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文档简介
1第二章交流放大电路电子技术第四节、放大电路的微变等效电路分析法第三节、静态工作点的稳定第二节、放大电路的分析第一节、单管交流电压放大电路的组成第二章交流放大电路第九节、场效应管及其放大电路第八节、功率放大电路第七节、射极输出器第六节、放大电路中的负反馈第五节、阻容耦合多级放大电路4晶体管组成放大电路ebcuCE输出端口+-uBE输入端口+-
放大作用——将微弱电信号增强到人们所需要的较强的数值。5扩音机电路示意图放大器话筒扬声器信号源负载第一节单管交流电压放大电路的组成一、基本电压放大电路的组成二、各元件的作用7第一节、单管交流电压放大电路的组成扬声器发声电动机旋转继电器动作仪表指针偏转执行元件电压放大功率放大推动前置级输出级将微弱电信号放大,推动功率放大电路输出足够大功率去推动执行元件微弱信号
低频放大电路——工业电子技术中,输入交流的频率范围在20Hz~20000Hz。8第一节、单管交流电压放大电路的组成ui复习+-
uBE
uCE+-uOiBiEiCUCC+-RbUBB+-RC
第一章学习了用于放大的三极管电路。如何加交流信号?9第一节、单管交流电压放大电路的组成一、电路组成放大电路组成原则:1、晶体管工作在放大区,发射结正向运用,集电结反向运用。2、输入交流信号能送入晶体管e结放大,放大后的交流信号能顺利送到负载上输出。3、放大电路工作点稳定,失真小。10RCECTEBRB第一节、单管交流电压放大电路的组成RSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-
uBE
uCE+-放大电路组成晶体管T耦合电容集电极电阻负载直流电源基极电阻交流信号源信号源内阻基极输入回路集电极输出回路11第一节、单管交流电压放大电路的组成RCECTEBRBRSuSC1+RLC2+uO–++-ui+-
uBE
uCE+-二、元件作用设置合适的IB隔直通交将iC的变化转化为uO的变化直流电源提供能量来源电解电容的正极性,表示接直流高电位。设各电电位的参考点为“零”,称“地”12单电源和简化画法第一节、单管交流电压放大电路的组成RCECTEBRBRSuSC1+RLC2++UCCC1RBRCRSRLuSC2+++-uiuO–+
uCE+-+-
uBE第二节放大电路的分析一、静态分析二、动态分析三、波形失真与工作点的关系14第二节、放大电路的分析(1)静态的工作情况
静态——当输入信号为零时,放大电路的工作状态,即直流电流及电压值。概述IB、IC、UBE、UCE1、放大电路的两种工作情况(2)动态的工作情况
动态——当加入输入信号时,放大电路的工作状态,即在直流基础上加交流信号。
交流瞬时值:ib、iC、ube、uce瞬时总值:iB、iC、uBE、uCE包括直流量和交流量15第二节、放大电路的分析(1)静态分析
确定静态值(直流值):
IB、IC、UBE、UCE2、放大电路的分析的主要任务(2)动态分析
确定电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ri。16第二节、放大电路的分析表2-2-1放大电路中电压和电流符号名称静态值交流分量总电压或总电流直流电源瞬时值有效值瞬时值平均值基极电流IBibIbiBIB(AV)集电极电流ICiCIciCIC(AV)发射极电流IEieIeiEIE(AV)集-射极电压UCEuceUceuCEUCE(AV)基-射极电压UBEubeUbeuBEUBE(AV)集电极电源UCC基极电源UBB发射极电源UEE17第二节、放大电路的分析一、静态分析交流通路——交流信号流经的通路(交流等效电路)直流通路——不加交流信号时直流电流流经的通路(直流等效电路)(一)直流通路和交流通路
为了研究问题方便,把交、直流分开研究。讨论如何区分两种通路?
