第二章 放大电路分析基础

合集下载

第二章放大电路分析基础1ppt课件

第二章放大电路分析基础1ppt课件

3、放大电路画法
C1 +
+
T
Rs
RB
+ Ui
Us
UBB
-
-
+ C2 +
Rc RL Uo
UCC _
省去一个直流电源
RC
C B
RB
E
UCC
UB
RB
C1 +
+
Rs
us+
ui
--
RC
+UCC C2
+
+ 简化
RL uo -
RB RC
+UCC
直流电源
保证发射结正偏集电结反偏
集电极负载电阻
偏置电阻 C1
RB RC
IC / mA
N
80
RC 3
VCC N RC´ 2
1.5
Q Q
60
IB = 4 0 µA
1 20
0M
0
2
4
6
8
10 12VCC UCE /V
<3> UCC对Q点的影响
IBQUCCRBUBE
UCC RB
UCC
IB
Q点下移
UCC
斜率
Q点左移
IC / mA
VCC N
RC 3
VCC´ N´
RC 2
Q
1
Q
0
RC
+UCC C2
+
T
+
RL uo

UCEQ UCC ICRC 12236V
RB
RC +U CC
ICQ
IBQ
+

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础〖本章主要内容〗本章重点讲述基本放大电路的组成原理和分析方法,三种组态基本放大电路的特点和应用场合。

多级放大电路的耦合方式和分析方法,差动放大器的分析方法。

首先介绍基本放大电路的组成原则。

三极管的低频小信号模型。

固定偏置共射放大电路的图解法和等效电路法静态和动态分析,最大不失真输出电压和波形失真分析。

分压式偏置共射放大电路的分析以及稳定静态工作点的方法。

共集和共基放大电路的分析,由BJT 构成的三种组态放大电路的特点和应用场合。

然后介绍多级放大电路的两种耦合方式、直接耦合多级放大电路的静态偏置以及多级放大电路的静态和动态分析,差动放大器的分析方法。

通过习题课掌握放大电路的静态偏置方法和性能指标的分析计算方法。

〖学时分配〗本章有6 讲,每讲两个学时。

第四讲放大电路的工作原理一、主要内容1、放大的概念在电子电路中,放大的对象是变化量,常用的测试信号是正弦波。

放大电路放大的本质是在输入信号的作用下,通过有源元件(BJT或FET)对直流电源的能量进行控制和转换,使负载从电源中获得输出信号的能量,比信号源向放大电路提供的能量大的多。

因此,电子电路放大的基本特征是功率放大,表现为输出电压大于输入电压,输出电流大于输入电流,或者二者兼而有之。

在放大电路中必须存在能够控制能量的元件,即有源元件,如BJT和FET等。

放大的前提是不失真,只有在不失真的情况下放大才有意义。

2、电路的主要性能指标1)输入电阻R i:从输入端看进去的等效电阻,反映放大电路从信号源索取电流的大小。

2)输出电阻R o:从输出端看进去的等效输出信号源的内阻,说明放大电路带负载的能力。

3)放大倍数(或增益):输出变化量幅值与输入变化量幅值之比。

或二者的正弦交流值之比,用以衡量电路的放大能力。

根据放大电路输入量和输出量为电压或电流的不同,有四种不同的放大倍数:电压放大倍数、电流放大倍数、互阻放大倍数和互导放大倍数。

电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。

现代电子技术基础 第二章 基本放大电路及其分析方法

现代电子技术基础 第二章 基本放大电路及其分析方法

第2章 基本放大电路
它是在放大器中的独立电压源短路或独立电流源开路、 保留受控源的情况下, 从RL两端向放大器看进去所呈现的电 阻。因此假如在放大器输出端外加信号电压U, 计算出由U产 生的电流I,则ro=U/I, 如图2.1.4(c)。 ro,ri只是等效意义上 的电阻。如在放大器内部有电抗元件, ro,ri应为复数值。 2. 增益 增益 增益,又称为放大倍数,用来衡量放大器放大信号的能 力。有电压增益、电流增益、功率增益等。 1) 电流、 电压增益 电压增益用Au 表示,定义为放大器输出信号电压与输入 信号电压的比值。 即
c + e +
e +
c + uo b (c) -

