模擬電子技術(shù) 基本放大電路

模擬電子技術(shù)電子教案沈陽(yáng)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(shū)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(lái)。（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(lèi)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(lèi)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節(jié)放大器的基本概念5.失真率THD(小好)﹡定義：當(dāng)放大器輸入某一頻率的正弦信號(hào)時(shí)，若輸出是非正弦波，就稱該放大器發(fā)生了非線性失真。﹡實(shí)質(zhì)：輸出信號(hào)中產(chǎn)生了新頻率成分。﹡類(lèi)型：幅值失真、相位失真﹡成因：放大器件的非線性6.其它指標(biāo)最大不失真輸出電壓Uom(交流有效值)最大不失真輸出功率Pom與效率η噪聲、靜態(tài)功耗等目錄第二章基本放大電路第二節(jié)單管共射放大器的基本原理一、單管放大器的組成規(guī)律1.組成放大器的三要素有起放大作用的器件（BJT、FET）有直流電源有R、C、L等無(wú)源元件2.組成Amp三原則直流電源的接法保證晶體管處于放大狀態(tài)保證信號(hào)傳輸暢通輸出失真在允許的范圍內(nèi)目錄第二章基本放大電路第二節(jié)單管共射放大器的基本原理3.單管共射放大電路各元件作用

動(dòng)態(tài)信號(hào)作用時(shí)：ui

ib

ic

ΔiRc

ΔuCE(uo)輸入電壓Ui=0時(shí)，晶體管各極的電流、b-e間電壓、管壓降，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)Q。記作IBQ、ICQ、IEQ、UBEQ、UCEQVBB、Rb：使UBE＞Uon，且有合適的IBQ

否則輸出信號(hào)失真VCC：使UCE≥UBE，為負(fù)載提供能源Rc：將ΔiC轉(zhuǎn)換成ΔuCE(uo)目錄第二章基本放大電路第二節(jié)單管共射放大器的基本原理二、基本共射放大電路的工作原理交、直流兩種電壓源→放大器呈現(xiàn)交、直兩種工作狀態(tài)分析方法：采用疊加原理飽和失真載止失真目錄第二章基本放大電路第二節(jié)單管共射放大器的基本原理1．工作點(diǎn)偏低（指IBQ，ICQ偏小）產(chǎn)生截止失真三、工作點(diǎn)與波形失真的關(guān)系載止失真輸入回路首先失真目錄第二章基本放大電路第二節(jié)單管共射放大器的基本原理2．工作點(diǎn)偏高（指IBQ，ICQ偏大）產(chǎn)生飽和失真飽和失真產(chǎn)生于輸出回路目錄第二章基本放大電路四、放大電路的組成原則第二節(jié)單管共射放大器的基本原理1.靜態(tài)工作點(diǎn)合適：合適的直流電源、合適的電路參數(shù)。2.合適的信號(hào)通路：動(dòng)態(tài)信號(hào)能夠作用于晶體管的輸入回路；在負(fù)載上能夠獲得放大了的動(dòng)態(tài)信號(hào)。3.對(duì)實(shí)用放大電路的要求：共地、直流電源種類(lèi)盡可能少；負(fù)載上無(wú)直流分量。

阻容耦合直接耦合目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法1.

圖解法

﹡是指在晶體管特性曲線上，采用作圖方法分析放大器﹡特點(diǎn)：分析結(jié)果較直觀，定量分析困難，用于大信號(hào)分析3.計(jì)算機(jī)輔助分析法電子電路分析軟件，如PSPICE、EWB、Multisim等2.等效電路分析法

﹡是指用晶體管等效模型，分析放大器

﹡定量分析方便，應(yīng)用較多一、分析放大器的基本方法目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法二、放大電路的直流通路和交流通路通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號(hào)的作用共存。為簡(jiǎn)化分析，將它們分別作用，引入直流通路和交流通路。

1.直流工作狀態(tài)（又稱靜態(tài)）直流通路：直流電流所流經(jīng)的路徑指ui=0，直流電源作用時(shí)，放大器所處的工作狀態(tài)。此時(shí)晶體管各極電流、電壓必為直流量。畫(huà)法：us=0，保留Rs；電容開(kāi)路；電感相當(dāng)于短路

計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)或Q點(diǎn)：IBQ、ICQ、UCEQ目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法例：直流通路分析（阻容耦合共射電路）畫(huà)法：us=0，保留Rs；電容開(kāi)路；電感相當(dāng)于短路

