中职培训模拟电子技术ppt课件

1、模拟电子技术基础模拟电子技术基础2/251 1 放大电路模型放大电路模型1.1 信号的频谱信号的频谱1.2 放大电路模型放大电路模型1.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标3/251. 电信号的时域与频域表示电信号的时域与频域表示A A. 正弦信号正弦信号)sin()(0m tVtv00022fT 1.1 信号的频谱信号的频谱时域时域4/251. 电信号的时域与频域表示电信号的时域与频域表示B B. 方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtvT20 满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数数2SV直流分量直流分量其

2、中其中2SV基波分量基波分量312S V三次谐波分量三次谐波分量方波的时域表示方波的时域表示 5/252. 信号的频谱信号的频谱B B. 方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。分布，称为该信号的频谱。幅度谱幅度谱相位谱相位谱6/25 1.2 放大电路模型放大电路模型电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）iovvv A电流增益电流增益ioiiAi 互阻增益互阻增益)(

3、io iArv互导增益互导增益)S(ioviAg 1. 放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大7/25负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益A. 电压放大模型电压放大模型ovAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiOoRRRAV vv则电压增益为则电压增益为iovv VALoLoRRRA v由此可见由此可见 LR vA即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？ （考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）LoRR 理想情况理想情况0o R2. 放大电路模型放大电路

4、模型8/25 另一方面，考虑到输入另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减回路对信号源的衰减siRR 理想情况理想情况有有sisiivvRRR 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？ iRA. 电压放大模型电压放大模型9/25负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益2. 电流放大模型电流放大模型s iA由输出回路得由输出回路得LooioRRRiAiis 则电流增益为则电流增益为ioiiAi LooRRRAis 由此可见由此可见 LR iA要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？LoRR 理想情况理想情况 oR由输入回路得由输入回路得isssiRRRii 要想减小对信号源的衰减

5、，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？siRR 理想情况理想情况0i R10/25 1.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1. 输入电阻输入电阻ttiiRv 决定了放大电路从信号源决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小吸取信号幅值的大小11/252. 输出电阻输出电阻 Ls,0ttoRvviR注意：输入、输出电阻为交流电阻，计算输出电阻时不注意：输入、输出电阻为交流电阻，计算输出电阻时不考虑负载电阻考虑负载电阻R RL L输出电阻的大小决定了放大电路的带负载能力。输出电阻的大小决定了放大电路的带负载能力。即指放大电路输出量随负载变换的程度。即指放大电路输出量随负载变换的程度。

6、12/253. 增益增益 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。其中其中(dB)lg20vA 电电压压增增益益四种增益四种增益iovvv AioiiAi ioiArv ioviAg iAA 、v常用分贝（常用分贝（dBdB）表示。）表示。(dB)lg20iA 电流增益电流增益(dB)lg10PA 功功率率增增益益13/254. 频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为)j ()j ()j (io VVAV 在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连

7、续变化的稳态响应，称为放大在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。电路的频率响应。)()()j ()j (ioio VV或写为或写为)()( VVAA其中其中称称为为幅幅频频响响应应 jjio)()()( VVAV 称称为为相相频频响响应应 io)()()( 14/25该图称为波特图该图称为波特图纵轴：纵轴：dBdB横轴：对数坐标横轴：对数坐标4. 频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 其中其中上上限限频频率率Hf普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fB

8、Wff 时，时，当当15/254. 频率响应频率响应B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真： 对不同频率的信号增益不同，对不同频率的信号增益不同，产生的失真。产生的失真。16/254. 频率响应频率响应B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真： 对不同频率的信号增益不同，对不同频率的信号增益不同，产生的失真。产生的失真。相位失真：相位失真： 对不同频率的信号相移不同，对不同频率的信号相移不同，产生的失真。产生的失真。17/252 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图2

