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文档简介
电工电子技术主讲:高红项目七:基本放大电路基本共射放大电路的静态分析明确任务:设定合适的静态工作点知识准备:基本共射放大电路的静态分析操作训练:单管放大电路静态工作点测试知识深化:达林顿管的应用归纳总结一、明确任务为了深入具体地评价一个放大电路的质量,需要对放大电路进行定量的分析,估算出放大电路的各项主要指标。由于放大电路的各种电压、电流信号往往交直流并存,交流信号是叠加在一定的直流信号之上的,因此首先进行静态分析,学习用估算法和图解法设定合适的静态工作点,观察工作点偏高或偏低。对放大性能的影响。(一)估算法和图解法设定合适的静态工作点二、知识准备3.进行静态分析IB+UCCRBC2C1-+UOUIRCIC+++-4.失真现象2.直流通路交流通路1.放大电路的各项主要指标T估算法和图解法设定合适的静态工作点1.放大倍数电压放大倍数:输出电压的有效值UO与输入电压的有效值Ui之比电流放大倍数:输出电流的有效值Io与输入电流的有效值Ii
之比二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标2.输入电阻放大电路的输入电阻是从电路的输入端看进去的等效电阻定义:可用输入电压与相应的输入电流的有效值之比表示输入电阻
Ri
输入电阻衡量一个放大电路向信号源索取的电流的大小。对信号源为电压源而言,输入电阻愈大,则放大电路向信号源索取的电流愈小,同时,输入回路的电流在信号源内阻
Rs上的电压降也愈小,因此,放大电路输入端得到的电压以与信号源电压Us
的数值愈接近。二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标3.输出电阻
输出电阻是从放大电路的输出端看进去的等效电阻
定义:当输入端信号电压US等于零(但保留信号源内阻
Rs),输出端开路,即负载电阻
RL为无穷大时,外加的输出电压
UO。与相应的输出电流
IO之比输出电阻是衡量一个放大电路带负载能力的指标。输出电阻愈小,则放大电路的带负载能力愈强。二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标4.最大输出幅度
最大输出幅度衡量一个放大电路输出的电压(或电流)的幅值能够达到的最大限度,如果超出这个限度,输出波形将产生明显的失真。
最大输出幅度一般用电压的有效值表示,符号为Uomax。也可以用电压峰一峰值表示。众所周知,一个正弦电压信号的峰一峰值是其有效值的2倍。二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标
5.最大输出功率与效率
放大电路的最大输出功率,表示在输出波形基本上不失真的情况下,能够向负载提供的最大输出功率,通常用符号Pom表示。
放大电路的效率η:电路的最大输出功率Pom
。与直流电源消耗的功率Pv之比
η=Pom/Pv二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标6.失真系数
失真系数衡量一个放大电路的输出波形相对于其输入波形的保真能力。
因为放大电路存在着非线性失真,所以当输入一定频率的正弦波信号时,放大电路的输出波形中,除了由输入信号频率决定的基波成分外,还可能出现二次谐波、三次谐波甚至更高谐波成分。失真系数
D
的定义是各次谐波总量与基波分量之比二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标7.通频带
通频带是衡量一个放大电路对不同频率的输入信号适应能力的指标我们把放大倍数下降到中频放大倍数Aum的0.707倍的两个点所限定的频率范围定义为放大电路的通频带,用符号BW
表示二、知识准备(一)放大电路的主要技术指标1.放大电路的核心元件是非线性元件
通常采用两种办法处理放大元件的非线性问题:一种是图解法,即在承认三极管特性为非线性的前提下,在其特性曲线上用作图的方法求解。另一种是微变等效电路法,在小信号的情况下,近似地认为在静态工作点附近一个比较小的变化范围内,三极管的特性曲线基本上是线性的,此时可以用一个线性的等效电路以及若干微变等效参数来代替非线性的三极管,从而将非线性的问题转化为线性问题。二、知识准备(二)放大电路分析方法的特点2.放大电路中的各种电压、电流信号往往交直流并存
在静态时,放大电路的交流输入信号等于零,在直流电源的作用下,三极管各电极的静态电压、电流都是直流信号。如果再在放大电路的输入端加上一个交流正弦信号,则放大电路中各处的电压、电流将在原来直流信号的基础上叠加一个交流成分,出现了交直流并存的现象。二、知识准备(二)放大电路分析方法的特点3.在放大电路的微变等效电路中常常出现受控源的模型
等效电路中的受控源体现了放大元件的控制作用,例如双极型三极管中基极电流对集电极电流的控制作用,以及场效应三极管中栅极与源极之间的电压对漏极电流的控制作用等,前者表示为电流控制电流源(CCCS),后者表示为电压控制电流源(VCCS)。二、知识准备(二)放大电路分析方法的特点4.放大元件的特性受温度的影响比较严重
