电路与模电第8章教案.ppt

1、 放大电路的组成、主要性能指标、及其工作原理 放大电路的基本分析方法：图解法和等效电路法 静态工作点对电路性能的影响及其稳定方法 射极输出器的分析及其应用 多级放大电路 场效应管放大电路,第八章 基本放大电路,教学目标与要求,放大的概念,以扩音机为例,放大的对象：,放大电路的基本特征：,放大的基本要求：,功率放大,信号不失真,变化量,8.1 放大电路的组成及其作用,8.1.1 放大电路的组成,一、组成,晶体管T、基极电源VBB、集电极电源VCC、基极电阻Rb、集电极电阻RC。,二、各元件的作用,1. 晶体管T：电流放大；,2. 基极电源VBB：使发射结正偏（UBEUon）；,3. 基极电阻Rb

2、：确定合适的IB；,4. 集电极电阻Rc：将集电极电流的变化转换成电压的变化。,说明,共射放大电路；地。,5. 集电极电源VCC： 使集电结反偏；给放大电路提供能源。,*放大电路的组成原则,一、组成原则,（2）静态工作点合适：保证晶体管工作在放大区； 场效应管工作在恒流区。,（3）动态信号能够作用于放大管的输入回路。 对于晶体管能产生uBE或iB ，对于场效应管能产生uGS 。 （4）负载上能够获得放大了的动态信号。 （5）对实用放大电路：共地、无断路或短路.,（1） 必须有为放大管提供Q点的直流电源。,8.1.2 放大电路的性能指标,放大电路示意图,一、放大倍数,放大倍数是直接衡量放大电路放

3、大能力的重要指标，其值为输出量,与输入量,1. 电压放大倍数,2. 电流放大倍数,之比。,3. 电压对电流的放大倍数（又称互阻放大倍数）,4.电流对电压的放大倍数（又称互导放大倍数）,说明,本章重点研究电压放大倍数,用uI、 iI、 uO、 iO表示缓慢（或直流）变化量,二、输入电阻,三、输出电阻,放大电路带负载能力越强。,输入电流,输入电压,将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。,从输入端看进去的等效电阻,从输出端看进去的等效电阻,8.2 放大电路的工作原理,8.2.1、静态工作与静态工作点,2. 什么是静态工作点静态时IB、IC、UCE （ UBE ）的值,用IBQ、ICQ、UBE

4、Q、UCEQ表示,+,-,IBQ,ICQ,UCEQ,+,-,UBEQ,1. 什么是静态当ui0时电路所处的状态。,注意：放大电路必须设置一个 合适的静态工作点,3、为什么要设置静态工作点,设VBB=0，则静态（A与B短路）时,T截止,对放大电路的基本要求： 不失真，能放大,输出电压必然失真！,8.2.2 动态工作与放大原理,则动态时,动态信号驮载在静态之上,注意：,1.共射放大电路,阻容耦合共射放大电路,直接耦合共射放大电路,共射放大电路：输入与输出的公共端为发射极。不仅具有电流放大作用，同时也有电压放大作用。,8.3 放大电路的三种基本接法,2.共集放大电路,共集放大电路：输入与输出的公共端

5、为集电极。只有电流放大作用，没有电压放大作用。,3.共基放大电路,共基放大电路：输入与输出的公共端为基极。只有电压放大作用，没有电流放大作用。,8.4 放大电路的基本分析方法,8.4.1 直流通路与交流通路,一、直流通路（静态电路）,仅在直流电源作用下直流电流流经的通路称为直流通路。,画直流通路的原则：,电容视为开路；,电感视为短路；,信号源视为短路，但保留其内阻。,二、交流通路,用于确定静态工作点,用于确定动态参数,在输入信号作用下，交流电流流经的通路称为交流通路。,画交流通路的原则：,电容（较大）视为短路；,直流电源视为短路；,ui0时的状态,例1：,直流通路和交流通路举例,交流通路：,直

