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1、浙江邮电职业技术学院第二章第二章 基本放大电路基本放大电路 2.1 共射极放大电路共射极放大电路 2.2 共集和共基放大电路共集和共基放大电路 2.3 场效应管放大电路场效应管放大电路 2.4 多级放大电路多级放大电路 2.5 放大电路的频率响应放大电路的频率响应 2.6 功率放大电路功率放大电路 2.7 本章小结本章小结浙江邮电职业技术学院 一般得说,信号是信息的载体。例如,一般得说,信号是信息的载体。例如,声音信号声音信号可以传递语言、音乐或其他信息,图像信号可以传达可以传递语言、音乐或其他信息,图像信号可以传达人类视觉系统能够接受的图像信息。声音或图像信号人类视觉系统能够接受的图像信息。
2、声音或图像信号无法直接传递给电子电路系统,需要先用传感器把它无法直接传递给电子电路系统,需要先用传感器把它转换为电信号,然后送到电子电路系统中去进一步放转换为电信号,然后送到电子电路系统中去进一步放大处理。大处理。扩音机的原理图扩音机的原理图浙江邮电职业技术学院 话筒(麦克风)将较小的声音信号转换成微弱的电信话筒(麦克风)将较小的声音信号转换成微弱的电信号,经放大电路放大后,变成大功率的电信号,推动扬声号,经放大电路放大后,变成大功率的电信号,推动扬声器(喇叭),还原为强大的声音信号。扬声器所获得的能器(喇叭),还原为强大的声音信号。扬声器所获得的能量远大于话筒送出的能量。量远大于话筒送出的能
3、量。可见,可见,放大电路的本质是放大电路的本质是能量的控制和转换能量的控制和转换;是在输入信号作用下,通过放大电路;是在输入信号作用下,通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量,使负载从电将直流电源的能量转换成负载所获得的能量,使负载从电源获得的能量大于信号源提供的能量。源获得的能量大于信号源提供的能量。因此,电子电路放大的基本特征是因此,电子电路放大的基本特征是功率放大功率放大,即负载,即负载上总是获得上总是获得比输入信号大得多的电压或电流比输入信号大得多的电压或电流,有时兼而有,有时兼而有之。之。浙江邮电职业技术学院 2.1 共射极放大电路共射极放大电路一、放大电路的组成和基本概
4、念一、放大电路的组成和基本概念 1.三极管在放大电路中的三种连接方式三极管在放大电路中的三种连接方式图图图图2.1 2.1 三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式 浙江邮电职业技术学院 2.共射极放大电路的组成共射极放大电路的组成图图2.2 基本共射极原理性电路基本共射极原理性电路(1)三极管)三极管(2)隔直耦合电容)隔直耦合电容C1和和C2(3)基极回路电源)基极回路电源UBB 基极偏置电阻基极偏置电阻Rb(4)集电极电源)集电极电源UCC(5)集电极负载电阻)集电极负载电阻RC 实际应用中,两个电源不方便、也不经济,通常实际应用中,两个电源不方便
5、、也不经济,通常采用单电源。采用单电源。浙江邮电职业技术学院图图2.3 单电源共射极电路单电源共射极电路 电流的方向:电流的方向:对对NPN型三极管基极电流型三极管基极电流iB、集、集电极电流电极电流iC流入电极为正,发射极电流流入电极为正,发射极电流iE流出电极为正流出电极为正.电压、电流等符号的规定电压、电流等符号的规定(1)直流分量:大写字母,)直流分量:大写字母,大写下标。如大写下标。如IB。(2)交流分量:小写字母,)交流分量:小写字母,小写下标。如小写下标。如ib(3)瞬时值:小写字母,)瞬时值:小写字母,大写下标。如大写下标。如iB。iB IB ib(4)交流有效值:大写字母,)
6、交流有效值:大写字母,小写下标。小写下标。如如Ib(基极交流电流有效值)。(基极交流电流有效值)。(5)交流峰值)交流峰值:有效值符号加小写有效值符号加小写 m下标。如下标。如Ibm。浙江邮电职业技术学院3.放大电路实现信号放大的实质放大电路实现信号放大的实质图图2.4 放大电路实现信号放大的工作过程放大电路实现信号放大的工作过程 放大器放大的实质是实放大器放大的实质是实现小能量对大能量的控现小能量对大能量的控制和转换作用。制和转换作用。根据能量守恒定律,根据能量守恒定律,在这种能量的控制在这种能量的控制和转换中,电源和转换中,电源UCC为输出信号提为输出信号提供能量。供能量。需要特别注意的是
