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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
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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

2、基本放大电路

2、基本放大电路
以下面的共射极放大电路为例:
15
2.2.1 放大电路的组成
(1) 直流通路 直流通路:是指静态(ui=0)时,电路 中只有直流量流过的通路。 画直流通路有两个要点: ①电容视为开路 ②电感视为短路 估算电路的静态工作点Q时必须依据直 流通路。
16
2.2.1 放大电路的组成
共射电路直流通路
17
2.2.1 放大电路的组成
45
2.2.3 分压式共发射极放大电路
2、分压式共发射极放大电路分析
B点的电流方程为:
I1 = I 2 + I B
46
为了稳定Q点,通常选择合适的电阻Rb1、Rb2,使 I1>>IB,I1≈I2。
2.2.3 分压式共发射极放大电路
B点的电位
UB ≈
Rb2 VCC Rb1 + Rb2
基极电位UB仅由Rb1、Rb2和VCC决定,与环境温度无关,即当温 度升高时,UB基本不变。
41
2.2.2 放大电路的分析方法
②输入电阻Ri ③输出电阻Ro
将信号源短路,负载开路,在输出端加入测试电压u,产生电流 i,由于ib =0, ibβ =0,u=iRc,则输出电阻
ui ii ( Rb // rbe ) Ri = = = Rb // rbe ii ii
u Ro = = Rc i
42
27
2.2.2 放大电路的分析方法
交流负载线如下图所示
28
2.2.2 放大电路的分析方法
总结: 交流负载线与直流负载线相交于Q点 当负载开路时,交流负载线与直流负载线 重合。 带负载后的电压放大倍数会减小
29
2.2.2 放大电路的分析方法
(3) 静态工作点的选择 三极管是一个非线性器件,有截止区、放 大区、饱和区三个工作区,如果信号在放 大的过程中,放大器的工作范围超出了特 性曲线的线性放大区域,进入了截止区或 饱和区,集电极电流ic与基极电流ib 不再成 线性比例的关系,则会导致输出信号出现 非线性失真。 非线性失真有两类:截止失真和饱和失真

第二章(简好用新)-基本放大电路..

第二章(简好用新)-基本放大电路..

五、实用共发射极放大电路
1.温度对工作点的影响
温度升高
UBE减小 ICBO增大
β增大
注:旁路电容的作用。接人发射极电阻 RE,一方面发射极电流的直流分量IE 通过它能起到自动稳定静态工作点的作 用;另一方面发射极电流的交流分量ie 也会产生交流压降,使uBE减小,这样 就会降低电压放大倍数,因此增加了旁 路电容,使交流信号从电容上流过。
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us


E B
V
us+-
Rs
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
交流通路
二、共集电极放大电路分析 1.静态工作点的计算
VCC IBQRB U BEQ IEQRE
I BQ

VCC U BE
RB (1 )RE
ICQ I BQ I EQ
动态分析步骤:
1.先画出交流通路, 有时为了便于分析, 还要把电路变形为我 们便于分析的方式。
2.根据交流通路画微 变等效电路
E B
V
RB C ui+-
RE
RL
+-uo
ic
ii
ib
C
+ BE
+ Rs ui RB RE
RL
+
uo
us


Ii B
Ib
Ic
画微变等效电路时需注意的 问题:
1.交流通路变化成微变等效
RC
C2
+-
uCE

模电第二章 基本放大电路

模电第二章 基本放大电路
温 T ( C 度 ) I C T ( C I C ) E I C O
T ( C U B ) 不 E I B I C 变
温度T (C) IC ,
若此时I B
,则I

