《电子第七章》PPT课件

一、放大电路的组成,1.放大电路的组成原理,为保证三极管工作在放大区，发射结必须正偏，集电结反偏。,被放大信号加在发射结，以控制三极管基极电流，从而控制集电极电流，将受控制的集电极电流转换为电压输出。,直流偏置仅设置静态工作点，为了保证三极管工作在放大区，放大是对交流信号放大，所以应将直流和交流隔离。电容对频率较高的信号容抗很小（可认为短路），对直流信号具有隔离作用（相当于开路）。,研究对象：放大电路的各种参数计算；,关注焦点：放大电路的组成、直流通道和交流通道画法。,第七章 放大电路基础,根据放大电路的组成原理可以得到如下电路，三极管的外部电路应满足T处于放大状态的外部条件的要求。,U,BB,保证发射结正向偏置，,U,CC,保证了集电结的反向偏置。,C,1,和,C,2,是隔直电容。,+,C,2,-,+,-,C,1,+,R,c,T,R,L,U,0,R,s,R,b,U,i,U,CC,+,U,s,U,BB,-,由图可知放大电路需要两个电源,U,BB,和,U,CC,，这会给使用带来极大不方便，为了减少电源，可将电路改为下图。在电子电路中常用的画法是下右图。,+,U,CC,R,b,R,c,+,C,2,-,-,C,1,+,R,s,R,L,U,i,U,o,+,U,s,-,+,C,2,-,+,-,C,1,+,R,c,R,L,U,0,R,s,R,b,U,i,+,U,s,U,CC,-,2.直流通道和交流通道,由于在直流电路中，电容可以看作为开路，所以将电容断开就得到直流通道。直流通道用于静态分析,交流通道。由于电容,C,1,和,C,2,的值较大，对于交流信号而言，容抗较小，可以视为短路。关键是如何理解电源的交流通道，由于理想的直流电源的内阻为零，对于交流变化信号在直流电源上产生的压降是为零。交流通道用于动态分析。,+,U,CC,R,b,R,c,直流通路,+,R,c,R,L,U,O,R,s,+,R,b,U,s,-,交流通路,+,U,CC,R,b,R,c,+,C,2,-,-,C,1,+,R,s,R,L,U,i,U,o,+,U,s,-,二、放大电路的静态分析,对放大电路的静态分析，就是对放大电路的直流通道进行分析。这就是求放大电路的直流的直流工作点或称为静态工作点，放大电路的静态工作点对放大电路的性能有很大影响。,放大电路的分析可以用解析法，也可以用图解法。,1.解析法确定静态工作点,在解析法分析静态工作点时，三极管的结压降,硅管：,U,BE,=0.60.8V，通常取0.7V,锗管：,U,BE,=0.10.3V，通常取0.3V,静态工作点通常需要确定,I,BQ,、,I,CQ,、,U,CEQ,。,下面以右图为例计算。,+12V,280,3k,=50,直流通路,二、静态工作点的估算法分析,u,i,=0时,I,BQ,I,CQ,I,EQ,=I,BQ,+I,CQ,V,BB,R,b,+V,CC,R,C,T,u,i,I,CQ,=I,BQ,基本放大电路的静态工作点表达式,I,BQ,I,CQ,U,CEQ,V,BB,R,b,+V,CC,R,C,T,基本放大电路的静态工作点,I,BQ,I,CQ,U,BEQ,U,CEQ,(I,CQ,U,CEQ,),(I,BQ,U,BEQ,),V,BB,R,b,+V,CC,R,C,T,u,i,(I,BQ,U,BEQ,),和,(I,CQ,U,CEQ,),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。,i,B,u,BE,Q,I,BQ,U,BEQ,i,C,u,CE,Q,U,CEQ,I,CQ,I,BQ,u,BE,=V,BB,i,B,R,b,V,BB,直流负载线,与输入特性的交点就是Q点,Q,i,B,u,BE,I,BQ,U,BEQ,i,C,u,CE,u,CE,=V,CC,i,C,R,C,V,CC,直流负载线,与输出特性的交点就是Q点,Q,i,B,=I,BQ,I,CQ,U,CEQ,u,CE,i,C,满足,什么关系？,2、u,CE,=V,CC,i,C,R,C,。,2.