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文档简介
1、第一章 放大电路的基本原理和分析方法 1.1 共发射极放大电路1.2 共集电极放大电路1.3 共基极放大电路1.4 共源极放大电路1.5 共漏极放大电路返回1.1 共发射极放大电路1.1.1 电路组成1.1.2 静态分析1.1.3 动态分析1.1.4 静态工作点的稳定1.1.5 频率特性返回1.1.1 电路组成1.合理的直流偏置电路:发射结正偏,集电结反偏。第三章直流电源翻页返回2.能使交流信号有效的输入、输出。组成 原则基极 电阻 输入 电容RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0集电极电阻 三极管:电流放大输出电容 C1、 C2 同时又起到耦合交流的作用,其电容值应足够大,以保证
2、在一定的频率范围内,耦合电容上的交流压降达到可以忽略不计,即对交流信号可视为短路。耦合电容的作用 C1 用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路。 翻页返回 C2 用来隔断放大电路与负载之间的直流通路。负载信号源RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLIB,IC,UBE,UCE 直流分量ib,iC,ube,uce 交流分量iB,iC,uBE,uCE 总 量Ib,IC,Ube,Uce 交流分量有效值0iBtIBibIbm各种符号关系:翻页符号含义:RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL返回直流通路电容开路直流通路和交流通路翻页返回RBRCICIBUCEUBE+UCCR
3、BRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RL交流通路电容短路 直流电源短路翻页返回RB+ui+u0RLRCubeuceicibii1.1.2 静态分析 静态分析内容:在直流电源作用下,确定三极管基极电流、集电极电流和集电极与基极之间的电压值(IB 、IC 、UCE)。 当放大器没有输入信号(ui=0)时,电路中各处的电压电流都是直流恒定值,称为直流工作状态,简称静态。静态分析方法:估算法图解法翻页返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC静态估算法:翻页直流通路(求解IB 、IC UCE、)返回UCC = R
4、B IB + UBEUCC = UCE + RCICIB = RBUCCUBEIC = IBUCE = UCC RC ICUCCRBRBRCICIBUCEUBE+UCCRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC例3.1.1 在图示放大电路中,已知UCC=12V,RC=3K, RB=240 k,=40。试求放大电路的静态工作点。解:根据直流通路可得出:IB = = 50A UCCRB12240IC = IB = 40 50 = 2mAUCE = UCC RCIC = 123 2 = 6V翻页返回RBRCICIBUCEUBE+UCCRBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+
5、u0RLiBiC静态图解法UBE =UCC - RBIBIB = IBQ下页输入回路静态图解:翻页iB = (uBE)UBE = UBEQ线性部分非线性部分线性部分UCCUCCRBUBEQIBQiBuBE返回RBRCICIBUCEUBE+UCCUCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCQB0UCE = UCC RCICIB = IBQICQUCEQQUCCUCCRCiCuCE0IC = f(UCE)IB =常量输出回路静态图解翻页IC = ICQUCE = UCEQ直流负载线返回UCCUCCUCEIC+IBUBE+RBRCiCuCEIB =IBQICQUCEQQ UCCUCCRC0输入、输出
6、回路静态图解分析UBE = UBEQIB = IBQUCE = UCEQIC = ICQ翻页UCCUCCRBIBQiBuBEQUBEQ返回 当放大器有输入信号(ui 0)时,电路中各处的电压电流都处于变动工作状态,简称动态。 动态分析任务:在静态值确定后,当接入变化的输入信号时,分析电路中各种变化量的变动情况和相互关系。动态分析方法:图 解法微变等效电路分析翻页1.1.3 动态分析 返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC1.图解法:uBE = UBE + UimsintUimtUBEuBE输入电路的动态图解在输入特性曲线上uBE和iB是如何变化呢?翻页返回RBRCU
7、CEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiC第3章上页下页输入电路的动态图解动态工作范围:Q1Q2返回翻页输出回路的动态图解uCE = UC2 + u0 = UCEQ + u0uO = (RC/RL)ic 翻页RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiCRB+ui+u0RLRCubeuceicibii返回翻页返回小结当输入交流信号时,iB、ic、uCE都含有交、直流两个分量,分别由输入信号ui和直流电源 UCC引起。从波形图可以看出动态分量是在静态基础上叠加上去的,所以各个量的瞬时值大小在变化,但极性不变。仅分析动态信号:从相位上看,ui 、 ib、 ic 同相 ,
