模拟电子技术基础第一章半导体器件基础第二章基本放大电路第三章负反馈放大电路第四章正弦波振荡电路第五章 差分放大电路第六章集成运算放大电路第七章功率放大电路第八章直流稳压电源第九章场效应管及其放大电路总 目录第二章基本放大电路2.1放大电路概述2.2共射放大电路的工作原理2.3共射放大电路的静态分析2.4共射放大 电路的动态分析2.5静态工作点的稳定2.6CBCC放大电路分析2.7多级放大与频率特性2.8理想集成运算放大器初步2.4 放大电路的动态分析1.动态:有交流信号输入时的工作状态。2.分析的目的:求放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro、分析波形失 真;找出Au、ri、ro等与电路参数的关系,为设计打基础。3.分析对象:各极电压和电流的交流分量。4.分析方法:微变等效电路法 ,图解法。5.所用电路:放大电路的交流通路。画法原则:1.电容C:短路2.电感L:断路3.电阻R:保留4.直流电源:接地REC1R CRB1C2c+VCCRC+++RSCETRB2RB1b+eRLuS-交流通路画法练习:④+Vcc对地短路①L开路②C短 路③R保留直流电源视为对“地”短路RC相当于接于集电极与“地”之间RB1相当于接于基极与“地”之间电容相当于“交流短路”放大电路 负载输入信号源iBuBE一、微变等效电路分析法基本思路:以直代曲,把非线性电路转化为线性电路:适用范围:小信号即:在静态工作点附 近小范围内QCBEiCiBvCE式中:vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBE 一、微变等效电路分析法1.微变等效电路模型:将三极管看成一个双口器件:输入特性:vBE=f(iB,vCE)输出特性:iC =f(iB,vCE)将上式全微分:CBEiCiBvCEvbe=hieib+hrevceic=hfei b+hoevcevBE一、微变等效电路分析法一般情况下vbe=rbeibic=βib这就是简化的微变等效电路B +ib+ib+icic+CCube-uceuceubeBrbe---EE一、微变等效电路分析法微变等效电路晶体三极管?ib晶体管的 C、E之间可用一受控电流源ic=?ib等效代替晶体管的B、E之间可用rbe等效代替Q6vh参数的含义和求法:①hie输出端交 流短路时的输入电阻一般用rbe表示,rbe为输入特性曲线上,过Q点切线斜率的倒数。②hfe输出端交流短路时的正向电流放大系数反 映了基极电流对集电极电流的控制作用,习惯上用β表示。6vQh参数的含义和求法:③hre输入端交流开路时的反向电压传输系数反映了输 出电压vce对输入电压的影响程度。hre的值很小,约10-4量级,所以:hre≈0④hoe输入端交流开路时的输出电导ho e为输出特性曲线过静态工作点切线的斜率,反映了vCE对iC的影响程度。hoe的值很小。hoe的倒数为输出电阻rce约几十 到几百千欧,近似可看作开路。C1C2ic+VCC++RC+ibRB+uORCRLui3DG6管RB--一、微变等效电路分析法2.微 变等效电路法分析共射放大电路:(1)画交流通路直流电源视为对“地”短路电容“交流短路”电容“交流短路”RL交流通路共发射极放大电路 +ibiciciiCB++ibuo?ibRLui+RBRCrbeuORCRL-uiRBE---一、微变等效电路分析法2.微变等效电 路法分析共射放大电路:(2)画微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得到放大电路的微变等效电路。交流通路微变 等效电路+ibiciiCB+uo?ibRLuiRBRCrbe-E-一、微变等效电路分析法2.微变等效电路法分析共射放大电路:(3) 求电压放大倍数讨论:(1)负号表示输出电压的相位与输入相反(2)Au与RL有关;RL→∞时负载开路,Au最大,称为空载放大倍数。( 3)Au与rbe、β有关;因rbe与IE有关,故放大倍数与静态IEQ有关。微变等效电路+ibiciiCBri+uo?ibRLui RBRCrbe-E-一、微变等效电路分析法2.微变等效电路法分析共射放大电路:(4)求输入电阻一般为几KΩ微变等效电路4)求3 )外加电压(5)求放大电路输出电阻CB++外加RSRBRLrbeRC+共射极放大电路特点:1.放大倍数高;2.输入电阻低; 3.输出电阻高.