模电模块二放大电路ppt课件

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(5) 耦合电容C1、C2 。起“隔直通交”的作用，它把信号源与放大电路之间， 放大电路与负载之间的直流隔开，在图2.1所示电路中，使C1左边，C2右边只有 交流而无直流，中间部分为交直流共存。耦合电容一般多采用电解电容器。在使 用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致，正极接高电位，负 极接低电位。
为使放大器能对输入信号进行不失真地放大，必须设置合适的静态工作点。
2.放大原理 由于三极管具有较强的电流放大作用，可使iB（IBQ+ib）控制iC（ βiB =ICQ+ic）
作更大的变化。只要电路参数选择合适，输出电压uo比输入电压ui要大得多，从 而实现电压放大作用。
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模块二 测量分析半导体三极管
放大电路的非线性失真问题
因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上 的线性范围，从而引起非线性失真。
（1 ）“Q”过低引起截止失真
iB
iB
iC
iC 交流负载线
ib
O
t
O O
t
Q uBE/V O uBE/V
ui
ic
tO O
t
Q点过低时，输出信号出现顶部失真称为截止失真。
不发生截止失真的条件：IBQ > Ibm 。
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模块二 测量分析半导体三极管
【例】 共射电路中， =8 0，UBEQ=0.7V，求： (1)静态工作点； (2)画出微变等效电路； (3)计算Au、Ri、Ro。
+VCC
RB
C1
510 +
k
+
ui
RC 3k
12 V C2
+
V
+
RL 3k
uo
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模块二 测量分析半导体三极管
【例】 共射电路中， =8 0，UBEQ=0.7V，求： (1)静态工作点； (2)画出微变等效电路； (3)计算Au、Ri、Ro。
+
ui
RB
iC/mA
ic
6 5
4
3
2
1
tO
O
t
iC
uceuoicRL / {RL/ RC//RL}
V
+ uCEUCEQ uce
RC
RL
iCEICQic
iCE
uo
iCR1L / (uCEUCE)QICQ
直流负载线 (交流负载线)
iB
iB/A
Q
50 50
1 R L
ib
40
Q
30
Q 20
IBQ
iB=10 A
电路产生非线性失真。
真，又产生截止失真。消除的方法：减
小信号幅度。
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模块二 测量分析半导体三极管 选择工作点Q的原则： 当 ui 较小时，为减少功耗和噪声，“Q” 可设得低一些；
为提高电压放大倍数，“Q”可以设得高一些； 为获得最大输出，“Q” 可设在交流负载线中点。
特别提醒：无论Q点设在何处，都要确保信号不失真。
tO
uBE/V 0.7 V
O
uce uCE/V
Ucem t
O t
ui uBE/V
iB =当IBuQi =+0 Ibmsin t 当 ui = Uim sin t
iC =uBICEQ= +UBIEcQmsin t uCE ii=BC U==CIIEBCQQQ– Ucem sin t
ib = Ibmsin t ic = Icmsin t uce = –Ucem sin t
rbe
r be
U be
•
Ib
rbb IU BTQ 30 0(1
2m 6 V )
IEm Q A
u CE C rbb — 三极管基区体电阻
从输出端口看进去为一个受 ib 控制的电流源
ic = ib ，
— 电流放大系数
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模块二 测量分析半导体三极管 2、 晶体三极管交流分析
步骤： ① 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。 ② 画电路的交流通路 。 ③ 在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。 ④ 分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。
放
Ri
大 电
路
Ri
调节RP使： Ui=0.5Us
则有： Ri=Rp
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模块二 测量分析半导体三极管
3.输出电阻 1
放大电路的输出相当于负载的信号源，
该信号源的内阻称为电路的输出电阻。
RS
+ Ri
+ us
ui
–
1
–
2
Ro
u+o/
–
RL 2
+ uo
–
计算： 测量：
Ro
U I
Us RL
0
1 RS
Us =0
模块二 测量分析半导体三极管 任务二 放大电路的基本分析方法
一、放大电路的组成 二、放大电路的性能指标 三、放大电路的基本分析方法
1
2.2.1 电路组成和工作原理 1．共射放大电路的组成原则
⑴ 必须使晶体管处于放大状态。 ⑵ 输入回路应使输入信号能产生交变电流。 ⑶ 输出回路应使动态电流能够作用于负载电阻。 ⑷ 保证放大电路能不失真地放大信号。
.
