模拟电路计算机专业电子电路PPT学习教案

1、会计学1模拟模拟(mn)电路计算机专业电子电路电路计算机专业电子电路第一页，共75页。4.1 放大(fngd)的概念与放大(fngd)电路的性能指标（模电2.1）4.2 晶体管共射放大(fngd)电路（模电2.2、2.3、2.4）4.3 晶体管放大电路的三种接法（模电2.5）4.4 场效应管放大电路（模电2.6）第1页/共75页第二页，共75页。一、放大一、放大(fngd)的的概念概念二、放大二、放大(fngd)电路的性电路的性能指标能指标第2页/共75页第三页，共75页。u放大的对象：变化量（通常情况）放大的对象：变化量（通常情况）u放大的本质：能量的控制与转换放大的本质：能量的控制与转换u

2、放大的特征放大的特征(tzhng)：功率放大（电压或电流）：功率放大（电压或电流）u放大的基本要求：不失真或失真小于一定值放大的基本要求：不失真或失真小于一定值判断电路能否(nn fu)放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电第3页/共75页第四页，共75页。ioUUAAuuuioIIAAiiiioIUAuiioUIAiu电压放大倍数(bish)是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流对信号而言，任何放大电路对信号而言，任何放大电路(dinl)(dinl)均可等效成二端口均可等效成二端口网络。网络。第4页/共75页第五页，共75页。 将输出等效成有内阻的电压(

3、diny)源，内阻就是输出电阻。LooLoooo) 1(RUURUUUR空载(kn zi)时输出电压有效值带RL时的输出(shch)电压有效值iiiIUR 输入电压与输入电压与输入电流输入电流有有效值效值之比。之比。从输入端看进去的等效电阻课堂练习：课堂练习：根据外部可测特性如何求出根据外部可测特性如何求出Ro？第5页/共75页第六页，共75页。4. 最大不失真输出(shch)电压Uom：交流有效值。 由于（耦合）电容、电感及放大管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(shz)下降，并产生相移。衡量放大电路对衡量放大电路对不同频率不同频率信号的放大能力。信号的放大

4、能力。下限频率上限频率LHbwfff5. 最大输出功率Pom和效率：功率放大电路的参数：功率放大电路的参数第6页/共75页第七页，共75页。一、基本(jbn)共射放大电路的工作原理（模电2.2）二、放大(fngd)电路的分析方法（模电2.3）三、静态工作点的稳定（模电2.4）第7页/共75页第八页，共75页。（一）、电路(dinl)的组成及各元件的作用（二）、设置静态(jngti)工作点的必要性（三）、波形分析（四）、放大电路的组成原则第8页/共75页第九页，共75页。VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合，且有合适适(hsh)的的IB。VCC：使：使UCEUBE，同时作为负，同时作为负载

5、载(fzi)的转换能源。的转换能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo) 。)( oCEcbIcuuuiiuR动态信号作用时：动态信号作用时： 输入（交变）电压输入（交变）电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间间的电压、管压降称为的电压、管压降称为静态工作点静态工作点Q，记作，记作IBQ、 ICQ（IEQ）、）、 UBEQ、 UCEQ。共射第9页/共75页第十页，共75页。 输出电压波形必然发生（严重）失真！输出电压波形必然发生（严重）失真！ 要解决失真问题，首先必需设置合适的静态要解决失真问题，首先必需设置合适的静态(jngti)工工作点；且，作点；且，Q

6、点几乎影响着所有的动态参数！点几乎影响着所有的动态参数！ 为什么放大的对象是动态信号，却要求(yoqi)晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？第10页/共75页第十一页，共75页。t tuCEUCEQVCCOt tuCEUCEQVCCO饱和失饱和失真真底部失真截止失截止失真真顶部失真输出输出(shch)和输入反和输入反相！相！动态信号(xnho)驮载在静态之上与iC变化方向相反 要想不失真，就要在要想不失真，就要在信号的整个周期内保证信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大晶体管始终工作在放大区！区！第11页/共75页第十二页，共75页。第12页/共75页第十三页，共75页。问题问题(

