第2章放大电路的基本原理2013.2.1
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1 放
大
电
路
分
析
基
础 2
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。 3
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
解:图(1)a不能放大,因为是NPN三极管,所加的电压UBE不满足条件(1),所以不具有放大作用。
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 4 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
1 第二章 放大电路分析基础
引言
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。
(一) 课程内容
1 放大电路的工作原理。
2 放大电路的静态分析。
3 放大电路的动态分析,三种基本组态放大电路。
4 稳定静态工作点的偏置电路。
5 多级放大电路。
(二) 教学基本要求
1 理解放大电路的组成原则。
2 理解静态、动态、直流通路、交流通路的概念及放大电路主要动态
指标的含意。
3 熟悉放大电路的静态和动态分析方法。
4 了解放大电路非线性失真产生的原因及消除方法。
5 会计算三种组态放大电路的静态工作点和动态指标Au 、 ri 、 r0 等。
6 了解多级放大电路的耦合方式及其特点和熟悉多级放大电路的指标计算。
(三) 本章重点
1 放大电路的工作原理。
2 三种组态放大电路的静态和动态指标的计算。 2 第二章 第 2.1 节 放大电路工作原理
布置作业:
引言
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。
§2.1放大电路工作原理
2.1.1放大电路的组成原理
第 0 页 第二章 放大电路基础
一、基本要求:
1、认识三种组态放大电路,知道其特点及应用;
2、知道放大电路基本工作原理,认识单管共发射极放大电路组成并会分析;知道静态工作点、输入电阻和输出电阻的概念及意义;
3、会测试和调整静态工作点,知道静态工作点与波形失真的关系
4、认识多级放大电路,认识放大电路的频率特性。
二、重难点:
1、重点:单管共发射极放大电路组成、分析及特性;
2、难点:放大电路原理,放大电路技术指标的理解。
三、例题:
例2.1电路如题2.1(a)图所示,图(b)是晶体管的输出特性,静态时VBEQ=0.7V。利用图解法分别求第 1 页 出RL=∞和RL=3kΩ时的静态工作点和最大不失真输出电压Vom(有效值)。
解:
空载时:IBQ=20μA,ICQ=2mA,VCEQ=6V;最大不失真输出电压峰值约为6-0.3=5.7V,有效值约为4.03V。
带载时:IBQ=20μA,ICQ=2mA,VCEQ=3V;最大不失真输出电压峰值约为2.7V,有效值约为1.91V。
例2.2在由NPN型管组成的共射电路中,由于电路参数不同,在信号源电压为正弦波时,测得输出波形RC
T +VCC=12V
vo +
vi + Rb 3kΩ
15kΩ VBB=1V
vCE/V RL
题2. 1图 (a) (b)
vCE/V
解题2. 1图 vCES 第 2 页 如题2.2图(a)、(b)、(c)所示,试说明电路分别产生了什么失真,如何消除?
解:
(a)饱和失真,增大Rb,减小Rc 。
(b)截止失真,减小Rb 。
(c)同时出现饱和失真和截止失真,应增大VCC。
例2.3若由PNP型管组成的共射电路中,输出电压波形如题2.2图(a)、(b)、(c)所示,则分别产生了什么失真?
解:
(a)截止失真;(b)饱和失真;(c)同时出现饱和失真和截止失真。
第二章 放大电路基本原理
本章内容简介
本章首先讨论半导体三极管(BJT )的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。随后着重讨论BJT放大电路的三种组态,即共发射极、共集电极和共基极三种放大电路。内容安排上是从共发射极电路入手,再推及其他两种电路,并将图解法和小信号模型法,作为分析放大电路的基本方法。
(一)主要内容:
半导体三极管的结构及工作原理,放大电路的三种基本组态
静态工作点Q的不同选择对非线性失真的影响
用H参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标
共集电极电路和共基极电路的工作原理
三极管放大电路的频率响应
(二)教学要点:
从半导体三极管的结构及工作原理入手,重点介绍三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数(电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻)的计算方法,H参数等效电路及其应用。
(三)基本要求:
了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数
了解半导体三极管放大电路的分类
掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态及动态工作情况
理解放大电路的工作点稳定问题 掌握放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响
2.1 半导体三极管(BJT)
2.1.1 BJT的结构简介:半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。
结构特点:发射区的掺杂浓度最高;集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大;基区很薄,一般在几个微米至几十个微米,且掺杂浓度最低。
2.1.2 BJT的电流分配与放大原理
三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流子传输体现出来的。
外部条件:发射结正偏,集电结反偏。
1. 内部载流子的传输过程
发射区:发射载流子;
集电区:收集载流子;
基区:传送和控制载流子(以NPN为例)
以上看出,三极管内有两种载流子
(自由电子和空穴)参与导电, 载流子的传输过程 故称为双极型三极管,
或BJT (Bipolar Junction Transistor)。