CQ
U CEQ在输出特性坐标
系中的位置就可能
基本不变。
2.4 放大电路静态工作点的稳定
一、典型电路
消除方法:增大Rb,减小Rc,减小β。
例2-1:由于电路参数的改变使静态工作点产生如图所示变化。 试问(1)当Q从Q1移到Q2、 从Q2移到Q3、 从Q3移到Q4时, 分别是电路的哪个参数变化造成的?这些参数是如何变化的?
4mA 3mA 2mA 1mA
40µA
Q3
Q4
30µA 20µA
IB=10µA
2 6 m V
2 6 m V
r b e 2 0 0 ( 1 ) I E Q 2 0 0 ( 1 3 0 ) 1 . 2 m A 8 7 1 . 6 7
R i R b ∥ r b e r b e 8 7 1 . 6 7 R o R c 6 k
2.4 放大电路静态工作点的稳定
温度对Q点的影响
2、放大电路的动态分析(性能指标分析)
(1)放大电路的动态图解分析法
结论: 1. ui uBE iB iC uCE uo
阻容耦合共射放大电路
2、放大电路的动态分析(性能指标分析)
(1)放大电路的动态图解分析法 二、图解分析
结论: 2. uo与ui相位相反;3. 测量电压放大倍数;4. 最大不失 真输出电压Uom (UCEQ -UCES与 VCC- UCEQ ,取其小者,除以 2 )。
Q
UBE/V
UBEQ VCC
1、放大电路的静态工作点 (2)图解法确定静态工作点

(完整版)第2章基本放大电路(2--放大电路的微变等效电路分析方法)

(完整版)第2章基本放大电路(2--放大电路的微变等效电路分析方法)
第3页 3
(2)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
Ri Rb // rbe
对于共发射极低频电压放 大倍数,rbe约为1KΩ左右。
通常Rb》 rbe,所以Ri≈ rbe。 Ri越大,放大电路从信号源取得的信号也越大。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
第4页 4
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 输出电阻
第第2章2 章基基本本放放大大电电路 微变等效电路分析法
微变等效电路法就是在小信号条件下,在给定的工作范围内,将晶体管看 成一个线性元件。把晶体管放大电路等效成一个线性电路来进行分析、计算。
1.晶体管的微变等效模型 (1)晶体管输入回路的等效电路
rbe为晶体管的交流输入电阻,
广东水利电力职业技术学院电力系WXH
RL Re // RL
AV
Vo Vi
(1 ) R'L rbe (1 )R&院电力系WXH
输入电压与输 出电压同相
电压跟随器
第 10 页 10
(3)输入电阻
第第2章2 章基基本本放放I•大T大电电路
Ri
VT IT
+

Rb // RL
VT
-
(4)输出电阻
Ro
RS
rbe
第 15 页 15
第第2章2 章基基本本放放大大电电路
放大电路的幅频特性和相频特性,称为频 率响应。因放大电路对不同频率成分信号的增 益不同,从而使输出波形产生失真,称为幅度 频率失真,简称幅频失真。放大电路对不同频 率成分信号的相移不同,从而使输出波形产生 失真,称为相位频率失真,简称相频失真。幅 频失真和相频失真是线性失真。
广东水利电力职业技术学院电力系WXH

模电 第2章

模电 第2章

第2章 基本放大电路
2.1 放大概念
I&i I&o
( 2) AVO
&' VO & 1 Vi
+
&' & & VO AVOVi Vi
Rs
+
Ro 放大 +
Ri 电路
V&

