模拟电路与数字电路_第3章 放大电路基础

模拟电路与数字电路(北京航空航天大学课堂PPT)

第三章 放大电路基础内容提要 1、放大电路的组成 2、放大电路的基本原理 3、分析方法——图解法和微变等效电路法， ——静态工作点和动态参数(电压放大倍数、输入电 阻、输出电阻、频率特性) 4、工作点电稳定电路 5、共集电极放大电路 6、多级放电路 7、共基极放大电路 8、场效应管(单极型三极管)放大电路

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3.1 放大电路的基本概念在生产过程和科学实验中所遇到的信号往往是很 微弱的，例如收音机、电视机天线接收到的信号，必 须加以放大，以推动负载工作。这种用一个小能量对 大能量的控制作用就是放大作用(能量不能放大)。

收音机

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3.1.1基本放大电路的方框图RS .+ US_ 信号源 + . Ui _ 放大 电路 直流电源

+Uo _

.

RL 负载

另外，放大作用涉及到变化量的概念。即输入信 号有个较小的变化量时，要求在负载上得到一个较大 变化量的输出信号。由此可见，所谓的放大作用，其 放大的对象是变化量。放大电路的放大倍数就是输出 信号与输入信号变化量之比。

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3.1.2 放大电路的主要性能指标Ii RS .+ US_ + . Ui _ Io 放大

ri

电路 U o _

ro .+

+

RL

Uo _

.

一、电压放大倍数

. . Uo Au= .Ui Ui ri= Ii Uo

二、输入电阻三、输出电阻

ro=

Io

US=0 RL=

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0.707 Aum

. Aum .

Au

.

低频段

中频段

高频段

通频带 0 下限截止频率

fL

fH

f上限截止频率

四、通频带

fBW = fH – fL

五、最大不失真输出电压Uom

六、最大输出功率Pom与效率

= Pom/PV 其中PV为直流电源消耗的功率

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3.2 共发射极放大电路3.2.1 共发射极组态基本放大电路的构成一、电路结构 耦合电容 放大元件

C1偏置电阻 ui

+ +

C2集电极负载电阻

T RB VBB

RC VCC

uo

直流电源

公共端

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二、电路元件作用C1 T ui

C2

RC

RBVBB

uo

VCC

1. T:放大元件，是电路的核心，工作在放大区。iC= iB 2.VCC:为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几伏~几十伏。

3.RC:将变化的电流转换为变化的电压，以实现电压的放大。一般为几千欧~几 十千欧。 4.VBB、RB:保证发射结正偏，并为电路提供大小合适的静态IB。RB一般为几十 千欧~几百千欧。5.C1、C2:隔直通交。隔离输入、输出与电路直流的联系，同时能使交流信号 顺利输入输出。一般为10 F~50 F,多为电解电容，有极性。在一定的频率范 围内，C1、C2上的交流压降小到可以忽略不计，即对交流信号可视为短路。

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单电源供电 C1 + RB ui VBB

C2 +

T

RC VCC

uo

+VCC RB

单电源供电ui

C1

RC C2 + T

+

uo

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3.2.2 共发射极组态基本放大电路的工作原理+UCCRB C1 + C2 + + iB iC + + T uCE uBE – uo – iE – iC RC

+ ui –

uo = 0 uBE = UBE uCE = UCEuCE

无输入信号(ui = 0)时(静态):uBE i

B

O

UBE tO

IB tO

IC tO

UCE

t

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结论：(1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。 IC IB IB Q IC UBE UBEO

Q

O

UCE

UCE

(IB、UBE) 和(IC、UCE)分别对应于输入、输出特 性曲线上的一个点，称为静态工作点。

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加入输入信号(ui ≠ 0)时(动态):+UCCRB C1 + C2 + + iB iC + + T uCE uBE – uo – iE – iC RC

+ ui–

uo u0 = 0 o uBE uBE = UBEi = UBE+ u uCEuCE = UCEo = UCE+ uuCEO

uCE = UCC- i RC 有输入信号(u ≠ 0)时: 无输入信号(uiC= 0)时uiO

uo t

uBEtO

iB UBE tO

IBtO

ICtO

?

UCEt

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结论：(1) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大 小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了 一个交流量，但方向始终不变。 直流分量 iC 交流分量 iC + ICO

集电极电流

iCO

ic t

t

O

t

静态分析

动态分析

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结论：(2) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大， 即电路具有电压放大作用。

uiO

uotO

t

(3) 输出电压与输入电压在相位上相差180°, 即共发射极电路具有反相作用。

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课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？ +VCC RC C1 + ui T RL uo ui C2 + C1

+VCCRC C2 + T EB RB RL uo

+

(a)

(b)

图(b)中，有静态偏置, 但 图(a)中，没有设置静 态偏置，即IB=0,不能放大。 ui被EB短路，不能引起iB 的变化，所以不能放大。

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+VCCRB C1 + ui + T RL uo C2

图(c)中，有静态偏置, 有变化的iB和iC, 但因 没有RC ,不能把集电 极电流的变化转化为 电压的变化送到输出 端,即uo=0,所以不能放 大交流电压信号。

(c)

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实现放大的条件

(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。 (2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大 区。 (3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电 流。 (4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。

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3.3 放大电路的分析方法3.3.2 直流通路和交流通路 +VCC RC RB C2 RB 直流通路 + C1 + ui=0 T uo C1、C2断路 ui +VCC

RCT

交流通路 VCC=0C1、C2短路

T ui RB

RC

uo

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3.3.3 放大电路的静态分析放大电路没有输入信号(ui =0 )时的工作状态称为静态。 放大电路建立合适的静态值， 是为了使三极管工作在线性 区，以保证信号不失真—— ib

必要性静态分析的任务是根据电路参数和三 极管的特性确定静态值(直流值)UBE、 IB、 IC 和UCE。可用放大电路的直流 通路来分析。

o

ube

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1、用估算法分析放大电路的静态值

+VCCRB RC

VCC–UBE IB= RB 硅管的UBE 为 0.6V~0.8V 锗管的UBE为 0.2V~0.3V …… 此处隐藏：1465字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……