模拟电子技术第二章基本放大电路课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 基本放大电路,#,模拟电子技术,电 子 教 案,沈阳工业大学,电子技术教研室,第二章 基本放大电路,模拟电子技术第二章 基本放大电路,1,目 录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念,第二节 单管共射放大器的基本原理,第三节 单管共射放大器的分析方法,第四节 共集、共基放大器分析,第二章 基本放大电路,目 录第二章 基本放大电路,2,第二章 基本放大电路,本章内容：,双极型晶体管和单极型晶体管基本放大电路的组成、工作原理、动态参数和性能特点，以及放大电路静态工作点和动态参数的一般分析方法。,教学要求:,1.掌握放大器基本单元电路的电特性,2.掌握分析放大器基本方法,3.,建立放大器各种基本概念,模拟电路对信号最基本的处理就是,放大,。,本章是全书的重点。,目录,第二章 基本放大电路,第二章 基本放大电路本章内容：教学要求:模拟电路对信,3,第一节 放大器的基本概念,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念目录第二章 基本放大电路,4,第一节 放大器的基本概念,1从功能上看，它具有,放大作用,。,“放大”,是指能将输入的电信号（电压 Ui 或电流 Ii）增大到所需要的数值（Uo或Io)，供负载使用,放大器,是指能实现放大功能的电子电路,2.,从结构,上看它是一个二端口网络,3.,从本质上,看，放大器是一个能量转换器（控制器）,放大器必须具备Po（输入交流功率）Pi（输出交流功率）,Po是在放大器件控制下，从直流电源能量转换而来。,（以小能量控制大能量）,。,一、放大器的定义,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念1从功能上看，它具有放大作用。2,5,第一节 放大器的基本概念,4.,放大的基本要求,不失真是放大的前提，故要求失真在一定范围内,5.,放大器的四种类型,从放大器的输入端看可以是电压或电流，从输出端看也可以是电压或电流。故放大器有四种类型,电压放大器、电流放大器,互阻放大器、互导放大器,二、放大器的性能指标,衡量放大器的特性与性能优劣,要求：,明确定义，掌握物理意义。,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念4.放大的基本要求5.放大,6,第一节 放大器的基本概念,任何放大电路均可看成为,两端口网络,1.放大倍数,（又称“增益”、传输函数）,“放大倍数”,衡量放大器放大微弱电信号的能力,放大倍数,=输出量/输出量,数值越大表明放大能力越强，取值大小按需设定,放大增益常用,分贝(dB),表示：,A,u,(dB)=20log|U,O,/U,i,|,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念任何放大电路均可看成为两端口网络1,7,第一节 放大器的基本概念,输入电阻R,i,定义：,从放大器两个输入端看进去的等效电阻，也称,输入阻抗,R,i,物理意义,：,-衡量放大器从信号源中索取输入信号能力,-衡量放大器对信号源影响程度,对R,i,的要求,：以保证有效传输信号为目的，视信号源性质而定,若为电压源，应使R,i,Rs以求U,i,大；,若为电流源，则应使R,i,Rs以求I,i,大。,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念输入电阻Ri 对Ri的要求：以保,8,第一节 放大器的基本概念,3.输出电阻R,o,定义：,从放大器负载两输看进去的等效电阻，也称,输出,阻抗,Ro物理意义：,-衡量放大器“带负载能力”,-带负载能力是指当,I,L,变动时，,U,o,或I,o,保持恒定的能力,对Ro要求：,视放大器用途而定,电压放大器：要求,R,o,R,L,(,R,o,大好)。,R,i,和R,o,是交流电阻,即动态电阻,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念3.