电工学 15章_基本放大电路知识点总结
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第二章 基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.1.1 放大的概念以扩音机为例说明一下问题: 如图2.1.1所示:一、 放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
二、 电子电路放大的基本特征是功率放大。
三、 放大电路组成的必要条件是存在能够控制能量的元件,即有源元件。
四、 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。
五、 放大电路的测试信号为正弦波,因为任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号的叠加。
2.1.2 放大电路的性能指标一、 放大电路示意图:(图2.1.2)任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络,解释放大电路作为负载相当于一个电阻,作为前级相当于电源。
二、 放大倍数i u uu U U A A 0== i i ii I I A A 0== i ui I U A 0= iiu U I A 0= 注: (1)在实测时,只有在不失真的情况下才有意义。
(2)当输入信号为缓慢变化量或直流变化量时,输入、输出量都用△表示,如:I u ∆、I i ∆。
三、 输入电阻 iii I U R =四、 输出电阻 (图2.1.3) L R U U R ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=10'00,0U 与0U '分别代表空载和带负载时的输出电压的有效值。
解释输入、输出电阻在多级放大电路中的作用。
五、 通频带(图2.1.4)1. 通频带产生原因:放大电路中存在电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件。
2. 通频带的定义:L H bw f f f -= 上限截止频率、下限截止频率。
3. 通频带的意义:用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
4. 通频带的宽窄根据实际情况而定。
六、 非线性失真系数1. 产生原因:放大器件具有非线性特性,线性放大范围有一定的限度,当输入信号幅度超过一定值后,输出电压将会产生非线性失真。
2. 定义:输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比,+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=213212A A A A D七、 最大不失真输出电压1. 定义:当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。
第15章基本放大电路一、练习与思考详解15.1.1 改变R c和U CC对放大电路的直流负载线有什么影响?图15-1解:如图15-1所示,直流负载线的基本方程为:U CE=U cc-R C I c,R C为直流负载线斜率的负倒数,于是R c增大,斜率增大,在同一条I B的I c-U CE曲线上,Q点左移,并可进入饱和区。
U cc减少,使直流负载线向左移,Q点左移。
15.1.2 分析图15-2,设U CC和R c为定值,(1)当I B增加时,I C是否成正比的增加?最后接近何值?这时U CE的大小如何?(2)当I B减小时,I c作何变化?最后达到何值?这时U CE约等于多少?图15-2解:(1)起初,I c近似正比于I B增加,但逐渐比值减小,并进入饱和区。
使(2)开始时,I c近似正比于I B减小,逐渐比值减小,最终I C=I CED,I B=0,进入截止区。
当B<0时I c≈I CEO,U CE≈U CC。
15.1.3 在例15.2.2中,如果(1)R c不是4kΩ,而是40kΩ或0.4kΩ,(2)R B不是300kΩ,而是3MΩ或30kΩ,试分别说明对静态工作点的影响,放大电路能否正常工作?图15-3解:例15.2.2的电路如图15-2.3所示,U cc=12V。
(1)R c=40kΩ时,直流负载线斜率大大增加,静态工作点Q移至饱和区,I c=不能放大正半周信号。
R c=0.4kΩ时,直流负载线几乎垂直,而且过点(U CC,0)有电流放大功能,但无电压放大功能。
U CE≈Ucc=12V,不随u i变化,I C≈1.5mA。
(2)R B=3MΩ时,μA静态工作点接近截止区,静态工作点太低。
U CE≈U CC,不能放大负半周信号,出现截止失真。
静态工作点过高,工作在饱和区,U CE≈0,电路不能正常工作,出现饱和失真。