+ ui -
b
uo + ui
b
uo
ui -
e - (a)

c - (b)
第2章 基本放大电路
第2章 基本放大电路及其分析方法 章
一、最简单的共发射极组态放大器的电路原理图。
图中各元件如下: 1. 晶体管V 2. 直流电源UCC 3. 基极偏流电阻Rb 4. 集电极电阻Rc 5. 耦合电容C1、 C2
第2章 基本放大电路
第2章 基本放大电路及其分析方法 章
2.1 晶体管的基本放大电路
2.2 分压偏置式放大电路
2.3 其它组态放大器
第2章 基本放大电路
第2章 基本放大电路及其分析方法 章
2. 1晶体管的基本放大电路 晶体管的基本放大电路
2.1.1晶体管放大器的三种组态 晶体管放大器的三种组态 晶体管放大器的三种组态 晶体管放大器的三种组态:共发射极、共集电极和共基极方式。
第2章 基本放大电路
2. 输入交流信号时的工作情况 输入交流信号时的工作情况 交流通路:输入信号作用下交流信号经过的通路,用于研究动 态参数。 交流通路规则: 交流通路规则: ★容量大的电容(如耦合电容)视为短路; ★无内阻的直流电源(+VCC)视为短路;

第二章:放大电路分析基础

第二章:放大电路分析基础

放大电路分析基础在我们的生活中,经常会把一些微弱的信号放大到便于测量和利用的程度。

这就要用到放大电路,它是我们这门课程的重点。

放大的基础就是能量转换。

在学习时我们把这一章的课程分为六节,它们分别是:§2、1 放大电路工作原理§2、2 放大电路的直流工作状态§2、3 放大电路的动态分析§2、4 静态工作点的稳定及其偏置电路§2、5 多级放大电路§2、6放大电路的频率特性§2、1放大电路工作原理我们知道三极管可以通过控制基极的电流来控制集电极的电流,来达到放大的目的。

放大电路就是利用三极管的这种特性来组成放大电路。

我们下面以共发射极的接法为例来说明一下。

一:放大电路的组成原理放大电路的组成原理(应具备的条件)(1):放大器件工作在放大区(三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置)(2):输入信号能输送至放大器件的输入端(三极管的发射结)(3):有信号电压输出。

判断放大电路是否具有放大作用,就是根据这几点,它们必须同时具备。

例1:判断图(1)电路是否具有放大作用不满足条件(1),所解:图(1)a不能放大,因为是NPN三极管,所加的电压UBE以不具有放大作用。

图(1)b具有放大作用。

二:直流通路和交流通路在分析放大电路时有两类问题:直流问题和交流问题。

(1)直流通路:将放大电路中的电容视为开路,电感视为短路即得。

它又被称为静态分析。

(2)交流通路:将放大电路中的电容视为短路,电感视为开路,直流电源视为短路即得。

它又被称为动态分析。

例2:试画出图(2)所示电路的直流通路和交流通路。

解:图(2)所示电路的直流通路如图(3)所示:交流通路如图(4)所示:§2、2 放大电路的直流工作状态这一节是本章的重点内容,在这一节中我们要掌握公式法计算Q点和图形法计算Q点在学习之前,我们先来了解一个概念:什麽是Q点?它就是直流工作点,又称为静态工作点,简称Q点。

模拟电子技术(江晓安)(第三版) 第2章

模拟电子技术(江晓安)(第三版) 第2章

解 根据公式(2 - 1)、(2 - 3)、 (2 - 4)
I BQ
12 0.7 0.040m A 40A 280
I CQ 50 0.04 2m A U CEQ 12 2 3 6V
第二章 放大电路分析基础
2.2.2 图解法确定静态工作点
将图2 - 3(a)直流通路改画成图2 - 4(a)。 由图a、 b两端 向左看, 其iC~uCE关系由三极管的输出特性曲线确定, 如图2 -
第二章 放大电路分析基础
第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理 2.2 放大电路的直流工作状态 2.3 放大电路的动态分析
2.4 静态工作点的稳定及其偏置电路
2.5 多级放大电路
第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
2.1.1 放大电路的组成原理
图2-1 共发射极基本放大电路
第二章 放大电路分析基础
仍以例3为例, 设输入 加交流信号电压为 ui=Uimsinωt, 则基极电流 将在IBQ上叠加进ib, 即
iB=IBQ+Ibmsinωt, 如电路使
Ibm=20μA,
iB 40 20sin t ( A)
图2-9 基极、 集电极电流和电压波形
第二章 放大电路分析基础
由以上可看出,在放大电路中,三极管的输入电压uBE、电
特性间距不匀,当输入信号又比较大时,将使ib、uce和ic正负 半周不对称,即产生了非线性失真,如图2-10所示。
第二章 放大电路分析基础
图2 – 10 三极管特性的非线性引起的失真
第二章 放大电路分析基础
2.工作点不合适引起的失真 当工作点设置过低,在输入信号的负半周,工作状态进入 截止区,因而引起iB、iC和uCE的波形失真,这称为截止失真。 由图2-11(a)可以看出,对于NPN三极管共e极放大电路,对 应截止失真,输出电压uCE的波形出现顶部失真。 如果工作点设置过高,则在输入信号的正半周,三极管工

