模电课件第二章

第二章 基本放大电路
2.2
基本共射放大电路的工作原理
2.2.1 基本共射放大电路的组成及各元件作用
T：NPN 型三极管，为放大元件； VCC：为输出信号提供能量； RC：当 iC 通过 Rc，将 电流的变化转化为集电极 电压的变化，传送到电路 T 的输出端； VBB 、Rb：为发射结提 供正向偏置电压，提供静 图 2.2.1 基本共射放大电路 态基极电流(静态基流)。
五、非线性失真系数 D
所有谐波总量与基波成分之比，即
A2 A3 D A1 六、最大不失真输出幅度
2 2
在输出波形没有明显失真情况下放大电路能够提供 给负载的最大输出电压(或最大输出电流)可用峰-峰值 (UOPP、IOPP)表示，或有效值表示(Uom 、Iom)。
七、最大输出功率与效率
输出不产生明显失真的最大输出功率。用符号 Pom表示。 Pom ：效率 PV：直流电源消耗的功率 PV
第二章 基本放大电路
2.1放大的概念和电路主要指标 2.2基本共射放大电路的工作原理 2.3放大电路的分析方法 2.4放大电路静态工作点的稳定 2.5单管放大电路的三种基本接法 2.6晶体管基本放大电路的派生电路 2.7场效应管放大电路
第 三 版 童 诗 白
本章重点和考点:
1.共射放大电路的静态工作点分析和动态参数计算。
第二章 基本放大电路
2.1 放大的概念和电路主要指标
2.1.1 放大的概念
电子学中放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大 的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络 (二端口）表示，如图：
ui
Au
uo
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下 放大才有意义。
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3.如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？
本章讨论的问题：
4.晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它 们的特点组成派生电路？
5.如何根据放大电路的组成原则利用场效应管构成放大 电路？它有三种接法吗？ 第 三 版 童 诗 白
6.场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同处？ 在不同的场合下，应如何选用放大电路？
第二章 基本放大电路
2.2.2
一、
设置静态工作点的必要性
静态工作点 (Quiescent Point)
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。 静 态工作点Q（直流值）：UBEQ、IBQ、 ICQ 和UCEQ
VBB UBEQ IBQ Rb ICQ= IBQ
T
U CEQ VCC I CQ RC
第二章 基本放大电路
二、 电压放大倍数的分析
1. 交流通路的输出回路
输出通路的外电路是 Rc 和 RL 的并联。 2. 交流负载线
iC / mA
交流负载线 静态工作点
交流负载线斜率为：
1 RC // RL ，其中 RL RL
O
Q
IB
uCE /V
第二章 基本放大电路
3. 动态工作情况图解分析
U CEQ VCC Rc I C 12V - 2k 9.6mA 7.2V
UCEQ不可能为负值，
VCC U CES 12V 6mA Rc 2k
其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：
I CM
此时，Q（120uA，6mA，0V）， 由于 I B I CM
一般来说， Ri越大越好。Why？
第二章 基本放大电路
三、输出电阻 Ro
o U 从放大电路输出端看进去的等效电阻。Ro o I
0 U S RL
，分别测量空载和输出端接负载 输入端正弦电压 U i o 。 RL 的输出电压 U 、U
o
R U o L U o Ro RL
uCE/V t UCEQ
输出回路工作 情况分析
第二章 基本放大电路
ΔuO ΔuCE ΔuI ΔuBE 【例】用图解法求图示电路电压放大倍数。输入、输 出特性曲线如右图，RL = 3 k 。
二、常见的两种共射放大电路
1.直接耦合共射放大电路
Rb2 Rb1
T
第二章 基本放大电路
2.阻容耦合共射放大电路
T
图 2.2.4直接耦
合共射放大电路
I BQ
VCC U BEQ U BEQ Rb2 Rb1
图 2.2.5阻容耦合 共射放大电路
IB Q
ICQ IBQ UCEQ = VCC – ICQ RC
输出电阻愈小，带载能力愈强。
o U Ro ( 1) RL Uo
四、通频带
Au
Aum 0.7Aum
第二章 基本放大电路
放大倍数 随频率变 化曲线