7、wnt)：1. 两种电源两种电源2. 信号源与放大电路不信号源与放大电路不“共地共地”共地，且要使信号(xnho)驮载在静态之上静态时，静态时，b1BEQRUU动态时，动态时，VCC和和uI同时作用同时作用于晶体管的输入回路。于晶体管的输入回路。将两个电源合二为一有直流分量有交流损失 UBEQ第13页/共75页第十四页，共75页。 耦合电容耦合电容(dinrng)的容量的容量应足够大，即对于交流信号近应足够大，即对于交流信号近似为短路。其作用是似为短路。其作用是“隔离直隔离直流、通过交流流、通过交流”。静态静态(jngti)时，时，C1、C2上电压？上电压？CEQC2BEQC1UUUU，动态时

8、，动态时，C1、C2为耦合电容！为耦合电容！UBEQUCEQuBEuIUBEQ，信号驮载在静态之上。，信号驮载在静态之上。负载上只有交流信号。负载上只有交流信号。第14页/共75页第十五页，共75页。第15页/共75页第十六页，共75页。（一）、放大电路（一）、放大电路(dinl)的直流通路和交流的直流通路和交流通路通路（二）、图解法（二）、图解法（三）、等效电路法（三）、等效电路法第16页/共75页第十七页，共75页。容量电感相当于开路。 通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化用共存，这使得电路的分析复杂

9、化。为简化(jinhu)分析，将它们分开，引入直流（偏置）通路和交流分析，将它们分开，引入直流（偏置）通路和交流（信号）通路的概念。（信号）通路的概念。第17页/共75页第十八页，共75页。cCQCCCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVI 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ和和作为作为(zuwi)已已知条件，令知条件，令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。 VBB越大，UBEQ取不同(b tn)的值所引起的IBQ的误差越小。交流通路直流通路第18页/共75页第十九页，共75页。cCQCCCEQBQCQbBEQCCBQ RIVU

10、IIRUVI当当VCCUBEQ时，时，bCCBQRVI已知：已知：VCC12V， Rb600k， Rc3k ， 100。 Q？直流通路交流(jioli)通路课堂练习：课堂练习：求解静态工作点求解静态工作点Q-IBQ,ICQ,UCEQ第19页/共75页第二十页，共75页。bBBBBERiVucCCCCERiVu输入回路(hul)负载线QIBQUBEQIBQQICQUCEQ负载(fzi)线1. 静态分析：图解二元方程：图解二元方程第20页/共75页第二十一页，共75页。符号为“”。反相，与给定uuAuuuuAuuiiuIOIOOCECBI)(bBIBBBERiuVuIuBBQBiIICiCEu斜率

11、(xil)不变第21页/共75页第二十二页，共75页。消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移，即向上平移(pn y)输入回路负载输入回路负载线。线。t截止失真是在输入回路截止失真是在输入回路首先首先产生失真！产生失真！减小减小Rb能消除截止失真吗？能消除截止失真吗？第22页/共75页第二十三页，共75页。 Q QRb或或VBB Rc或VCC：饱和失真（主要）是输出回路：饱和失真（主要）是输出回路(hul)产生的失真。产生的失真。2最大不失真输出电压Uom ：比较（UCEQ UCES ）与（ VCC UCEQ ），取其小者，除以 (?) 。这可不是好办法！第23页/共75页第二十四页，共

12、75页。 对于上图所示的阻容耦合放大器，显然其交流（动态）输出电压是集对于上图所示的阻容耦合放大器，显然其交流（动态）输出电压是集电极电流电极电流(dinli)ic在在Rc/RL上产生的压降！（上产生的压降！（Vce变化与直流不同！）变化与直流不同！）直流负载直流负载(fzi)线线ceccccuVi R交流负载线交流负载线过过Q点新作一如后斜率点新作一如后斜率的直线的直线可得之？可得之？斜率：斜率：/ Rc斜率：斜率：/ (Rc /RL)参见书中图2.3.10（page93）交流通路第24页/共75页第二十五页，共75页。1. 在什么在什么(shn me)参数、如何变化时参数、如何变化时Q1

