模擬電路實驗講稿單放篇課件

主要授課內(nèi)容：一、模擬電路學習指導三、模擬電路的裝配四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測五、測試數(shù)據(jù)記錄與分析六、測試舉例二、單級放大電路的設計指導2023/10/8盧慶莉編寫主要授課內(nèi)容：一、模擬電路學習指導三、模擬電路的裝配四、模擬11、模擬電路理論課與實驗課的不同學習要求理論課——電路工作原理與工程估算方法。實驗課——電路的設計方法與實驗方法。2、明確模擬電路課程的工程性和技術性工程性——是指為使理論具有可行性而使分析和估算方法進行的簡化，理論設計與實際測試的吻合只能靠不斷的試湊。技術性——是指它是用于解決實際問題的學科，它的每項技術指標對實際應用都有著特定的意義。一、模擬電路學習指導2023/10/8盧慶莉編寫1、模擬電路理論課與實驗課的不同學習要求一、模擬電路學習指導23、明確電路工作原理的物理意義（1）何為放大、放大的物理意義是什么?

它的本質(zhì)是什么?放大:是將信號的幅度由小增大。物理意義:是把小能量變成大能量。

本質(zhì):實現(xiàn)能量的控制。2023/10/8盧慶莉編寫3、明確電路工作原理的物理意義（1）何為放大、放大的物理意3放大器的最基本要求：

是將輸入的模擬信號按比例地進行線性放大，使放大后的輸出信號盡可能和原來輸入信號的波形保持一致，不產(chǎn)生失真。（3）要達到這個目的應采取什么樣的電路實現(xiàn)?

①實現(xiàn)放大的形式有兩種:

電流放大

和

電壓放大。（2）放大的要求是什么?2023/10/8盧慶莉編寫放大器的最基本要求：（3）要達到這個目的應采取什么樣的電路實4②根據(jù)不同要求,放大的電路有三種（可進行電流放大或電壓放大）即：共射、共基、共集。具有電流和電壓放大具有電壓放大，無電流放大無電壓放大，具有電流放大2023/10/8盧慶莉編寫②根據(jù)不同要求,放大的電路有三種（可進行電流放大或電壓放大）5③三種基本的放大電路各有什么特點，在什么場合下用什么電路？

共基、共射、共集放大電路的主要特點和應用，可以大致歸納如下：共射電路：

①具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時輸入電阻和輸出電阻又比較適中。②一般只要對輸入電阻、輸出電阻和頻率響應沒有特殊要求的地方，均常采用共射電路。③共射電路被廣泛地用作單級放大或多級放大器的中間級。2023/10/8盧慶莉編寫③三種基本的放大電路各有什么特點，在什么場合下用什么電路？6①共集電路的特點是電壓跟隨，即：輸入電阻很高、輸出電阻很低、電壓放大倍數(shù)接近于1而小于1,具有電流放大作用。②常被作為多級放大器的輸入級、輸出級和中間緩沖級。共集電路：2023/10/8盧慶莉編寫①共集電路的特點是電壓跟隨，即：輸入電阻很高、輸出電阻很低7①共基電路的突出特點在于它具有很低的輸入電阻使晶體管結(jié)電容的影響不顯著，因而頻率響應得到很大改善。②常用于寬頻帶放大器和高頻電路中。③輸出電阻高，共基電路還可以作為恒流源。共基電路：2023/10/8盧慶莉編寫①共基電路的突出特點在于它具有很低的輸入電阻使晶體管結(jié)電容8(4)為什么要設置直流工作點