放大电路的基本原理和分析方法

放大电路的基本原理和分析方法

iB IBQ 40A 与直流负载线的交点即为Q。
ICQ 2mA,UCEQ 6V

RL'

RC
//
RL

33 33
k
1.5k
经Q点作一条斜率为 1/ RL' 的直线, 即为交流负载线。
2. 图解法的应用
(1)用图解法分析非线性失真
① 截止失真
当放大电路的静态工作点Q选取比较低时,IBQ较小,输入信号的
d. 计算 Au
U i Ibrbe
Uo Ic RL' IbRL'
Au

U o U i
其中RL'
RL'
rbe
RC
//
RL

33 33
k
1.5k
501.5 77.9
0.963
e.
Ri

U i Ii
Rb // rbe
rbe
第2章 放大电路的基本原理和分析方法
▶ 2.1 放大的概念
放大的目的:
是将微弱的变化信号放大成 较大的变化信号 。
本章所涉及的主要是电压放 大电路。
放大的本质:
实现能量的控制。 放大器放大的实质是实现小能量对大能量的控制和转换作用。根据能量 守恒定律,在这种能量的控制和转换中,直流电源为输出信号提供能量。
输入电压ui就越大,放大电路向信号 源索取电流ii的能力也就越小。
5. 输出电阻RO 从放大电路的输出端看进去的等效电阻称为放大电路的输出电阻。
输出电阻的求法
Ro

U o Io
|Us 0
RL
Ro

第2章 放大电路分析基础分析

第2章 放大电路分析基础分析

第2章 放大电路分析基础
讨论一
画图示电路的直流通路和交流通路。
第2章 放大电路分析基础
二、图解法
uBE VBB iB Rb
应用实测特性曲线
uCE VCC iC Rc
1. 静态分析:图解二元方程组
输入回路 负载线 IBQ
负载线
Q
ICQ
Q
IBQ
UBEQ
UCEQ
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
一、放大的概念及放大电路的性能指标
1、放大的概念
放大的对象:变化量
放大的本质:能量的控制
放大的特征:功率放大
判断电路能否放 大的基本出发点
放大的基本要求:不失真,放大的前提
第2章 放大电均可看成为两端口网络。
输入电流
信号源 内阻 输出电流
2)输入电阻和输出电阻
从输入端看进去的 等效电阻
Ui Ri Ii
输入电压与 输入电流有 效值之比。
U Uo U Ro ( 1) RL Uo Uo RL
' o ' o
将输出等效 成有内阻的电 压源,内阻就 是输出电阻。
空载时输出 电压有效值
带RL时的输出电 压有效值
第2章 放大电路分析基础
第2章 放大电路分析基础
在基本共射放大电路中,电压和电流都得到放大(ic=ib, uoui),即功率得到放大。需要提醒大家的是,输出功
率并非来自输入信号 (信号源),而是来自直流电源 VCC。
正是由于 iB 或 iE 对 iC 的控制作用,使得在 ui 的作用下直 流电源VCC输出的电流中包含与 ui同样变化且被放大的 分量,即放大电路的输出功率是在输入信号的作用下 通过晶体管将直流电源的能量转换而来。因此,放大

数电第二章1工作原理2静态分析3动态分析

数电第二章1工作原理2静态分析3动态分析

线性方程
uCE=UCC-iCRc
第二章 放大电路分析基础
UCC
iC N
Rc
O
a
iC
Rc UCC
O b (a)
iB4
非线性方程
iB 3 iB 2
iC f (uCE ) iB C
iB 1
线性方程
iB 0
uCE=UCC-iCRC
uCE
(b)
直流负载线
M UCC uCE (c)
iC UCC N Rc
ICQ
第二章 放大电路分析基础
第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理 2.2 静态分析(直流工作状态 ) 2.3 动态分析(交流工作状态 ) 2.4 静态工作点的稳定及其偏置 2.5 多级放大
第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
放大的概念
放大的对象:变化量 放大的本质:能量的控制
判断电路能否放 大的基本出发点
N
Q
解:首先由基极输入回路, 计算IBQ
M
I BQ
UCC U BE Rb
12 0.7 280 103
0.04mA 40A
然后作出直流负载线: uCE UCC iC RC
由iC 0, uCE UCC 12V , 得M点;
由直u流CE 负 载0, 线iC 与 UiBR=CcCIBQ=13420μA4这mA一,得条N特点性,曲连线接的两交点点,得, 即直为流Q负点载, 线.
放大的特征:功率放大
放大的基本要求:不失真,是放大的前提
第二章 放大电路分析基础
2.1 放大电路工作原理
2.1.1 放大电路的组成原则

