电子技术新完整 第2章 基本放大电路ppt课件

.,1,第2章基本放大电路,.,2,第2章基本放大电路第1节基本放大电路的组成第2节放大电路的静态分析和动态分析第3节微变等效电路分析法第4节射极跟随器第5节多级放大器与放大电路的频率特性第6节场效应管放大电路第7节差动放大电路第8节功率放大电路,.,3,第2章重点,放大电路的基本组成（共射极电路、共集电极电路）放大电路的静态分析和动态分析方法场效应管放大电路的工作原理差动放大电路的特点与作用互补对称功率放大电路的工作原理,.,4,第1节基本放大电路,一、放大器的概念,电压放大电路的框图表示（四端网络）,Au,放大倍数Au要足够大,失真尽量小.,类型：共发射极放大电路、共集电极放大电路、共基极放大电路。,.,5,耦合电容隔直通交,集电极电阻，保证集电结反偏，将变化的电流转变为变化的电压。,放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证发射结正偏，集电结反偏。,二、共射极放大电路(固定偏置),基极电阻,使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。,电源为电路提供能量保证集电结反偏,.,6,第2节放大电路的静态分析和动态分析,微变等效电路分析法,估算法,.,7,直流通道（电容开路）,一、静态分析,.,8,1、估算法,IcIB,UCE=UCC-ICRC,.,9,UCE=UCCICRC,直流负载线与三极管输出特性(IB定)的交点,IB,2、图解法（IC、UCE）,直流负载线,.,10,交流通道（电容、直流电源短路）,二、动态分析,.,11,.,12,各点波形,.,13,动态分析（交流放大原理）,uCE,a.放大b.反向,直流搭台，交流唱戏,.,14,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点,.,15,Q点过低，信号进入截止区,导致截止失真,三、静态工作点与输出波形的关系,.,16,Q点过高，信号进入饱和区，产生饱和失真,.,17,实现放大的条件,1、晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2、正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3、输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4、输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦合，只输出交流信号。电容起“隔直流通交流”的作用。,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。,.,18,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化会严重影响静态工作点,四、静态工作点的稳定,IBIC/,1、静态工作点计算,UCEUCCIC(RC+RE),.,19,本电路稳定IC的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,2.稳定的过程,CE旁路电容对直流不起作用,.,20,思考题1、耦合电容起什么作用？2、由于放大电路静态工作点设置不合适，会造成哪些失真?怎样区分？3、旁路电容起什么作用？4、电子电路放大信号必须具备什么条件？,.,21,第3节微变等效电路分析法,1.输入回路,当信号很小时，将输入特性在小范围内线性化。,对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe。不可用直流计算,小功率三极管量级从几百欧到几千欧,.,22,2.输出回路,输出端相当于一个受ib控制的电流源,Q,iC近似平行uCE。表明iC和uCE基本无关，只受iB控制。,三极管的微变等效模型,弄清楚等效的概念：1、等效的条件？（微变）2、怎么等效？（三极间）,.,23,二、放大电路的微变等效电路,电容和理想电压源视为短路,晶体管用它的微变等效模型代替（EBC对应）。,.,24,三、放大器动态性能分析1、电压放大倍数,负载电阻越小，放大倍数越小,(交流负载）,方法，结论,.,25,放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，需信号源提供电流。输入电阻是衡量放大电路从其前级取用电流大小的参数。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。