基本放大电路性能指标及工作原理.ppt

第二章 基本放大电路,2.1 放大的概念和电路主要指标,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,2.6 场效应管放大电路,2.1 放大的概念和电路主要指标,放大,顶部失真,底部失真,2.1.1 放大的概念,放大的基本要求：一是能够放大；二是不失真，只有在不失真的情况下放大才有意义。,1、电子学中放大：电信号的放大。,放大电路基本特征：功率的放大。即负载上总能获得比输入信号大得多的电压或电流（可以实现电压的放大，也可以是电流的放大），有时兼而有之。,2、放大电路的测试信号：正弦信号,将微弱的变化信号放大成较大的信号。输出电压或电流在幅度上得到了放大，实现功率的放大。,任何稳态信号都可分解为若干频率正弦信号（谐波）的叠加。,(电压或电流),eg：扬声器,振幅放大，频率不变.,在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载获得的能量，所以说输出信号的能量实际上是由直流电源提供的。,3、放大电路的本质：能量的控制和转换。,2.1.1 放大电路的性能指标,信号源,信号源内阻,输入电压,输出电压,输入电流,输出电流,任何一个放大电路均可看作一个两端口网络。,对电路的要求：,要具有放大能力,输入电阻Ri越大，输入信号越接近信号源,输入出电阻Ro越小，带负载能力越强,输入回路,输出回路,一、放大倍数：,表示放大器的放大能力，为输出量与输入量之比。,1.电压放大倍数：,2.电流放大倍数：,3.电压对电流的放大倍数：,4.电流对电压的放大倍数：,量纲:电阻,（互阻放大倍数）,（互导放大倍数）,量纲:电导,（复数，反映了输出与输入的幅值比与相位差）,（Uo、Ui分别为输入和输出电压的有效值）,二、输入电阻Ri,从放大电路输入端看进去的等效电阻：,输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流能力大小的参数，Ri越大，放大电路从信号源吸取的电流越小，信号源内阻上的压降越小，放大电路所得到的输入电压越接近于信号源电压，即信号电压的损失越小。,一 般来说， Ri越大越好。,但为了使输入电流大一些，则应使Ri小一些。,三、输出电阻Ro,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小表明放大电路带负载的能力越强，反之则弱。,RL变化时，UO也变化，RO越小,UO的变化就越小。,空载时输出电压的有效值,带负载时输出电压的有效值,四、通频带,在输入信号频率较低或较高时，放大倍数会明显下降，一般情况下，放大电路只适用于放大某一个特定频率范围内的信号。,衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。,放大电路的频率指标,通频带：fbw=fHfL,下限截止频率,上限截止频率,注：放大电路的放大倍数为中频放大倍数,五、非线性失真系数 D,由于晶体管、场效应管等器件具有非线性特性，其线性放大范围有一定的限度。所以在输入正弦信号的幅度超过一定值时，输出的电压将产生非线性失真。,而放大电路的输出信号中除基波外，还含有许多谐波分量，即在输出信号中产生了输入信号中没有的新的频率分量。输出波形中所有谐波总量与基波成分之比称为非线性失真系数 D。,注：放大电路的输入信号不能无限制增大，太大会 引起失真。,六、最大不失真输出电压,当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压称为最大不失真输出电压。,一般，以有效值Uom表示。,七、最大输出功率与效率,在输出信号不失真的情况下，负载上能够获得的最大功率称为最大输出功率Pom。,输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，直流电源能量的利用率称为效率。,注：放大电路的输出信号受限制。,PV：电源消耗的功率,2.2 基本共射放大电路的工作原理,一、基本放大电路的组成及各元件的作用,基极电源与 基极电阻,集电极电阻,集电极电源,作用：保证发射结正偏，并提供适当的静态工作点,作用：为电路提供能量，并保证集电结反偏,作用：将变化的电流转化为变化的电压,（a）输入信号Ui为正弦波电压，当ui=0时，电路处于静态。,(b) 加交流输入信号ui(很小）时，电路中各处的电压和电流都随ui变化。,ui变化时，IB 上将叠加一个动态电流ib,IC 上也将叠加一个动态电流iC,管压降UCE也将发生变化，变化量就是输出的动态电压uo，实现了电压放大,二、基本放大电路的工作原理,（1）静态工作点,未加交流输入信号（ui0），称为直流工作状态或静态。电路中各处的电压和电流都是不变的直流。,用IB、 IC、 UBE 、UCE，这4个量来描述电路的静态工作点，用Q表示。,(IBQ、 UBEQ 、ICQ、UCEQ),静态分析:确定放大电路的静态值(直流电源单独作用 ),(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Q。,（2）放大电路的波形分析,加入小的交流信号ui=0.1sinwt,动态信号驮载在静态之上,IB、IC、UBE、UCE-直流信号,ib、ic、 ube 、uce -交流信号,iB 、iC、 uBE、 uCE-交流直流叠加,Ib、Ic、Ube、 Uce-交流信号有效值,注：放大电路的信号是动态信号。,与ic相位相反,与ui相位相同,（3）设置静态工作点的必要性,为什么放大的对象是动态信号，却要求晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？,其峰值小于开启电压，晶体管工作在截止状态，无法实现放大。,只能在信号的正半周导通，输出电压严重失真。,因此，必须让小的交流信号叠加在直流之上，才能保证晶体管在整个信号周期内始终工作在放大状态，输出电压不产生非线性失真。,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！,三、放大电路的组成原则,晶体管必须工作在放大区；场效应管必须工作在恒流区。,电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作点，使整个波形处于放大区。,信号能够输入到放大电路中。,信号能够输出作用于负载。,放大电路必须满足以下条件：,四、常见的两种共射放大电路,基极电源与集电极电源合二为一,基极增加了一个电阻Rb1?,若没有基极电阻，静态时输入端短路，晶体管截止，IBQ=0，电路不能正常工作。,特点：输入信号与放大电路、放大电路与输出信号直接相连,（1）直接耦合放大电路,Rb1必不可少！,缺点：输入信号在b上有损失,静态工作点：,基极电阻Rb由C1取代,特点：输入信号与放大电路、放大电路与输出信号由电容相连,静态时，电容两端电压为UBEQ，能保证晶体管工作在放大状态。,耦合电容,（2）阻容耦合放大电路,输入信号无损失地加在放大管的基极与发射极之间,静态工作点：,