RS +
US -

第二章 放大电路分析基础

第二章  放大电路分析基础

第三章放大电路实际中常常需要把一些微弱信号,放大到便于测量和利用的程度。

例如,从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号,有时只有微伏或毫伏的数量级,必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。

所谓放大,表面上是将信号的幅度由小增大,但是,放大的实质是能量的转换,即由一个较小的输入信号控制直流电源,使之转换成交流能量输出,驱动负载。

第二讲共射极放大电路§1、放大电路的组成原理1.放大电路的组成的原则是:⑴为保证三极管工作在放大区,发射结必须正向偏置;集电结必须反向运用。

⑵电路中应保证输入信号能加至三极管的发射结,以控制三极管的电流。

同时,也要保证放大了的信号从电路中输出。

耦合电容(隔直电容)的作用:使交流信号顺利通过,而无直流联系。

实际中,为了方便,采用单电源,如下左图。

习惯画法如下右图。

2.、直流通路和交流通路直流通路:电容视为开路,电感视为短路交流通路:电容和电感作为电抗元件处理,一般电容按短路处理,电感按开路处理。

直流电源因为其两端的电压固定不变,内阻视为零,故在画交流通路时也按短路处理。

放大电路的分析也包含两部分直流分析:又称为静态分析,用于求出电路的直流工作状态,即基极直流电流I B;集电极直流电流I C ;集电极与发射极间的直流电压U CE 。

交流分析:又称为动态分析,用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

§2 放大电路的直流工作状态放大电器核心器件是具有放大能力的三极管,而三极管要保证在放大区,其e 结应正向偏置,c 结应反向偏置,即要求对三极管设置正常的直流工作状态,直流工作点,又称静态工作点,简称Q 点。

一、解析法确定静态工作点根据放大电路的直流通路,可以估算出该放大电路的静态工作点。

求静态工作点就是求I B I C U CE 1. 求I BbBECC BQ R U U I -=由于三极管导通时,U BE 变化很小,可视为常数。

一般地 硅管 U BE =0.6~0.8V 取0.7V 锗管 U BE =0.1~0.3V 取0.2V 当U CC 、R b 已知,可求出I BQ2. 求I CBQ CQ I I β=3. 求U CEC C CC CEQ R I U U -=二、图解法确定静态工作点三极管电流、电压关系可用其输入特性曲线和输出特性曲线表示。

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础在生产和生活实践活动中,常常需要把微弱的电在生产和生活实践活动中,信号加以放大,用以推动执行机构,信号加以放大,用以推动执行机构,以便有效地进行观察、测量和控制。

例如,进行观察、测量和控制。

例如,收音机中来自天线的微弱信号被其内部放大以后推动扬声器发声;线的微弱信号被其内部放大以后推动扬声器发声;来自各种探测器(如传感器)来自各种探测器(如传感器)的微弱信号经放大以后再作处理,使显示器显示有关信息或者推动以后再作处理,控制设备动作,以达到自动控制的目的。

控制设备动作,以达到自动控制的目的。

放大电信号是电子电路的基本用途之一,信号是电子电路的基本用途之一,将微弱电信号放大成较大信号的电路称为放大电路或放大器,放大成较大信号的电路称为放大电路或放大器,其工作示意图如图2所示所示。

其工作示意图如图所示。

图2放大电路工作示意图“放大是放大器的一种特定的工作性能,它将微放大”是放大器的一种特定的工作性能放大是放大器的一种特定的工作性能,弱小信号加以放大再输出。

放大放大”的实质是以微弱小信号加以放大再输出。

“放大的实质是以微弱小信号控制放大电路工作,弱小信号控制放大电路工作,将电源能量转化为与微弱小信号相对应的大信号能量输出,与微弱小信号相对应的大信号能量输出,驱动负这里反映的“放大是一种以小控大的能力。

放大”是一种以小控大的能力载。

这里反映的放大是一种以小控大的能力。

三极管具有电流放大作用(即三极管可利用控制三极管具有电流放大作用(基极电流从而控制集电极电流以实现放大目的),基极电流从而控制集电极电流以实现放大目的),利用此特性可组成放大电路。

利用此特性可组成放大电路。

放大电路的作用表面上是将信号的幅度由小增大,面上是将信号的幅度由小增大,即输出信号的电压或电流在幅度上得到了放大,压或电流在幅度上得到了放大,但其实质是能量转换,即利用三极管的控制作用将直流电源能量转换,转换成交流能量输出,转换成交流能量输出,使输出信号的能量得到了加强。

第二章 放大电路分析基础

第二章 放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础内容引出:实际中常常需要把一些微弱信号,放大到便于测量和利用的程度。