8、ui与 uo反相, 且输出电压uo的幅度比输入电压ui大得多。从瞬时极性看,如设晶体管的发射极电位为零,则b与c电位一正一负或一高一低,两者总是相反。必须选择合适的静态工作点,否则放大器将不能正常工作。翻页返回NuCEiCiBiBUCEUBEICEOICmICIBQQ0M0uCEtIB=0工作点与波形失真翻页返回Q点过低引起的截止失真OOuCEuBEuCEUCESUCEIBICQQMNiciciBUomtuiOQ点过高引起的饱和失真翻页返回 图(a)中,没有设置静态偏置,不能放大。图(b)中,有静态偏置,但ui被EB 短路,不能引起iB的变化,所以不能放大。翻页UCCRCC1C2TRLuoui
9、(a)+_+_RBUCCRCC1C2TRLuouiEB(b)_+如图所示电路,能否放大交流信号?请说明理由。思考与练习+返回图(c)中,有静态偏置,有变化的iB和ic, 但因没有RC ,不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。翻页UCCC2TRLuouiRB(c)C1+_+_+返回ic三极管的微变等效电路uceubeib ibcbe翻页返回ubebrbe ec ibibic rceuce_2.微变等效电路分析法: 由于rce阻值比输出端的负载大很多,通常可视为开路,从而得到简化的微变等效电路 三极管的微变等效电路只能用来分析放大电路变化量之间的关系。 三极管
10、简化的微变等效电路翻页返回ubebrbe ec ibibicuce_ 先画出放大电路的交流通路。放大电路的微变等效电路 将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替。 翻页返回RBRCUCEUBE+UCC+C1C2+ui+u0RLiBiCRB+ui+u0RLRCubeuceicibiiui_rbe ibibicRCRBuo_RL1、电压放大倍数(1)带负载时的电压放大倍数=(RC/RL)Ib rbe Ib= (RC/RL)rbe(2)不带负载时的电压放大倍数Au=UiUoAu=UiUo= RCrbe翻页返回Ui_rbe IbIbIcRCRBUo_RL2、放大电路的输入电阻ri =RB / rbe
11、 对基本放大电放大电路放大电路的输入电阻定义为:=IiriUi翻页返回riUi_rbe IbIbIcRCRBUo_RLIi3、放大电路的输出电阻 对负载而言,放大电路相当于一个具有內阻的信号源,信号源的內阻就是放大电路的输出电阻。 RS放大电路IUS=0Uro=RCI可用外加电压法 求roro翻页roU+返回rbe IbIbIcRCRBUo_RLUS_IiRS1. 静态工作点的漂移ICUCE0UCCUCCRCQ1IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 20AIB = 80AIB = 60AIB = 40AIB = 20AQ2Q1为25C时的静态工作点Q2为65C时的静态工作点
12、1.1.4 静态工作点的稳定翻页返回温度升高时,静态工作点将沿直流负载线上移。稳定静态工作点的物理过程:温度升高ICIEUE(= VB UE)IBIC2. 分压式偏置电路UBEI1IBVBUBE翻页I1 =(510)IB ,VB=35V(硅管)I1 =(1020)IB ,VB=13V (锗管)返回RB2+ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCCRB2RCICIBTRB1RE+UCCVBIE+_UEUBE+_I1静态工作点的估算VB = UCCRB1 + RB2RB2VB UBEIC IE = REUCE UCC(RC + RE)ICIB = IC翻页返回RB2+ui+RLRCi
13、cibTC2C1+RB1CERE+UCCRB2RCICIBRB1RE+UCCVBIEUBE+_+_UCE例3.1.2 用估算法计算图示电路的静态工作点 。20+10RB1 +RB2VB = UCC= 12 = 4VRB210解:静态工作点为:IC IE = = = 1.65mA REVB UBE24 0.7UCE UCC (RC+RE)IC = 12(2+2)1.65 = 5.4VIB = = =0.044mA1.6537. 5IC翻页返回RB2+ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCC10K12V2K20K10K2KB例3.1.3 已知 UCC = 20V,RC =5.1k,
14、RL = 5.1k, = 80 (1) 放大电路的电压放大倍数Au, 输入电阻ri和输出电阻ro (2)如果无旁路电容CE,求电压放大倍数Au , 输入电阻ri和输出电阻ro 解:晶体管的静态基极电位为VB = UCC = 20 = 4.62VRB2 30RB1 + RB2 100 + 30 设静态时晶体管基极发射极间电压为0.7V,则发射极电流为IE = = = 1.96mA VB UBE 4.620.7 RE 2翻页返回+RB2ui+RLRCicibTC2C1+RB1CERE+UCC30K100k2KB试求:rbe = 200 +(1+) = 200 + (1+80) 1.27kIE262