18ui–+uo–+第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ICQIBQ直流通路+UCCRBRC
遵循原则:C对直流开路,对交流短路;直流电源对交流短路(忽略内阻)。19
遵循原则:C对直流开路,对交流短路;直流电源对交流短路(忽略内阻)。ui–+uo–+交流通路第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+RBRCRSRLus201、估算法
——用直流通路确定静态值
根据直流通路列回路电压方程输入回路电压方程:输出回路电压方程:UCC=IBRb+UBEUCC=ICRC+UCEUBE+-UCE+-ICIB直流通路第二节、放大电路的分析+UCCRBRC讨论21讨论整理可得:一般取:硅管
UBE=0.7V,
锗管UBE=0.2V。第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC22讨论第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC固定式偏置放大电路——静态电流IB近似为一个固定值。IB——固定偏置电流。RB——固定偏置电阻。23讨论第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC[例2-2-1]UCC=12V,RC=2KΩ,RB=200KΩ,β=50,IC=2mA,UCE=8V,试求:放大电路静态值。解:24讨论第二节、放大电路的分析UBE+-UCE+-ICIB直流通路+UCCRBRC[例2-2-2]UCC=24V,β=50,IC=2mA,UCE=8V,
试估算RB电阻。解:252、用图解法确定静态值第二节、放大电路的分析
把u、i的代数关系式,转换为几何图形,用作图方法求解。uBE-+uCE+-iBiCUBBRBRCUCCiB和uBE满足回路电压方程
iB和uBE满足输入伏安特性
iC和uCE满足输出伏安特性
iC和uCE满足回路电压方程
26第二节、放大电路的分析IC/mAUCE/VoIB内部条件—在输入特性曲线上外部条件—在直线上,满足
uBE=UBB-iBRB内部条件—在输出特性曲线上外部条件—在直线上,满足
uCE=UCC-iCRCQoIB/μAUBE/VQuBEuCE-++-iBiCUBBRBRCUCC27OIC/mAUCE/V
uCE=UCC-iCRC
直流负载线——通过直流通路得到,且与集电极负载电阻有关。斜率为-RC1输出回路分析
第二节、放大电路的分析是一个线性方程两点定一直线,找两特殊点讨论如何把方程变为几何图形?MN28UCEIC②计算IB≈UCC/RB,找IB那条曲线。③直流负载线与IB曲线交点为Q点。④确定IB、IC、UCE。UCCUCC
RC斜率为-RC1QIB第二节、放大电路的分析①做输出直流负载线。令iC=0时:uCE=UCC
令uCE=0时:iC=UCC/RC
作图步骤:静态工作点Q代表:IB、IC、UCE输入回路分析略
OIC/mAUCE/V29UCEICVCCVCC
RC斜率为-RC1QIB静态工作点Q的调整:Q″Q′Q点沿直流负载线下移至Q″RBIBQ点沿直流负载线上移至Q′RBIB第二节、放大电路的分析OIC/mAUCE/V+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++30ui–+uo–+第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+交流通路RBRCRSRLus二、动态分析
动态——当加入输入信号时,放大电路的工作状态,即在直流基础上加交流信号。
31第二节、放大电路的分析静态工作情况uitOuBEtOUBEiBtOIBiCtOICuCEtOUCEuotOus=0+-
UBE
UCE-+直流量C2隔直作用,直流无法到达输入信号为零时C2RSRCRLRbC1UCCUBB++IBICuo+-32动态工作情况iBiCuo+-uitOuBEtOiBtOiCtOuCEtOUBEIBICUCEuotOus+-ui+-
uBE
uCE-+瞬时总量只有交流信号有输入信号时第二节、放大电路的分析RSRCRLRbC1UCCUBB++33UCEUBEUCEICOtuitOuBEOtuCEOtuoOtiC(iB)ICOtuo0tuiOtiC(iB)OtuCEOtuBEUBE直流量直流分量交流分量34瞬时总值iB
=直流分量IC
+交流分量ib结论:1、交直流共存于放大电路直流是基础,交流是目的IBOtiB直流分量交流分量在直流量的基础上叠加了一个交流量。单方向脉动电——电流和电压的大小变化,方向不变第二节、放大电路的分析35OtuCEUCEOtiCICuCE
=UCC-iC
RC2、uo与ui倒相180ºiCiB+-
uBE
uCE+-ui–+uo–+第二节、放大电路的分析+UCCC1RBRCRSRLuSC2++36原则一:工作在放大区,有合适静态工作点。C1隔断直流,无合适静态工作点,工作在截止区[例2-2-1]放大电路能否完整地放大信号?UCC极性反,工作在截止区讨论第二节、放大电路的分析图a-UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+C37原则二:输入交流信号能送入三极管e结放大。
U将输入交流信号旁路,使之不能送入三极管e结放大讨论第二节、放大电路的分析图b+UCCC1RBRCRSRLuSC2++ui–+uo–+U38原则三:输出交流信号能送到负载上。
UCC将输出交流信号短路,使之不能送到负载上讨论第二节、放大电路的分析图C+UCCC1RBRCRSuS+ui–+uo–+RLC2+ui–+uo–+交流通路RBRCRSRLus39三、波形失真与工作点关系
主要研究
