电子线路PPT(梁明理)第五版第二章1.ppt

第二章放大电路基础 2 1放大电路的组成及工作原理 2 1 1放大电路的功能及组成 功能 放大电信号 1 电路组成 A 核心器件BJT B 偏置电路 提供放大外部条件 发射结正偏 集电结反偏 C 输入 输出电路 vi的引入 vo引出 2 简单工作原理 vi 0 vi Vsin t vCE VCC iC RC 3 简化电路及习惯画法 习惯画法 共射极基本放大电路 静态 输入信号为零 vi 0或ii 0 时 放大电路的工作状态 也称直流工作状态 电路处于静态时 三极管各电极的电压 电流在特性曲线上确定为一点 称为静态工作点 常称为Q点 一般用IBQ ICQ 和VCEQ VBEQ表示 直流通路 共射极放大电路 静态等效电路 动态 输入信号不为零时 放大电路的工作状态 也称交流工作状态 交流通路 共射极放大电路 动态等效电路 直流通路 交流通路 例 求Q点 2 1 2放大器的性能指标 1 电压放大倍数 电压放大倍数是最常被研究和测试的参数 电压放大倍数 电流放大倍数 互阻放大倍数 互导放大倍数 2 输入电阻Ri和输出电阻R0 从输入端看进去的等效电阻 将输出等效成有内阻的电压源 内阻就是输出电阻 输出电阻是表明放大电路带负载的能力 Ro越小 放大电路带负载的能力越强 反之则差 空载时输出电压有效值 带RL时的输出电压有效值 工程上的求法 3 通频带BW 衡量放大电路对不同频率信号的适应能力 4 非线性失真系数D 输出信号相对于输入信号总存在一定的失真 由于电容 及放大管PN结的电容效应 使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降 并产生相移 2 2放大电路的图解分析法 交流通路及交流负载线 输入交流信号时的图解分析 2 2 1用图解法确定静态工作点 2 2 2用图解法分析动态工作情况 2 2 3用图解法分析放大电路的非线性失真 采用该方法分析静态工作点 必须已知三极管的输入输出特性曲线 首先 画出直流通路 2 2 1用图解法确定静态工作点 在 vi 0时 确定静态工作点 IB VBE IC VCE四个量 输入回路方程 输出回路方程 在输入特性曲线上作出输入回路负载线 在输出特性曲线上作出输出回路负载线 在输入特性曲线上 作出直线VBE VBB IBRb 两线的交点即是Q点 得到IBQ和VBEQ 在输出特性曲线上 作出直流负载线VCE VCC ICRC 与IBQ曲线的交点即为Q点 从而得到VCEQ和ICQ 输入回路负载线 IBQ 负载线 2 2 2用图解法分析动态工作情况 1 不接负载RL时 得虚线 2 接负载RL时 由交流通路得纯交流负载线 共射极放大电路 vce ic Rc RL 1 交流通路及交流负载线 由于交流负载线必过Q点 因此 过输出特性曲线上的Q点 做一条斜率为 1 R L 直线 该直线即为交流负载线 交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹 3 输入交流信号时的图解分析 共射极放大电路 通过图解分析 可得如下结论 1 vi vBE iB iC vCE vo 2 vo与vi相位相反 3 由图读出峰值Vim Vom 算出电压放大倍数 4 可以确定最大不失真输出幅度 2 2 3用图解法分析放大电路的非线性失真 1 BJT的三个工作区 当工作点进入饱和区或截止区时 将产生非线性失真 饱和区特点 iC不再随iB的增加而线性增加 即 此时 截止区特点 iB 0 iC ICEO vCE VCES 典型值为0 3V vo 可输出的最大不失真信号 1 合适的静态工作点 2 非线性失真与Q的关系 截止失真 消除方法 减小Rb 2 Q点过低 信号进入截止区 最大不失真输出电压Uom 比较UCEQ与 VCC UCEQ 取其小者 3 Q点过高 信号进入饱和区 消除方法 增大Rb 饱和失真 2 4放大电路工作点的稳定 固定偏流电路 温度变化对工作点的的影响 稳定工作点原理 2 4 1温度变化对工作点的影响 2 4 2分压式偏置稳定电路 2 4 1温度变化对工作点的影响 1 温度变化对ICBO的影响 2 温度变化对VBE门坎电压的影响 温度T 输出特性曲线上移 温度T 输入特性曲线左移 3 温度变化对 的影响 温度T 输出特性曲线族间距增大 0 5 1 1 门限电压 1 8 2 5 mV 1 1温度变化对工作点的影响 2 固定偏置电路 使Q点沿负载线上移 接近饱和区 共射极放大电路 固定偏置放大电路不具备稳定Q点的能力 2 4 2分压式偏置稳定电路 稳定工作点原理 目标 温度变化时 使IC维持恒定 T IC IE IC VE VB不变 VBE IB 反馈控制 引入Re 对于变化的iC 也将有同样的作用AV下降 Re上并联Ce后 电容隔直通交 Re上不存在交流电压降 交流无负反馈作用 AV不下降 一般取I1 5 10 IB VB 3V 5V Ce为旁路电容 在交流通路中可视为短路 2 3放大电路的等效电路分析法 当放大电路的输入信号电压很小时 就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替 