為了使放大電路能正常工作,必須給放大電路設置合適的靜態(tài)工作點,以保證信號在基本上不失真的條件下，能順利地輸入、輸出。

換句話來講，設立直流工作點就是要減小放大電路的非線性失真，而非線性失真包括兩種：飽和失真和截止失真。2023/10/8盧慶莉編寫(4)為什么要設置直流工作點為了使放大電路能正9（5）為什么要考慮放大器的輸出信號動態(tài)范圍主要是指:工作點的選擇不可偏高或者偏低。工作點偏高：會出現(xiàn)飽和失真；工作點偏低：會出現(xiàn)截止失真。2023/10/8盧慶莉編寫（5）為什么要考慮放大器的輸出信號動態(tài)范圍主要是指:工作點的104、明確所有電路參數(shù)的物理含義以及對應用的影響。（1）當其它參數(shù)保持不變,增大基極電阻Rb時,IBQ減小,使Q點下移,靠近截止區(qū)[如圖(a)中Q3點];反之,如減小Rb則IBQ增大,靠近飽和區(qū)[如圖(a)中Q1點]。以上兩種情況下，當信號幅度較大時都將使輸出波形易于產(chǎn)生失真。2023/10/8盧慶莉編寫4、明確所有電路參數(shù)的物理含義以及對應用的影響。（1）當其它11（2）當其它參數(shù)保持不變,升高電源電壓EC時，直流負載線平行右移，Q點偏向右上方[如圖(b)中Q2點]，使放大電路的動態(tài)工作范圍擴大，但同時三極管的靜態(tài)功耗也增大。2023/10/8盧慶莉編寫（2）當其它參數(shù)保持不變,升高電源電壓EC時，直流負載線平行12（3）當其它參數(shù)保持不變,增大集電極電阻RC時，直流負載線與橫軸的交點（EC）不變，但與縱軸的交點（EC/RC）下降，因此直流負載線比原來平坦，即斜率變小。而IBQ不變，所以Q點移近飽和區(qū)[見圖(c)中Q2點]。2023/10/8盧慶莉編寫（3）當其它參數(shù)保持不變,增大集電極電阻RC時，直流負載線13（4）當其它電路參數(shù)不變，增大管子的電流放大系數(shù)β時（例如由于更換三極管或由于溫度升高等原因而引起β增大），使輸出特性之間的間距加大,假設此時特性曲線改變?yōu)槿鐖D（d）中虛線所示，如果IBQ不變，則Q點上移，使ICQ值增大，即Q點靠近飽和區(qū)[見圖（d）中Q2點]。2023/10/8盧慶莉編寫（4）當其它電路參數(shù)不變，增大管子的電流放大系數(shù)β時（例如由14①電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)為無量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電壓與輸入電壓的比值。②電流放大倍數(shù)：電流放大倍數(shù)為無量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電流與輸入電流的比值。①功率放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)為無量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出功率與輸入功率的比值。5、電壓放大、電流放大、功率放大倍數(shù)對實際應用的意義2023/10/8盧慶莉編寫①電壓放大倍數(shù)：5、電壓放大、電流放大、功率放大倍數(shù)對實際應156、輸入電阻、輸出電阻、幅頻特性對實際應用的意義①輸入電阻輸入電阻是從放大器輸入端看進去的電阻，它定義為：Ri=Ui/Ii。2023/10/8盧慶莉編寫6、輸入電阻、輸出電阻、幅頻特性對實際應用的意義①輸入電阻16

對信號源來說，放大器相當于它的負載，Ri則表示該負載能從信號源獲取多大的信號。由于實際信號源均有內(nèi)阻，對于低阻電壓源，Ri越大，放大器從該信號源獲取的電壓就越大。而對高阻電流源，Ri越小，則放大器從該信號源獲取的電流也越大。否則信號源內(nèi)阻的消耗將增大，而輸出給放大器的信號減小。Ri實際應用的意義：2023/10/8盧慶莉編寫對信號源來說，放大器相當于它的負載，Ri則表示該17②輸出電阻

輸出電阻是從放大器輸出端看進去的電阻，它定義為：Ro=Uo/Io。理論上用:輸入短路,輸出加壓求流法來求輸出電阻。2023/10/8盧慶莉編寫②輸出電阻輸出電阻是從放大器輸出端看進去的電18實際應用的意義：