1、失真原因第二节、放大电路的分析Q点不合适信号太大对电压放大电路要求:①得到符合要求的电压放大倍数;②失真尽量小。40UBEIBQ∆uBE瞬时工作点∆iB∆iB瞬时工作点∆iCIBQUCEICQ当发射极电压变化∆uBE时。第二节、放大电路的分析∆uBE用图解法分析交流输入输出信号OIB/mAUBE/VOIC/mAUCE/V41第二节、放大电路的分析当加入输入信号∆ui时,
画iB、iC、uBE、uCE波形。
用图解法分析交流输入输出信号42截止失真:Q点偏低,靠近截止区瞬时工作点进入截止区
饱和失真:Q点偏高,靠近饱和区
瞬时工作点进入饱和区
2、失真分类第二节、放大电路的分析
非线性失真——由于三极管工作于特性曲线的非线性部分而引发。
43Q2消除失真办法:
UCEICQQ1饱和失真
Q点偏高,瞬时工作点进入饱和区。Uom第二节、放大电路的分析减小基极电流减小RC,改变负载线斜率更换β较小的管子tOIC/mAOIC/mAUCE/VtOUCE/V44截止失真uiuoUBEQQUCEQ点偏低,瞬时工作点进入截止区。
增大基极电流可消除失真。第二节、放大电路的分析OIC/mAUCE/VOIB/mAUBE/VtOIB/mAtOUBE/VtOUCE/V45第二节、放大电路的分析饱和失真——
3、失真改善
减小IB,Rb↑减小RC,改变负载线斜率。截止失真——
增大IB,
Rb↓4、信号及Q点选择
Q点选在负载线中点。输入信号不要太大。
改变RB、RC、UCE
均能调整Q点,但改变RB最方便
。+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++46
链接EDA3实验三、单管放大电路实验目的:单管放大电路静态工作点的设置。建立电路:1、取电位器R,调整静态工作点。实验步骤:1、改变R,观察波形失真。
2、关断负载RL,观察放大倍数变化况。2、取开关K,关断负载RL。EDA实验47R=1200*60%输出波形输入波形EDA实验48R=1200*9%R=1200*90%第二节、放大电路的分析EDA实验49
结论:调整R可合理设置静态工作点,减小非线性失真。接RL,Uo减小。
实验数据:
R\RL
输出波形
R适中1200k*60%不失真
R小1200k*%截止失真
R大1200K*90%饱和失真
RL接幅度小
RL不接幅度大第二节、放大电路的分析EDA实验第三节静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响二、分压式偏置放大电路51Q点不稳定因素:UCC波动,管子老化,温度变化。讨论课TaICQ点变化ICBOUBE第三节、静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响
影响最大的是温度引起管子参数的变化。52解决问题的设想:电路上采取措施IC基本不变--
60℃
Q110μAQ2IC增加温度TaIBICIC第三节、静态工作点的稳定曲线上移IB≈VCC/RB受温度影响小,不变IB=0μA20μA30μA10μA20℃OIC/mAUCE/V53二、分压式偏置放大电路(一)电路组成RB:上、下偏置电阻。RE:发射极电阻。CE:发射极旁路电容。RB2典型的Q点稳定电路。第三节、静态工作点的稳定+-uo-+ui+UCCC1RB1RCRSRLuSC2++RECE+54VB基本不受与温度影响故:直流通路UBE+-+-UE-+VB
IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC第三节、静态工作点的稳定1、利用RB1、RB2分压来固定基极电位55直流通路UBE+-+-UE-+VB
IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC第三节、静态工作点的稳定2、利用RE求出反映IC变化的电位UE(使VB≫UBE)当RB固定时,IC、IE基本不变稳定56(二)稳定原理
TaICUBEUEIBIC基本不变IC第三节、静态工作点的稳定直流通路UBE+-+-UE-+VB
IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC57第三节、静态工作点的稳定CE作用——使交流信号不经过RE,避免在RE上产生交流压降,导致电压放大倍数下降。ui–+uo–++UCCRB1RB2RERCCEC1C2+++发射极旁路电容58第三节、静态工作点的稳定(三)静态工作点的估算条件:UBE+-+-UE-+VB
IBIEICI2I1+UCCRB2RB1RERC直流通路计算IB较困难,先从计算VB入手。59第三节、静态工作点的稳定ui–+uo–++UCCRB1RB2RERCCEC1C2+++
[例2-3-1]UCC=18V,RC=3KΩ,RE=1.5KΩ,RB1=33KΩ,
RB2=12KΩ,β=60。试求:放大电路静态值。解:第四节放大电路的微变等效电路分析法一、晶体管的微变等效电路二、电压放大倍数的计算三、放大电路输入电阻和输出电阻的计算61第四节、放大电路的微变等效电路分析法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真麻烦、误差大、无法计算输入和输出电阻只介绍此法62
目的:将含有三极管的非线性电路等效成线性电路。
等效条件:小信号范围内,输入特性近似看成直线。放大电路的微变等效电路法第四节、放大电路的微变等效电路分析法OIBUBEQ▵iD▵uDID63输入回路rbe△ib△ube+-△iC△uce+-ib
ube-+第四节、放大电路的微变等效电路分析法输出回路OIBUBEQ△UBE△IBEB
输入信号很小时,Q点的切线与曲线重合,rbe为常数。一、晶体管的微变等效电路64输入回路△ib△iC△ube+-△uce+-rbeib
ube-+第四节、放大电路的微变等效电路分析法EB三极管输入电阻动态电阻与静态工作点有关静态电流rbe在晶体管手册中常用h表示65△ib△iC△ube+-△uce+-第四节、放大电路的微变等效电路分析法输出回路iC