,2、输入电阻ri,.,26,例1.1,ri=RB/rberbe,.,27,3、输出电阻ro,放大电路对其负载而言，相当于信号源，可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,怎样计算输出电阻ro？,.,28,例1.2,ro=RCib=0,受控电流源开路ro不包括RL,.,29,4、放大电路的一般等效模型,.,30,例2.1、分压偏置电路(有CE),.,31,放大器动态性能分析,ri=RB1/RB2/rberbe,ro=RC,.,32,例2.2、分压偏置电路(无CE),.,33,去掉CE后的微变等效电路,将RE折算到基极,.,34,去掉CE后的微变等效电路,.,35,.,36,思考题1、微变等效电路的使用前提是什么？如何画出放大电路的微变等效电路？2、放大电路的输入电阻和输出电阻指的是什么？对放大器的性能有什么影响？3、耦合电容起什么作用？旁路电容起什么作用？,.,37,第4节射极输出器,一.静态分析,二.动态分析,1.微变等效电路,折算,.,38,2、电压放大倍数,1,特点1：uoui大小相等、同相，射极跟随，有电流放大,.,39,3、输入电阻,输入电阻高，对前级有利。,.,40,4、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,置0,.,41,4、输出电阻,.,42,一般,所以,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,.,43,讨论,1、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。,3、将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。,.,44,第5节多级放大器及其频率响应,耦合,阻容耦合变压器耦合直接耦合,一、耦合方式：,5月11*,.,45,R2、RE2为设置合适的Q点,1.前后级Q点相互影响,2.零点漂移,当ui=0时,uo0,有一缓慢、不规则的输出(漂移)，主要是温度、参数、电源变化引起。,二、直接耦合放大器存在的特殊问题,有时会将信号淹没,.,46,绝对值不能说明零点漂移的严重程度；折算到输入的折算值可度量零点漂移的影响，并可方便地确定所需输入信号的大小(例A远大于0.5mV;B远大于0.005mV)。,零点漂移的度量：a.绝对值uod(mV)b.折算值（相对值，折算到输入）uid=uod/Au,例：放大器A、B，Aua=103，Aub=105；零漂电压均为500mV。问可否放大0.1mV的信号？A0.1mV103=100mV(比较500mV零漂，A不可用）B0.1mV105=10Vuida=500/103=0.5mVBuidb=500/105=0.005mV,.,47,三、阻容耦合多级放大器的动态性能分析,特点：各级静态工作点互不影响,.,48,解：,ri=R1/rbe1+（+1)RL1,其中RL1=RE1/RL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rbe2=27/1.71.7kri=1000/(2.9+511.7)82kro=RC2=10K,.,49,.,50,四、阻容耦合放大电路的频率特性,耦合、旁路电容造成,三极管结电容造成,通频带B=fHfL,放大倍数随频率变化曲线,.,51,思考题1、放大器的幅频特性低频段下降的原因是什么？高频段下降的原因又是什么？2、射极输出器有什么特点？,习题：P1022.9.182.9.192.9.20,.,52,第6节场效应管放大电路,一、静态分析：,求：UDS和ID。,设：UGUGS，,则：UGUS,而：IG=0,.,53,二、动态分析：,场效应管的微变等效电路,很大，可忽略。,.,54,共源场效应管放大电路的微变等效电路：,ri,ro,.,55,ro=RD,.,56,源极输出器：,.,57,微变等效电路：,.,58,求ro,加压求流法。,.,59,一、差动放大器结构对称,第7节差动放大电路,基本差动放大器,.,60,典型差动放大电路(双电源长尾式差放),.,61,为了使左右平衡，可设置调零电位器。,.,62,Q点的计算:,直流通路,IC1=IC2=IC=IB,VC1=VC2=UCCICRC,VE1=VE2=IBRBUBE,UCE1=UCE2=VC1VE1,二.静态分析:,.,63,三、差动放大电路的输入、输出方式：,四、抑制零漂的原理,当ui1=ui2=0时：uo=uC1-uC2=0,当温度变化时：uo=(uC1+uC1)-(uC2+uC2)=0,输入端接法,双端,单端,输出端接法,双端,单端,ui=ui1-ui2,ui=ui1、ui2=0,uo=uo1-uo2,uo=uo1、uo2,1.双端(差分)输出对称性,.,64,温度T,IC,IE=2IC,UE,UBE,IB,IC,RE:强负反馈作用,2.