9、.1.1 集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图18/251. 集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图2.1.2 运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号）国内外常用符号19/251. 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常：通常： 开环电压增益开环电压增益 Avo的的 105 （很高）（很高） 输入电阻输入电阻 ri 106 （很大）（很大） 输出电阻输出电阻 ro 100 （很小）（很小） vOAvo(vPvN) （

10、 V vO V ） 注意输入输出的相位关系注意输入输出的相位关系20/252. 2. 理想运放的线性工作区理想运放的线性工作区电路特征：电路引入负反馈。电路特征：电路引入负反馈。vO = Aod(uP uN) 因为因为vO为有限值，为有限值， Aod 所以所以 vNvP0， 即即 vNvP虚短路虚短路 因为因为Rid， 所以所以 iNiP0虚断路虚断路21/253. 3. 理想运放的非线性工作区理想运放的非线性工作区电路特征：电路处于开环状态或只引入了正反馈。电路特征：电路处于开环状态或只引入了正反馈。特点：特点：输出电压输出电压vO只有两种情况：分别为只有两种情况：分别为 VOM或或 VOM

11、。当当vPvN时，时， vO VOM 当当vPvN时，时， vO VOM 差模输入电阻无穷大，净输入电流为零，仍有差模输入电阻无穷大，净输入电流为零，仍有“虚断虚断”，但无，但无“虚短虚短”。22/252 同相放大电路同相放大电路（a）电路图）电路图 （b）小信号电路模型）小信号电路模型图图2.3.1 同相放大电路同相放大电路1. 基本电路基本电路 23/252 同相放大电路同相放大电路2. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算（1）电压增益电压增益Av 根据虚短和虚断的概念有根据虚短和虚断的概念有 vpvn， ipin0o211npivvvv RRR所以所以12121io1RRRRR

12、A vvv（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）24/252 同相放大电路同相放大电路3. 几项技术指标的近似计算几项技术指标的近似计算（2）输入电阻）输入电阻Ri 输入电阻定义输入电阻定义 iiiivR 根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有 vivp，ii ip0所以所以 iiiivR（3）输出电阻）输出电阻Ro Ro025/254. 电压跟随器电压跟随器根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有vovn vp vi1io vvvA（可作为公式直接使用）（可作为公式直接使用）26/25电压跟随器的作用电压跟随器的作用无电压跟随器时无电压跟随器时 负载上得到的电压负载上得到的电压sssLsLo01.

13、011001vvvv RRR电压跟随器时电压跟随器时ip00，vpvs根据虚短和虚断有根据虚短和虚断有vovn vp vs27/253 共射极放大电路的工作原理共射极放大电路的工作原理1 基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路的组成基本共射极放大电路基本共射极放大电路 三极管三极管T（NPN）：起放大作用。）：起放大作用。 偏置电路偏置电路VBB、Rb：使：使VBEVon(发发 射结正偏射结正偏)，提供一个合适的，提供一个合适的IB电电 流，使三极管工作在线性区。流，使三极管工作在线性区。 VCC：使：使VCEVBE（集电结反偏），（集电结反偏）， 同时提供电路工作的能量。同时提供电路工作

14、的能量。 负载电阻（集电极电阻）负载电阻（集电极电阻）RC：将：将 变化的集电极电流转换为电压输出。变化的集电极电流转换为电压输出。 地：输入回路与输出回路的公共端。地：输入回路与输出回路的公共端。 28/25静态和动态工作情况静态和动态工作情况 ：vi0时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称。 ： vi0时，放大电路的工作状态，也称时，放大电路的工作状态，也称。 在动态工作情况下，放大电路的放大原理：在动态工作情况下，放大电路的放大原理： 2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理)( oCEcbicvviiivRDD29/251. 1. 静态工作点的估算

