第二章放大电路分析基础课件.ppt
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1、第二章 放大电路分析基础第二章 放大电路分析基础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 电子课件二精品文档第二章 放大电路分析基础2.1 放大电路工作原理2.1.1 电路的组成原理图2-1 共发射极基本放大电路精品文档第二章 放大电路分析基础(1)为保证三极管V 工作在放大区,发射结必须正向运用;集电结必须反向运用。图中Rb,UBB即保证e 结正向运用;Rc,UCC保证c 结反向运用。(2)图中Rs为信号源内阻;Us为信号源电压;Ui为放大器输入信号。电容C1为耦合电容,其作用是:使交流信
2、号顺利通过加至放大器输入端,同时隔直流,使信号源与放大器无直流联系。C1一般选用容量大的电解电容,它是有极性的,使用时,它的正极与电路的直流正极相连,不能接反。C2的作用与C1相似,使交流信号能顺利传送至负载,同时,使放大器与负载之间无直流联系。精品文档第二章 放大电路分析基础图2 2 单电源共发射极放大电路精品文档第二章 放大电路分析基础2.1.2 直流通路和交流通路图 2-2 电路的直流通路和交流通路可画成如图 2-3(a)、(b)所示。图2 3 基本共e 极电路的交、直流通路精品文档第二章 放大电路分析基础 放大电路的分析主要包含两个部分:直流分析,又称为静态分析,用于求出电路的直流工作
3、状态,即基极直流电流IB;集电极直流电流IC;集电极与发射极间直流电压UCE。交流分析,又称动态分析,用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻三项性能指标。精品文档第二章 放大电路分析基础2.2 放大电路的直流工作状态2.2.1 解析法确定静态工作点由图2-3(a)所示,首先由基极回路求出静态时基极电流IBQ:硅管锗管精品文档第二章 放大电路分析基础 根据三极管各极电流关系,可求出静态工作点的集电极电流ICQ:再根据集电极输出回路可求出UCEQ精品文档第二章 放大电路分析基础【例1】估算图2-2 放大电路的静态工作点。设UCC=12 V,Rc=3k,Rb=280k,。解 根据公式(2-1)、(
4、2-3)、(2-4)得精品文档第二章 放大电路分析基础2.2.2 图解法确定静态工作点 将图2-3(a)直流通路改画成图2-4(a)。由图a、b两端向左看,其iCuCE关系由三极管的输出特性曲线确定,如图2-4(b)所示。由图a、b两端向右看,其iCuCE关系由回路的电压方程表示:uCE=UCC-iCRcuCE与iC是线性关系,只需确定两点即可:精品文档第二章 放大电路分析基础图2 4 静态工作点的图解法精品文档第二章 放大电路分析基础 由上可得出用图解法求Q 点的步骤:(1)在输出特性曲线所在坐标中,按直流负载线方程uCE=UCC-iCRc,作出直流负载线。(2)由基极回路求出IBQ。(3)
5、找出iB=IBQ这一条输出特性曲线,与直流负载线的交点即为Q 点。读出Q 点坐标的电流、电压值即为所求。精品文档第二章 放大电路分析基础【例2】如图2-5(a)所示电路,已知Rb=280k,Rc=3k,UCC=12V,三极管的输出特性曲线如图2-5(b)所示,试用图解法确定静态工作点。图2 5 例 2 电路图精品文档第二章 放大电路分析基础解 首先写出直流负载方程,并作出直流负载线:然后,由基极输入回路,计算IBQ直流负载线与iB=IBQ=40A 这一条特性曲线的交点,即为Q 点,从图上查出IBQ=40 A,ICQ=2mA,UCEQ=6V,与例1结果一致。精品文档第二章 放大电路分析基础2.2
6、.3 电路参数对静态工作点的影响 1.Rb对Q 点的影响图2 6 电路参数对Q 点的影响Rb增大,IBQ 减小,Q 点沿直流负载线下移;Rb减小,IBQ 增大,Q 点沿直流负载线上移。如图2-6(a)所示。精品文档第二章 放大电路分析基础2.Rc对Q 点的影响 Rc的变化,仅改变直流负载线的N 点,即仅改变直流负载线的斜率。Rc减小,N 点上升,直流负载线变陡,工作点沿iB=IBQ这一条特性曲线右移。Rc增大,N 点下降,直流负载线变平坦,工作点沿iB=IBQ这一条特性曲线向左移。如图2-6(b)所示。精品文档第二章 放大电路分析基础 3.UCC对Q 点的影响 UCC的变化不仅影响IBQ,还影