' o
+
V&s

V&i

V&o

RL
& Ri V & Vi s Rs Ri
求解示意图
106 6 1 0.5( V ) 6 10 10
C1
+
+
IB T
ui
RL
uo
共发射极组态基本放大电路
电流控制和放大。 为 IB 提供偏流 Vcc用于提供电 将变化的集电极电流 源,使三极管工作 转换为电压输出. 在线性区。 耦合电容:隔直流、传交流,保证信号传输。
第2章 基本放大电路
2.1 放大概念
模电中,以输入和 输出回路的共同端 作为电位参考点, 叫做“地”,用 “”表示。
(1)如果直接将它与10 的扬声器相接,扬声器上的电压和功率
各为多少?(2)如果在拾音头和扬声器之间接入一个放大电路, 其输入电阻Ri= 1M ,输出电阻Ro= 10 ,开路电压增益为1, 则此时扬声器上的电压和功率各为多少? 解:
Rs +
V&S
I&o
+ Rs RL +
I&i
+ Ro 放大 + Ri 电路
2、若输出为电流形式,则 Ro 越大越好。
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第2章 基本放大电路
在放大电路中,常把输入电压、输出电压以及直流电压的 公共端称为“地”, 用符号“⊥”表示,实际上该端并不是真 正接到地,而是在分析放大电路时, 以“地”点作为零电位点 (即参考电位点),这样,电路中任一点的电位就是该点与 “地”之间的电压。
第2章 基本放大电路
2. 工作原理
假设电路中的参数和三极管的特性能保证三极管工作在放大 区。 当输入信号为零时,放大电路中只有直流信号,放大电路的 输入端 AO 等效为短路。这时, C1 与发射结并联, C1 两端的直流 电压UC1=UBE,极性为左负右正。同理,C2两端的电压UC2=UCE, 极性为左正右负。 当输入信号加入放大电路时,输入的交流电压ui通过电容C1 加在三极管的发射结。 ui=Uimsinωt
一个电源即可。方法是省去基极直流电源 UBB,适当调整基极电
阻Rb数值,将其接到集电极直流电源 UCC的正端,同样可保证发
射结正偏。直流电源UCC的电池符号可以不画,只标出它对“地” 如此按习惯画法画出外接信号源和负载的单管共射放大电路如图 2-5(a)所示。 根据上述画直流通路和交流通路的原则可得到图2-5(a)的 直流通路和交流通路如图2-5(b)和(c)所示。
U A o A uu u U i
(2-1)
电流放大倍数是输出电流的变化量和输入电流的变化量之比,
用正弦量表示为
I A o A ii i I i
(2-2)
第2章 基本放大电路
互阻放大倍数是输出电压的变化量和输入电流的变化量之
比, 用正弦量表示为
其量纲为电阻。
驱动扬声器,使其发出比原来大得多的声音。放大电路放大的实 质是能量的控制和转换。在输入信号作用下,放大电路将直流电 源所提供的能量转换成负载(例如扬声器)所获得的能量,这个 能量大于信号源所提供的能量。 因此放大电路的基本特征是功率 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。那么,由谁来控制能量转换呢?答案是有源器
U Ri i I i
(2-5)
Ri越大,则放大电路输入端从信号源分得的电压越大,输入
,信号源电压损失小;Ri越小, 越接近于信号源电压 U 电压 U s i
则放大电路输入端从信号源分得的电压越小,信号源内阻消耗的 能量大,信号源电压损失大,所以希望输入电阻越大越好。
第2章 基本放大电路 3. 输出电阻
(2-8)
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。
第2章 基本放大电路 5. 非线性失真系数 由于放大器件具有非线性特性,因此它们的线性放大范围有 一定的限度,超过这个限度, 将会产生非线性失真。当输入单一 频率的正弦信号时,输出波形中除基波成分外,还含有一定数量 的谐波,所有的谐波成分总量与基波成分之比,称为非线性失真 系数D。设基波幅值为 A1 、二次谐波幅值为 A2 、三次谐波幅值为 A3、……,则
iC=βIB+βIbmsinωt=IC+ICmsinωt
第2章 基本放大电路
上式中ICmsinωt是被放大了的集电极交流电流ic,从图2-2可
以看到集电极和发射极之间的电压uCE为 uCE=UCC-iCRc 当输入信号 ui 增大时,交流电流 ic增大, Rc上的电压增大,
于是uCE减小;当ui减小时,ic减小,Rc上的电压随之减小,
常定义输出电阻Ro是在信号源短路(
=0, Rs保留),负载开 U s
路的条件下,放大电路的输出端外加电压 U
I
,即
U Ro U 0 I s
(2-6)
RL
第2章 基本放大电路
在实际工作中,也可根据放大电路空载时测得的输出电压
' 和带负载时测得的输出电压 U 来得到,即 U o o
第2章 基本放大电路 那么,此时发射结上的瞬时电压uBE uBE=UC1+ui=UBE+Uimsinωt
上式表明三极管发射结上的电压是直流电压和交流电压的叠加,
也就是说在直流信号基础之上叠加了一个交流信号。 在uBE的作用下,基极电流iB iB=IB+ib=IB+Ibmsinωt
由于三极管集电极电流iC受基极电流iB的控制,根据iC=βiB,则有
图 2-5 (a) 单管共射放大电路; (b) 直流通路; (c) 交流通路
第2章 基本放大电路
2.1.4
当外加输入信号为零时,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UCC 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
第2章 基本放大电路
第2章 基本放大电路
2.1 放大电路的基本概念 2.2 放大电路的分析方法 2.3 放大电路静态工作点的稳定 2.4 共集放大电路和共基放大电路 2.5 场效应管放大电路
第2章 基本放大电路
2.1 放大电路的基本概念
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
直流通路和交流通路。所谓直流通路是指在直流电源作用下,直
流电流所流经的路径。画直流通路的原则是电容视为开路、电感 视为短路。所谓交流通路是指在输入信号作用下,交流电流所流 经的路径。画交流通路的原则是容量大的电容视为短路(如耦合 电容),直流电压源(忽略其内阻)视为短路。
第2章 基本放大电路 现以单管共射放大电路为例,画出直流通路和交流通路。在 图2-2中,由于UBB和UCC的负端连在一起,为了方便起见,只用
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。 由图2-5(b)的直流通路可求得静态基极电流为
I BQ
U CC U BEQ Rb
(2-11)
第2章 基本放大电路 在近似估算中常认为 UBEQ 为已知量,可近似认为硅管的 UBEQ=(0.6~0.8) V,锗管的UBEQ=(0.1~0.3) V。 已知三极管的集电极电流与基极电流之间的关系为
Pom与直流电源消耗的功率PV之比称为效率η,即
Pom P V
它反映了直流电源的利用率。
(2-10)
第2章 基本放大电路 2.1.3 由放大电路的工作原理可知,放大电路工作在放大状态时, 电路中交直流信号是并存的。为了便于分析,常将交流信号和直 流信号分开研究。 这样就需要根据电路的具体情况,正确地画出
的电压大小和极性,其正端接集电极电阻Rc,以保证集电结反偏。
第2章 基本放大电路
+UCC Rb C1 + Rs + us - + ui - (a) Rc + C2 V RL uo - (b) + Rb Rc V
+UCC + V Rs + us - + u i Rb - (c) - Rc RL uo
(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。其原理框图如图2 -1所示。
输入信号 放大电路 输出信号
话筒
扬声器
图 2-1 扩音机原理框图
第2章 基本放大电路 当人们对着话筒讲话时,声音信号经过话筒(传感器)被转
变成微弱的电信号,经放大电路放大成足够强的电信号后,才能
放大电路的输出端电压在带负载时和空载时是不同的,带负
比空载时的输出电压 U ' 有所降低,这是因为 载时的输出电压 U o o
在输出端接有负载时,内阻上的分压使输出电压降低,这个内阻 称为输出电阻Ro,它是从放大电路输出端看进去的等效电阻。通
从输出端看放大电路, 放大电路可等效为一个带有内阻的电压源,
I i

