放大电路 42共射锻放大电隆 放大概念示意图 基本CE放大电路组成 1.放大电路的电路组成 信号源 3.分析与计算方法 匚电压敢大咖大互照放大哥放大 4.BT三种放大电路组态的特点 ,∥:|4=l,n4=F,i4=1 电压增益电流增益互阳增益 放大的对象:变化量 R-基极偏置电阻,R-集电极电阻,R1-负载电阻 放大的本质能量的控制和转换 放大电路的征;功款 C1、C2祸合电容或隔直电容,作用是通交流隔直流 放大电路的必酱元件有(体款盘) 工作原理:V或v一V→l+l→"e- 放大的提不真 放大电路的西种工作状态 直流通路与交流通路 鲁毒一输入信号?吧0时放大电路的工作状态,电路中的 分别指直流电湳交流电流流通的路径 电压、电流都是直流量,即直流工作状态 童渡司的酒法:交流电压源短路电容开路,电感短路 练习画出下面放大电路的直流和交流通路 称为警态工作点Q(lm,{m,lo,s,ha 交遢隆的法:直流电压源短路(电流源或恒流源为开路 动毒一有输入信号v时放大电路的工作状态,各极电流、电 电容短路,电感开路 压都在静态值的基础上变动 :直流电压源内阻很小,交流电流流过时基本没有交流压降 对一定频率范围的交流信号,容量较大的电容容抗可视为零。) 放大电路定立正确的静毒 作点Q是保证动毒 前提,分树敢大电路时常将直 流和史诚分开造行总的响皇4 是吏直流量的叠加 载止区 静态和动态分析要分别通过 直流司路和交流還路进行
1 1 放大电路 放大概念示意图 Ii Io 电压放大 AV V o V i ⋅ ⋅ ⋅ = / o i I A I I ⋅ ⋅ ⋅ = / 电流放大 互阻放大 AR V o I i ⋅ ⋅ ⋅ = / AG I o V i ⋅ ⋅ ⋅ = / 互导放大 电压增益 电流增益 互阻增益 互导增益 放大的对象：变化量 放大的本质：能量的控制和转换 放大电路的特征：功率放大 放大电路的必备元件：有源器件（晶体管或场效应管） 放大的前提：不失真 2 预 备 1. 放大电路的电路组成 2. 性能指标 3. 分析与计算方法 4. BJT三种放大电路组态的特点 …… 3 4.2 基本共射极放大电路 C1、C2 -耦合电容或隔直电容，作用是通交流隔直流。 Rb - 基极偏置电阻， Rc - 集电极电阻，RL - 负载电阻 工作原理： s i BE B C vC vo v 或v ⎯⎯→ v → i → i → ⎯⎯→ 基本CE放大电路组成: iB iC iE (阻容耦合方式) 4 放大电路的两种工作状态 静态 —输入信号vi=0时放大电路的工作状态，电路中的 电压、电流都是直流量，即直流工作状态。 动态 —有输入信号vi时放大电路的工作状态，各极电流、电 压都在静态值的基础上变动。 称为 静态工作点Q（ IBQ , ICQ , IEQ , VBEQ , VCEQ） 放大电路建立正确的静态 工作点Q，是保证动态工作的 前提。分析放大电路时常将直 流和交流分开进行,总的响应 是交直流量的叠加。 饱 和 区 静态和动态分析要分别通过 直流通路和交流通路进行 Q 5 直流通路的画法 ：交流电压源短路, 电容开路, 电感短路 交流通路的画法 ：直流电压源短路(电流源或恒流源为开路)， 电容短路，电感开路 ------ 分别指直流电流/交流电流流通的路径 直流通路与交流通路 （∵直流电压源内阻很小, 交流电流流过时, 基本没有交流压降。 对一定频率范围的交流信号, 容量较大的电容容抗可视为零。） 直流通路 例: 交流通路 6 练习: 画出下面放大电路的直流和交流通路 Rb1 Rb2 Rb3 Re1 Re2
43放大电略的分折方法 43.1图解分析法 敢大电的分树方法与适周情况 普工作点的近计算 写出计算下图所示放大电路的静态工作点的各表达式 两种分折方法 图解:利用BJT的特性曲线 流通0 小信号模型分树:利用三极管的小信号模型 静态介新一静态工作点Q(圆解法、近似计算法) 动态分 线性失真,最大不失真幅值 则Tm2NV(硅),l 或动态工作范围等(图解) 主要(交油)性能指标叶算 lc0"B/Ho, Eo*I+B)ag, VcEIa-lco 电压增益,输入电阻,输出电阻等 (由于C2的隔直作用,R对Q点没有影响) (小信号摸型分油) 二静态工作点的团解分析法 电路数变化动点的影 输入特性曲线=(川=常数 改变:R,个→L+直流负载线不变h ◆分新有情号入出、非性真工作高同 输出特性曲线可f(常数 动态工作点的移动轨迹交流战ra) R改变:B→l不变,直流负载线斜率变大 2.由输出回路列出方程l=a-lR2 Q点向左移动到Q2 如何求交流负载线的方程? Ic改变:Iax↑→↑,直流负载线向右平移 方法一 直流负拿一 →Q点移动到Q 交流负载线必过静态工作点Q 交流负载线的斜率由交流和的关系式求 的点就是0 方法二 通过ra=cm+t2和 今一贵先近似计算再由物出特性曲。郭0 增