输出分析,1、i,B,=I,BQ,的输出特性曲线。,U,cc,对,Q,点的影响,i,C,(mA),4,3,2,1,0,u,CE,(V),i,B,4,=80,A,i,B,3,=,60,A,i,B,2,=40,A,i,B,2,=20,A,N,M,Q,R,c,对,Q,点的影响,i,C,(mA),4,3,2,1,0,u,CE,(V),i,B,4,=80,A,i,B,3,=,60,A,i,B,2,=40,A,i,B,2,=20,A,N,M,Q,3.电路参数对静态工作点的影响,R,b,对,Q,点的影响,i,C,(mA),4,3,2,1,0,u,CE,(V),i,B,4,=80,A,i,B,3,=,60,A,i,B,2,=40,A,i,B,2,=20,A,N,M,Q,Q,2,Q,1,Q,1,Q,2,Q,1,Q,2,三、放大电路的动态分析,在放大电路的输入端加入交流信号后，三极管的基极电流就会在静态电流,I,BQ,附近变化，分析三极管后加入交流信号的过程称为动态分析。,+,R,c,R,L,U,O,R,s,+,R,b,U,s,-,交流通路,交流波形的画法。,设输入信号为：,t,u,i,/mV,0,t,u,BE,/mV,U,BEQ,0,i,B,/,A,t,60,40,20,0,i,C,/mA,t,3,2,1,0,u,CE,/V,t,7.5,6.0,4.5,0,2.放大电路的非线性失真,作为放大电路，应使输出电压尽可能大，但受到三极管的非线性特性的限制，当信号过大或静态工作点不合适，输出波形将会发生失真。输入信号经过放大后产生失真是我们不希望的，因此我们讨论导致非线性失真产生的原因。,图解法可以形象的说明非线性失真的产生。,由三极管特性曲线非线性引起的失真,a.输入特性非线性引起的失真,b.输出特性的间距不均匀引起的失真,i,B,i,b,I,B,Q,u,be,u,i,i,C,i,b,i,c,Q I,BQ,0,u,CE,u,cc,静态工作点不合适引起的失真,静态工作点过高会引起饱和失真，静态工作点过低会导致截止失真。,i,C,交流负载线,i,c,i,b,0,t,0,u,CE,0,u,CE,t,i,C,交流负载线,i,c,i,b,0,t,0,u,CE,0,u,CE,t,i,C,/mA,交流负载线,Q,直流负载线,U,ces,u,CE,/,V,U,CEQ,I,CQ,R,L,最大不失真输出波形,失真输出波形,4.三种基本组态放大电路的分析,用微变等效电路对三种基本放大电路进行分析,放大电路的性能指标,a.电压放大倍数,b.电流放大倍数,c.功率放大倍数,d.输入电阻,e.输出电阻,u,be,i,b,u,ce,i,c,u,be,r,be,i,b,i,b,r,ce,u,ce,i,c,r,ce,很大，一般忽略。,u,be,i,b,u,ce,i,c,u,be,r,be,i,b,i,b,u,ce,i,c,等效,弄清楚等效的概念：,1、对谁等效。2、怎么等效。,e,b,c,b,e,c,R,b,R,C,R,L,u,i,u,o,交流通道,2、放大电路的,微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,r,be,i,b,i,b,i,i,i,c,u,i,u,o,R,b,R,C,R,L,R,b,R,C,R,L,u,i,u,o,3、电压放大倍数的计算：,负载电阻越小，放大倍数越小。,r,be,R,b,R,C,R,L,A,u,I,i,U,S,U,i,输入电阻：,4、输入电阻的计算：,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。,输入电阻,是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。,电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。,r,be,R,b,R,C,R,L,在电路的计算中求r,o,的方法：,1、所有的电源置零。,2、加压求流法。,U,I,将独立源置零，保留受控源。