對負載來說，放大器相當于它的信號源，Ro正是該信號源的內(nèi)阻。Ro是一個表征放大器帶負載能力的參數(shù)。對于電壓輸出，Ro越小，帶負載能力越強，即負載變化時放大器輸出給負載的電壓基本不變。而對于電流輸出，Ro越大，則帶負載能力越強，即負載變化時，放大器輸出給負載的電流基本不變。2023/10/8盧慶莉編寫實際應用的意義：對負載來說，放大器相當于它的信號19③幅頻特性

理想放大電路的輸出信號與輸入信號應完全相似。也就是說，除放大一常數(shù)外，輸出信號應是輸入信號的真實再現(xiàn)。但實際的放大電路，在輸入信號的幅度不變而僅改變其頻率時，輸出信號的幅度和相位都會隨著頻率而改變。由放大電路放大倍數(shù)的幅度與頻率的關系畫成的曲線，稱為放大電路的幅頻特性（或頻率響應）。1）什么是幅頻特性？2023/10/8盧慶莉編寫③幅頻特性理想放大電路的輸出信號與輸入信號應20

在實際應用中,放大電路所放大的信號都是有一定的頻率范圍的。如通信設備中的音頻放大電路，要求放大300～3400Hz頻率范圍內(nèi)的信號；電視接受機中放大圖象信號的視頻放大器，要求放大25Hz～6MHz頻率范圍內(nèi)的信號。在放大電路中耦合電容、旁路電容和晶體管極間電容是與放大電路的放大倍數(shù)與頻率有關的，不同頻率的輸入信號其放大倍數(shù)不同，這樣就產(chǎn)生了失真，影響放大器的工作質(zhì)量。2）是什么原因影響了放大器的工作質(zhì)量？2023/10/8盧慶莉編寫在實際應用中,放大電路所放大的信號都是有一定的頻213）幅頻特性的分析①理想的幅頻特性

一個放大電路如果沒有頻率失真，其幅頻特性應是一條與橫軸平行的直線，也就是在放大器的工作頻率范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的幅值與頻率無關，是一常數(shù)。2023/10/8盧慶莉編寫3）幅頻特性的分析①理想的幅頻特性2023/10/8盧慶莉22②實際的幅頻特性

RC耦合放大電路的幅頻特性，在頻率的低端和高端，放大倍數(shù)都要下降。這說明不同頻率信號的放大倍數(shù)不同，使輸出信號的波形產(chǎn)生失真，這種失真稱為幅頻失真。fL是放大電路通頻帶的下限頻率。fH是放大電路通頻帶的上限頻率。頻帶寬度：BW=fH－fL2023/10/8盧慶莉編寫②實際的幅頻特性RC耦合放大電路的幅頻特性，在23③影響幅頻特性的原因是什么？★

在中頻段，曲線是平坦的，即：放大倍數(shù)不隨信號頻率而變。耦合電容、射極旁路電容（相當于短路）和器件的極間電容等的影響可以忽略不計（相當于開路）

。2023/10/8盧慶莉編寫③影響幅頻特性的原因是什么？★在中頻段，曲線是平坦的，24★

在低頻段，當頻率降低時，器件的極間電容的影響可以忽略不計（相當于開路）

，但耦合電容、射極旁路電容的容抗變大，不可被看成短路，致使放大倍數(shù)下降。2023/10/8盧慶莉編寫★在低頻段，當頻率降低時，器件的極間電容的影響可以忽略不25★

在高頻段，當頻率升高時，耦合電容、射極旁路電容可以忽略不計（相當于短路）

，而器件的極間電容的影響不可以忽略不計，極間電容的容抗減少，不可看成開路，致使放大倍數(shù)下降。2023/10/8盧慶莉編寫★在高頻段，當頻率升高時，耦合電容、射極旁路電容可以忽略267、單級放大電路原理分析舉例