13、Q2 Q3 Q4？2. 从输出电压上看，哪个从输出电压上看，哪个(n ge)Q点下最易产生截止失真？哪点下最易产生截止失真？哪个个(n ge)Q点下最易产生饱和失真？哪个点下最易产生饱和失真？哪个(n ge)Q点下点下Uom最最大？大？3. 设计放大电路时，应根据什么选择设计放大电路时，应根据什么选择VCC？第25页/共75页第二十六页，共75页。1. 直流模型：应用(yngyng)于Q点的分析理想二极管利用估算法求解静态利用估算法求解静态(jngti)工作点，实质上是利用了工作点，实质上是利用了直流模型。直流模型。cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICC输入回路等效为恒

14、压源输出回路等效为电流控制的电流源第26页/共75页第二十七页，共75页。完整(wnzhng)模型简化(jinhu)模型beTbebbbebbbEQ (1)(1)UUrrrrII查阅手册由IEQ算出注意什么条件下可以用简化模型！第27页/共75页第二十八页，共75页。)()(bebbbebiirRIrRIUccoRIUbebcio rRRUUAubebiiirRIURcoRR 放大(fngd)电路的交流等效电路输入阻抗输入阻抗输出阻抗输出阻抗直流耦合电路直流耦合电路(dinl)第28页/共75页第二十九页，共75页。beLbebLcio )(rRrIRRIUUAcubebebirrRRuuAR

15、RRUUUUUUAisiiosisoscoRR 输入电阻中不应含有(hn yu)Rs!输出电阻中不应含有(hn yu)RL!交流等效电路交流等效电路第29页/共75页第三十页，共75页。例（例（2.3.3）已知：）已知：12,510,3,3150,80,0.7bLBEQbbVccV RRckRkrUV.(1).,uioARR.(2).2,usioRskAR R若再求试求：试求：解解：（：（1）由由cCQCEQBQCQbBEQBBBQ RIVUIIRUVICCTbebbEQ(1)UrrIbeLbebLcio )(rRrIRRIUUAcuuuARRRUUUUUUAisiiosisosbebebir

16、rRRcoRR （2）可求得静态可求得静态(jngti)Q点点!交流等效交流等效(dn xio)模模型型第30页/共75页第三十一页，共75页。第31页/共75页第三十二页，共75页。3. 用用PNP型晶体管组成一个共射放大型晶体管组成一个共射放大(fngd)电路。电路。2. 画出图示电路的直流通路和交流通路。画出图示电路的直流通路和交流通路。课堂练习课堂练习第32页/共75页第三十三页，共75页。2. 空载空载(kn zi)和带载两种情况下和带载两种情况下Uom分别为多少？分别为多少？beLc )( rRRAu 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 EQTbbbe)1 (IUrr1. 在

17、空载情况下，当输入信号在空载情况下，当输入信号(xnho)增大时，电路首先出增大时，电路首先出现饱和失真还是截止失真？若现饱和失真还是截止失真？若带负载的情况下呢？带负载的情况下呢？3. 在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带在图示电路中，有无可能在空载时输出电压失真，而带上负载后这种失真消除？上负载后这种失真消除？4. 增强电压放大能力的方法？增强电压放大能力的方法？第33页/共75页第三十四页，共75页。11)(bebLcrRRRAuk3coRR20080bbrQIBQ35AUBEQ0.65VV8 . 3mA8 . 2cCQCCCEQBQCQRIVUII 为什么用图为什么用图解法

18、求解解法求解(qi ji)IBQ和和UBEQ？k11bebirRR952)1 (EQTbbbeIUrr第34页/共75页第三十五页，共75页。60)( 120)(beLcisiiosisosbeLcrRRRRRUUUUUUArRRAuuk180ber，V2 . 7mA6 . 1A20cCQCCCEQBQCQbCCbBEQCCBQRIVUIIRVRUVI3k 1kcobebebiRRrrRR第35页/共75页第三十六页，共75页。 失真了吗？如何(rh)判断？原因？饱和(boh)失真第36页/共75页第三十七页，共75页。（一）、温度对静态（一）、温度对静态(jngti)工作点工作点的影响的影响

