模擬電子技術(shù) 第二章 基本放大電路

模擬電子技術(shù)電子教案沈陽工業(yè)大學(xué)電子技術(shù)教研室第二章基本放大電路目錄

第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念第二節(jié)單管共射放大器的基本原理第三節(jié)單管共射放大器的分析方法第四節(jié)共集、共基放大器分析第二章基本放大電路第二章基本放大電路本章內(nèi)容：雙極型晶體管和單極型晶體管基本放大電路的組成、工作原理、動(dòng)態(tài)參數(shù)和性能特點(diǎn)，以及放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的一般分析方法。教學(xué)要求:

1.掌握放大器基本單元電路的電特性2.掌握分析放大器基本方法3.建立放大器各種基本概念模擬電路對(duì)信號(hào)最基本的處理就是放大。本章是全書的重點(diǎn)。目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念1．從功能上看，它具有放大作用。﹡“放大”是指能將輸入的電信號(hào)（電壓Ui或電流Ii）增大到所需要的數(shù)值（Uo或Io)，供負(fù)載使用

﹡放大器是指能實(shí)現(xiàn)放大功能的電子電路2.從結(jié)構(gòu)上看它是一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)3.從本質(zhì)上看，放大器是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器（控制器）﹡放大器必須具備Po（輸入交流功率）>Pi（輸出交流功率）﹡Po是在放大器件控制下，從直流電源能量轉(zhuǎn)換而來。（以小能量控制大能量）。一、放大器的定義目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念4.放大的基本要求不失真是放大的前提，故要求失真在一定范圍內(nèi)5.放大器的四種類型從放大器的輸入端看可以是電壓或電流，從輸出端看也可以是電壓或電流。故放大器有四種類型電壓放大器、電流放大器互阻放大器、互導(dǎo)放大器

二、放大器的性能指標(biāo)衡量放大器的特性與性能優(yōu)劣要求：明確定義，掌握物理意義。目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念任何放大電路均可看成為兩端口網(wǎng)絡(luò)1.放大倍數(shù)（又稱“增益”、傳輸函數(shù)）“放大倍數(shù)”衡量放大器放大微弱電信號(hào)的能力

放大倍數(shù)=輸出量/輸出量數(shù)值越大表明放大能力越強(qiáng)，取值大小按需設(shè)定放大增益常用分貝(dB)表示：Au(dB)=20log|UO/Ui|

目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念輸入電阻Ri

﹡定義：從放大器兩個(gè)輸入端看進(jìn)去的等效電阻，也稱輸入阻抗﹡Ri物理意義：-----衡量放大器從信號(hào)源中索取輸入信號(hào)能力-----衡量放大器對(duì)信號(hào)源影響程度﹡對(duì)Ri的要求：以保證有效傳輸信號(hào)為目的，視信號(hào)源性質(zhì)而定若為電壓源，應(yīng)使Ri>>Rs以求Ui大；若為電流源，則應(yīng)使Ri<<Rs以求Ii大。