2 7 4.3 放大电路的分析方法 图解法：利用BJT的特性曲线 小信号模型分析法：利用三极管的小信号模型 两种分析方法 静态分析---- 静态工作点Q （图解法、近似计算法） 动态分析---- 波形 、非线性失真、最大不失真幅值 或动态工作范围等（图解法） 主要(交流)性能指标计算---- 电压增益，输入电阻，输出电阻等 （小信号模型分析法） 适用情况 放大电路的分析方法与适用情况 8 4.3.1 图解分析法 一. 静态工作点的近似计算 VBEQ ≈ 0.7V（硅）, ICQ = β IBQ , IEQ =(1+β) IBQ , 则: 直流通路 b CC BEQ BQ R V V I − = CEQ CC CQ Rc V = V − I ICQ IBQ + VCEQ - （由于C2的隔直作用，RL对Q点没有影响） 9 练 习 写出计算下图所示放大电路的静态工作点的各表达式。 10 二. 静态工作点的图解分析法 2. 由输出回路列出方程 VCE =VCC－ICRc 1.由输入回路列方程式VBE =VCC－IBRb iB =f (vBE)| vCE=常数 iC =f (vCE)| iB=常数 输入特性曲线 输出特性曲线 已知 直流负载线 IBQ VBEQ c CC R V VCC Q Q ICQ VCEQ （斜率= ）RC1 − b CC R V 斜率 Rb 1 − 一般先近似计算IBQ，再由输出特性曲线求ICQ和VCEQ IBQ 先求出IBQ,则IBQ 对应的输出特性 曲线与直流负载 线的交点就是Q 11 Rb改变： 电路参数变化对Q点的影响 RC改变： VCC改变： VCE =VCC－ICRc b CC BE B R V V I − = → Q点向下移动到Q1 Rb ↑→ I B ↓, 直流负载线不变 RC ↑→ I B不变,直流负载线斜率变大 → Q点向左移动到Q2 VCC ↑→ I B ↑,直流负载线向右平移 → Q点移动到Q3 Q Q2 1 Q3 Rb增大 RC增大 VCC增大 12 三. 动态工作情况分析 分析vi有信号输入时输出波形 、非线性失真、动态工作范围等 交流负载线 iC=f(vCE 有交流输入信号时动态工作点的移动轨迹--- ) 交流负载线必过静态工作点Q 交流负载线的斜率由交流vce和ic的关系式求 如何求交流负载线的方程? ¾方法一: ¾方法二: 通过vCE =VCEQ+ vce和 iC =ICQ+ ic求
求交流负载的方程 交流负与直流负费线不置合的情况 放大电隆接入正弦信量的波形分折 交流贵载线 04 (设已求得和乙c值) 中电压的 由交流通路得:2-R1 由交流通路得:v=v一R 交流负载线斜事为R1 交流负载线斜率为B1交流负载线方程 交负载城方程为 轴出电压与 交流负载线过Q点 TcE=Ic(c-co)RL 入电压反相 输出特性 此电路的交流负载与直流负章重合 6入性一= 直流负战加程:l=a-lR 放大电路的波形分析 两种非性失真工作点进入非线性区造点的失真回 衡量非续性失真的指标 头射放大电路中的电流,电压波形 独夹息:由于放大电路的工作!盘止良具:由于放大电路的工作点 点达到了三极管的饱和区而引起!达到了三极管的戳止区而引起的非 的非线性失真,对于P管,输!线性失真,对子管,输出电压表 输入为标准的正弦波信号,测得输出电压信号v 出也压表现为底部失真 现为顶部失真 将T分解为其基波分量va与各谐波va(=2,…,∞)分量之和 AA.认A-下个 则定义 ic=lootie 非性失寞系数y= l10 其中,回、F为基波分量va与各高次谐波分量r的有效值 出电压与着 入电压反相 静态工作点设置不和输入电压幅度过大都可能透成非线性失真 PNP管失真时波形情况与P管正好相反
3 13 求交流负载线的方程 交流通路 由交流通路得: vce= vo= – ic Rc 交流负载线斜率为-1/RC 交流负载线过Q点 交流负载线方程 vCE=VCEQ - (iC - ICQ)Rc =VCEQ+ICQRc - iCRc =VCC - iCRc ic i b 此电路的交流负载线与直流负载线重合 例： + vce - （图中电压的+、– 极性和电 流方向为假定的正参考方向） （设已求得ICQ和VCEQ值） 14 交流负载线与直流负载线不重合的情况 交流通路 (其中R'L= RL∥Rc) 交流负载线方程为: vCE =VCEQ－ (iC－ICQ) R'L =VCEQ+ ICQ R'L － iCR'L =V'CC － iCR'L 例： V'CC=VCEQ+ICQR'L ic