功率放大倍数 AP = Po/ Pi
功率增益 AP (dB) = 10lg AP
10
2.输入电阻
１ii
RS
+
+ us
ui
–
– 1
测量：
RP
信 +.
号 发
Us _
生
器
模块二 测量分析半导体三极管
Ri
Ri ui
UIii us
Ri RS Ri
Ri 越大， ui 与 us 越接近
. Ii
+ . Ui _
4. 为对信号进行不失真地放大，偏置电路应保证放大电路静态工作点合适而稳 定。
6
模块二 测量分析半导体三极管 （三） 基本放大电路中各元件的作用
提供偏置电压
VCC
提供能量
RB
基极偏置电阻
RC
集电极负载电阻
C1
隔离放大电路与信号源直流通路
C2
隔离放大电路与负载直流通路
RL
放大电路的负载电阻
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其组成元件的作用如下: （1）三极管(NPN型硅管)V 。 起电流放大作用，用IB控制IC，使IC＝βIB。 （2）电源UBB和 Ucc。使三极管发射结正偏，集电结反偏，三极管处在放大状 态，同时也是放大电路的能量来源，提供IB和IC。 （3）基极电阻R b。 又称偏流电阻，用来调节基极直流电流IB，使三极管能工作 在特性曲线的线性部分。 （4）集电极负载电阻RC 。将受基极电流IB控制而发生变化的集电极电流IC转换 成变化的电压UCE（ICRC），这个变化的电压UCE就是输出电压U0，假设RC＝0，则 UCE＝Ucc，当Ic变化时UCE无法变化，因而就没有交流电压传送给负载RL。。
u=CUE C=EQU+CEUQcem sin (180u°o =–ucet)
uo ui
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基本共发射极 电路的波形：
模块二 测量分析半导体三极管 ui
O
t
iB
IBQ
+VCC
O
RB RC
C2
t
C1 +
+ ui
+
V RL
+ uo
iC ICQ
O uCE
t
UCEQ
uOo
t
O
t
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模块二 测量分析半导体三极管
[解] 令 ui = 0，求静态电流 IBQ ① 求“Q”，计算 rbe
+VCC
RB
C1
510 +
k
+
ui
RC 3k
12 V C2
+
V
+
RL 3k
uo
IBQVCCRBUB
EQ1 20.70.02(m 22 A 2)2μ.2 2 510
ICQ = IBQ
≈80×0.0222mA = 1.77 mA
2
一般概念 2.2.1 电路组成和工作原理 2．共射放大电路各元件的作用
3
3．基本工作原理
动画演示
直流量用大写字母表示
交流量用小写字母表示
交直流共存量用小写字母加大写字
母作脚标表示
4
模块二 测量分析半导体三极管
一、放大电路的组成及各元件的作用 （一） 放大电路的组成 把微弱的电信号转换成较强电信号的电路称为放大电路，简称放大器。
β=100
iC/mA
输入回路图解
输入直流负载线方程：
VCC/RC
uBE = VBB iBRB 输出直流负载线方程：
uCE = VCC iC RC
IC3Q O
Q iB = 30 A
3 UCEQ
VCC uCE/V
输出回路图解
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模块二 测量分析半导体三极管
2、交流分析(动态分析)
iC ICQ
O
ib
9
二、 放大电路的性能指标
. Ii 1
RS
+.
.+ Ui U_s 1–
1. 放大倍数
模块二 测量分析半导体三极管
放大 电路
. Io 2
+.
RL
Uo
2 –
电压放大倍数 Au.= Uo/U.i .
电压增益
Au (dB) = 20lg |Au|
.
电流放大倍数 Ai.= Io/ Ii. .