I o
+ Ro 放大 + 电路 Uo -
Rs + U
s
U i

Ri
RL
U o
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ


图 2-3 放大电路示意图
第2章 基本放大电路
1. 放大倍数
放大倍数是衡量放大电路放大能力的重要指标。电压放大 倍数是输出电压的变化量和输入电压的变化量之比。当放大电 路的输入为正弦信号时,变化量也可用电压的正弦量来表示, 即
A2 A3 D A A 1 1
2
2
(2-9)
第2章 基本放大电路
6. 最大不失真输出电压 最大不失真输出电压是指在输出波形不失真的情况下,放 大电路可提供给负载的最大输出电压。一般用有效值Uom表示。
第2章 基本放大电路 7. 最大输出功率和效率 最大输出功率是指在输出信号不失真的情况下,负载上能获 得的最大功率,记为Pom。在放大电路中,输入信号的功率通常 较小,经放大电路放大器件的控制作用将直流电源的功率转换为 交流功率,使负载上得到较大的输出功率。通常将最大输出功率
第2章 基本放大电路
iC IC iB IB O C1 A ui O t O + ui - Rb UBB + iB + b u BE - t iC c V e iE + u CE - UCC - O Rc uo O t u CE UCE O + C2 B + uo O t t
图 2-2 单管共射基本放大电路
件,即三极管和场效应管等等。
第2章 基本放大电路
2.1.1
1. 基本放大电路的组成
所谓基本放大电路是指由一个放大器件(例如三极管)所构
成的简单放大电路。由前面的分析可知,三极管有三个电极,
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