15.1.4 在图15-1所示电路中,如果调节R B使基极电位升高,试问此时I c,U CE及集电极电位V c将如何变化?解:基极电位V B升高,则基极电流I b增大,I c增加,U CE下降,集电极电位V c=U CE也下降。
1.对放大电路的分析有估算法和图解法
估算法是: ⑴先画出直流通路(方法是将电容开路,信号
源短路,剩下的部分就是直流通路),
求静态工作点IB、IC、UCE 。
⑵画交流通路,微变等效电路求电压放大倍
数AU输入输出电阻RI和R0 。
图解法:是在输入回路求出IB后,在输入特性作直线,得
到工作点Q,读出相应的IB、UBE
而在输出回路列电压方程在输出曲线作直线,
得到工作点Q,读出相应的IC、U
CE
加入待放大信号ui从输入输出特性曲线可观察
输入输出波形,。若工作点Q点设得合适,(在
放大区)则波形就不会发生失真。
2、失真有三种情况:
⑴截止失真:原因是IB、IC太小,Q点过低,使输出波
形后半周(正半周)失真。消除办法是调小RB,
以增大IB、IC,使Q点上移。
⑵饱和失真:原因是IB、IC太大,Q点过高,使输出波
形前半周(负半周)失真。消除办法是调大RB,
以减小IB、IC,使Q点下移。
⑶信号源US过大而引起输出的正负波形都失真,消
除办法是调小信号源。
3、放大电路基本组态:
固定偏置电路、分压式偏置电路的输入输出公共端是发射
极,故称共发射极电路。
共射电路的输出电压U0与输入电压UI反相,所以又称反相器。
共集电路的输出电压U0与输入电压UI同相,所以又称同相器。
4、 差模输入电压Uid=Ui1-Ui2 指两个大小相等,相位相反的输
入电压。(是待放大的信号)
共模输入电压UiC= Ui1=Ui2指两个大小相等,相位相同的输入
电压。(是干扰信号)
差模输出电压U0d 是指在Uid作用下的输出电压。
共模输出电压U0C是指在 UiC作用下的输出电压。
差模电压放大倍数Aud= U0d / /Uid是指差模输出与输入电压的
比值。
共模放大倍数Auc =U0C /UiC是指共模输出与输入电压的比值。
(电路完全对称时Auc =0)
共模抑制比KCRM=Aud /Auc是指差模共模放大倍数的比值,电
路越对称KCRM越大,电路的抑制能力越强。
5、差分电路对差模输入信号有放大作用,对共模输入信号有抑
制作用,即差分电路的用途:用于直接耦合放大器中抑制零点漂
移。(即以达到UI =0,U0=0的目的)
6、电压放大器的主要指标是电压放大倍数AU和输入输出电阻
Ri ,R0 。
功率放大器的主要指标要求是(1)输出功率大,且不失真;
(2)效率要高,管耗要小,所以功率放大电路通常工作在甲
乙类(或乙类)工作状态,同时为减小失真,采用乙类互补
对称电路。为减小交越失真采用甲乙类互补对称电路。
7、多级放大电路的耦合方式有:
直接耦合:既可以放大交流信号,也可以放大直流信号或缓
慢变化的交流信号;耦合过程无损耗。常用于集
成电路。但各级工作点互相牵连,会产生零点漂
移。
阻容耦合:最大的优点是各级工作点互相独立,但只能放大
交流信号。耦合过程有损耗,不利于集成。
变压器耦合:与阻容耦合优缺点同,已少用。
二、电路分析。重点掌握以下几个电路:
1、 固定偏置电路;如图D-a(共射电路)
A)会画直流通路如图D-b,求工作点Q。(即求IB、IC、
UCE )
即;IB=(UCC —UBE)/ R
B
IC =β IB.
UCE = UCC —ICRC
B)会画微变等效电路,如图D-c,求电压放大倍数和输
入输出电路:AU、R i、RO 。
即:AU = —β RL// rbe ,
R i = RB∥rbe ,
RO = RC
例如设:RB=470KΩ,RC=3KΩ, RL= 6KΩ,UCC=12V,β=80,
UBE=0.7V,试求工作点Q和AU、R i、RO
2、 分压式偏置电路;如图E-a(为共射电路)
A)会画直流通路如图E-b,求工作点Q。(即求IB、IC、
UCE )
即:VB =RB2*UCC/(RB1+RB2)
IC≈IE=(VB—UBE)/R
E
UCE = UCC —IC(RC+RE)
B)会画微变等效电路,如图E-c,求电压放大倍数和输
入输出电路:AU、R i、R
O
即: AU = —β RL// rbe ,
R i = RB1∥RB2 ∥rbe ,
RO = RC
设:RB1=62KΩ,RB2=16 KΩ,RC=5KΩ, RE=2KΩ,RL=5 K
Ω,UCC=20V,β=80,UBE=0.7V,试求工作点(Q)IB、
、
IC、UCE和AU、R i、RO 。
3、 射极输出器,如图F-a(为共集电路,又称同相器、跟随
器)
重点掌握其特点:
① 电压放大倍数小于近似于1,且 UO 与Ui同相。
② 输入电阻很大。
③ 输出电阻很小,所以带负载能力强。
了解其电路结构,直流通路(图F-b)和微变等效电路(图
F-c)的画法,求电压放大倍数和输入输出电路:AU、R i、RO