电工技术 电子技术 课件ppt基本放大、常用放大电路.ppt

一.放大电路的组成原则,(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。(2)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流(3)输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。,2.1 基本放大电路的组成,二.放大电路中元件的作用,信号源,负载,单电源供电时常用的画法,共发射极基本电路,2.2 放大电路的主要技术指标(P2224),电压放大倍数输入电阻输出电阻通频带最大不失真输出幅度,三、各量的规范表示法 P22,2.3 共射极放大电路,一、直流通路和交流通路概念和画法,1、直流通路：无输入信号时电流（直流电流）的通路。（用来计算静态工作点）,2、交流通路：有输入信号时交流分量（变化量）的通路，（用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等),例：画出下图放大电路的直流通路,直流通路,直流通路用来计算静态工作点Q(IB、IC、UCE),对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）,断开,断开,无输入信号(ui=0)时,uo=0uBE=UBEuCE=UCE,对交流信号(有输入信号ui时的交流分量),交流通路,短路,短路,对地短路,UBE,无输入信号(ui=0)时:,uo=0uBE=UBEuCE=UCE,？,有输入信号(ui 0)时,uCE=UCC iC RC,uo 0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uo,二.放大电路的静态分析,1.静态概念及静态分析目的,2.分析方法：估算法、图解法。,例：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。,解：,用图解法确定静态值,直流负载线,三.放大电路的动态分析,2.分析方法：微变等效电路法，图解法。,1.动态分析:计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,1).晶体管的微变等效电路,UBE,rbe一般为几百欧到几千欧。,微变等效电路法,(1)输入回路,Q,输入特性,晶体管的输入电阻,(2)输出回路,rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。,晶体管的输出电阻,输出特性,一般在20200之间,ib,晶体三极管,微变等效电路,(3）.晶体管的微变等效电路,2).放大电路的微变等效电路,交流通路,微变等效电路,3).放大倍数、电路输入、输出电阻的计算,共射极放大电路特点：1.放大倍数高；2.输入电阻低；3.输出电阻高。,求ro的步骤：(1)断开负载RL,(3)外加电压,(4)求,外加,(2)令 或,图解法,D,C,1).交流负载线,交流负载线反映动态时电流 iC和电压uCE的变化关系。,交流负载线斜率,2).图解分析,RL=,3).非线性失真,若Q设置过高，,适当减小基极电流可消除失真。,若Q设置过低，,如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。,2.4 射极偏置放大电路,一、温度变化对静态工作点的影响,在固定偏置放大电路中，当温度升高时，、ICBO,温度升高时，IC将增加，使Q点沿负载线上移。,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,O,二、射极偏置放大电路（分压式偏置电路）,1.稳定Q点的原理,VB,VE,VB,VB 固定,2.静态工作点的计算,估算法:,VB,3.动态分析,对交流：旁路电容 CE 将RE 短路，RE不起作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同。,如果去掉CE，Au，ri，ro？,旁路电容,去掉CE后的微变等效电路,如果去掉CE，Au，ri，ro?,无旁路电容CE,有旁路电容CE,Au减小,分压式偏置电路,ri 提高,ro不变,对信号源电压的放大倍数？,信号源,考虑信号源内阻RS 时,例1:,在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300，RE2=2.7k，RB1=60k，RB2=20k RL=6k，晶体管=50，UBE=0.6V,试求:(1)静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2)画出微变等效电路；(3)输入电阻ri、ro及 Au。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2)由微变等效电路求Au、ri、ro。,2.5 射极输出器,因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。因从发射极输出，所以称射极输出器。,求Q点：,一、静态分析,直流通路,二、动态分析,1.电压放大倍数,电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。,微变等效电路,2.输入电阻,射极输出器的输入电阻高，对前级有利。ri 与负载有关,3.输出电阻,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,共集电极放大电路(射极输出器)的特点：,1.电压放大倍数小于1，约等于1;2.输入电阻高；3.输出电阻低；4.输出与输入同相。,射极输出器的应用,主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。,1.因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。,2.因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,3.利用 ri 大、ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,例1:,.,在图示放大电路中，已知UCC=12V,RE=2k,RB=200k，RL=2k，晶体管=60，UBE=0.6V,信号源内阻RS=100，试求:(1)静态工作点 IB、IE 及 UCE；(2)画出微变等效电路；(3)Au、ri 和 ro。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2)由微变等效电路求Au、ri、ro。,微变等效电路,3.1 多级放大电路,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,一.耦合方式,二.RC阻容耦合放大电路,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接,1、静态分析,由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。