从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理 2 3 1晶体管h参数及其小信号等效电路 1 H参数的导出 在小信号情况下 对上两式取全微分得 用小信号交流分量表示 vbe hieib hrevce ic hfeib hoevce 对于BJT双口网络 我们已经知道输入输出特性曲线如下 vBE f iB vCE const iC f vCE iB const 可以写成 2 3 1晶体管的h参数及其小信号等效电路 输出端交流短路时的输入电阻 输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数 输入端交流开路时的反向电压传输比或电压反馈系数 输入端交流开路时的输出电导 其中 四个参数量纲各不相同 故称为混合参数 H参数 b e间的动态电阻 内反馈系数 电流放大系数 c e间的电导 2 h参数的物理意义 3 H参数小信号模型 根据 可得小信号模型 4 简化的h参数小信号等效电路 即rbe hie hfeVT hrerce 1 hoe 一般采用习惯符号 则BJT的H参数模型为 VT很小 一般为10 3 10 4 rce很大 约为100k 故一般可忽略它们的影响 得到简化电路 ib是受控源 且为电流控制电流源 CCCS 电流方向与ib的方向是关联的 VT温度的电压当量 5 晶体管输入电阻的计算 为晶体管参数 rbe与Q点有关 一般可用公式估算rbe 其中对于低频小功率管rbb 200 则 基区体电阻 查阅手册 H参数都是小信号参数 即微变参数或交流参数 与工作点有关 2 3 2用H参数小信号等效电路分析基本放大电路 H参数等效电路 交流通路 1 画出放大电路的交流等效电路 2 计算电压放大倍数 3 计算输入电阻和输出电阻 4 固定偏置共发射极放大电路的分析 共射极放大电路 1 利用直流通路求Q点 一般硅管VBE 0 7V 锗管VBE 0 2V 已知 求Q点 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 2 画出小信号等效电路 共射极放大电路 H参数小信号等效电路 3 求电压放大倍数 根据 则电压放大倍数 可作为公式 如果没有接负载RL 4 求输入电阻和输出电阻 Ro Rc 5 计算源电压放大倍数 设源信号内阻为Rs vs vi 问题 Av和Avs的关系如何 电容开路 画出直流通道 2 3 3带Re的共发射极放大电路的分析 电阻分压式偏置 例1 求Q点 电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 解1 求Q点 IC IE VB VBE Re IB IC VCE VCC IC RC Re VBE 0 7V 电容短路 直流电源短路 画出交流通路 2 画出等效电路 微变等效电路 交流通路 Ri Rb1 Rb2 rbe Ro RC 3 求电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 问题1 如果去掉CE 如何分析 Ce在交流通路中 将Re短路 Re对交流不起作用 放大倍数不受影响 解1 求Q点同上 2 画出等效电路 3 求电压放大倍数 4 求输入电阻 输出电阻 2 5 1 静态工作点 2 5 2 电压放大倍数 2 5共集电极放大电路 2 5 3 求输入电阻 输出电阻 大 小 2 5 4 主要特点 只放大电流 不放大电压 2 6 共基极放大电路 求Q点与共射组态相同 2 6 1电压放大倍数 电压增益 输出回路 输入回路 电压放大倍数 输入电阻 输出电阻 3 三种组态的比较 2 7单管放大电路的频率特性 由于耦合电容C1 C2 旁路电容Ce影响 使频率较低时A 放大管的结电容影响 使频率较高时A 并产生相移 2 7 1放大电路频率特性的概念 耦合电容造成 三极管结电容造成 1 阻容耦合 2 8多级放大电路 2 8 1耦合方式 Q点相互独立 不能放大变化缓慢的信号 低频特性差 不能集成化 有零点漂移吗 利用电容连接信号源与放大电路 放大电路的前后级 放大电路与负载 为阻容耦合 2 直接耦合 VCEQ1 VBEQ2 加Re Av2数值变小 1 电平匹配 对哪些动态参数产生影响 Re 采用互补电路 若要求VCEQ1较大 则改用稳压管 并联Ce 改用二极管 2 零点漂移现象 vi 0 vO 0的现象 产生原因 温度变化 直流电源波动 器件老化 其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因 故也称零漂为温漂 克服温漂的方法 引入直流负反馈 温度补偿 典型电路 差分放大电路 阻容耦合有零点漂移吗 2 8 2多级放大电路的电压放大倍数 1 电压放大倍数 2 输入电阻 3 输出电阻 对电压放大电路的要求 Ri大 Ro小 Av数值大 最大不失真输出电压大 分析举例 BW fH fL 2 8 3多级放大电路的频率特性 由于电容 结电容 使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降 本课作业 2 4 2 5 2 7 2 8 2 10 2 17 2 25 忽略VCE sat 1V 2 26 忽略VCE sat 1V