uce-+QUCEIC▵IC▵UCEOIB=0μA10μA20μA30μA放大区IC/mAUCE/VIB受控电流源βib66考虑曲线上翘影响iC=βib+▵iC
同样
Ib下,uCE增大,iC在βib的基础上略有增大第四节、放大电路的微变等效电路分析法rce▵iC
相当在βib的基础上并了一个▵iC支路,支路中的电阻为rbe。iCβib
uce-+QUCEIC▵IC▵UCEOIB=0μA10μA20μA30μA放大区IC/mAUCE/VIB67第四节、放大电路的微变等效电路分析法ibuce+-
ube-+rberceβib▵iC晶体管的微变等效电路简化的微变等效电路
rce阻值很高,
rce>>RL,忽略
ube-+uce+-rbeβibibrce▵iC用复数表示的微变等效电路rbe-+Ube+-UceIbβIbIc68RCRLUo+-第四节、放大电路的微变等效电路分析法二、放大电路的微变等效电路+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++交流通路RBRCRSRLusui–+uo–+RsRbUi+-UsIiIbIcrbeβIb69讨论为何带负号?第四节、放大电路的微变等效电路分析法二、电压放大倍数的计算RCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIb表明输入电压和输出电压反相70放大电路信号源内阻RS不可忽略时第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIbRsrbeUsUi+-电压放大倍数降低了UsUi<71第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIb电压放大倍数是放大电路重要性能指标讨论如何提高带电压放大倍数?RC↑β↑rbe↓但β大,rbe也大。IE太大,产生饱和失真但太大易失真。必须综合考虑RC、β、rbe72第四节、放大电路的微变等效电路分析法二、放大电路的输入电阻和输出电阻的计算
放大电路与信号源、负载之间是相互联系、相互联系的。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo
信号源←→放大电路输入端电路输出端←→负载73Rsri_+UiUs1、输入电阻ri:从信号源两端向放大器看进去,相当一个动态电阻。ri第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIb742、输出电阻ro:放大器对负载而言,是一个信号源,其内阻为ro。roro+_RLUoU'o第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRLUo+-RsRbUi+-UsIbIiIcrbeβIb75UsRLUo+-ro第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRsRbUi+-Ib=0rbeβIbIc=0r'o求rO方法:输入信号短路,输出端加,ro=/UoUoIo一般几千欧较高Uo+-76对ri、ro的一般要求第四节、放大电路的微变等效电路分析法希望ri高:①从信号源索取电流小,减轻信号源负担。
②放大电路从信号源分压大,提高电压放大倍数。希望rO低:
放大电路相当恒压源,当RL≫ro时,RL变UO(有效值)不变,带负载能力强。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo77归纳
小信号范围内,将含有三极管的非线性电路等效成线性电路。微变等效电路法1、三极管的微变等效电路称h参数等效模型或低频小信号模型。第四节、放大电路的微变等效电路分析法IbIcrbeβIb78归纳3、动态参数计算①电压放大倍数②输入电阻ri
③输出电阻ro
第四节、放大电路的微变等效电路分析法RCRLUo+-IbRsRbUi+-UsIiIcrbeβIb2、放大电路的微变等效电路第五节阻容耦合多极放大电路一、阻容耦合放大电路二、多级放大电路电压放大倍数的计算80A1输入A2输出前置放大级A2An功率放大级输入级输出级中间级
单级放大电路放大倍数有限,需组成多级放大电路。耦合——级与级之间的连接方式。第五节、阻容耦合多级放大电路81耦合——级与级之间的连接方式。阻容耦合直接耦合变压器耦合耦合方式光电耦合第五节、阻容耦合多级放大电路要求:1、保证各级放大电路的静态工作点互不影响。2、前级的信号顺利传递到后级,损耗和失真尽可能小。82一、阻容耦合放大电路
uo–+ui–+uo1ui2
阻容耦合——前级输出端通过电容接到后级输入端。耦合电容(C1)与等效电阻(ri1)分压进行信号传输。第五节、阻容耦合多级放大电路C2+CE1+C1+RSuSRB1RB1RE1RC1T1+Ucc+CE2C3R'B1R'B1RE2RCT2+RLuo1=ui2第一级第二级负载信号源83uo–+ui–+uo1ui2第五节、阻容耦合多级放大电路C2+CE1+C1+RSuSRB1RB1RE1RC1T1+UccCE2C3R'B1R'B1RE2RCT2++RL优点:①各级直流状态独立,设计调试方便。②只要耦合电容足够大,信号几乎不衰减地传递到下一级。84uo–+ui–+uo1第五节、阻容耦合多级放大电路C2+CE1+C1+RSuSRB1RB1RE1RC1T1+UccCE2C3R'B1R'B1RE2RCT2++RL讨论输入和输出信号电压相位如何?–+ui2–+85
第五节、阻容耦合多级放大电路二、多级放大电路电压放大倍数的计算
耦合电容C1、C2
旁路电容CE、
放大电路中存在电抗元件。PN结电容
分布电容等效电容Ci、CoCiCo+UCCRB2RB1RERCRLRSUsC1C2++CE+输入信号频率不同时,电压放大倍数也不同86第五节、阻容耦合多级放大电路中频段分析
C1、CE
容抗小,视为短路Ci、Co
容抗大,视为开路例如:ƒ=1KHz
C1=10µƒ