输出电阻RoRi和Ro是交流,9,由于电容、电感及半导体器件PN结的,电容效应,，使放大电路在信号低频段和高频段时，电压放大倍数数值与中频段相比下降，并产生相位的改变。,第一节 放大器的基本概念,4.,通频带,衡量放大电路对,不同频率,信号的适应能力,目录,第二章 基本放大电路,由于电容、电感及半导体器件PN结的电容,10,第一节 放大器的基本概念,5.失真率,THD,(小好),定义,：当放大器输入某一频率的正弦信号时，若输出是非正 弦波，就称该放大器发生了非线性失真。,实质：,输出信号中产生了,新频率,成分。,类型：,幅值失真、相位失真,成因：,放大器件的非线性,6.其它指标,最大不失真输出电压,U,om,(交流有效值),最大不失真输出功率P,om,与效率,噪声、静态功耗等,目录,第二章 基本放大电路,第一节 放大器的基本概念5.失真率THD (小好)6.,11,第二节 单管共射放大器的基本原理,一、单管放大器的组成规律,1.组成放大器的三要素,有起放大作用的器件（BJT、FET）,有直流电源,有,R、C、L,等无源元件,2.组成Amp三原则,直流电源的接法保证晶体管处于放大状态,保证信号传输畅通,输出失真在允许的范围内,目录,第二章 基本放大电路,第二节 单管共射放大器的基本原理一、单管放大器的组成规律1,12,第二节 单管共射放大器的基本原理,3.单管共射放大电路各元件作用,动态信号作用时,：,u,i,i,b,i,c,i,Rc,u,CE,(,uo,),输入电压U,i,=0时,，晶体管各极的电流、b-e间电压、管压降，,称为,静态工作点Q,。记作,I,BQ,、I,CQ,、,I,EQ,、U,BEQ,、U,CEQ,V,BB,、,R,b,：,使,U,BE,U,on,，且有合适的,I,BQ,否则输出信号失真,V,CC,：,使,U,CE,U,BE,，为负载提供能源,R,c,：,将,i,C,转换成,u,CE,(,u,o,),目录,第二章 基本放大电路,第二节 单管共射放大器的基本原理3.单管共射放大电路各元,13,第二节 单管共射放大器的基本原理,二、基本共射放大电路的工作原理,交、直流两种电压源,放大器呈现交、直两种工作状态,分析方法：,采用叠加原理,饱和失真,载止失真,目录,第二章 基本放大电路,第二节 单管共射放大器的基本原理二、基本共射放大电路的工作,14,第二节 单管共射放大器的基本原理,1工作点偏低（指,I,BQ,，I,CQ,偏小）产生,截止失真,三、工作点与波形失真的关系,载止失真,输入回路,首先失真,目录,第二章 基本放大电路,第二节 单管共射放大器的基本原理1工作点偏低（指IBQ，,15,第二节 单管共射放大器的基本原理,2,工作点偏高（指,I,BQ,，I,CQ,偏大）产生,饱和失真,饱和失真,产生于,输出回路,目录,第二章 基本放大电路,第二节 单管共射放大器的基本原理2工作点偏高（指IBQ，,16,四、放大电路的组成原则,第二节 单管共射放大器的基本原理,1.静态工作点合适：,合适的直流电源、合适的电路参数。,2.合适的信号通路：,动态信号能够作用于晶体管的输入回路；,在负载上能够获得放大了的动态信号。,3.对实用放大电路的要求,：共地、直流电源种类尽可能,少；,负载上无直流分量。,阻容耦合,直接耦合,目录,第二章 基本放大电路,四、放大电路的组成原则第二节 单管共射放大器的基本原理1.,17,第三节 单管共射放大器的分析方法,1.,图解法,是指在晶体管特性曲线上，采用作图方法分析放大器,特点：分析结果较直观，定量分析困难，用于大信 号分析,3.计算机辅助分析法,电子电路分析软件，如PSPICE、EWB、Multisim等,2.等效电路分析法,是指用晶体管等效模型，分析放大器,定量分析方便，应用较多,一、分析放大器的基本方法,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法1.图解法,18,第三节 单管共射放大器的分析方法,二、放大电路的直流通路和交流通路,通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存。,为简化分析，将它们分别作用，引入,直流通路,和,交流通路,。,1.