（1）為何要用EC

？（2）R1和R2有何作用？可否不用R2?（3）R3有何作用，改變它

ICQ是否會變化？（4）R4有何作用？（5）C1有何作用？（6）C2有何作用？（7）共射電路有何特點？（8）C1和C3的接法有何要求？2023/10/8盧慶莉編寫7、單級放大電路原理分析舉例（1）為何要用EC？27（1）Ri對實際應用有何影響？（2）哪些電路元件對Ri有影響？（3）Au偏小應調(diào)整哪些元件？（4）R3對哪些電路參數(shù)有影響？（5）輸出阻抗Ro與哪些元件參數(shù)有關？2023/10/8盧慶莉編寫（1）Ri對實際應用有何影響？2023/10/8盧慶莉281、明確模擬電路的分析估算與電路設計的區(qū)別二、單級放大電路的設計指導（1）電路分析是在已知電路元件參數(shù)的情況下求電路參數(shù)。（2）電路設計是在已知電路參數(shù)要求的情況下求出所有的元件參數(shù)。（3）模擬電路的設計遠遠難于電路分析，沒有對電路原理、各個元器件作用、電路參數(shù)以及它們之間的關系的深刻理解，是無法設計電路的，這正是許多人將模擬電路的設計視為畏途的原因。2023/10/8盧慶莉編寫1、明確模擬電路的分析估算與電路設計的區(qū)別二、單級放大電路的292、模擬電路設計基本思路（1）分析電路技術指標，找出關鍵性指標或難點指標作為設計起點，設計相關元件參數(shù)（2）在關鍵或難點指標設計完成后，進行核算，若達到要求，繼而為次要指標設計相關元件參數(shù)，因為模擬電路的同一個元件往往對多個電路技術指標有影響，當A指標滿足要求后可能B指標變?yōu)椴粷M足，所以，每設計一個指標都必須核算一次所有的電路參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電路指標不合格必須重新設計元件參數(shù)，通過反復設計、反復核算、反復調(diào)整，最終使所有的電路技術指標達到設計要求。2023/10/8盧慶莉編寫2、模擬電路設計基本思路（1）分析電路技術指標，找出關鍵性指303、模擬電路設計注意事項（1）在電路設計之前必須對每一個元件對電路相關參數(shù)的影響必須十分清楚，否則設計無從下手。（2）模擬理論書中給出的公式，不能隨便套用，必須分析使用條件，當現(xiàn)有公式不能直接套用時，必須自行推導設計使用公式。（3）由于分立元件的晶體管模型做了高度的簡化，精度差，在沒有深負反饋的情況下，核算的電路參數(shù)值與實際測量值有30%～100%的誤差是常見的。2023/10/8盧慶莉編寫3、模擬電路設計注意事項（1）在電路設計之前必須對每一個元件31（4）設計說明事項:①直流工作點不必十分準確，一般為整數(shù)或0.5的倍數(shù)。②每得到一個電阻值時，必須取接近的標稱值。③為了方便，可以設β=100。④直流參數(shù)設計完成后必須核算所有直流工作點。⑤在保證直流參數(shù)可以達到指標要求的前提下核算交流參數(shù)2023/10/8盧慶莉編寫（4）設計說明事項:2023/10/8盧慶莉編寫324、實驗三十四單級放大電路（J1）（一）設計技術指標要求如下：（1）電路結(jié)構要求采用單級分壓偏置共射極放大電路，如圖所示：（2）電路指標1）Au≥302)Ri≥1KΩ3)Ro=3KΩ4)Uopp≥1V;5)fL≤500HZ;fH≥200KHZ2023/10/8盧慶莉編寫4、實驗三十四單級放大電路（J1）（一）設計技術指標要求33（3）設計條件1）Ec=12V2)RL=3KΩ（二）設計已知：RL=3K，Ec=+12VRo=3K∴R3=RL=3K2023/10/8盧慶莉編寫（3）設計條件1）Ec=12V（二）設計∴R3=RL=334一般UCES=1V從最大的動態(tài)范圍考慮取IcQ為1.8mAIEQ≈IcQ=1.8mA2023/10/8盧慶莉編寫一般UCES=1V從最大的動態(tài)范圍考慮取IcQ為1.8mA35Re的確立：確立Rb1、Rb2:令：I1≈（5～10）IBQ，取I1=10IBQ2023/10/8盧慶莉編寫Re的確立：確立Rb1、Rb2:令：I1≈（5～10）IBQ36取標稱值為：Rb2Rb1=RW+R1