i b +vce - 直流负载线方程：VCE =VCC－ICRc 由交流通路得: vce= – ic R'L 交流负载线斜率为-1/R'L 15 放大电路接入正弦信号的波形分析 交流负载线 vbe= vi i 输入特性 B iC 输出特性 vCE 输出电压与输 CE CEQ ce 入电压反相 C CQ c v V v i I i = + = + B BQ b i = I + i ICQ VCEQ IBQ 16 • 共射放大电路中的电流、电压波形 放大电路的波形分析 输出电压与输 入电压反相 C CQ c i = I +i B BQ b i = I + i CE CEQ ce v =V + v 17 两种非线性失真 ----- 工作点进入非线性区造成的失真 截止失真：由于放大电路的工作点 达到了三极管的截止区而引起的非 线性失真。对于NPN管，输出电压表 现为顶部失真。 饱和失真：由于放大电路的工作 点达到了三极管的饱和区而引起 的非线性失真。对于NPN管，输 出电压表现为底部失真。 静态工作点设置不当和输入电压幅度过大都可能造成非线性失真； PNP管失真时波形情况与NPN管正好相反。 iC 18 衡量非线性失真的指标 非线性失真系数 100% 1 2 2 γ = × ∑ ∞ = o k ok V V 输入为标准的正弦波信号，测得输出电压信号vo， 将vo分解为其基波分量 vo1与各谐波vok (k=2, …,∞) 分量之和 即vo = vo1 + vo2 + . . . + vok 则定义 其中, Vo1、 Vok 为基波分量 vo1与各高次谐波分量 vok的有效值
放大电路的量大不失真物出度 最大不失息出幅:不产生他和失真止失真时的最大 最大不夹真幽电压的峰值称为输出动态范 某品体管的输出特性曲线和用该品体管组成的放大电路及其 输出电压或电流的幅值 当输入信号较大时,为了扩大输出动态范围,宜将Q点设置在文流 直流、交流负载线如下图所示,电源电压三 賣载线中部,使:Fm=a= 不饱和失真时的”最大输出 静态电流一 流负载线 幅度为: 正弦交流信号餐值增大出波形首先出规者输入 最大不失真输出电压幅值V= 不羲止失真时的最大输出 幅度为: 最大不真幅值为 同理可由国中求得的最大不失真值, 当输入信号较小时,在保证输出不失真和一定电压增益的 条件下,可以将Q点位置设置低一点,以降低功耗, 练习 2.如图所示的放大电路,F=10V,R=232.k0,R=15k9 (2)若叫幅值增大使输出电压出现失真,将首先出现什么失真? 不失真输出幅度
4 19 V'CC 放大电路的最大不失真输出幅度 Vce(cut) = V'CC － VCEQ Vce(sat) =VCEQ － VCES Vce(sat) Vce(cut) 同理,可由图中求得ic的最大不失真幅值。 最大不失真输出幅度:不产生饱和失真及截止失真时的最大 输出电压或电流的幅值 不饱和失真时的vce最大输出 幅度为： 不截止失真时的vce最大输出 幅度为： 直流负载线 交流负载线 vce最大不失真幅值为： Vcem =min{Vce(cut) , Vce(sat) } 20 当输入信号较大时，为了扩大输出动态范围，宜将Q点设置在交流 负载线中部, 使：Vcem = Vce(cut) = Vce(sat) 最大不失真输出电压的峰-峰值称为输出动态范围 放大电路的输出动态范围 Vce(sat) Vce(cut) 当输入信号较小时，在保证输出不失真和一定电压增益的 条件下，可以将Q点位置设置低一点，以降低功耗。 21 练 习 1．某晶体管的输出特性曲线和用该晶体管组成的放大电路及其 直流、交流负载线如下图所示。电源电压VCC= V， 静态电流ICQ= mA，静态电压VCEQ= V, Rc = ， Re= , 最大不失真输出电压幅值Vom = V，若输入 正弦交流信号幅值增大,输出波形首先出现 失真。 12 0 2 3 6 uCE V 60µA 40µA 50µA 30µA 5 1 4 4 8 IB=10µA 20µA 2 6 10 +VCC C2 RL C1 u i uo 1.5kΩ Rb2 Rb1 Rc Re Ce Q iC mA 22 练 习 2. 如图所示的放大电路，VCC＝10V，Rb＝232.5kΩ， Rc＝1.5kΩ， RL＝0.75kΩ，三极管的输出特性曲线如图所示 。 (1)根据输出特性曲线求三极管的β值，并用图解法确定Q点; (2) 若ui幅值增大使输出电压出现失真，将首先出现什么失真？求最大 不失真输出幅度。 +Vcc + _ + _ Ui Uo Rb Rc RL 0 iC/mA vCE 2 /V 2 4 4 6 6 8 8 10 80uA 60uA 40uA 20uA