例如,从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号,有时只有微伏或毫伏的数量级,必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。

因此需要有放大电路对微弱的信号放大。

本章主要内容:2.1放大电路的组成2.2放大电路的工作原理2.3放大电路的性能指标2.4放大电路的分析方法2.5静态工作点的稳定2.6放大电路的三种组态2.7多级放大电路本章小结重点:放大电路的组成原理;放大电路的分析方法;放大电路三种组态的特点。

难点:基本放大电路的分析方法。

返回目录2.1放大电路的组成授课思路:以共射极放大电路为例介绍放大电路的组成→介绍电路中各元件的作用→总结出放大电路组成原则。

2.1.1放大电路的组成图2.1(a)是NPN管组成的基本放大电路。

其中 U s 为信号源电压, R s 为信号源电阻; U i 为放大电路输入信号; U o 为放大电路输出信号。

由于图2.1所示电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端,故称之为共射极放大电路。

各元件的作用:VT——放大电流。

U BB 、 R b ——提供发射结正向偏置电压;确定静态基极偏置电流; R b 的存在还保证了三极管能接受到输入信号。

U CC 、 R c ——提供集电结反向偏置电压;通过 R c 将电流变化转换为电压变化,使电路能输出信号。

C 1 、 C 2 ——耦合电容,通交流隔直流。

图2.1(a)是原理图,实际放大电路采用单电源供电,如图2.1(b)所示。

放大电路的组成原则:1.保证三极管处于放大状态,即发射结正向偏置,集电结反向偏置。

2.保证输入信号能输入到三极管输入端。

3.保证放大电路能输出信号。

放大电路输入信号为零时,电路只有直流电流;当有信号输入时,电路中还有交流电流。

因此,放大电路中既有直流分量又有交流分量,由于它们流通的路径不一样,因此,分析时要分开考虑。

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础本章介绍三极管的三种基本组态放大电路的分析方法,为分析其他复杂电路打下基础。

本章内容:2.1、放大电路工作原理2.2、放大电路的直流工作状态2.3、放大电路的动态分析2.4、静态工作点的稳定及其偏置电路2.5、多级放大电路本章要点:1、放大电路直流状态的解析法和图解法2、放大电路交流状态的图解法和微变等效电路法3、三种基本组态放大电路的分析方法4、多级放大电路的耦合方式及其分析方法电子课件二:放大电路分析基础课时授课教案一授课计划批准人:批准日期:课序:4授课日期:授课班次:课题:第二章第2.1节:放大电路工作原理目的要求:1、掌握基本放大电路的组成原则2、掌握放大电路的直流通路和交流通路3、理解放大电路的工作原理重点:放大电路的工作原理难点:放大电路的交流通路教学方法手段:结合电子课件讲解教具:电子课件、计算机、投影屏幕复习提问:1、三极管的类型及外部工作条件?2、三级管的特性曲线有何规律?课堂讨论:1、如何画放大电路的直流通路和交流通路?2、放大电路中三极管各极电流和极间电压如何变化?布置作业:课时分配:二、授课内容引言放大电路的任务是不失真地把微小信号放大到所需要的程度。

本节首先分析放大电路的组成原则及工作原理。

2.1、放大电路工作原理2.2.1、放大电路的组成一、电路组成基本共发射极放大电路如图2一1所示。

V──放大三级管V CC──主电源、能源VBB──发射结偏置电源RC──直流负载电阻,用来确定直流工作点RB──发射结偏置电阻RL──负载电阻R S 、us──信号源的电压和内阻C 1、C2──耦合电容二、工作条件1、三极管应处于放大状态。

即发射结正偏,集电结反偏。

2、能够输入和输出信号。

3、不失真地放大信号。

为了方便起见通常把V CC及V BB合并为一个直流电源,如图2一2所示。

2.1.2 直流通路和交流通路一、直流通路当交流输入信号为零时,电路中只有直流电流和电压,叫直流通路,又叫直流状态。

第二章放大电路分析基础

第二章放大电路分析基础
第9页,共49页。
单电源供电的共发射极放大电路
RC C2 +
C1
+
V
+
+
Rs
RB
RL uo
us+-
ui -
+ - UBB