单端输出,.,65,五.输入信号分类,1,差模输入,ui1=-ui2=ud,差模电压放大倍数:,共模输入,2,ui1=ui2=uC,共模电压放大倍数:,共模抑制比:,KCMRR=,KCMRR(dB)=,(分贝),（Common-ModeRejectionRatio),(differentialmode),(commonmode),.,66,3,任意输入:ui1,ui2,差模分量:,共模分量:,ud,uC,ui1=uC+ud,ui2=uC-ud,叠加,分解,例题:,ui1=20mv,ui2=10mv,则：ud=5mv,uc=15mv,ui1=15mv+5mv,ui2=15mv-5mv,.,67,ui=ui1-ui2=2ud,即:,(1)差模输入,均压器,六.动态分析,(一).双端输入、双端输出,.,68,1,RE对差模信号作用,ui1,ui2,ib1,ic1,ib2,ic2,ic1=-ic2,iRE=ie1+ie2=0,uRE=0,RE对差模信号不起作用,.,69,2,差模信号通路:,T1单边微变等效电路,.,70,3,放大倍数:,差模电压放大倍数:,单边差模放大倍数:,.,71,若差动电路带负载RL(接在c1与c2之间),对于差动信号而言，RL中点电位为0,所以放大倍数：,空载时，总的差动电压放大倍数：,.,72,ro=2RC,ro,输入电阻：,输出电阻：,4,输入输出电阻:,.,73,(2)共模输入,RE对共模信号起作用，并且iRE=2ie1。,.,74,共模信号通路:,.,75,T1单边微变等效电路,ic1,.,76,uoc2=AC2uc2,uoc=uoc1uoc20,uoc1=AC1uc1,AC0,负载影响共模放大倍数吗？,不影响！,.,77,(3)差动输入,ui1=uC+ud,ui2=uC-ud,由叠加定理可知：,uo1=AcucAdud,uo2=AcucAdud,uo=uo1uo22AdudAd(ui1ui2),差动放大电路的特点：,放大差模信号，抑制共模信号。,.,78,(三).双端输入、单端输出,uo1=AcucAdud,差模电压放大倍数、输出电阻同上，输入电阻减半。,(二).单端输入、双端输出,单端输入的效果与双端输入相似，,ui1=ui、ui2=0,uC=0.5ui、ud=0.5ui,注意：空载、有载时Ac、Ad不一样。输入电阻、输出电阻也不一样。,.,79,(四).单端输入、单端输出,.,80,七、恒流源式差放电路,电路结构:,IC3,.,81,rce31M,恒流源,T3:放大区,.,82,恒流源相当于阻值很大的电阻。,恒流源不影响差模放大倍数。,恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷大。,恒流源的作用,.,83,三、差放电路的几种接法,输入端接法,双端,单端,输出端接法,双端,单端,双端输出：,Ad=Ad1,单端输出：,差模电压放大倍数：,.,84,例1：扩音系统,一、功率放大器的一般概念功率放大器的作用：做放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。,第8节互补对称功率放大电路,.,85,功放电路特点,1、功放三极管保护：功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM,UCEM,PCM。,2、电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,3、电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。,4、散热。,.,86,1、甲类放大,二、三类放大器,*ICIcm，存在较大的静态电流ICQ、IBQ。静态损耗能量很大。最大效率50%。,.,87,工作原理（设ui为正弦波）,2、乙类放大（一）双电源互补对称功率放大电路（OCL电路）,RL,*静态电流ICQ、IBQ等于零，T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。最大效率78.5%。Pom=U2CC/(2RL),.,88,2、乙类放大(二）单电源互补对称功率放大电路（OTL电路）,特点：单电源供电，静态时VA=UCC/2；输出有大电容。,若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,.,89,3、甲乙类放大消除交越失真的OCL电路,动态时：设ui加入正弦信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。负半周T1截止，T2基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。,静态时：T1、T2两管发射结