Ci=100pƒ
则XC1=16Ω
XCi=1.6MΩCiCo+UCCRB2RB1RERCRLRSUsC1C2++CE+对一般工业应用,属低频范围,其中频段内,放大电路可认为是纯电阻电路,放大倍数与频率无关。1、在中频段内放大倍数与频率无关87
2、多级放大电路的电压放大倍数多级放大器的电压放大倍数为各级放大倍数的连乘积A1UsRSA2AnRLUO+-Ui+-UO1+-+-Ui2+-UO2+-Uin第五节、阻容耦合多级放大电路88第五节、阻容耦合多级放大电路微变等效电路rbeRC2RLEBCEBCrbeRB2RC1+-RSRB1UsUo+-β2Ib2Ib1Ic1+-UiIiIc1Ib2β1Ib1+-Uo1ri2前一级的负载应包含后一级的输入电阻89第五节、阻容耦合多级放大电路[例2-5-1]UCC=12V,RC1=2KΩ,RC2=200KΩ,R´B1=20kΩ,R´B2=10kΩ,β1=β2=40,IE1=1.1mA,IE2=1.25mA。试求:两级电压放大电路的电压放大倍数解:晶体管T1输入电阻:晶体管T2输入电阻:第二级输入电阻:90第五节、阻容耦合多级放大电路解:第一级电压放大倍数:第二级负载电阻:第二级电压放大倍数:总电压放大倍数:91第五节、阻容耦合多级放大电路归纳一、四种耦合方式阻容耦合直接耦合变压器耦合光电耦合二、多级放大器第六节放大电路中的负反馈一、负反馈的一般概念二、负反馈放大电路举例三、负反馈对放大电路工作性能的影响93(一)什么是反馈为改善放大电路的性能引入反馈。
反馈——把电路输出量的一部分或全部反送回输入回路,用来影响输入量。
反馈目的——通过输出对输入的影响来改善系统的运行状态及控制效果。第六节、放大电路中的负反馈一、负反馈的一般概念94A基本放大器F反馈电路XFXOXiXd输入信号输出信号反馈信号净输入信号比较环节反向传输
正向传输
输出信号的反向传输是主要的输入信号的正向传输可忽略输入信号的正向传输第六节、放大电路中的负反馈95A基本放大器F反馈电路XFXOXiXd输入信号输出信号反馈信号净输入信号(二)组成框图基本放大器—单级或多级
反馈网络—联系输出与输入回路,R或C组成第六节、放大电路中的负反馈96(三)反馈性质第六节、放大电路中的负反馈ube-++-uO
+-ui+-uF净输入电压:
ube无反馈时:
ube
=ui有反馈时:
ube
=ui-uF
反馈电压:
uF=iE
RE=iC
REREC1C2+UCC反馈元件净输入电压减小,为负反馈
负反馈——使放大电路净输入量减小,输出幅度下降的反馈。
正反馈——使放大电路净输入量增大,输出幅度增加的反馈。
97负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈(四)负反馈的类型稳定静态工作点第六节、放大电路中的负反馈98
从输出回路看,反馈可能取自uO或iO。
从输入回路看,反馈量与输入量可能串联或并联。四种类型电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈A基本放大器F反馈电路XOXiXFXd输入信号反馈信号净输入信号输出信号第六节、放大电路中的负反馈比较环节99RLAoFRLAoFUbe+-Uf+-Ui+-Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-RLAoFUo+-负反馈放大器的反馈形式框图
If
Ii
IbUo+-
IoUo+-
Io
If
Ii
Ib第六节、放大电路中的负反馈1001、从基本放大电路的输出端看,分为电压反馈和电流反馈电压反馈:反馈信号与uO成正比,将uO一部分或全部反馈回输入回路。第六节、放大电路中的负反馈F—反馈系数Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-101电流反馈:反馈信号与iO成正比,将iO一部分或全部反馈回输入回路。第六节、放大电路中的负反馈RLAoFUbe+-Uf+-Ui+-Uo+-
Io102串联反馈:uF、uI、ube三者在输入回路中串联。并联反馈:iF、iI、ib
三者在输入回路中并联。第六节、放大电路中的负反馈2、从基本放大电路的输入端看,分为串联电压反馈和并联反馈Ube+-Uf+-RLAoFUo+-Ui+-RLAoFUo+-
If
Ii
Ib103瞬时极性法:根据交流信号瞬时极性的变化趋势确定。简易判别法:一种经验之谈。物理概念清楚,容易理解,但较麻烦简单、快捷、容掌握第六节、放大电路中的负反馈二、负反馈放大电路举例
负反馈放大电路的判别步骤:2)判别是否负反馈?3)
是负反馈!判断是何种类型的负反馈?1)
找出反馈元件(一般是电阻、电容)。104第六节、放大电路中的负反馈(一)找出反馈元件1、RC、RB2不是反馈元件,没连接输出和输入。2、RE不接CE均为反馈元件。3、RB1不直接接UCC,而接输出端的是反馈元件。对于分立无件电路RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOui++RE2RF找反馈通路——连接输出与输入回路的电路。反馈元件——反馈通路中的元件。105表示瞬时增量,即信号的瞬时变化趋势为上升+表示瞬时减量,即信号的瞬时变化趋势为下降-注意:瞬时信号的极性都是以地为参考点的。
uO-+ui-++-REbceuO-+ui-+REbce+_+瞬时极性法第六节、放大电路中的负反馈(二)反馈性质的判断判断负反馈还是正反馈。106第一步:假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性。