其中，RW=100K，R1=20K取標稱值：Rb12023/10/8盧慶莉編寫取標稱值為：Rb2Rb1=RW+R1其中，RW=100K，37(1)C1、Ｃ2、C3越大，下限頻率越低，低頻失真越小，附加相移也將會減小。(2)因為C2等效到基極回路時要除以(1+β)，所以若要求C2對ωL的影響與C1相同，需要求取C2=(1+β)C1，所以射極旁路電容的取值往往比C1要大得多。(3)工作點越低，輸入阻抗越大，對改善低頻響應有好處。對C1、Ｃ2、C3討論:2023/10/8盧慶莉編寫(1)C1、Ｃ2、C3越大，下限頻率越低，低頻失真越小，附加38C1、C2、C3的取值：

C1、C3在低頻段影響較小，C2的影響較大，在C2上就會產(chǎn)生交流反饋使增益下降。為減少影響,C2的取值就必須大。2023/10/8盧慶莉編寫C1、C2、C3的取值：C1、C3在低頻段影響39將設計值代入驗算：直流參數(shù)：UBQ、UEQ、UCQ、ICQ、UCEQ交流參數(shù)2023/10/8盧慶莉編寫將設計值代入驗算：直流參數(shù)：UBQ、UEQ、UCQ、ICQ、40三、模擬電路的裝配1、裝配前檢查所有的元件。2、先安裝元件，后連接導線。3、按照電路圖中信號傳輸方向逐個連線。3、連線之后立即檢查有誤安裝錯誤。2023/10/8盧慶莉編寫三、模擬電路的裝配2023/10/8盧慶莉編寫41安插元件的方法介紹：2023/10/8盧慶莉編寫安插元件的方法介紹：2023/10/8盧慶莉編寫42電路連線的方法介紹：2023/10/8盧慶莉編寫電路連線的方法介紹：2023/10/8盧慶莉編寫43四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測1.首先調(diào)測直流參數(shù)（1）測試UCEQ,UBQ,ICQ(用間接法測試）。（2）合理掌握直流工作點的誤差。2.測試交流電路參數(shù)（1）合理選定輸入信號的頻率、電壓。（2）首先測試電壓放大倍數(shù)（AU），它是基礎參數(shù)。（3）測試AU時必須保證輸出信號不出現(xiàn)明顯失真。（4）在AU基本正確的情況下測試其他參數(shù)。（5）一些參數(shù)只能用間接法測試，如，Ri和Ro。2023/10/8盧慶莉編寫四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測1.首先調(diào)測直流參數(shù)2023/10/844直流工作點測試：2.7V2V2mA2mA4V測UeQ測UcQ2023/10/8盧慶莉編寫直流工作點測試：2.7V2V2mA2mA4V測UeQ測UcQ452023/10/8盧慶莉編寫2023/10/8盧慶莉編寫462023/10/8盧慶莉編寫2023/10/8盧慶莉編寫47交流參數(shù)測試：2023/10/8盧慶莉編寫交流參數(shù)測試：2023/10/8盧慶莉編寫48fL和fH的測量方法：

調(diào)測UOPP=1V，減小信號源頻率（即:f↓)，使UOPP=0.707V時，從信號源上讀出的頻率f=fL;

調(diào)測UOPP=1V，增大信號源頻率（即:f↑)

，使UOPP=0.707V時，從信號源上讀出的頻率f=fH;2023/10/8盧慶莉編寫fL和fH的測量方法：調(diào)測UOPP=1V，減小信492023/10/8盧慶莉編寫2023/10/8盧慶莉編寫502023/10/8盧慶莉編寫2023/10/8盧慶莉編寫51交流電壓表測量方法：在交流電壓表上先讀取f=1KHz時輸出電壓的電平值，然后改變f，當毫伏表上電平讀數(shù)下降了3dB時，該頻率就是上限或下限頻率。