6、流通路：,交流通路：,例2：,直流通路：,8.4.2.放大电路的静态分析：Q点：UBE 、IB、 IC、 UCE,1. 估算法求静态工作点,静态电路图(电容断开，输入、输出信号均为零),例：如图，已知：UCC=12V ,RC=4K ，RB=300K 求：放大电路的静态值,解：,连接MN即为直流负载线。,注意：直流负载线的斜率：,2. 图解法确定静态工作点,什么是图解法？,1.5,M点(12v,0) N点(0,3mA),4.确定静态工作点 直流负载线与输出特性曲线的交点即为静态工作点。 图解法的意义：IC与UCE的关系即要符合KVL又要符合输出特性曲线，故两者交点即是IC与UCE的值。,3.电路

7、参数对静态工作点的影响,（1） 改变 Rb，保持VCC ，Rc ， 不变；,Rb 增大，,Rb 减小，,Q 点下移；,Q 点上移；,（2）改变 VCC，保持 Rb，Rc ， 不变；,升高 VCC，直流负载线平行右移，动态工作范围增大，但管子的动态功耗也增大。,Q2,（3）改变 Rc，保持 Rb，VCC ， 不变；,（4）改变 ，保持 Rb，Rc ，VCC 不变；,增大 Rc ，直流负载线斜率改变，则 Q 点向饱和区移近。,Q2,增大 ，ICQ 增大，UCEQ 减小，则 Q 点移近饱和区。,（动画3-1）,8.4.3 放大电路的动态分析,1. 动态图解法,电压放大倍数,注意：输出电压与输入电压反

8、相位,*直流负载线与交流负载线,注意：当输出端不 带负载时，工作点 沿直流负载线变化。 当输出端带负载时， 工作点沿交流负载 线变化。,注意：带负载后，AU减小。,ib,ui,（1）当Q点过低时，放大电路产生截止失真。,2.静态工作点Q对输出波形的影响,NPN 管截止失真时的输出 uo 波形。 uo 波形顶部失真,uo = uce,消除方法：增大VCC 或减小Rb,Q点过低，放大电路产生截止失真。,O,IB = 0,Q,t,O,O,t,iC,uCE/V,uCE/V,iC / mA,uo = uce,ib(不失真),ICQ,UCEQ,uo 波形底部失真,（2）当Q点过高时，放大电路产生饱和失真。

9、,消除方法：增大Rb，减小Rc， 减小，增大VCC。,当ui较大时， 会产生截止、 饱和失真,复习： 1.如何画直流通路图和 交流通路图？ 2.如何用图解法求静态 工作点及电压放大倍数？ 3.静态工作点对波形失 真有何影响？,8.4.4 微变等效电路法 什么是微变等效电路法当输入信号很小 时，将三极管等效为一个线性元件，从而用线性电路的分析方法，进行分析计算。,( 以基本放大电路为例进行分析),一.电压放大倍数的计算,图中：,(由输入、输出特性曲线解释为什么可这样等效),1.晶体管的微变等效电路,2、共射放大电路动态参数的分析 (1) 画交流微变等效电路先画出三极管的h参数等效电路，再将所有电

10、容(容量较大）及直流电源短路，将其他元件按照原结构接入三极管即可。 (2) 由交流微变等效电路求解电路参数,解：,例：对图示电路进行动态分析,(1),(2).电压放大倍数：,【推导： 】,(3)输入电阻Ri,(4)输出电阻Ro 或,(1),例8-4在图示电路中，已知VCC12V，RB=310k，Rc3k；晶体管的rbb300，50，导通时的UBEQ0.7V；RL3k。 (1)试求静态工作点 (2) 电路的、Ri和Ro,解：(1)首先求出Q点,（2）,画交流等效电路,3k,例8-5 在图示（a）电路中，已知VCC12V，RB=370k，Rc2k， RE2k ；晶体管的rbe1k，80，导通时的U

11、BEQ0.7V；RL3k。 (1)试求静态工作点 (2) 电路的 、Ri和Ro,（a）放大电路图,解：(1)用估算法求出Q点,（b）静态电路图,首先画出静态电路如图（b）所示,由于,（2）画出交流微变等效电路如图（c）所示,8.5 静态工作点的稳定,稳定静态工作点的必要性,静态Q点对放大电路的影响,失真,rbe,导致静态Q点不稳定的因素,电源电压的波动,元件的老化,环境温度的变化,8.5.1 温度变化对静态工作点的影响,饱和区,8.5.2 典型稳定Q点的电路,T = 20 C,T = 50 C,1.电路组成,2.稳定静态Q点的原理,对于节点B，由KCL得,若I1IBQ，则I2I1,，于是，有,