瞬时极性法+RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2第六节、放大电路中的负反馈107第二步:沿着信号正向传输的路经,依次推出电路中相关点的瞬时极性。+_++_+RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2第六节、放大电路中的负反馈108e极与b极对地电位同极性c极与b极对地电位反极性对于共射、共集电路:对于共基电路:c极与e极对地电位同极性uO-+ui-+REbce+_+ui–+uO–+++REbce第六节、放大电路中的负反馈109第六节、放大电路中的负反馈第三步:根据输出信号极性判断出反馈信号的极性。反馈信号——反馈回输入端的信号。极性——电压或电流方向。+___++_RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2110第六节、放大电路中的负反馈若反馈送到e极,输入端电压发生变化,找反馈电压uF。uF+_+___++_RS+UCCRLuSRB1C1C2RC2RC1uOuiRFRE2111第六节、放大电路中的负反馈iF++___若反馈送到b极,输入端电流发生变化,找反馈电流iF
。_+uO+_ui+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C2瞬时高电位瞬时低电位iF
由瞬时高电位流向低电位112第一步:假设输入信号某一时刻对地电压的瞬时极性。
第二步:沿着信号正向传输的路经,依次推出电路中相关点的瞬时极性。第三步:根据输出信号极性判断出反馈信号的极性。第四步:反馈性质的判断。+uF归纳iFibiI+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C2+_+___+uO+_ui瞬时极性法第六节、放大电路中的负反馈113uF+uOui++__+uOui++__+讨论判断:交流反馈的性质?+UCCRC1RSRC2RLuSRB1C1C2RE2RF负反馈RC1RS+UCCRC2RLuSRB1C1C2RE2RF正反馈114第六节、放大电路中的负反馈(三)反馈类型的判断方法二:简易判别法。方法一:输出短路法。
假设输出电压为零(RL=0),观察反馈情况。若反馈信号也为零——电压反馈若反馈信号依然存在——电流反馈1、输出短路法输出短路法115第六节、放大电路中的负反馈先确定输入回路输入端公共端输出回路输出端公共端简易判别法入出公入出公uOui+UCCT1T2RC1RSRLuSRE2RC2RFC1C22、简易判别法116第六节、放大电路中的负反馈反馈取自公共端-电流反馈在输出回路中反馈取自输出端-电压反馈入出公入出公入出公入出公简易判别法RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOuiRE2RFuORC1RS+UCCRC2RLuSRFRE2ui117第六节、放大电路中的负反馈简易判别法入出公入出公RC1RS+UCCRC2RLuSRB1uOuiRE2RF入出公入出公uORC1RS+UCCRC2RLuSRFRE2ui反馈送到公共端-串联反馈在输入回路中反馈送到输入端-并联反馈118
串联反馈——ui与
uf在输入回路串联。电流反馈——uf正比于输出电流。+UCCREC1C2书写格式:RE-本级电流串联负反馈ube_+uF_iO+ui
+_uO
_+负反馈——
ube
=ui-
uf
反馈电压uf
削弱了净输入电压。反馈元件——RE第六节、放大电路中的负反馈(四)四种类型负反馈电路1、电流串联负反馈119第六节、放大电路中的负反馈
反馈过程:
电流负反馈具有稳定输出电流的作用io
uf
uD
u’o
io
+UCCREC1C2ube_+uF_iO+ui
+_uO
_+120RF-本级电压并联负反馈+UCCRSuSRCC1RFC2RLiFibii电压反馈——if
正比于输出电压
并联反馈——ii与if在输入回路并联。
ib=
ii-if
反馈电流
if削弱了净输入电流。负反馈——ui_+_uO
_+第六节、放大电路中的负反馈2、电压并联负反馈121第六节、放大电路中的负反馈
反馈过程:
电压负反馈具有稳定输出电压的作用uo
if
ib
ic
uo
ib
=iI-if+–uiuO+-+UCCRSuSRCC1RFC2RLibiiiF122RE-本级电压串联负反馈练习题1入出公RERCRSRBRLuS+UCCC1C2uF_讨论uOui+_++_负反馈——反馈信号与原假设输入信号方向相反。ube_+电压反馈——反馈信号取自输出回路的输出端。
串联反馈——反馈信号送到输入回路的公共端。第六节、放大电路中的负反馈123电压串联负反馈练习题1RERCRSRBRLuS+UCCC1C2uF_讨论uOui+_++_+UCCREC1C2uF_+ui+_uO
_+电流串联负反馈射极输出器都是反馈电阻RE,负反馈类型不同第六节、放大电路中的负反馈124归纳2、负反馈的作用——将引回的反馈量与输入量相减,从而调整电路净输入量和输出量。1、电子电路中的反馈——把电路输出量的一部分或全部反送回输入回路,用来影响输入量。
3、反馈性质的判断①有无反馈的判断:找反馈元件。②反馈性质的判断:反馈信号使净输入量减小。瞬时极性法简易判别法第六节、放大电路中的负反馈125归纳1、负反馈的组态(类型)2、反馈类型的判断方法二:简易判别法。电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈方法一:输出短路法。四种负反馈类型的判断第六节、放大电路中的负反馈126
1、性质判断:先找反馈元件:方法一:瞬时极性法。
方法二:简易判别法。
2、组态判断:
负反馈判断方法二:简易判别法。方法一:输出短路法。归纳第六节、放大电路中的负反馈127故基本放大器放大倍数(开环):反馈系数:基本放大器反馈电路XOXiXFXdFA第六节、放大电路中的负反馈三、负反馈对放大电路工作性能的影响1、降低了放大倍数降低放大倍数,换来四大性能改善。128加反馈后放大倍数(闭环):分子分母同除第六节、放大电路中的负反馈基本放大器反馈电路XOXiXFXdFA129结论:1、加入负反馈后,放大倍数下降了。当1+AF>>1时