目錄第二章基本放大電路第一節(jié)放大器的基本概念3.輸出電阻Ro﹡定義：從放大器負(fù)載兩輸看進(jìn)去的等效電阻，也稱輸出阻抗﹡Ro物理意義：-----衡量放大器“帶負(fù)載能力”-----帶負(fù)載能力是指當(dāng)IL變動(dòng)時(shí)，Uo或Io保持恒定的能力﹡對(duì)Ro要求：視放大器用途而定電壓放大器：要求Ro<<RL(Ro小好)電流放大器要求Ro>>RL(Ro大好)。Ri和Ro是交流電阻即動(dòng)態(tài)電阻目錄第二章基本放大電路由于電容、電感及半導(dǎo)體器件PN結(jié)的電容效應(yīng)，使放大電路在信號(hào)低頻段和高頻段時(shí)，電壓放大倍數(shù)數(shù)值與中頻段相比下降，并產(chǎn)生相位的改變。第一節(jié)放大器的基本概念4.通頻帶衡量放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力目錄第二章基本放大電路第一一節(jié)節(jié)放放大大器器的的基基本本概概念念5.失失真真率率THD(小小好好)﹡定義義：當(dāng)當(dāng)放放大大器器輸輸入入某某一一頻頻率率的的正正弦弦信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)，，若若輸輸出出是是非非正正弦弦波波，，就就稱稱該該放放大大器器發(fā)發(fā)生生了了非非線線性性失失真真。。﹡實(shí)質(zhì)質(zhì)：：輸出出信信號(hào)號(hào)中中產(chǎn)產(chǎn)生生了了新頻頻率率成分分。。﹡類型型：：幅值值失失真真、、相相位位失失真真﹡成因因：：放大大器器件件的的非非線線性性6.其其它它指指標(biāo)標(biāo)最大大不不失失真真輸輸出出電電壓壓Uom(交交流流有有效效值值)最大大不不失失真真輸輸出出功功率率Pom與效效率率ηη噪聲聲、、靜靜態(tài)態(tài)功功耗耗等等目錄錄第二二章章基基本本放放大大電電路路第二二節(jié)節(jié)單單管管共共射射放放大大器器的的基基本本原原理理一、、單單管管放放大大器器的的組組成成規(guī)規(guī)律律1.組組成放大大器的三三要素有起放大大作用的的器件（（BJT、FET）有直流電電源有R、C、、L等無源元元件2.組組成Amp三原原則直流電源源的接法法保證晶晶體管處處于放大大狀態(tài)保證信號(hào)號(hào)傳輸暢暢通輸出失真真在允許許的范圍圍內(nèi)目錄第二章基基本本放大電電路第二節(jié)單單管管共射放放大器的的基本原原理3.單單管共射射放大電電路各元元件作用用動(dòng)態(tài)信號(hào)號(hào)作用時(shí)時(shí)：uiibicΔiRcΔuCE(uo)輸入電壓壓Ui=0時(shí)，晶體管管各極的的電流、、b-e間電壓壓、管壓壓降，稱為靜態(tài)工作作點(diǎn)Q。記作IBQ、ICQ、IEQ、UBEQ、UCEQVBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合合適的IBQ否則輸出出信號(hào)失失真VCC：使UCE≥UBE，為負(fù)載載提供能能源Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)目錄第二章基基本本放大電電路第二節(jié)單單管管共射放放大器的的基本原原理二、基本本共射放放大電路路的工作作原理交、直流流兩種電電壓源→→放大器呈呈現(xiàn)交、、直兩種種工作狀狀態(tài)分析方法法：采用疊加加原理飽和失真載止失真目錄第二章基基本本放大電電路第二節(jié)單單管管共射放放大器的的基本原原理1．工作作點(diǎn)偏低低（指IBQ，ICQ偏?。┊a(chǎn)產(chǎn)生截止失真真三、工作作點(diǎn)與波波形失真真的關(guān)系系載止失真真輸入回路路首先失真真目錄第二章基基本本放大電電路第二節(jié)單單管管共射放放大器的的基本原原理2．工作點(diǎn)偏偏高（指指IBQ，ICQ偏大）產(chǎn)產(chǎn)生飽和失真真飽和失真真產(chǎn)生于輸出回路路目錄第二章基基本本放大電電路四、放大大電路的的組成原原則第二節(jié)單單管管共射放放大器的的基本原原理1.靜靜態(tài)工作作點(diǎn)合適適：合適的直直流電源源、合適適的電路路參數(shù)。。2.合合適的信信號(hào)通路路：動(dòng)態(tài)信號(hào)號(hào)能夠作作用于晶晶體管的的輸入回回路；在負(fù)載上上能夠獲獲得放大大了的動(dòng)動(dòng)態(tài)信號(hào)號(hào)。3.對(duì)對(duì)實(shí)用放放大電路路的要求求：共地、、直流電電源種類類盡可能能少；負(fù)載上無無直流分分量。阻容耦合合直接耦合合目錄第二章基基本本放大電電路第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法1.圖解法﹡是指在晶晶體管特特性曲線線上，采采用作圖圖方法分分析放大大器﹡特點(diǎn)：分分析結(jié)果果較直觀觀，定量量分析困困難，用用于大信信號(hào)分分析3.計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助分析析法電子電路路分析軟軟件，如如PSPICE、EWB、、Multisim等等2.等等效電路路分析法法﹡是指用晶晶體管等等效模型型，分析析放大器器﹡定量分析析方便，，應(yīng)用較較多一、分析析放大器器的基本本方法目錄第二章基基本本放大電電路第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法二、放大大電路的的直流通通路和交交流通路路通常，放放大電路路中直流流電源的的作用和和交流信信號(hào)的作作用共存存。為簡化分分析，將將它們分分別作用用，引入入直流通路路和交流通路路。1.直直流工作作狀態(tài)（（又稱靜靜態(tài)）直流通路路：直流電流流所流經(jīng)經(jīng)的路徑徑指ui=0，直流電電源作用用時(shí)，放放大器所所處的工工作狀態(tài)態(tài)。