7、响直流负载线,因此,UCC对Q 点的影响较复杂。UCC上升,IBQ增大,同时直流负载线M 点和N 点同时增大,故直流负载线平行上移,所以工作点向右上方移动。UCC下降,IBQ下降,同时直流负载线平行下移。所以工作点向左下方移动。如图2-6(c)所示。实际调试中,主要通过改变电阻Rb来改变静态工作点,而很少通过改变UCC来改变工作点。精品文档第二章 放大电路分析基础2.3 放大电路的动态分析2.3.1 图解法分析动态特性1.交流负载线的作法图2 7 交流负载线的画法精品文档第二章 放大电路分析基础 交流负载线具有如下两个特点:(1)交流负载线必通过静态工作点,因为当输入信号ui的瞬时值为零时,如
8、忽略电容C1和C2的影响,则电路状态和静态时相同。(2)另一特点是交流负载线的斜率由 表示。精品文档第二章 放大电路分析基础过Q 点,作一条 的直线,就是交流负载线。具体作法如下:首先作一条 的辅助线(此线有无数条),然后过Q 点作一条平行于辅助线的线即为交流负载线,如图2-7所示。由于,故一般情况下交流负载线比直流负载线陡。交流负载线也可以通过求出在uCE坐标的截距,再与Q 点相连即可得到。连接Q 点和 点即为交流负载线。精品文档第二章 放大电路分析基础【例3】作出图2-5(a)的交流负载线。已知特性曲线如图2-5(b)所示,UCC=12V,Rc=3k,RL=3k,Rb=280k。解 首先作
9、出直流负载线,求出Q 点,如例2所示。为方便将图2-5(b)重画于图2-8。显然作一条辅助线,使其取U=6 V、I=4mA,连接该两点即为交流负载线的辅助线,过Q 点作辅助线的平行线,即为交流负载线。可以看出 相一致。与按 相一致。精品文档第二章 放大电路分析基础图2 8 例 3 中交流负载线的画法精品文档第二章 放大电路分析基础2.交流波形的画法表 2-140 60 40 20 402 3 2 1 26 4.5 6 7.5 6精品文档第二章 放大电路分析基础 仍以例3为例,设输入加交流信号电压为ui=Uimsint,则基极电流将在IBQ上叠加进ib,即iB=IBQ+Ibmsint,如电路使I
10、bm=20A,则图2-9 基极、集电极电流和电压波形精品文档第二章 放大电路分析基础 输出电压与输入电压相位是相反的。这是共e 极放大电路的特征之一。u U ut I I i I it I I i I it U U u U uce CEQ CEcm CQ C CQ Cbm BQ b BQ Bbem BEQ be BEQ BEwwwsinsinsin+=+=+=+=+=+=+=Uce=-icRc=-RcIcmsin wt精品文档第二章 放大电路分析基础2.3.2 放大电路的非线性失真1.由三极管特性曲线非线性引起的失真图2 10 三极管特性的非线性引起的失真精品文档第二章 放大电路分析基础2.工
11、作点不合适引起的失真图2 11 静态工作点不合适产生的非线性失真精品文档第二章 放大电路分析基础 放大电路存在最大不失真输出电压幅值Umax或峰-峰值Up-p。最大不失真输出电压是指:当工作状态已定的前提下,逐渐增大输入信号,三极管尚未进入截止或饱和时,输出所能获得的最大不失真输出电压。如ui增大首先进入饱和区,则最大不失真输出电压受饱和区限制,Ucem=UCEQ-Uces;如首先进入截止区,则最大不失真输出电压受截止区限制,Ucem=ICQR,最大不失真输出电压值,选取其中小的一个。如图2-12 所示,所以 3.输入信号幅值过大会引起双向失真精品文档第二章 放大电路分析基础图2 12 最大不
12、失真输出电压精品文档第二章 放大电路分析基础 关于图解法分析动态特性的步骤归纳如下:(1)首先作出直流负载线,求出静态工作点Q。(2)作出交流负载线。根据要求从交流负载线可画出输出电流、电压波形,或求出最大不失真输出电压值。精品文档第二章 放大电路分析基础2.3.3 微变等效电路法 1.三极管的h 参数微变等效电路 三极管处于共e 极状态时,输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示:输入特性:输出特性:式中iB、iC、uBE、uCE代表各电量的总瞬时值,为直流分量和交流瞬时值之和,即精品文档第二章 放大电路分析基础用全微分形式表示uBE和iC,则有(2-8)(2-9)精品文档第二章 放
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