7、,需要特别注意的是,信号的放大仅对信号的放大仅对交流交流量量而言。而言。浙江邮电职业技术学院4.基本放大电路的组成原则基本放大电路的组成原则 实现放大作用,三极管须工作在放大状态。实现放大作用,三极管须工作在放大状态。(1)直流偏置正确。)直流偏置正确。外加电源必须保证三极管的外加电源必须保证三极管的发射结正偏发射结正偏,集电结反偏集电结反偏。并提供。并提供合适的合适的静态工作点静态工作点Q(IBQ、ICQ和和UCEQ)。)。(2)交流通路畅通。)交流通路畅通。输入电压输入电压ui要能引起三极管的基极电流要能引起三极管的基极电流iB作相应的变化。作相应的变化。三极管集电极电流三极管集电极电流i
8、C的变化要尽可能的转为电压的变化输出的变化要尽可能的转为电压的变化输出。浙江邮电职业技术学院 5.放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(1)放大倍数)放大倍数Au、Ai 放大倍数是衡量放大电路对信号放大能力的主要技术放大倍数是衡量放大电路对信号放大能力的主要技术参数。参数。电压放大倍数电压放大倍数Au 放大电路输出电压与输入电压的比值。放大电路输出电压与输入电压的比值。增益:用分贝(增益:用分贝(dB)表示电压放大倍数。)表示电压放大倍数。电压增益电压增益=20lg|Au|(dB)电流放大倍数电流放大倍数Ai 放大电路输出电流与输入电流的比值。放大电路输出电流与输入电流的比值。浙江邮电
9、职业技术学院(2)输入电阻)输入电阻Ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻。从放大电路输入端看进去的等效电阻。图图2.5 放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻 对于一定的信号源电路,输入电阻对于一定的信号源电路,输入电阻Ri越大,放大电路从越大,放大电路从信号源得到的输入电压信号源得到的输入电压ui就越大,放大电路向信号源索取电就越大,放大电路向信号源索取电流的能力也就越小。流的能力也就越小。uS:信号源电压:信号源电压RS:信号源内阻信号源内阻浙江邮电职业技术学院(3)输出电阻)输出电阻Ro从放大电路输出端向左看,相当于存在内阻从放大电路输出端向左看,相当于存在内阻Ro。图图2.6 放大电路
10、的输出电阻放大电路的输出电阻 输出电阻输出电阻Ro的大小决定了放大电路的带负载能力。的大小决定了放大电路的带负载能力。Ro越小,放大电路的带负载能力越强,即放大越小,放大电路的带负载能力越强,即放大电路的输出电压电路的输出电压uo受负载的影响越小。受负载的影响越小。浙江邮电职业技术学院 Ro计算方法:计算方法:图图2.7 方法二输出电阻的求解电路方法二输出电阻的求解电路 Uo:负载开路时的输出电压:负载开路时的输出电压一般用于实验中定量测量一般用于实验中定量测量Ro。方法一方法一方法二方法二令负载开路(令负载开路(RL),),信号源短路(信号源短路(us0),),输出端加测试电压输出端加测试电
11、压UT,产,产生相应的电流生相应的电流IT。浙江邮电职业技术学院二、放大电路的分析方法二、放大电路的分析方法静态:没有输入信号(静态:没有输入信号(ui0)时工作状态。)时工作状态。静态分析:确定电路的静态工作点静态分析:确定电路的静态工作点Q的值,的值,判定判定Q点是否处于合适的位置点是否处于合适的位置 三极管不失真放大的前提条件。三极管不失真放大的前提条件。动态:有信号输入后的工作状态。动态:有信号输入后的工作状态。动态分析:确定微弱信号经过电路放大了多少倍(动态分析:确定微弱信号经过电路放大了多少倍(Au)。)。放大器对交流信号所呈现的输入电阻(放大器对交流信号所呈现的输入电阻(R i)
12、,),输出电阻(输出电阻(R o)等。)等。浙江邮电职业技术学院1.静态工作情况分析静态工作情况分析(1)静态工作点)静态工作点静态时,直流电源静态时,直流电源Ucc为三极管提供的各电极直流电流和电压为三极管提供的各电极直流电流和电压在三极管输入、输出特性曲线上确定的一个点。在三极管输入、输出特性曲线上确定的一个点。(IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ)图图2.8 静态工作点静态工作点Q 浙江邮电职业技术学院 (2)直流通路)直流通路 直流通路:是指静态(直流通路:是指静态(u i=0)时,电路中只有直)时,电路中只有直流量流过的通路。流量流过的通路。画直流通路有两个要点:画直流通路有两个要点