当温度变化时,由于电子器件的特性发生变化而使放大电路的工作点不稳定,甚至不能正常工作。这也是使用放大电路时必须充分重视的一个实际问题。为了克服温度变化带来的不利影响,常常在放大电路中采取各种措施,以便稳定工作点,提高性能。在分析各种实用的放大电路时,需要注意这个特点。二、知识准备(二)放大电路分析方法的特点通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存,而且某些放大电路中存在着电抗性元件,因此,直流信号的通路和交流信号的通路是不同的。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和交流通路的概念。二、知识准备1.直流通路:①
Us=0,保留Rs;②电容开路;③电感相当于短路(线圈电阻近似为0)。2.交流通路:①大容量电容相当于短路;②直流电源相当于短路(内阻为0)。(三)直流通路与交流通路对直流信号(只有+UCC
起作用)二、知识准备RB+UCCRCC1C2T直流通道RB+UCCRC××(三)直流通路与交流通路对交流信号(输入信号ui)二、知识准备ui短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRL交流通路uo(三)直流通路与交流通路1.近似估算法当UCC>>UBEQ时,二、知识准备+UCCRBRCIBQUBEQ(四)放大电路的定量分析2.图解法由UCE
=UCC-ICRCM点:IC=0,UCE=
UCCN点:UCE
=0,IC=UCC/RC与IB
=IBQ交点便是Q点二、知识准备UCE/VIC
/mAM20μA60μA80μAIB=IBQ
QUCC/RCNUCCICQUCEQ直流负载线直流负载线的斜率为(四)放大电路的定量分析3.用图解法分析波形的非线性失真
(1)截止失真(Q点偏下)
输出波形正半周被削平
(2)饱和失真(Q点偏上)
输出波形负半周被削平二、知识准备(四)放大电路的定量分析
试用估算法和图解法求图(a)所示放大电路的静态工作点,已知该电路中的三极管β=36.5,直流通路如图(b)所示,输出特性曲线如图(c)所示。二、知识准备(五)例题(a)(b)
(c)解:(1)用估算法求静态工作点由式得IB≈
=0.04mA=40µAIC≈βIB=36.5×0.04mA=1.5mAUCE=UCC-ICRC=12-1.5×4=6V二、知识准备
(2)用图解法求静态工作点由uCE=UCC-iCRC=12-4iC
可知:iC=0时,uCE=UCC=12V,得M点(12,0);uCE=0时,iC=UCC/RC=12/4=3mA,得N点(0,3)。MN两点的直线与iB=IB=40μA的那条输出特性曲线相交点,即是静态工作点Q。从曲线上可查出:IB=40μA,IC=1.5mA,UCE=6V。与估算法所得结果一致。二、知识准备
在输出特性曲线的坐标平面内找出M、N点,连接(一)实验目的1.加深对共射极单级小信号放大器特性的理解;2.掌握单级放大器的调试方法和特性的测量;3.熟悉示波器等常用电子仪器的使用方法;4.观察失真现象。三、操作训练低频小信号放大电路静态工作点测试(二)实验设备与器材
低频信号发生器1台
双路直流稳压电源1台
双踪示波器1台
数字万用表1只
元件及导线:若干三、操作训练低频小信号放大电路静态工作点测试(三)实验原理1.实验原理图三、操作训练IB+UCCRBC2C1++--++UOUIRCICT低频小信号放大电路静态工作点测试R1R2(三)实验原理2.静态工作点的确定。
三、操作训练低频小信号放大电路静态工作点测试(四)实验内容及步骤1.根据原理图,用插件连接电路。2.静态工作点的调试。(1)调节RB,用万用表直流电压挡测UC≈4V左右。(2)在输入端加入f=1
kHz,Ui=5mV信号,用示波器观察输入与输出波形。三、操作训练低频小信号放大电路静态工作点测试
表一
I三、操作训练IBQICQUBEQRBUCEQ(3)逐渐增大低频信号发生器输出信号幅度,调节RB,使放大器输出波形正峰与负峰恰好同时出现削波失真为止,此时断开交流信号,用万用表直流电压挡测量IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ,断开电源测量RB,(注:RB=R1+R2),记入表一中。低频小信号放大电路静态工作点测试
达林顿管又称复合管。是将两个三极管串联,以组成一只等效的新的三极管。这只等效三极管的放大倍数是原二者之积,因此它的特点是放大倍数非常高。达林顿管的作用一般是在高灵敏的放大电路中放大非常微小的信号,如大功率开关电路。在电子学电路设计中,达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。四、知识深化达林顿管的应用bceT1T2
静态工作点的确定方法一般两种:一是估算法,二是图解法。
估算法的特点:简单、快速。在处理实际问题时,常常采用近似估算的方法,更加简捷、快速地得出电路的静态工作点。
图解法的主要优缺点
优点:利用图解法既能分析放大电路的静态工作状况,又能分析动态工作状况。图解的结果比较直观、形象,可以在输出特性曲线上直接看出静态工作点的位置是否合适,分析输出波形是否产生非线性失真,以及何种性质的非线性
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