清华大学模拟电子技术课件_v第2章-每页6张
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模拟电子技术基础2014/2/12清华大学自动化系12.1 2.1 放大电路概述放大电路概述2.2 2.2 基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理2.3 2.3 放大电路的分析方法放大电路的分析方法2.4 2.4 放大电路静态工作点的稳定放大电路静态工作点的稳定2.52.5--2.7 2.7 基本放大电路分析基本放大电路分析
Magnifier：光学中的放大Lever：力学中的放大Transformer：电学中的放大F2
F1
F1<2
一、放大的概念（Conceptof Amplifying）能量守恒
A+-
Ii
Ui
Rs
Us
Ri
R
L
Ro
U’o
+
-Uo
Io
信号源信号源
内阻负载
(Load)
2、输入电阻Ri(Input Resistance)：从放大电路输入端
看进去的等效电阻
Ri：衡量放大电路对信号源影响的程度
iiiI
UR=
问题：问题：对于电压源，对于电压源，Ri 大些好还是小些好？对于电流源呢？
Ui ,Ii均为交流有效值
A+
-
Ii
Ui
Rs
Us
Ri
R
L
Ro
U’o
+
-Uo
Io
AR
i
Ro
I’o
二、放大电路的主要性能指标(Performanceof Amplifier)
+-
Ii
Ui
Rs
Us
RL
+
-Uo
Io模拟电子技术基础2014/2/12
清华大学自动化系2A2
Ri、Ro也描述了放大电路在相互连接时所产生的相互影响
A1
+
-
Ii
Ui
Rs
Us
Ri1Ro1U’o1Ri2
R
L
Ro2
U’o2
+
-Uo
Io
Ri、Ro会直接或间接影响整个放大电路的放大倍数
+-Uo1
RL1
二、放大电路的主要性能指标(Performanceof Amplifier)
静态是动态的基础!
静态、静态工作点、动态
三、工作原理(How does amplifier work?)
iB
iC
输入回路方程：1.静态分析：ui=0
UBEQ
QVBB
IBQ
iB
uBE0
VBB/Rb
输出回路方程：Q点：静态工作点
uBE=(VBB+ ui) -iB· Rb
uO=VCC -iC· Rc
输入回路负载线(Load
line, -1/Rb)
uCE
iC
IBQ
输出回路负载线(-1/R
c)
VCC
VCC/Rc
QUCEQ
ICQ
三、工作原理(How does amplifier work?)模拟电子技术基础2014/2/12
清华大学自动化系3iB
iC2.动态分析：ui≠ 0
输出回路方程：uO=VCC -iC· Rc
iB
uCE
iC
uCE
iC
QVCC
VCC/Rc
UCEQ
ICQI
BQ
放大电路特点：放大电路特点：交直流信号交直流信号共存，交流驮载在直流之上。
三、工作原理(How does amplifier work?)
uBE
tUBEQ
思考：Q点的设置会影响共射放大电路的正常工作吗？
uBE
iB
ib
当无VBB时，即不设置静态工作点时，输出波形严重失真
若输入回路没有VBB，则静态时UBEQ=0ui较小时ib≈0；ui较大时ib失真
ui
t
iB
IBQ=0t
iC
ICQ=0t
uO
VCC
t
1、为什么要设置静态工作点？
问题：问题：如何消除失真？如何消除失真？2、为什么要设置合适的静态工作点？iC
iC
iB
Q
UBEQ
IBQ
uBE
iBIBQ
uCEiCQVCC/RcUCEQICQVCC
Q点偏高
结论：结论：只有设置合适的只有设置合适的Q点，使晶体管在信号整个周期内全部处于放大状态，波形才不会失真。
底部失真饱和失真模拟电子技术基础2014/2/12
清华大学自动化系42. 常见的两种共射放大电路直接耦合共射放大电路直接耦合(Direct Coupled):ui与放大电路或放大电路与负载直接相连
静态：uI=0 , UBEQ=U
Rb1
动态：uI、VCC →发射结→u
BE
→iB →iC→RC, RL →uO
问题：Rb2可以没有吗？Rb1可以没有吗？
uBE
阻容耦合共射放大电路阻容耦合(Capacitively
Coupled)：ui
与放大电路或放大
电路与负载通过电容相连
耦合
电容
+UBEQ
问题：C1、C2大些好还是小些好？
+UCEQ静态：UC1= U
BEQ
UC2= UCEQ
动态：ui+ UC1→发射结
→iB,iC→uO→uo→ RL
2. 常见的两种共射放大电路
2. 常见的两种共射放大电路直接耦合共射放大电路阻容耦合共射放大电路思考：思考：还能设还能设计出其它电路吗？
直接耦合阻容耦合共同点
不同点信号源与放大电路共地
单电源供电
•电阻Rb1上有交流损耗•负载上有直流信号•低频特性好，易于集成•电容C1、C2上交流损耗很小
•负载上只有交流信号
•低频特性较差，不易于集成
讨论1：如何用PNP型管组成共射放大电路直接耦合阻容耦合-VCC-VCC
问题：•输出信号与输入信号反相吗？•若输出信号出现底部失真，则是饱和失真还是截止失真？
iC
i
B
讨论2：如何用NPN型管组成其它形式的放大电路基本共集放大电路
一、一、直流通路与交流通路直流通路与交流通路二、二、图解法图解法三、等效电路法模拟电子技术基础2014/2/12
清华大学自动化系525一、直流通路与交流通路将直流电源与输入信号对电路的作用分开考虑。272．交流通路(AC circuit)只考虑输入信号作用所形成的电流通路画交流通路原则：①直流电压源相当于短路（理想电源，无内阻）②耦合电容（均为较大电容）视为短路交流通路习惯画法28直流通路讨论1：利用直流通路估算静态工作点静态时设U
BEQ ≈ 0.7V
2）ICQ≈βIBQ
1）由输入回路求IBQ
IEQ＝IBQ+ ICQ≈(1+β)IBQ
IBQ＝（VCC–UBEQ）/ Rb
UCEQ＝VCC－ICQ·Rc≈VCC－βIBQ·Rc
3）由输出回路求UCEQ
IBQ
ICQ
IEQ
Rc↑，晶体管工作状态？Rb↑，晶体管工作状态？
注意：估算的前提条件是晶体管处于放大状态
29讨论2：利用交、直流通路理解放大电路的组成原则保证交流信号的有效传输从交流通路分析
静态时晶体管工作在放大区、有合适的Q点从直流通路分析
不能不能Rc
T+
-uoui+-RL
+VCC
C1
C2
Rc
T+
-uoui+-
Rb
RL+VCCC1C2Rs例：以下电路能否正常放大输入信号？若不能，如何改正电路？RbT+-uoui+-RL
+VCC
C1
C2
30二、图解法(Graphical Analysis)
在已知晶体管的输入、输出特性以及电路中其它元器件参数时，利用作图的方法来分析放大电路。
分析Q点分析大信号的Au、失真情况
分析最大不失真输出电压Uom