电流增益
Ai (dB) = 20lg |Ai|
(三) 直流通路与交流通路
+V+VCCCCCC
CC111
RRBBB ++
++
uuiii
RRRCCC
CC222
VV ++ RRLLL
++
uuoo
RB
+VCC RC
+
V
ui
V RB RC
+ RL
uo
共射放大电路
直流通路
交流通路
1.直流通路画法： 电容开路；电感短路；信号源保留内阻，且电压源视为短路，电流源应视为开 路。
主要是计算放大电路的静态工作点，并判断放大器件是否工作在放大状态 。
动态分析：
用微变等效电路法分析计算电路动态参数，分析放大电路的交流性能指标 。 主要计算放大电路的Au、Ri、Ro等 。
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放大电路的两种工作状态 静态 —— 当输入信号为零时电路的工作状态
静态时放大电路中只有直流分量。
动态 —— 有输入信号时电路的工作状态 动态时电路中的信号为交、直流混合信号。
30 O
Q uBE/V
UCEQ
6 uCE/V O
t
0.7 V
uce Ucem
uCE/V
O
ui uBE/V
t
20
模块二 测量分析半导体三极管
iC
iC/mA
直流负载线 (交流负载线) iB
iB/A
ic
6 5
60
Q
50
ib
4
ICQ
3 2
40
Q
30
Q 20
IBQ
30
Q
O
1 tO
UCEQ
iB=10 A 6 uCE/V O
1
Uo
U
/ o
R
L
Ro RL
Ro
(Uo/ Uo
1)RL
Uo/ — 负载开路时的输出电压；
Uo — 带负载时的输出电2 –
Ro
Ro 越小，Uo/ 和 Uo 越接 近。
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三、放大电路的分析方法
放大电路分析 静态分析：
静态分析 动态分析
图解法 估算法 图解法 微变等效电路法
Q uCE uCE
uce
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第二章 半导体三极管及放大电路基础
（2）“Q”过高引起饱和失真
iC
iC
ICS
Q
集电极临界 饱和电流
Q点过高时，输出信号出现底部 失真称为饱和失真。
O
tO
O
t
V CC uCE uCE
不接负载时，交、直流负载 线重合，V CC= VCC
合理设置静态工作点可以避免放大 注意：信号过大时，可能即发生饱和失
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模块二 测量分析半导体三极管
(五)微变等效电路法(小信号等效分析法)
1、晶体三极管电路小信号等效电路分析法
晶体三极管 H (Hybrid)参数微变等效电路模型
ib B + ube
–
ic C
+
uce
E
–
三极管电路 可当成双口 网络来分析
ib
B +
ube
rbe
E
ic C
+ I b uce
从输入端口看进去，相当于电阻 •
放大电路必须对电信号有功率放大作用，即：放大电路的输出功率应比输 入信号的功率大。
信 号 源
放大 电路
负 载
直流电源
5
模块二 测量分析半导体三极管 (二) 放大电路的组成原则 1. 应有为放大器提供能源的直流电源。电源的极性应满足使管子工作于放大区 的条件。 2. 让输入信号电压ui在基极产生电流ib以控制集电极电流ic，且在输入端应能最 大限度地获取信号。 3. 在输出端应能方便地把放大的信号以尽可能小的损耗输送到负载。
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2.2.1 电路组成和工作原理
〖例2-1〗 估算如图所示放大电路的静态工作点。
解:
，
IBQUCCRBUBE
120.7 280
，
0.040mA40A
。
ICQ IBQ 5 0 0.0 42mA
U CE U Q C C IC R C Q 1 2 3 6 V
UCC12V
RB28k0 RC 3k
2.交流通路画法： 电容视为短路；无内阻电源视为短路。
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模块二 测量分析半导体三极管
(四)图解法
1、直流分析
6V
+VCC RB ICQ RC
iB/A (VCC-UBEQ)/RB
IBQ 30
Q 静态工作点
176 K
IBQ + + V_UCEQ UBEQ_
1K 硅管
O 0.7
UBEQ
VCC uBE/V
50
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模块二 测量分析半导体三极管
(一) 静态工作点设置及放大原理
说明：电量的符号表示规则
AA
A — 主要符号； A — 下标符号。
A 大写表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值)；
小写表示电量随时间变化(瞬时值)。
A 大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；
小写表示交流分量。
总瞬时值
交流瞬时值
u
U be
UBE
ube uBE
uBE = UBE + ube 直流量
直流量往往在下标中加注 Q 如：IBQ、ICQ、UCEQ等
O
t
U be 交流有效值
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模块二 测量分析半导体三极管 （二）设置静态工作点的必要性
当输入交流信号为零时，称放大电路处于静态。 +VCC为三极管提供发射结正偏压UBE、基极电流IB、集电极电流IC、集电极与 发射极间电压UCE等直流量，它们决定了放大器的直流工作状态。这些量在输入 输出特性曲线上表示成一个点，因而叫做静态工作点，用Q表示。即静态工作点 表示为UBEQ、IBQ、 ICQ、UCEQ。