13、:电容视为开路电容视为开路 电感视为短路电感视为短路 图图2.9 共射电路共射电路图图2.10 共射电路的直流通路共射电路的直流通路 浙江邮电职业技术学院 (3)Q点的估算点的估算 公式法公式法UBEQ NPN型硅管:取型硅管:取0.7V;锗管:取;锗管:取0.2V。图图2.10 共射电路的直流通路共射电路的直流通路 浙江邮电职业技术学院 图解法图解法 a)画直流负载线:)画直流负载线:b)确定基极电流:)确定基极电流:UCCUBEQ时时 c)静态工作点的确定)静态工作点的确定 从图中得到:从图中得到:图图2.11 图解法确定图解法确定Q点点 当当UCE0时,时,ICUCC/RC当当IC 0时
14、,时,UCE UCC直流负载线斜率直流负载线斜率1/RC浙江邮电职业技术学院 2.动态工作情况分析动态工作情况分析 (1)交流通路)交流通路(ui0)耦合电容视为短路。耦合电容视为短路。直流电压源(内阻很小,忽略不计)视为短路。直流电压源(内阻很小,忽略不计)视为短路。图图2.12 共射极电路的交流通路共射极电路的交流通路 图图2.9 共射电路共射电路浙江邮电职业技术学院(2)交流负载线)交流负载线 uo=uCE=-iC(R C/R L)=-iCR L 其中,其中,R L=R C/R L称为交流负载电阻,负称为交流负载电阻,负号表示电流号表示电流ic和电压和电压uo的方向相反。的方向相反。交流
15、负载线由交流通路获得,交流负载线由交流通路获得,且过且过Q点,因此交流负载线是点,因此交流负载线是动态工作点移动的轨迹。动态工作点移动的轨迹。图图2.16 交流负载线交流负载线 交流变化量在变化过程中交流变化量在变化过程中一定要经过零点,此时一定要经过零点,此时ui=0,与静点,与静点Q相符合。相符合。所以所以Q点也是动态过程中点也是动态过程中的一个点。交流负载线和的一个点。交流负载线和直流负载线在直流负载线在Q点相交。点相交。浙江邮电职业技术学院(3)放大电路的动态工作范围)放大电路的动态工作范围图图图图2.17 2.17 动态工作情况动态工作情况动态工作情况动态工作情况 浙江邮电职业技术学
16、院(4)非线性失真)非线性失真 所谓失真,是指输出信号的波形与输入信号的波形所谓失真,是指输出信号的波形与输入信号的波形不一致。三极管是一个非线性器件,有截止区、放大区、不一致。三极管是一个非线性器件,有截止区、放大区、饱和区三个工作区,如果信号在放大的过程中,放大器饱和区三个工作区,如果信号在放大的过程中,放大器的工作范围超出了特性曲线的线性放大区域,进入了截的工作范围超出了特性曲线的线性放大区域,进入了截止区或饱和区,集电极电流止区或饱和区,集电极电流ic与基极电流与基极电流ib不再成线性比不再成线性比例的关系,则会导致输出信号出现非线性失真。例的关系,则会导致输出信号出现非线性失真。非线
17、性失真分为截止失真和饱和失真两种。非线性失真分为截止失真和饱和失真两种。浙江邮电职业技术学院 截止失真截止失真 当放大电路的静态工作点当放大电路的静态工作点Q选取比较低时,选取比较低时,IBQ较较小,输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截小,输入信号的负半周进入截止区而造成的失真称为截止失真。止失真。图图2.18 截止失真截止失真 消除截止失真办法:消除截止失真办法:增大增大IBQ值,抬高值,抬高Q点。点。(如减小偏置电阻(如减小偏置电阻RB值)值)浙江邮电职业技术学院 饱和失真饱和失真 当当放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点Q选选取取比比较较高高时时,IBQ较较大大,UCEQ较较
18、小小,输输入入信信号号的的正正半半周周进进入入饱饱和和区区而而造造成成的的失失真真称为饱和失真。称为饱和失真。图图图图2.19 2.19 饱和失真饱和失真饱和失真饱和失真消除饱和失真办法:消除饱和失真办法:减小减小IBQ值,增大值,增大UQE值,值,降低降低Q点。点。(如增大偏置电阻(如增大偏置电阻RB值)值)浙江邮电职业技术学院 3.微变等效电路分析法微变等效电路分析法 条件:条件:Q点附近,输入为微变信号(小信号)点附近,输入为微变信号(小信号)处理:三极管的非线性特性近似看为是线性的,处理:三极管的非线性特性近似看为是线性的,非线性器件三极管转为线性器件进行求解。非线性器件三极管转为线性
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