12、基本不变，与温度无关,B,Q点稳定过程,UB不变,3、静态工作点的估算（IBQ、ICQ和UCEQ）,1. 估算法,若I1IBQ，则,4、动态参数的估算,电压放大倍数：,输入电阻：,输出电阻：,若无旁路电容,Ri=Rb1Rb2 rbe+（1+）Re,Ro=Rc,说明,若（1）Rerbe,则,稳定性,（与温度无关）,，则交流等效电路如图所示。,例8-6 在图示（a）电路中，已知VCC20V，RB1=120k， RB2=40k Rc2k， RE1k ；100，导通时的UBEQ0.7V；RL2k。 (1)试求静态工作点 (2) 电路的 、Ri和Ro (3) 若将CE去掉，画出微变等效电路，并求电压放大

13、倍数。,解：(1)用估算法求出Q点,（2）画出交流微变等效电路如图所示,电压放大倍数：,输入电阻：,输出电阻：,（3）去掉旁路电容后，画出交流微变等效电路如图所示,8.6 射极输出器的分析及其应用,8.6.1 静态分析 静态电路如图所示：,8.6.2 动态分析 一.电压放大倍数：,由上式知：(1) 电压放大倍数接近于1但小于1。 (无电压放大作用) (2) 输出电压与输入电压同相位。 (具有跟随作用),四.射极输出器的主要特点 电压放大倍数接近于1。输入电阻高，输出电阻低。输出电压与输入电压同相位。 五.射极输出器的应用,1.把射极输出器作为输入级,当信号源内阻较高时，因射 极输出器的输入电阻

14、高，分 得的电压大；从信号源取用 的电流也小。,2.把射极输出器作为输出级 因射极输出器输出电阻低， 故带负载能力强。,3.把射极输出器作为中间隔离级 因射极输出器输入电阻高，从前级取用电流小；而对后级而言，由于其输出电阻低，使交流信号得到有效的传输。,【例8-7】 如图所示，已知VCC=15V，RB=200k，RS=200，RE=3k，RL=3k，晶体管的80，rbe=1k，静态时UBEQ=0.7V，试求： （1）静态工作点； （2）,解：(1)用估算法求出Q点,（2）画出交流微变 等效电路如图所示,静态工作点:,电压放大倍数：,输入电阻：,输出电阻：,静态值的估算：,电压放大倍数：,输入电

15、阻：,射极输出器,射极输出器的特点：,电压放大倍数接近于1。输入电阻高，输出电阻低。输出电压与输入电压同相位。,输出电阻：,8.7 多级放大电路及其级间耦合,许多放大器都是由多级放大电路组成的，各级放大电路对微弱信号进行接续放大，从而获得必要的电压幅度或足够的功率。,多级放大器的组成模式可用下列框图示意：,第一级,第(n-1)级,第二级,第n级,输入,输出,前置级,末前级,末级(输出级),功率放大,电压放大,8.7.1 多级放大电路的级间耦合方式,多级放大电路中，前后两级之间的联接方式称为耦合。常用的级间耦合有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合及光电耦合等。,阻容耦合：结构简单，易于调整，低频特性

16、差。适合于交流放大电路； 直接耦合：低频特性好，易于集成化，调试较繁。适合于放大变化缓慢的信号； 变压器耦合：可实现阻抗变换，但结构较复杂，笨重、不便于电路的小型化和集成化，适用于功率放大电路中。 光电耦合：抗干扰能力强。,8.7.2 多级放大电路的分析方法,分析多级放大电路的方法：先静态、后动态。,下面以阻容耦合放大电路为例进行分析。,(1) 静态分析,由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,(2) 动态分析,微变等效电路,第一级,第二级,例1:,如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V); (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。,解:,(1) 两级放大电路的静态值可分别计算。,第一级是射极输出