15、静态工作点的估算静态时，静态时，v i0 ，三极管的各极电流、发射结电，三极管的各极电流、发射结电压、管压降均为一个恒定的直流量。记作：压、管压降均为一个恒定的直流量。记作： (IBQ，VBEQ) 和和( ICQ，VCEQ )分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为 在放大电路中，三极管的发射结始终是正偏的，其发射结压降可以近似为一常量，在放大电路中，三极管的发射结始终是正偏的，其发射结压降可以近似为一常量， VBEQ=0.7V （硅），（硅），0.2V（锗）。（锗）。根据回路方程，可以得到静态工作点的表达式：根据回路方程，可以得到静态工

16、作点的表达式： CCQCCCEQBQCQbBEQBBBQRIVVIIRVVICEQBEQEQCQBQ)(VVIII、4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理基本共射极放大电路的工作原理30/252 2设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区，以保证信号不失真。不失真。 图示为没有设置合适静态工作点电图示为没有设置合适静态工作点电路，该电路在输入信号路，该电路在输入信号viVon ，三极管，三极管发射结不导通，无输出信号，输出失真发射结不导通，无输出信号，输出失真。 没

17、有设置合适的静态工作点31/253. 动态动态 输入正弦信号输入正弦信号vs后，电路将处在动态工后，电路将处在动态工作情况。此时，作情况。此时，BJT各极电流及电压都将在各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化。静态值的基础上随输入信号作相应的变化。 交流通路交流通路 32/254 4共射放大电路的工作原理及波形分析共射放大电路的工作原理及波形分析 当基本共射放大电路的有输入信号时，基极电流、当基本共射放大电路的有输入信号时，基极电流、集电极电流、管压降均在原来静态直流分量上叠加了一个集电极电流、管压降均在原来静态直流分量上叠加了一个交流分量，工作波形如图所示：交流分量，工作波

18、形如图所示：注意：输出信号注意：输出信号vo（vce）与输入信号）与输入信号vi（ib、ic）相位相反。）相位相反。cebcCvVuiIiIiiIiCEQCEBQCQbBQB)(对于基本共射放大电路，只有设置合适的静态工作点，对于基本共射放大电路，只有设置合适的静态工作点，使交流信号加载在直流信号之上，以保证三极管在输入信号使交流信号加载在直流信号之上，以保证三极管在输入信号整个周期内始终工作在放大状态，输出信号才不会失真。整个周期内始终工作在放大状态，输出信号才不会失真。 33/255 5放大电路的组成原则放大电路的组成原则 静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。静态工作点合适：合

19、适的直流电源、合适的电路参数。 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。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。 对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少。对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能少。 1 1组成原则组成原则34/252 2两种实用放大电路两种实用放大电路 直接耦合电路直接耦合电路 电路特点：电路特点：单电源：电路只有一个直流电源；单电源：电路只有一个直流电源；共共 地：输入信号、直流电源、输出信号均地：输入信号、直流电源、输出信号均有一端接在公共端，抗干扰性强；有一端接在公共端，抗干扰性强；直接耦合：信

20、号源与放大电路、放大电路与负载均直接相连。直接耦合：信号源与放大电路、放大电路与负载均直接相连。35/25CCQCCCEQBQCQb1BEQb2BEQCCBQRIVVIIRVRVVI静态工作点估算：静态工作点估算： 缺点：缺点：w Rb1不能缺少，否则在静态时，三极管截止，不能正常工作；不能缺少，否则在静态时，三极管截止，不能正常工作；w 输入信号在输入信号在Rb1上有损失，影响放大电路的放大能力。上有损失，影响放大电路的放大能力。 36/25 阻容耦合电路阻容耦合电路 电路特点：电路特点： 阻容耦合：信号源与放大电路、放大电路与负载之间通过电容（耦合电容）相连。阻容耦合：信号源与放大电路、放大电路与负载之间通过电容（耦合电容）相连。 37/25耦合电容的作用：隔离直流，通过交流。耦合电容的作用：隔离直流，通过交流。电容对直流量容抗无穷大，信号源与放大电路、电容对直流量容抗无穷大，信号源与放大电路、放大电路与负载间无直流量通过