RB +
C1
UCC
+
+

Rs
u
+ s-
ui -
RC
+U 43;
RL uo

第10页,共49页。
有关符号的约定
• 大写字母、大写下标表示直流量。如,UCE、IC
等。
• 小写字母、大写下标表示总量(含交、直流) 。如,uCE、iB等。
IB Δ IB Q
Δ U BE
rbe
UBE IB
ube ib
0 U BE
rbb' 为基区体电阻,对于低 频
rbe
rbb'
(1)
UT IEQ
小功率管,其值约为 300
re
UT IEQ
为发射结结电阻,将由其
发射极支路折合到基支极路,等
效电阻为(1 )re
第23页,共49页。
输出特性曲线在放大区域内可认为呈水
uo
第19页,共49页。
t
U BEQ
t
I BQ
t
I CQ
t
U CEQ
t
t
二、放大电路的非线性失真
1、三极管的非线性特性引起的失真
iB
iC
Q
uBE
ui
第20页,共49页。
Q
u CE uo
2、工作点Q不合适引起的失真

放大电路的基本原理和分析方法【可编辑全文】

放大电路的基本原理和分析方法【可编辑全文】

小功率三极管:
利用PN结的电流方程可求得
rbe
rbb'
rb'e
rbb'
(1
)
UT IEQ
查阅手册
基区体电阻 发射结电阻
发射区体 电阻
rbb′: 基区体电阻(常取300) UT: 温度电压当量. 常温(27ºC), UT =26mV
输出回路
三极管输出端可 iC
以等效为一个受控电
流源:
iB
Q
iC=i
要求实测晶体管的输入、输出曲线;
定量分析的误差较大;
不能求解输入电阻、输出电阻、频带等参数;
微变等效电路法
适用条件:微小交流工作信号;三极管工作在线性区。 解决问题:处理三极管的非线性问题。
➢晶体管的等效电路
输入回路 iB
iB
uuBBEE
rbe
uBE iB
对输入的小交流信号而言,
三极管相当于电阻rbe。

情 况 分
0
t0
Au
ΔuO ΔuI
ΔuCE ΔuBE
0
析 = 4.5-7.5 =-75
0.72-0.68
t
Q
IB = 4 0 µA
4.5 6 7.5 9
uCE
直流20负载线
0
12 uCE/V
uCE/V
UCEQ
图解法的步骤
画输出回路的直流负载线
估算 IBQ,确定Q 点,得到 ICQ和 UCEQ
画交流负载线 求电压放大倍数
Rc
Q2
Q1
O
VCC1 VCC2 uCEO
VCC uCE
VCC升高时, Q点移向右上 方,Uom增大,三极管静态

第2章放大电路完整版

第2章放大电路完整版

(2-53)
(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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。 iC iB
IBQ Q Q
ICQ
uBE
UBEQ
(2-44)
设置静态工作点的必要性 • 什么是静态工作点 • 为什么要设置静态工作点
– 放大电路放大的动态信号 – 只有信号的整个周期内,BJT都处于放大状态,输 出信号才不失真 – Q点不仅影响电路是否产生失真,而且影响着放大 电路几乎所有的动态系数
实现放大的条件
1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电 结反偏。 2. 正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区 。 3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流
集电极电源, 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
ui Rb
VBB
(2-11)
共射放大电路 +VCC RC T ui Rb
集电极电阻,将 变化的电流转变 为变化的电压。
VBB
(2-12)
2.1.2 直流通道和交流通道
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流 量上附加了小的交流信号。 但是,电容和电感等元件对交、直流的作用不同。 比如,如果电容容量足够大,可以认为它对交流不 起作用,即对交流短路。而对直流可以看成断路, 这样,交直流所走的通道是不同的。 这样就有了交流通道(只考虑交流信号的分电 路)和直流通道(只考虑直流电源的分电路)。不 同的信号可以分别在不同的通道分析。 (2-13)
iC VCC Rc 斜率 ICQ Q IBQ 1 Rc
VCC U BE IB Rb
I C I B
U CE VCC I C RC
VCC
vCE
本节课内容
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第二章放大电路分析基础实际中常常需要把一些微弱信号,放大到便于测量和利用的程度。

例如,从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号,有时只有微伏或毫伏的数量级,必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。