2、深度负反馈时,放大倍数取决于反馈网络,与基本放大电路无关。反馈网络为无源网络,受Ta影响小,Af稳定。3、反馈网络函数F,最大为1。第六节、放大电路中的负反馈4、
称为反馈深度。反映了反馈对放大电路的影响程度。130实验四、负反馈放大电路
EDA实验第六节、放大电路中的负反馈
链接EDA4实验目的:负反馈对放大电路的影响。建立电路:1、反馈电阻为RE=1kΩ。实验步骤:1、开关断开、闭合时,观察波特图仪;确定通频带。
2、开关断开、闭合时,观察输入输出波形;估算放大倍数。
2、取开关S,接通或关断开反馈电阻。131第六节、放大电路中的负反馈负反馈放大电路EDA实验132EDA实验第六节、放大电路中的负反馈
结论:引入负反馈,通频带变宽,降低了放大倍数。
有反馈无反馈负反馈对放大倍数的影响实验数据:133某种原因uOufuBEuO2、提高了放大倍数的稳定性A基本放大器F反馈电路UO+-UiUFUBEAf的相对变化量是A的(1+AF)分之一第六节、放大电路中的负反馈134XiXO大小正弦波
采用预失真——
净输入信号预先产生相反的失真,抵消管子内部的失真3、减小非线性失真A基本放大器uiQUBEIBE非线性失真第六节、放大电路中的负反馈OUBE/VIB/μAtOUBE/VtOIB/μA135XiX'i加反馈后XO大略小略大小接近正弦波正弦波Xi略小略大XfXOA基本放大器F反馈电路+-加反馈前A基本放大器第六节、放大电路中的负反馈①只能减小电路内部的非线性失真。②非线性失真不能太大。注意:1364、改变输入电阻和输出电阻(1)串联负反馈增大输入电阻rifrifRE2RCRSRBRLuS+UCCC1C2ui+-uo+-uF+_
负反馈对输入电阻的影响取决于反馈加入的方式。对输出电阻的影响取决于反馈取样的方式。①定性分析:从放大器输入端看进去,相当于在rbe基础上多串一个电阻。第六节、放大电路中的负反馈137②定量分析rifUbe+-Uf+-XOUi+-AF第六节、放大电路中的负反馈无反馈时输入电流:有反馈时输入电流:138(2)并联负反馈减小输入电阻Rif+–uiuo+-+UCCRSuSRCC1RFC2RLiF①定性分析:从放大器输入端看进去,相当于在rbe基础上多并一个电阻。Rif第六节、放大电路中的负反馈②定量分析无反馈时输入电阻:有反馈时输入电阻:139(3)电压负反馈减少了输出电阻rof
电压负反馈稳定了输出电压,相当恒压源,内阻小,即rof小。第六节、放大电路中的负反馈roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIorof相当恒压源140(4)电流负反馈增大输出电阻rof
电流负反馈稳定了输出电流,相当恒流源,内阻大,即rof大。第六节、放大电路中的负反馈roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo相当恒流源rof141第六节、放大电路中的负反馈[例2-6-1]:已知:图(a)为电流串联负反馈放大电路,RF为反馈电阻,晶体管β=60,rbe=1.8KΩ。试计算闭环电压放大倍数Af和不接反馈电阻RF时开环电压放大倍数A0。图(b)为图(a)的微变等效电路。RB2RCC1C2RB1CeRFRL++++UCCuIuo++––RE图(a)142第六节、放大电路中的负反馈微变等效电路RoRi-+UiIbIeRLRCrbeRERB2RB1ICβIb+-Uo图(b)解:Ii143第六节、放大电路中的负反馈RF=0时的电压放大倍数为:有反馈电阻RF时的电压放大倍数为:可见,引入负反馈后,电压放大倍数降低了。144第六节、放大电路中的负反馈降低放大倍数,换来四大性能改善5、展宽通频带4、改变输入电阻和输出电阻3、改善非线性失真2、稳定放大倍数1、降低放大倍数代价改善性能归纳也可抑制内部噪声、温度漂移串联——Ri大并联——Ri小
电压——RO小电流——RO大第七节射极输出器一、电路的组成二、工作原理三、射极输出器的用途146放大电路三种形式共射放大器CE共基放大器CC共集放大器CB共—极:仅对交流电压而言,输入与输出交流电压共用了三极管某一电极的电位。uce输出端口+-ube输入端口+-ebC一般接地,有时通过电阻接地第七节、射极输出器147第七节、射极输出器
共射极放大电路
共集电极放大电路
(射极输出器)
共基极放大电路C2RLRLRERCuSUCCVBBui–+uo–+ui–+uo–+RE+UCCC1RBRSusC1C2RBRCRSRL+UCCui–+uo–+us148第七节、射极输出器交流通路ui–+uo–+ui–+uo–+RBRERSRLusRBRCRSRLus
共射极放大电路
共集电极放大电路149第七节、射极输出器ceb地简易判别法:从b极到地输入电压,从e极到地取出电压,地电位就是C极电位C2RLuo–+RE+UCCC1RBRSusui–+b地cecC1C2RBRCRSRL+UCCui–+uo–+us150C2RLuo–+RE+UCCC1RBRSusui–+(一)静态分析
直流通路+UCCRBRCRE第七节、射极输出器一、电路组成二、工作原理1、从射极输出,
射极输出器2、一般不接RC
151ui
→
ib
→
ic
→
uRe→
uo
iE
ic
ib
输出电压跟随输入电压,相位相同,数值近似相等,故称电压跟随器。C2RLui–+uo–+RE+UCCC1RBRSus(三)动态分析第七节、射极输出器1、与同相,具有电压跟随作用UoUi152ube-+ui–+uo–+C2RLRE+UCCC1RBRSusUsUi+-+-UoRBRERLRSrbe微变等效电路第七节、射极输出器①定性分析①定量分析IcIbβIb2、无电压放大作用Au<1153第七节、射极输出器无电压放大作用Au<1,但有功率放大作用UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb154
R’L在回路电流下,折算到电流下,相当扩大了(1+β)倍IEIbriC2RL
ib
iC