19、（二）、静态工作点稳定（二）、静态工作点稳定(wndng)的典的典型电路型电路（三）、稳定静态工作点的方法（三）、稳定静态工作点的方法第37页/共75页第三十八页，共75页。 所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化(binhu)时基本不变，这是靠IBQ的变化(binhu)得来的。 若温度升高若温度升高(shn o)时要时要Q回到回到Q，则只有减小，则只有减小IBQT（ ）ICQQICEO若若UBEQ不变不变IBQQ第38页/共75页第三十九页，共75页。直流通路？Ce为旁路电容(dinrng)，在交流通路中可视为短路1. 电路(dinl)组成第39页/共75页第四十页，共75页。CCb2

20、1b1bBQVRRRUeBEQBQEQ RUUI 为了稳定为了稳定(wndng)Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度基本不随温度(wnd)变化。变化。设设UBEQ UBEQ0UBE，若，若UBQ UBEQ0UBE，则，则IEQ稳定。稳定。第40页/共75页第四十一页，共75页。T()ICUE UBE（UB基本基本(jbn)不变）不变） IB IC Re起直流负反馈作用起直流负反馈作用(zuyng)，其值越大，反馈越强，其值越大，反馈越强，Q点越稳点越稳定。定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回路，从而将输出量通过一定的方

21、式引回输入回路，从而影响输入影响输入量的量的措施称为措施称为反馈反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称为反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈负反馈，反之称为，反之称为正反馈正反馈。Re有上限值吗？IC通过Re转换为UE影响UBE温度升高IC增大，反馈的结果使之减小第41页/共75页第四十二页，共75页。b21bbCCb21b1bBBRRRVRRRVeBEQBQEQCCb21b1bBQRUUIVRRRU)( ecEQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU1EQBQII分压式电流负反馈工作(gngzu)点稳定电路Rb上静态

22、电压(diny)是否可忽略不计？eEQBEQbBQBBRIURIV?)1 (eb2b1RRR判断方法：判断方法：第42页/共75页第四十三页，共75页。beLio rRUUAubeb2b1irRRRcoRR ee)1 ( )( beLebebLcbioRrRRIrIRRIUUAu)1 (ebeb2b1iRrRRR利?弊?eLbee)1 (RRArRu，则若无旁路无旁路(pn l)电容电容Ce时：时：如何提高(t go)电压放大能力？第43页/共75页第四十四页，共75页。Bb1CBBEEC )(URIIUUIT 第44页/共75页第四十五页，共75页。图示两个电路中是否图示两个电路中是否(sh

23、 fu)采用了措施来稳定静态工作点？采用了措施来稳定静态工作点？若采用若采用(ciyng)了措施，则是什么了措施，则是什么措施？措施？SI第45页/共75页第四十六页，共75页。第46页/共75页第四十七页，共75页。一、基本一、基本(jbn)共集放大共集放大电路电路二、基本共基放大二、基本共基放大(fngd)电路电路三、三种接法放大电路的比较三、三种接法放大电路的比较第47页/共75页第四十八页，共75页。eEQCEQCCeEQBEQbBQBBRIUVRIURIVeEQCCCEQBQEQebBEQBBBQ)1 ()1 (RIVUIIRRUVI1. 静态(jngti)分析第48页/共75页第四

24、十九页，共75页。ebebeeebebbeeio)1 ()1 ( )(RrRRRIrRIRIUUAu。，即，则）若（ 1 1iobebeUUArRRu故称之为射极跟随(n su)器Uo Ui交流等效模型？交流等效模型？-课堂练习：试画课堂练习：试画出左侧出左侧(zu c)电路（电路（h参数）交流参数）交流等效模型等效模型第49页/共75页第五十页，共75页。ebebbiiii)1 (RrRIUIURRi与负载与负载(fzi)有有关！关！RL)/)(1 (LebebiRRrRR带负载电阻带负载电阻后后从基极看Re，被增大到（1+）倍第50页/共75页第五十一页，共75页。1 )1 (bebebe