--E-求ro的步骤:1)断开负载RL2)令或12V+VCCRCC3kΩ2R20kΩB1+ C1+++Rβ=50uLRosu+R+3kΩiB2R-CuEEs--10kΩ2kΩ一、微变 等效电路分析法例题:已知VCC=12V,RB1=20kΩ,RB2=10kΩ,RC=3kΩ,RE=2kΩ,RL=3kΩ,β=50 。试估算静态工作点,并求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。+UCCRCRB1直流通路VBVRB2RE解:(1 )用估算法计算静态工作点rR=''==3kΩ=1kΩβibRR//R//rRRibiB1B2bebeL0C=-75=-bR AB1+uVrbeRuLRosRB1RCRRLRB2+B2R-uCs-(2)用微变等效电路法求电路指标 交流通路微变等效电路(3)求源电压放大倍数Aus考虑信号源内阻RS时Rsriuies显然信号源内阻使放大倍数降低!1.画出放大 器的直流通路;2.求出Q点3.计算出:4.画出放大器的交流通路5.把晶体管用微变等效电路来代替6.列电路方程7.解方程,按照指标定 义求出指标一、微变等效电路分析法微变等效电路法解题步骤:直流负载线交流负载线iC/mAQOuCE/V二、动态的图解分析方法用几何作 图的方法来分析电路交流分量之间的传输情况和关系。1、交流负载线直流负载线:由于电容隔直流作用,RL不考虑其斜率:交流负载线:对交流 来说电容视作短路RL考虑进来,其斜率:且交流负载线过Q点(为什么?)交流负载线是交流信号的运动轨迹!!!二、动态的图解分析方法直 流负载线的特点:1.过两点M和N:M(VCC,0);N(0,VCC/RC)2.斜率k=-1/RC3.和IBQ线相交于Q点交流 负载线的特点:1.过Q点2.斜率k=-1/R′L3.和直流负载线相交于Q点交流负载线比直流负载线要陡!交流负载线是有交流输入信 号时工作点Q的运动轨迹。Q1Q2UCEQiC/mAiB/?AicibuiIBQICQuoiC/mAiB/?AQQOOOOtuBE /VtuCE/VOOuCE/VuBE/VUBEQtt二、动态的图解分析方法图解过程:由uo和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路 的电压放大倍数。二、动态的图解分析方法图解法分析放大器的非线性失真:放大电路的一个基本要求,就是vo尽可能不失真;失真就是v0 波形不像vi的波形;(1)失真的原因:a)静态工作点不合适b)信号太大c)晶体管的非线性(2)失真的类型:Q点太低,Vi 负半周进入截止区,V0正半周被削平a)截止失真:Q点太高,b)饱和失真:Vi正半周进入饱和区,V0负半周被削平如果Q设置合 适,信号幅值过大也可产生失真,减小信号幅值可消除失真。c)限幅失真:iC/mAiB/?AuiuoiB/?AQQOOOtuBE/V uCE/VOOuCE/VuBE/VUCEUBEtt二、动态的图解分析方法Q设置过低解决办法:减小RB,使IB增大晶体管进入截 止区工作,造成截止失真。PNP管:底部失真为截止失真。NPN管:顶部失真为截止失真。不发生截止失真的条件:IBQ>Ib m。UCEQ2Q1iC/mAiC/mAICuoQOOtuCE/VOuCE/Vt二、动态的图解分析方法若Q设置过高:晶体管进入饱和 区工作,造成饱和失真。解决办法:增大RB,使IB减小NPN管:底部失真为饱和失真;PNP管:顶部失真为饱和失真。二、 动态的图解分析方法失真分析小结:由于放大电路的工作点进入了三极管的饱和区而引起的非线性失真。饱和失真由于放大电路的工作点进入了三极 管的截止区而引起的非线性失真。波形的失真截止失真限幅失真工作点位置合适,信号过大而引起的非线性失真。放大电路要想获得大的不失真输出 信号,需要:1.工作点Q要设置在交流负载线的中间部位;2.要有合适的交流负载线。3.输入信号的幅度不能太大二、动态的图解分析方法 图解法的大致步骤如下:1.画出晶体管的输入、输出特性曲线2.在输入特性曲线上作输入直流负载线读出静态工作点的数值(IBQ、UBEQ)3.写出输出回路的直流负载方程画出输出直流负载线,读出(ICQ、UCEQ)4.确定输出交流负载线(辅助线法)5.求出电压放大倍数(AV=Vom/Vim)6.求出放大器的动态范围(UCC–Vces-Vcut)7.求出最大不失真输出电压(取较小值)8.分析信号失真(饱和失真、截止失真、限幅失真) |
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