fL 下限截 止频率
通频带：
上限截 fH 止频率
fL
f
fbw= fH –
通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。
第二章 基本放大电路
+ 阻容耦合放大电路的交流通路
直流电源：内阻为零
耦合电容：通交流、隔直流 直流电源和耦合电容对交流 相当于短路
2.3.2
图解法
应实测特性曲线
uCE VCC iC Rc
uBE VBB iB Rb
输入回路 负载线 IBQ Q ICQ
负载线 Q IBQ
UBEQ
UCEQ
第二章 基本放大电路 2.3.2 图解法
在三极管的输入、输出特性曲线上直接用作图的方 法求解放大电路的工作情况。
一、静态工作点的分析
1.用图解法确定输入回路静态值或用估算的方法计 算输入回路 IBQ、 UBEQ。 2. 用图解法确定输出回路静态值。
方法：根据 uCE = VCC iCRc 式确定两个特殊点
当 iC 0 时，uCE VCC 当 uCE VCC 0 时，iC Rc
例题
第二章 基本放大电路
U CEQ VCC Rc I C 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 VCC 12V I 120uA I C I B 80 120uA 9.6mA B （2）当Rb=100k时， Rb 100k
所以BJT工作在饱和区。
第二章 基本放大电路 复习：
1.放大电路的性能指标有哪些？
2.放大电路为什么要设置静态工作点？ 包括哪几个参数？
3.如何从计算出来的Q点判断放大电路 处于什么工作区？
第二章 基本放大电路 2.3放大电路的分析方法
2.3.1 直流通路和交流通路
阻容耦合放大电路的 直流通路
共射极放大电路
Aii=IO/II
Aui=UO/II
Aiu=IO/UI
（3）互阻放大倍数为:
（4）互导放大倍数为:
本章重点研究电压放大倍数Auu
第二章 基本放大电路 二、输入电阻 Ri
放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号， 那么就要从信号源取电流。 输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的 参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小， 对前级的影响越小。 Ii US ~ Ui Au Ri=Ui / Ii
iB
60 40
iB / µ A
Q
iB
20
0
uBE/V
t
0 0
0.68 0.7 0.72
uBE
uBE/V
t
UBE
（动画3-1）
第二章 基本放大电路
iC / mA
交流负载线 80
/ mA
4
60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20 直流负载线
0
t
0 0
0
4.5
uCE
6
7.5
9
12 uCE/V
图 2.2.1 基本共射放大电路
对于NPN硅管UBEQ＝0.7V，PNP锗管UBEQ＝-0.2V
第二章 基本放大电路
二、为什么要设置静态工作点
输出电压会出现失真
+ ui
-
T
对放大电路的基本要求：
图 2.2.2 没有设置合适的静态工作点
1.输出波形不能失真。
2.输出信号能够放大。 Q点不仅影响放大电路是否会失真， 而且影响放大电路的几乎所有的动态参数。
2.放大电路失真分析和最大输出电压计算。
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3.BJT三种组态的特点、FET三种组态的特点。
本章教学时数：16 学时
本章讨论的问题：
1.什么是放大？放大电路放大信号与放大镜放大物体意义 相同吗？放大的特征是什么？ 2.为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？ 如何将晶体管接入电路才能起到放大作用？组成放大 电路的原则是什么？有几种接法？
符号说明
ICQ
uCE
UCEQ O u o O
t
t
t
第二章 基本放大电路 2.2.4 放大电路的组成原则
一、组成原则
1.必须有为放大管提供合适Q点的直流电源。 保证晶体管工作在放大区；场效应管工作在恒流区。
2.电阻适当，同电源配合，使放大管有合适Q点。
3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。 对于晶体管能产生△uBE，对于场效应管能产生△uGS， 从而改变输出回路的电流，放大输入信号。 4.当负载接入时，必须保证放大管的输出回路的动态 电流能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号 大得多的信号电流或信号电压。
第二章 基本放大电路
2.1.2.放大电路的性能指标
放大电路示意图
图2.1.2放大电路示意图