直流工作状态（又称静态）,直流通路：,直流电流所流经的路径,指,u,i,=0,，直流电源作用时，放大器所处的工作状态。,此时晶体管各极电流、电压必为直流量。,画法,：,u,s,=0,，保留,R,s,；电容开路；电感相当于短路,计算静态工作点或Q点：,I,BQ,、I,CQ,、U,CEQ,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法二、放大电路的直流通路和交流,19,第三节 单管共射放大器的分析方法,例：直流通路分析,（阻容耦合共射电路）,画法：,u,s,=0,，保留,R,s,；,电容开路；,电感相当于短路,计算静态工作点：,I,BQ,、I,CQ,、U,CEQ,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法例：直流通路分析画法：us=,20,第三节 单管共射放大器的分析方法,2.,交流工作状态（动态）,交流通路：,交流电流所流经的路径,是指仅由信号源（,u,i,或,u,s,）作用时，放大器所处的工,作状态。此时晶体管各极电流、电压必为交流量。,画法：,电容短路；恒压源视为短路；恒流源视为开路,计算动态量：,A,u,(A,us,)、R,i,、R,o,交流通路,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法 2.交流工作状态（动态）,21,三、等效电路法,第三节 单管共射放大器的分析方法,1.直流模型：,适于静态工作点的分析,利用估算法(,U,BEQ,不变)求,Q,点，实质上利用了直流模型。,2.晶体管的,h,参数等效模型（交流等效模型）,半导体器件的非线性使放大电路的分析复杂化。,利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。,U,T,：,温度当量,26mV,Q点越高，r,be,越小,目录,第二章 基本放大电路,三、等效电路法第三节 单管共射放大器的分析方法1.直流模型,22,三.放大电路的动态分析,第三节 单管共射放大器的分析方法,1.分析步骤：,画微变等效电路：,用h参数等效模型画出放大器的交流等效电路,根据所求参数定义，列回路方程，求解。,2.共射电路的动态分析：,微变等效电路,目录,第二章 基本放大电路,三.放大电路的动态分析第三节 单管共射放大器的分析方法1.,23,第三节 单管共射放大器的分析方法,计算动态量：,A,u,(A,us,)、R,i,、R,o,求R,o,的通用方法：,将信号源短路，但保留内阻R,S,，将负载R,L,开路，对输出端外加一个假想电压源U,R,，得到一假想电流I,R，,则R,o,=U,R,/I,R,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法 计算动态量：求Ro的通用方,24,第三节 单管共射放大器的分析方法,四、静态工作点的稳定,Q,点稳定,是指,I,CQ,和,U,CEQ,在温度变化时基本不变，,这是靠,I,BQ,的变化得来的。,T,(),I,CQ,1.分压式静态工作点稳定电路,为了稳定,Q,点，通常,I,1,I,B,，即,I,1,I,2,基本不变,T,(),I,CQ,U,EQ,U,BEQ,(,U,BQ,基本不变),I,BQ,I,CQ,目录,第二章 基本放大电路,第三节 单管共射放大器的分析方法四、静态工作点的稳定Q点稳定,25,R,e,起直流负反馈作用,，值越大，反馈越强，,Q,点越稳定,但,R,e,取值不能太大？,动态分析：,A,u,、R,i,、R,o,有C,e,电容时,第三节 单管共射放大器的分析方法,目录,第二章 基本放大电路,Re起直流负反馈作用，值越大，反馈越强，Q点越稳定动态分析：,26,无C,e,电容时,静态无变化,第三节 单管共射放大器的分析方法,目录,第二章 基本放大电路,无Ce电容时静态无变化第三节 单管共射放大器的分析方法目录第,27,2.,稳定静态工作点的方法,第三节 单管共射放大器的分析方法,引入直流负反馈（前面电路）,温度补偿,利用对,温度敏感的元件,，在温度变化时直接影响输入回路。如，热敏电阻，二极管等,R,b1,-R,t,(NTC),R,b2=,-R,t,(PTC),目录,第二章 基本放