所谓放大,表面上是将信号的幅度由小增大,但是,放大的实质是能量的转换,即由一个较小的输入信号控制直流电源,使之转换成交流能量输出,驱动负载。

§1放大电路工作原理一、放大电路的组成原理以共发射极放大电路为例放大电路的组成的原则是:⑴为保证三极管工作在放大区,发射结必须正向偏置;集电结必须反向运用。

⑵电路中应保证输入信号能加至三极管的发射结,以控制三极管的电流。

同时,也要保证放大了的信号从电路中输出。

耦合电容(隔直电容)的作用:使交流信号顺利通过,而无直流联系。

耦合电容容量较大,一般采用电解电容器,而电解电容分正负极,接反就会损坏。

上图是NPN型三极管组成的放大电路,若用PNP型,则电源和电解电容极性反接就可以了。

实际中,为了方便,采用单电源,如下左图。

习惯画法如下右图。

二、直流通路和交流通路当输入信号为零时,电路只有直流电流;当考虑信号的放大时,我们应考虑电路的交流通路。

所以在分析、计算具体放大电路前,应分清放大电路的交、直流通路。

由于放大电路中存在着电抗元件,所以直流通路和交流通路不相同。

直流通路:电容视为开路,电感视为短路交流通路:电容和电感作为电抗元件处理,一般电容按短路处理,电感按开路处理。

直流电源因为其两端的电压固定不变,内阻视为零,故在画交流通路时也按短路处理。

要求同学能画出一个放大电路的直流通路和交流通路。

下面我们画出基本共发射极电路的交、直流通路。

同样,放大电路的分析也包含两部分直流分析:又称为静态分析,用于求出电路的直流工作状态,即基极直流电流I B ;集电极直流电流I C ;集电极与发射极间的直流电压U CE 。

交流分析:又称为动态分析,用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

§2 放大电路的直流工作状态放大电器核心器件是具有放大能力的三极管,而三极管要保证在放大区,其e 结应正向偏置,c 结应反向偏置,即要求对三极管设置正常的直流工作状态,如何计算出一个放大电路的直流工作状态,是本节讨论的主要问题。

直流工作点,又称静态工作点,简称Q 点(Quiescent [ ] adj.静止的)。

它可通过公式求出,也可以通过作图的方法求出。

一、解析法确定静态工作点根据放大电路的直流通路,可以估算出该放大电路的静态工作点。

求静态工作点就是求I B I C U CE 1. 求I BbBECC BQ R U U I -=由于三极管导通时,U BE 变化很小,可视为常数。

一般地 硅管 U BE =0.6~0.8V 取0.7V 锗管 U BE =0.1~0.3V 取0.2V 当U CC 、R b 已知,可求出I BQ 2. 求I CBQCQ I I β=3. 求U CECC CC CEQ R I U U -=二、图解法确定静态工作点三极管电流、电压关系可用其输入特性曲线和输出特性曲线表示。

我们可以在特性曲线上,直接用作图的方法来确定静态工作点。

图解法求Q 点的步骤:1. 在输出特性曲线所在坐标中,按直流负载线方程CC CC CE R i U u -=,作出直流负载线。

2. 由基极回路求出I BQ3. 找出BQ B I i =这一条输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q 点。

读出Q 点的电流、电压即为所求。

【例】如下图电路,已知R b =280k Ω,R c =3k Ω,U cc =12V ,三极管的输出特性曲线也如下图所示,试用图解法确定静态工作点。

解:首先写出直流负载方程,并做出直流负载线u CE =U CC -i C R ci C =0,u CE =U CC =12V ,得M 点;u CE =0,i C =U CC /R c =12/3=4mA ,得N 点;连接MN ,即得直流负载线。

AmA ..R U U I bBECC BQ μ400401028070123=≈⨯-=-=直流负载线与i B =I BQ =40μA 这一条特性曲线的交点,即为Q 点,从图上可得I CQ =2mA ,U CEQ =6V 。

三、电路参数对静态工作点的影响在后面我们将看到静态工作点的位置十分重要,而静态工作点与电路参数有关。

下面将分析电路参数R b 、R c 、U CC 对静态工作点的影响,为调试电路给出理论指导。

1. R b 对Q 点的影响R b ↑→I BQ ↓→工作点沿直流负载线下移 R b ↓→I BQ ↑→工作点沿直流负载线上移 2. R C 对Q 点的影响R C 的变化,仅改变直流负载线的N 点,即仅改变直流负载线的斜率。

R C ↓→N 点上升→直流负载线变陡→工作点沿i b =I BQ 这一条特性曲线右移 R C ↑→N 点下降→直流负载线变平坦→工作点沿i b =I BQ 这一条特性曲线左移 3. U CC 对Q 点的影响U CC 的变化不仅影响I BQ ,还影响直流负载线,因此,U CC 对Q 点的影响较复杂。

U CC ↑→I BQ ↑→M ↑→N ↑→直流负载线平行上移→工作点向右上方移动 U CC ↓→I BQ ↓→M ↓→N ↓→直流负载线平行下移→工作点向左下方移动 实际调试中,主要通过改变电阻R b 来改变静态工作点,而很少通过改变U CC 来改变工作点。