25、boeooeooooerRRrRURUUIIUIURRRo与信号源内阻与信号源内阻(ni z)有关！有关！3. 该电路特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流该电路特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定，不放大电压；在一定(ydng)条件下有电压跟随作用条件下有电压跟随作用！有功率增益！有功率增益！ oU令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，产生，产生Io, 。oooIUR 从射极看基极回路电阻，被减小到（1+）倍第51页/共75页第五十二页，共75页。eBEQBBEQRUVI1EQBQIIBEQcEQCCCEQURIVUCCBEQCEQeCQBB

26、eEQBEQVUURIVRIU1. 静态(jngti)分析第52页/共75页第五十三页，共75页。3. 特点(tdin)：输入电阻小，频带宽！只放大输入电阻小，频带宽！只放大(fngd)电压，不放大电压，不放大(fngd)电流！电流！1beeirRRcoRR ebecbebeeccio)1 ( RrRrIRIRIUUAu第53页/共75页第五十四页，共75页。频带频带(pndi) 窄窄中中宽宽第54页/共75页第五十五页，共75页。接法接法共射共射共集共集共基共基输入输入bbe输出输出cec第55页/共75页第五十六页，共75页。电路如图，所有电容电路如图，所有电容(dinrng)对交流信号均

27、可视对交流信号均可视为短路。为短路。1. Q点怎么点怎么(zn me)算？算？2. Re有稳定有稳定Q点的作用吗？点的作用吗？3. 电路的交流等效电路？电路的交流等效电路？4. V 变化时，电压放大倍数如何变化？变化时，电压放大倍数如何变化？第56页/共75页第五十七页，共75页。)(1 ()(DebeLcRrRrRRAuuuArVrrRRArRRDDbeLcDe)1 ()(，时，当改变电压(diny)放大倍数动态动态(dngti)等效等效电路？电路？第57页/共75页第五十八页，共75页。第58页/共75页第五十九页，共75页。一、场效应管放大电路一、场效应管放大电路(dinl)静态工作点的

28、设静态工作点的设置方法置方法二、场效应管放大二、场效应管放大(fngd)电路的动态分电路的动态分析析第59页/共75页第六十页，共75页。 根据场效应管工作根据场效应管工作(gngzu)在恒流区的条件，在在恒流区的条件，在g-s、d-s间加极性合适的电源间加极性合适的电源GSQGG2GGDQDOGS(th)DSQDDDQd(1)UVVIIUUVIR1. 基本(jbn)共源放大电路第60页/共75页第六十一页，共75页。sDQSQGQGSQsDQSQGQ0RIUUURIUU ，2GS(off)GSQDSSDQ)1 (UUII)(sdDQDDDSQRRIVU由正电源获得(hud)负偏压称为自给偏压

29、哪些种类的场效应管能够采用这种电路形式哪些种类的场效应管能够采用这种电路形式(xngsh)设置设置Q点？点？第61页/共75页第六十二页，共75页。sDQSQDDg2g1g1AQGQRIUVRRRUU2GS(th)GSQDODQ) 1(UUII)(sdDQDDDSQRRIVU为什么加Rg3?其数值(shz)应大些小些？哪种场效应管能够采用这种电路形式哪种场效应管能够采用这种电路形式(xngsh)设置设置Q点？点？即典型的即典型的Q点稳定电路点稳定电路第62页/共75页第六十三页，共75页。DSGSDmUuig近似(jn s)分析时可认为其为无穷大！根据根据iD的表达式或转移的表达式或转移(zhuny)特性可求得特性可求得gm。与晶体管的与晶体管的h参数等效模型类比：参数等效模型类比：1. 场效应管的交流等效模型