ieui–+uo–+riRE+UCCC1RBRSus第七节、射极输出器3、输入电阻高UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb155Us4、输出电阻低
iEC2RL
iC
ibui–+uo–+RE+UCCC1RbRSusIoRLRErbeRbRSroro+-Uo第七节、射极输出器求rO方法:输入信号短路,输出端加,ro=/UoUoIo156RErbeRB
rbe+R’S是外加时,在下求得,折合到发射极回路,流过的电流是
,相当RE除以(1+β)UoIbIEr'oroRS+-UoR'S=RS//RB第七节、射极输出器①定性分析IbIo157rbeRER'SIReroIeR’S=RS//Rb+-Uo第七节、射极输出器RErbeRBr'oroRS+-UoIbIoIcIbβIbIo②定量分析158第七节、射极输出器rbeRER'SIReroIe+-UoIcIbβIbIo159输出级输入级共集共集三、主要用途满足放大电路对ri、ro的要求。2、做低阻抗输出级riRSUsUi+_rORLU'oUo+_第七节、射极输出器1、做高阻抗输入级160对ri、ro的一般要求第四节、放大电路的微变等效电路分析法希望ri高:①从信号源索取电流小,减轻信号源负担。
②放大电路从信号源分压大,提高电压放大倍数。希望rO低:
放大电路相当恒压源,当RL≫ro时,RL变UO(有效值)不变,带负载能力强。roRLU'oUo+_RsriUsUi+_放大电路IiIo复习161RLRSUs中间级共射共射共集3、做中间隔离级高低低高Uo+_Ui+_U'ororiroriU'o第七节、射极输出器减小后一级信号源内阻提高前一级电压放大倍数162第七节、射极输出器[例2-7-1]:.已知UCC=15V,RE=2kΩ,RB=150kΩ,RE=2kΩ,
RL=2kΩ,晶体管β=80,信号源内阻RS=500Ω,UBE=0.6V。试求:(1)
静态工作点IB、IE及UCE;
(2)
画出微变等效电路;
(3)
Au、ri和ro。C2RLui–+RE+UCCC1RBRSusuo–+163第七节、射极输出器解:(1)计算静态工作点直流通路+–UCE+–UBEIEIBIC+UCCRBRCRE164第七节、射极输出器微变等效电路UsUi+-+-UoRBRERLRSrbeIcIbβIb(2)由微变等效电路求Au、ri、ro165射极输出器归纳第七节、射极输出器(1)与同相,具有电压跟随作用。UoUi(2)无电压放大作用Au<1。(3)输入电阻高。(4)输出电阻低。1、特点(1)做高阻抗输入级。(2)做低阻抗输出级。(3)做中间隔离级。2、用途第八节功率放大电路一、概述二、互补对称功率放大电路三、集成功率放大器167第八节、功率放大器A1A2An输入端输出端前置放大级功率放大级扬声器发声电动机旋转继电器动作仪表指针偏转大信号状态小信号状态一、概述168
另一部分消耗在管子上。3、集电极最大功耗小第八节、功率放大器大信号状态下,构成了特殊性。(一)对功率放大电路的基本要求1、输出功率放大电路尽可能大
U与I都大,管子工作在极限状态附近,选管要保证安全。2、效率要高效率η=负载上交流输出功率PO电源供给的功率PE管耗PC=PE-PO169
功率放大电路大信号状态下,不可避免产生非线性失真。第八节、功率放大器4、非线性失真要小5、要考虑三极管的散热问题
电源供给的功率另一部分消耗在管子上,热的积累导致晶体管性能老化,甚至烧毁。通常加装散热片。在同样结温下,提高输出功率170功放分三种工作状态点位置不同Q第八节、功率放大器(二)提高效率的途径增大Po,降低管耗PT。
OiCuCEMNOiCuCEOiCuCEMNMNQQQ甲类乙类甲乙类171PE全耗在管子上无管耗,电源不供电Po=
PE-
PC最高η=50%最高η=78.5%
η介于50%-78.5%无信号时有信号时采用乙类状态效率最高,但严重失真,要采取措施。结论第八节、功率放大器OiCuCEMNOiCuCEOiCuCEIC≈0MNMNQQQIC大IC小172第八节、功率放大器
甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大,波形好,管耗大效率低。
乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通,静态IC
0
,波形严重失真,管耗小效率高。
甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期,静态IC较小,一般功放常采用。+UCCRSC2RBRCRLus–+C1++173第八节、功率放大器二、互补对称功率放大电路(一)乙类互补对称功率放大电路1、工作原理互补——NPN与PNP两个反型管配合。对称——两管特性相同。
正负双电源——e极为直流零电位,UA=0,RL接入时对Q点无影响。射极输出器——Ro小,带负载能力强。直流零电位A+UCCT1RL-UCCT2uiuo无输出电容(OCL)互补对称功放电路。174第八节、功率放大器静态时(输入端电位为零):输出端电位为零
静态时两管均截止,没有建立Q点。信号正半周时:T1导通,T2截止,+UCC供电信号负半周时:T1截止,T2导通,-UCC供电uo–+uo–++UCCT1RL-UCCT2AuiuoiC1iC2乙类状态讨论什么工作状态?175第八节、功率放大器uo–+uo–++UCCT1RL-UCCT2Aui
信号变化一周时:iC1、iC2以相反方向流过负载,RL上获得完整波形。iC1iC2两管交替导通输出波形合成uo交越失真!讨论是正弦波吗?176第八节、功率放大器推挽功放产生的特殊失真。2、交越失真及克服输入波形输出波形177
(3)克服方法:管子工作在甲乙类,处于微导通状态。两管合成后,相互补偿,消除失真。(1)交越失真:两管交替导电时刻产生的失真
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