此時(shí)晶體體管各極極電流、、電壓必必為直流流量。畫法：us=0，保留Rs；電容開開路；電電感相當(dāng)當(dāng)于短路路計(jì)算靜態(tài)態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)或Q點(diǎn)點(diǎn)：IBQ、ICQ、UCEQ目錄第二章基基本本放大電電路第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法例：直流流通路分分析（阻容耦耦合共射射電路））畫法：us=0，保留Rs；電容開路路；電感相當(dāng)當(dāng)于短路路計(jì)算靜態(tài)態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)：IBQ、ICQ、UCEQ目錄第二章基基本本放大電電路第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法2.交流工作作狀態(tài)（（動(dòng)態(tài)））交流通路路：交流電流流所流經(jīng)經(jīng)的路徑徑是指僅由由信號(hào)源源（ui或us）作用時(shí)時(shí)，放大大器所處處的工作狀態(tài)。。此時(shí)晶晶體管各各極電流流、電壓壓必為交交流量。。畫法：電容短路路；恒壓壓源視為為短路；；恒流源源視為開開路計(jì)算動(dòng)態(tài)態(tài)量：Au(Aus)、Ri、Ro交流通路路目錄第二章基基本本放大電電路三、等效效電路法法第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法1.直直流模型型：適于靜態(tài)態(tài)工作點(diǎn)點(diǎn)的分析析利用估算算法(UBEQ不變)求求Q點(diǎn)，實(shí)質(zhì)質(zhì)上利用用了直流流模型。。2.晶晶體管的的h參數(shù)等效效模型（（交流等等效模型型）半導(dǎo)體器器件的非非線性使使放大電電路的分分析復(fù)雜雜化。利用線性性元件建建立模型型，來描描述非線線性器件件的特性性。UT：溫度當(dāng)量量26mVQ點(diǎn)越高高，rbe越小目錄第二章基基本本放大電電路三.放放大電路路的動(dòng)態(tài)態(tài)分析第三節(jié)單單管共共射放大大器的分分析方法法1.分分析步驟驟：①畫微變等等效電路路：用h參參數(shù)數(shù)等等效效模模型型畫畫出出放放大大器器的的交交流流等等效效電電路路②根根據(jù)據(jù)所所求求參參數(shù)數(shù)定定義義，，列列回回路路方方程程，，求求解解。。2.共共射射電電路路的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分分析析：：微變變等等效效電電路路目錄錄第二二章章基基本本放放大大電電路路第三三節(jié)節(jié)單單管管共共射射放放大大器器的的分分析析方方法法計(jì)算算動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)量量：：Au(Aus)、、Ri、Ro求Ro的通通用用方方法法：：將信信號(hào)號(hào)源源短短路路，，但但保保留留內(nèi)內(nèi)阻阻RS，將負(fù)載RL開路，對(duì)輸輸出端外加加一個(gè)假想想電壓源UR，得到一假假想電流IR，則Ro=UR/IR目錄第二章基基本放大大電路第三節(jié)單單管共射放放大器的分分析方法四、靜態(tài)工工作點(diǎn)的穩(wěn)穩(wěn)定Q點(diǎn)穩(wěn)定是指ICQ和UCEQ在溫度變化化時(shí)基本不不變，這是靠IBQ的變化得來來的。T(℃)→β↑→ICQ↑1.分壓式式靜態(tài)工作作點(diǎn)穩(wěn)定電電路為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常I1>>IB，即I1≈I2基本不變T(℃)↑→→ICQ↑→UEQ↑→UBEQ↓(UBQ基本不變)→IBQ↓→ICQ↓目錄第二章基基本放大大電路Re起直流負(fù)反反饋?zhàn)饔?，值越大，，反饋越?qiáng)強(qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定但Re取值不能太太大？動(dòng)態(tài)分析：：Au、Ri、Ro有Ce電容時(shí)第三節(jié)單單管共射放放大器的分分析方法目錄第二章基基本放大大電路無Ce電容時(shí)靜態(tài)無變化化第三節(jié)單單管共射放放大器的分分析方法目錄第二章基基本放大大電路2.穩(wěn)定靜態(tài)工工作點(diǎn)的方方法第三節(jié)單單管共射放放大器的分分析方法﹡引入直流負(fù)負(fù)反饋（前前面電路））﹡溫度補(bǔ)償利用對(duì)溫度敏感的的元件，在溫度變變化時(shí)直接接影響輸入入回路。如如，熱敏電電阻，二極極管等Rb1----Rt(NTC)Rb2=---Rt(PTC)目錄第二章基基本放大大電路一、基本共共集放大電電路第四節(jié)共共集、共基基放大器分分析結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電極直直接與直流流電源相接接1.靜靜態(tài)分析目錄第二章基基本放大大電路2.共集集放大器動(dòng)動(dòng)態(tài)分析第四節(jié)共共集、共基基放大器分分析交流通路特特點(diǎn)：﹡B入E出C為公共端端，故叫CC-Amp﹡因信號(hào)從射射極輸出，，故又叫射射極輸出器器Au<1且且≈1稱射極跟隨器器；uo與ui同相位，，不能放大大電壓只能能放大電流流目錄第二章基基本放大大電路輸入電阻Ri的分析第四節(jié)共共集、共基基放大器分分析Ri與負(fù)載有關(guān)關(guān)，Ri高輸出電阻Ro的分析析分兩步：Ro=Re//RoeRoe=UR/IR=(Rb+rbe)/(β+1)Ro與信號(hào)源源內(nèi)阻有關(guān)關(guān)Ro很低，，所以帶負(fù)負(fù)載能力強(qiáng)強(qiáng)目錄第二章基基本放大大電路二、基本共共