計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ、ICQ、UCEQ目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法2.交流工作狀態(tài)（動(dòng)態(tài)）交流通路：交流電流所流經(jīng)的路徑是指僅由信號(hào)源（ui或us）作用時(shí)，放大器所處的工作狀態(tài)。此時(shí)晶體管各極電流、電壓必為交流量。畫(huà)法：電容短路；恒壓源視為短路；恒流源視為開(kāi)路

計(jì)算動(dòng)態(tài)量：Au(Aus)、Ri、Ro

交流通路目錄第二章基本放大電路三、等效電路法第三節(jié)單管共射放大器的分析方法1.直流模型：適于靜態(tài)工作點(diǎn)的分析利用估算法(UBEQ不變)求Q點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上利用了直流模型。2.晶體管的h參數(shù)等效模型（交流等效模型）半導(dǎo)體器件的非線性使放大電路的分析復(fù)雜化。利用線性元件建立模型，來(lái)描述非線性器件的特性。

UT：溫度當(dāng)量26mVQ點(diǎn)越高，rbe越小目錄第二章基本放大電路三.放大電路的動(dòng)態(tài)分析第三節(jié)單管共射放大器的分析方法1.分析步驟：①畫(huà)微變等效電路：用h參數(shù)等效模型畫(huà)出放大器的交流等效電路②根據(jù)所求參數(shù)定義，列回路方程，求解。2.共射電路的動(dòng)態(tài)分析：微變等效電路目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法

計(jì)算動(dòng)態(tài)量：Au(Aus)、Ri、Ro求Ro的通用方法：將信號(hào)源短路，但保留內(nèi)阻RS，將負(fù)載RL開(kāi)路，對(duì)輸出端外加一個(gè)假想電壓源UR，得到一假想電流IR，則Ro=UR/IR目錄第二章基本放大電路第三節(jié)單管共射放大器的分析方法四、靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定Q點(diǎn)穩(wěn)定是指ICQ和UCEQ在溫度變化時(shí)基本不變，這是靠IBQ的變化得來(lái)的。

T(℃)→β↑→ICQ↑1.分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路為了穩(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↓目錄第二章基本放大電路Re起直流負(fù)反饋?zhàn)饔茫翟酱?，反饋越?qiáng)，Q點(diǎn)越穩(wěn)定但Re取值不能太大？動(dòng)態(tài)分析：Au、Ri、Ro有Ce電容時(shí)第三節(jié)單管共射放大器的分析方法目錄第二章基本放大電路無(wú)Ce電容時(shí)靜態(tài)無(wú)變化第三節(jié)單管共射放大器的分析方法目錄第二章基本放大電路2.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法第三節(jié)單管共射放大器的分析方法﹡引入直流負(fù)反饋（前面電路）﹡溫度補(bǔ)償利用對(duì)溫度敏感的元件，在溫度變化時(shí)直接影響輸入回路。如，熱敏電阻，二極管等Rb1----Rt(NTC)Rb2=---Rt(PTC)目錄第二章基本放大電路一、基本共集放大電路第四節(jié)共集、共基放大器分析結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電極直接與直流電源相接1.靜態(tài)分析目錄第二章基本放大電路2.共集放大器動(dòng)態(tài)分析第四節(jié)共集、共基放大器分析交流通路特點(diǎn)：﹡B入E出C為公共端，故叫CC-Amp﹡因信號(hào)從射極輸出，故又叫射極輸出器Au<1且≈1稱射極跟隨器；uo與ui同相位，不能放大電壓只能放大電流目錄第二章基本放大電路輸入電阻Ri的分析第四節(jié)共集、共基放大器分析Ri與負(fù)載有關(guān)，Ri高輸出電阻Ro的分析

分兩步：Ro=Re//RoeRoe=UR/IR=(Rb+rbe)/(β+1)Ro與信號(hào)源內(nèi)阻有關(guān)Ro很低，所以帶負(fù)載能力強(qiáng)目錄第二章基本放大電路二、基本共基放大電路第四節(jié)共集、共基放大器分析結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：雙電源供電、基極接地1.靜態(tài)分析目錄第二章基本放大電路2.共基放大器動(dòng)態(tài)分析第四節(jié)共集、共基放大器分析交流通路特點(diǎn)：E入C出B為公共端，故稱為CB-AmpRi小，頻帶寬，只放大電壓，不放大電流，uo與ui同相位共基放大器特點(diǎn)：目錄第二章基本放大電路三、復(fù)合管第四節(jié)共集