放大器的基本原理課件

第二章放大器的基本原理二、基本放大電路及其工作狀態(tài)分析基本放大電路的組成形式三極管放大電路有三種形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器為例講解工作原理（2）用圖解法確定靜態(tài)值優(yōu)點：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對放大電路的影響。UCE=UCC–ICRC步驟：

1.用估算法確定IB2.由輸出特性確定IC

和UCC直流負載線方程UCE/VIC/mAQICQ直流負載線由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點直流負載線斜率UCCUCEQ放大器靜態(tài)工作點動畫演示3、放大電路的動態(tài)分析動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui0）時的工作狀態(tài)。動態(tài)分析:

計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：

各極電壓和電流的交流分量。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計打基礎(chǔ)。QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQ動態(tài)分析圖解法由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。icuoQ1Q2ibRL=ui4、放大電路的非線性失真

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，

晶體管進入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。

適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ2Q1uo若Q設(shè)置過低，tiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

晶體管進入截止區(qū)工作，造成截止失真。

適當(dāng)增加基極電流可消除失真。

如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。uiuo三、放大電路性能指標的計算微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。1.晶體管的微變等效電路

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。(1)輸入回路

當(dāng)信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEOIB輸入特性對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。(2)輸出回路ICUCEQ

輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。晶體管的輸出電阻rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計。icib

晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。ube+-uce+-晶體三極管rbeBEC微變等效電路

晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。ibibicube+-uce+-2、用微變等效電路計算性能指標

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEiiibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii微變等效電路(1)電壓放大倍數(shù)當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS放大電路對信號源(或?qū)η凹壏糯箅娐?來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：

輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-(2)放大電路輸入電阻的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：ri(3)放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或?qū)蠹壏糯箅娐?來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：

輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例3：求ro的步驟：1)

斷開負載RL3)外加電壓4)求外加2)令或四、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。

前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。

溫度變化對靜態(tài)工作點的影響

上式表明，當(dāng)UCC和

RB一定時，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。

在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時，UBE、、ICBO

。

iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′O結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。

固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。分壓式偏置電路具有溫度穩(wěn)定性的兩個條件

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–VB

集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–Q點穩(wěn)定的過程VEVBTUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補償電阻

對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好；

對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–靜態(tài)工作點的計算估算法:0369124.27.8010uA20uA30uA40uA4mA3mA2mA1mAIc圖B三極管T的伏安特性U動態(tài)的計算0369124.27.8010uA20uA30uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce圖B三極管T的伏安特性圖C輸入電流U動態(tài)的計算VccRLReRcRb2Rb1RsT0369124.27.8010uA20uA30uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce圖A電路原理圖圖B三極管T的伏安特性圖C輸入電流UUs動態(tài)的計算VccRLReRcRb2Rb1RsT0369124.27.8010uA20uA30uA40uA4mA3mA2mA1mAIcUce圖A電路原理圖圖B三極管T的伏安特性圖C輸入電流UUs單級放大電路圖如圖A，已知電阻Re=1kΩ,Rb1=27kΩ。三極管的伏安特性如圖B所示，三極管的基極輸入電流如圖C所示

(1)求靜態(tài)工作點(2)求Rb2(3)求信號的放大倍數(shù)(4)RL

動態(tài)分析對交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變對信號源電壓的放大倍數(shù)？信號源考慮信號源內(nèi)阻RS時RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–五、多級放大電路及其級間耦合方式

耦合方式：信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負載之間的連接方式。

常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動態(tài):傳送信號減少壓降損失靜態(tài)：保證各級有合適的Q點波形不失真第二級

推動級

輸入級

輸出級輸入輸出多級放大電路的框圖對耦合電路的要求第三章生物醫(yī)學(xué)常用放大器本章重點及難點1、生物醫(yī)學(xué)信號有何特點？2、生物醫(yī)學(xué)放大器的特點？3、負反饋的基本概念及對放大器性能的改善。4、差分放大器對差模與共模信號放大的特點。第一節(jié)生物電信號的特點生物醫(yī)學(xué)信號分類生物電信號生物非電信號換能器電極放大器顯示記錄一、生物電信號的基本特性

特點：1、幅度小。在μV與mV數(shù)量級。2、頻率低，且頻帶寬。在幾KHz以內(nèi)，有的近似為直流。3、噪聲大，信噪比小。4、輸出阻抗高。高達幾百千歐姆以上。二、生物醫(yī)學(xué)放大器的基本要求1、采用高放大倍數(shù)放大器。有的高達106以上。2、選用高阻抗放大器，提高電路的輸入阻抗。3、高共模抑制比。4、采用低噪聲放大器，提高電路的信噪比。5、低漂移。6、采用低頻直流放大器，且應(yīng)有較寬的頻帶。第三節(jié)負反饋放大器

反饋是電子技術(shù)領(lǐng)域中的一個重要概念，它有正負之分。在放大電路的設(shè)計中，通常引入負反饋來改善放大器的性能，通過正反饋構(gòu)成各種振蕩器，產(chǎn)生各種波形信號。在許多實際的電子電路中均存在著某種類型的反饋，反饋的概念和理論在工程領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。本節(jié)從反饋的基本概念入手，對反饋進行分類，分析負反饋對放大性能的影響。一、反饋的基本概念1、反饋的