,两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。,2、动态分析,微变等效电路,第一级,第二级,例1:,如图所示的两级电压放大电路，已知1=2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。,解:,(1)两级放大电路的静态值可分别计算。,第一级是射极输出器:,第二级是分压式偏置电路,解:,第二级是分压式偏置电路,解:,(2)计算 r i和 r 0,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。,微变等效电路,(2)计算 r i和 r 0,(2)计算 r i和 r 0,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第一级放大电路为射极输出器,(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,一、直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。,3.2 差分放大电路,(2)零点漂移,零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。,产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。,直接耦合存在的两个问题：,(1)前后级静态工作点相互影响,二、基本差放 1、零点漂移的抑制,uo=(VC1+VC1)(VC2+VC2)=0,2、信号输入方式,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。,(1)共模信号 ui1=ui2大小相等、极性相同,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,(2)差模信号 ui1=ui2大小相等、极性相反,uo=(VC1VC1)(VC2+VC)=2 VC1,即对差模信号有放大能力。,(3)比较输入,ui1、ui2 大小和极性是任意的。,例1:ui1=10 mV,ui2=6 mV,ui2=8 mV 2 mV,例2:ui1=20 mV,ui2=16 mV,可分解成:ui1=18 mV+2 mV,ui2=18 mV 2 mV,可分解成:ui1=8 mV+2 mV,共模信号,差模信号,放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号差动 放大电路。,3、存在问题：不全对称、单输出时无法抑制零漂,三、典型差分放大电路（长尾）,RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。,EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。,电位器 RP:起调零作用。,静态分析,发射极电位 VE 0,每管的基极电流,每管的集 射极电压,单管直流通路,动态分析,单管差模信号通路,同理可得,单管差模电压放大倍数,双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为,当在两管的集电极之间接入负载电阻时,式中,两输入端之间的差模输入电阻为,两集电极之间的差模输出电阻为,即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。,共模抑制比,KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。,3.3 互补对称功率放大电路,一、对功率放大电路的基本要求,功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。,(1)输出的功率尽可能大。,(2)效率要高。(3)非线性失真要小。,二、晶体管的工作状态,甲类工作状态,乙类工作状态,甲乙类工作状态,三、OTL电路,1、静态时(ui=0),IC1 0，IC2 0,OTL原理电路,电容两端的电压,c,2、动态时,ic1,ic2,交流通路,uo,3、交越失真,当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。,交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性，ui 死区电压晶体管导通不好。,工作于甲乙类状态。,*克服交越失真的措施,4、克服交越失真的OTL互补对称放大电路,OTL互补对称放大电路,B,5、输出最大不失真功率：,四、无输出电容(OCL)的互补对称放大电路,OCL电路需用正负两路电源。其工作原理与OTL电路基本相同。,输出最大不失真功率：,五、复合管,复合管的构成,方式 1,复合管的电流放大系数 1 2,复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同,方式2,3.4 集成运算放大器,1.集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠 性高、价格低。,集成电路：是把整个电路的各个元件以及相互之间的 联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不 可分的整体。一、集成运放特点、组成、符号,输出端,2.组成,输入端,3.运算放大器的符号,输出端,实际运放开环电压放大倍数,二、主要参数 P55,1.最大输出电压UOPP,2.开环电压放大倍数Auo,3.输入失调电压UIO,4.输入失调电流IIO,5.输入偏置电流IIB,6.共模输入电压范围UICM,理想的运算放大器。1、理想化的主要条件：,1.开环电压放大倍数,2.差模输入电阻,3.开环输出电阻,4.共模抑制比,三、理想运算放大器及其分析依据,在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是,2、分析依据,表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的,曲线称为传输特性。,UO(sat),UO(sat),Uim,Uim,线性区,正饱和区,负饱和区,运放要工作在线性区必须有负反馈。,Auo,理想运放电压传输特性,理想运算放大器及其分析依据,UO(sat),UO(sat),正饱和区,负饱和区,因为理想运放,开环电压放大倍数,所以，当,时，,uo发生跃变,运放器工作在线性区的分析依据,相当于两输入端之间短路,但又未真正短路，故称“虚短路”.,相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断路”。,2.id 0,1.u+u,而uo是有限值,运放开环输入电阻,由于运放,故从式,可知,uo,u+,+,+,u,运放器工作在非线性区的分析依据,2.id 0,1.u+u,由于运放工作在非线性区,不再成立,非线性区,非线性区,所以,当,时，,uo发生跃变,依然成立,