,5、输出电阻的计算：,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,0,r,be,R,B,R,C,0,所以：,用加压求流法求输出电阻：,共发射极放大电路,电路与微变等效电路如图所示,C,2,R,s,C,1,u,i,R,L,U,o,U,s,+,U,CC,R,b,R,c,I,i,I,b,I,c,I,o,b,c,+,R,s,U,i,R,b,r,be,I,b,R,c,R,L,U,o,+,U,s,-,e,-,r,i,r,i,r,o,讨论：,a.负号表示输出电压与输入电压相位相反。,b.电压放大倍数与,和静态工作点关系,静态工作点较低时，,r,bb,较小。,静态工作点较高时，,r,be,r,bb,。,I,i,I,o,e,c,R,s,I,e,I,b,+,U,i,R,e,r,be,R,c,R,L,U,o,U,s,I,b,-,b,r,i,r,i,r,o,C,1,C,2,R,s,R,b,1,R,c,+,U,i,R,e,R,L,U,o,U,s,R,b,2,C,b,U,cc,-,共基极放大电路,发射极作为输入端，集电极作为输出端，基极是输入、输出的公共端。,+,U,oc,_,I,sc,四、静态工作点的稳定及偏置电路,半导体器件是一种对温度十分敏感的器件，,温度上升,时反映在如下几个主要方面：,反向饱和电流,I,CBO,增加，穿透电流,I,CEO,=,(1+,),I,CBO,也增加。反映在特性曲线上就是使特性曲线上移。,射基电压,U,BE,下降，在外加电压和电阻不变的情况下，使基极电流,I,b,上升。,使三极管的电流放大倍数,增大，使特性曲线间距增大。,综合起来，温度上升，将引起集电极电流,I,C,增加，使静态工作点随之变化（提高）。静态工作点提高会导致饱和失真。如何能做到温度升高,I,C,保持不变呢？采用电流负反馈稳定电流。,i,C,I,B,2,I,B,2,Q I,BQ,Q I,BQ,I,B,1,I,B,1,0,u,CE,饱和失真,+,U,CC,R,c,I R,b,2,C,2,+,C,1,U,B,+,I,B,U,E,R,L,U,o,R,s,+,U,i,I,R,R,b,1,R,e,U,s,-,I,E,C,e,-,-,为了保证静态点稳定，应满足如下两个条件：,（1）保持,U,B,不变,（2）保持,U,E,恒定,T,I,E,I,E,R,e,U,BE,I,E,估算公式：,精确计算，用戴维南等效电路计算输入回路：,R,c,R,b,U,CC,U,BB,R,e,+,R,s,I,b,r,be,I,b,+,U,i,R,b,2,R,b,1,R,c,R,L,U,o,U,s,-,-,例：,U,CC,=24V,R,b,1,=20k,R,b,1,=60k,R,e,=1.8k,，,R,c,=3.3k,=50。估算工作点。,+,U,CC,R,c,I R,b,2,C,2,+,C,1,U,B,+,I,B,U,E,R,L,U,o,R,s,+,U,i,I,R,R,b,1,R,e,U,s,-,I,E,C,e,-,-,例：两个放大电路，已知,=50，,r,bb,=200，,U,BEQ,=0.7V，电路的其他参数见图。,（1）分别求两放大电路的放大倍数和输入、输出电阻；,（2）若三极管,值都增大一倍，分析静态工作点发生怎样变化？,（3）若三极管,值都增大一倍，两电路放大倍数如何变化？,+,U,CC,=12V,560k,5k,R,b,R,c,C,2,+,+,C,1,u,i,R,L,U,o,5k,-,5k,+,U,CC,=12V,50k,R,c,I R,b,2,C,2,+,C,1,U,B,5k,+,I,B,U,E,R,L,U,o,20k,U,i,I,R,R,b,1,2.7k,-,I,E,R,e,C,e,-,静态工作点计算：,动态分析计算。两个放大电路的静态工作点,I,CQ,的值相同，所以,+,I,b,r,be,I,b,U,i,R,b,R,c,R,L,U,o,-,+,I,b,r,be,I,b,U,i,R,b,1,R,b,2,R,c,R,L,U,o,-,当,值由50增大