§3 放大电路的动态分析我们讨论当输入端加入信号u i 时,电路的工作情况。

由于加进了输入信号,输入电流i B 不会静止不动,而是变化的。

这样三极管的工作状态将来回移动,故又将加进输入交流信号时的状态称为动态。

一、图解法分析动态特性通过图解法,我们将画出对应输入波形时的输出电流和输出电压的波形。

由于交流信号的加入,此时应按交流通路来考虑。

交流负载L C L R R R //'。

在信号的作用下。

三极管的工作状态的移动不再沿直流负载线,而是按交流负载线移动。

因此,分析交流信号前。

应先画出交流负载线。

1. 画交流负载线交流负载线具有如下两个特点⑴交流负载线必通过Q 点,因为当输入信号u i 的瞬时值为零时,如忽略电容C 1和C 2的影响,则电路状态和静态相同。

⑵交流负载线的斜率由'L R 决定。

因此,按上述特点,可做出交流负载线,即通过Q 点,作一条'/LR I U =∆∆的直线,就是交流负载线。

具体作法如下:首先作一条'/L R I U =∆∆的辅助线(此线有无数条),然后过Q 点作一条平行于辅助线的直线即为交流负载线。

由于L C L R R R //'=,所以CL R R <',故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。

交流负载线的另外一种作法: 交流负载线也可以通过求出交流负载线在u CE 坐标的截距,再与Q 点相连即可得到。

设截距点为'CC U ,则有:''LCQ CEQ CC R I U U +=推导过程如下:''0LCQCEQCC R I U U IU -=--=∆∆''LCQ CEQ CC R I U U =-'LCQ CEQ CC R I U U += 例:如下图所示电路,做出交流负载线。

已知R b =280k Ω,R e =3k Ω,U CC =12V ,R L =3k Ω。

解:⑴首先做出直流负载线,求出Q 点。

⑵做出交流负载线的辅助线Ω==k R R R L C L 5.1//'Ω=-=∆∆k R IU L 5.1'取ΔU =6V 可得ΔI =4mA ,连接这两点即为交流负载线的辅助线。

⑶过Q 点做辅助线的平行线,即为交流负载线。

也可以用:VR I U U L CQ CEQ CC 95.126''=⨯+=+=做出交流负载线。

2. 画输入输出的交流波形图tU u im i ωsin =t U U u U u im BEQ i BEQ BE ωsin +=+= tI I i I i bm BQ b BQ B ωsin +=+=设电路使 A I bm μ20=则:)(sin 2040A t i B μω+=从图2—tU uim i ωsin =t U U u U u im BEQ i BEQ BE ωsin +=+= tI I i I i bm BQ b BQ B ωsin +=+=tI I i I i cm CQ c CQ C ωsin +=+=)sin(πω++=+=t U U u U u cem CEQ ce CEQ CEi c 、i b 、u be 三者同相,u ce 与它们的相位相反。

即输出电压与输入电压相位是相反的,这是共发射极放大电路的特征之一。

二、放大电路的非线性失真作为对放大电路的要求,应使输出电压尽可能的大,但它受到三极管非线性的限制,当信号过大或工作点选择不合适,输出电压波形将产生失真。

这些失真是由于三极管的非线性(特性曲线的非线性)引起的失真,所以称为非线性失真。

1. 由三极管特性曲线非线性引起的失真非线性失真。

⑴输入特性曲线弯曲引起的失真。

⑵输出曲线簇上疏下密引起的失真。

⑶输出曲线簇上密下疏引起的失真。

⑷输出曲线弯曲也引起失真。

2. 工作点不合适引起的失真 截止失真和饱和失真。

⑴截止失真当工作点设置过低(I B过小),在输入信号的负半周,三极管的工作状态进入的波形失真,称为截止失真。

截止区。

因而引起i B、i C、uCE的波形出现顶部失对于NPN型共e极放大电路,截止失真时,输出电压uCE真。

对于PNP型共e极放大电路,截止失真时,输出电压u的波形出现底部失CE真。

⑵饱和失真当工作点设置过高(I B过大),在输入信号的正半周,三极管的工作状态进入的波形失真,称为饱和失真。

饱和区。

因而引起i C、uCE的波形出现底部失对于NPN型共e极放大电路,饱和失真时,输出电压uCE真。

对于PNP型共e极放大电路,饱和失真时,输出电压u的波形出现顶部失CE真。

3.最大不失真输出电压幅值U max(或最大峰—峰U p-p)由于存在截止失真和饱和失真,放大电路存在最大不失真输出电压幅值U max (或最大峰—峰U p-p )最大不失真输出电压是指:当直流工作状态已定的前提下,逐渐增大输入信号,三极管尚未进入截止或饱和时,输出所能获得的最大不失真电压。

如u i 增大首先进入饱和区,则最大不失真输出电压受饱和区限制,则 cesCEQ cem U U U -=如u i 增大首先进入截止区,则最大不失真输出电压受截止区限制,则'LCQ cem R I U ⋅=最大不失真输出电压值,选取其中小的一个。

相关文档
最新文档