15、61.96Au = = = 148.9 RLrbe80(5.1/5.1)1.27ri = RB1 / RB2 / rbe = 100 / 30 / 1.27 = 1.29krO = RC = 5.1k翻页返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1bec(2)如果无旁路电容CE,求电压放大倍数Au , 输入电 阻ri和输出电阻ro 解:如 图(a)所示,因为静态工作点无变化,所以 rbe = 1.27k。翻页Au = = = = 1.25( RC / RL)rbe +(1+) RE 80(5.1/5.1)1.27+(1+80)2Ui.UO.返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo
16、_Ui_RB1becRE由图可得:ri = = rbe + (1+)RE.Ui.Ib= 1.27 + (1 + 80)2 = 163.37k输入电阻ri = RB1 / RB2 / ri = 100 / 30 /163.37 = 20.22k 翻页返回rbe IbIbIcRCRB2RLUo_Ui_RB1becREriri输出电阻ro = RC = 5.1krO1.1.5 频率特性本节结束返回|Au(f)|fo|Aum|fLfHfBW|Aum|2f27001800900共发射极放大电路的频率特性(a)幅频特性(b)幅频特性1.2 共集电极放大电路UCC = RBIB + UBE + RE(1+)
17、IBIB = UCC UBERB +(1+)REIE = (1+)IBUCE = UCCRE IE静态分析(射极输出器)翻页返回uS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCCRS+uO射极输出器动态分析翻页交流通路返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uOcRS+uSRBRERL+uObe微变等效图的另一种画法翻页微变等效电路图返回.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .RSRBRERLbecIe .Ib .rbeUS .Uo .Ib +电压放大倍数= (1+)RLrbe +(1+)RLri = = = rbe +
18、(1+)RLIb.UirbeIb +(1+)IbRL.Ib.UO.AU = = .Ui(1+)RLIbrbe Ib + (1+)RLIb.翻页RL=RE/RLri = = RB/ri = RB /rbe +(1+)RLIiUi.返回输入电阻.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .+Ui.输出电阻US 0 ,= .当输出端外加电压U时.翻页返回RSRBIbIeI.REcbe.Ibrbe.+U.RSRBRERLbecIe .Ib .rbeUS .Uo .Ib +输出电阻U.U.I = Ie+ = (1+)Ib+ . .REREU= +
19、rbe +(RS/ RB)RE.U1+ = + rbe +(RS/ RB)1 1 1 . I.UrO1+RErbe +(RS/ RB)rO = RE/ 1+计算rO的等效电路 I = + rbe +(RS/ RB)(1+)U .REU. Ib = .Urbe +(RS/ RB) .翻页返回RSRBIbIeI.REcbe.Ibrbe.+U.翻页返回射极输出器的基本特点:电压放大倍数Au1输入电阻ri 大输出电阻 rO 小例1.2.1 在射极输出器中 已知 UCC = 12V, RB = 240k, RE = 3k, RL = 6k, RS = 150, = 50 。 试求(1)静态工作点;(2)
20、Au、ri 和 rO 。翻页返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uO(1)静态工作点IB = = = 0.029mAUCC UBE 127RB +(1+)RE 240 +(1+50)3IE =(1+)IB = (1 + 50)0.029 = 1.48mAUCE = UCCREIE = 1231.48 = 7.56V返回RSuS+RLiCiBTC2C1+RBRE+UCC+uO(2)Au、ri 和 r0rbe = 200+ (1+) IE26Au = = = 0.99(1+)RL(1+)RLrbe(1+50)(3/6)1.20+(1+50)(3/6)ri = RB / rbe+
21、 (1+)RL = 240 / 1.2+ (1+50)(2/6) = 72.17krO = = = 26.47rbe + RS1+1200 + 1501+50翻页返回.UO RSRERLeb c Ib Ie .IC rbeririUS .Ii .Ib RB+.Uo .= 1.20k= 200+(1+50) 261.48例1.2.2 多级阻容耦合放大电路的分析翻页返回+RLiC2T2C3+RB3RE2+UCCuORB2RCibT1C2C1+RB1CERS+uSRC+RLiC2TC3C2+RB3RE2+UCC+.U01.U0RE1RE1RB2+RCTC2C1+RB1CE+UCCri2.U01.UiRE1RE1电压放大倍数A1 = rbe1 +(1+1)RE11 (RC /ri2)ri1 = RB1/RB2/(1+1)RE1 , rO2 = RE2/ rbe
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