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14 电工学Ⅱ 第二章 基本放大电路.pptx

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本课件先给出基本交流放大电路的组成原则,用图解法分析静态与动态工作情况,讨论温度对静态工作点的影响与分压式偏置稳定电路,随后用微变等效电路法计算放大倍数与输入输出电阻,并依次介绍共集、场效应管、阻容耦合多级与功率放大电路。

第二章基本放大电路目录页,列出第一节基本交流放大电路的组成、第二节放大电路的图解法等8节标题与内容框架
第一节基本交流放大电路的组成章节标题页,涵盖放大电路的组成基本、放大电路的组成等内容
基本交流放大电路的组成(续),++晶体管—放大元件,起电流控制作用。电源EB—给发射结提供正向电压;EC—给集电结提供反向电压
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第1页:第二章基本放大电路目录

本页为第二章基本放大电路的目录页,列出本部分所包含的章节与内容框架。

  • 第一节基本交流放大电路的组成
  • 第二节放大电路的图解法
  • 第三节静态工作点的稳定
  • 第四节微变等效电路法
  • 第五节共集电极放大电路
  • 第六节场效应晶体管放大电路
  • 第七节阻容耦合多级放大电路
  • 第八节功率放大电路

第2页:第一节基本交流放大电路的组成

第一节基本交流放大电路的组成:本节依次讲解以下内容。

  • 放大电路的组成基本
  • 放大电路的组成

本页以电路图、波形或实物图示为主,源文件未提取到更多文字说明,建议对照原课件图片补充本页要点。

第3页:基本交流放大电路的组成(续)

RSRBRCC1 ++C2uSEBECuo晶体管—放大元件,起电流控制作用。

电源EB—给发射结提供正向电压;EC—给集电结提供反向电压。

RC—一方面给管子合适的电压,另一方面它将集电极的电流变化转变为电压变化,实现电压放大。

电容—C1、C2耦合电容,其隔直通交的作用。电阻RB—限制IB大小;

RSRBRC++uSuo+UCC

第4页:放大作用

放大作用ui变化量Δui通过C1加至B极引起iB变化ΔiB,从而引起iC变化ΔiC、RC上压降RCiC变化,则uCE=UCC-iCRC发生变化。

iB↑→iC↑→uCE↓当电路参数选择适当,uo的幅度将比ui大,但两者相位相反。

RSRBRC++uSuo+UCC放大电路放大交流信号的条件给三极管提供电流放大的必要条件保证信号的畅通练习

第5页:第二节放大电路的图解法

第二节放大电路的图解法:本节依次讲解以下内容。

  • 放大电路的静态分析
  • 放大电路的动态分析非线性失真

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第6页:符号说明

符号说明
iB=IB+ibiC=IC+ic直流分量
CE交流分量
ib、ic、ie、uce总电流量

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第7页:直流通道在Δui=0时所

直流通道在Δui=0时所形成的直流通路称为直流通道。直流通道里只有直流量,此时称放大电路为静态。

画法:视电容为开路,画出电路其余部分。RSRBRC++uSuo+UCCRBRC+UCCICIB一、放大电路的静态分析

第8页:静态工作点

静态工作点
电路处于静态时的IB、UBE、UCE在晶体管特性曲线上决定的一点Q,叫静态工作点
方程输入回路
(硅=0.7V,锗=0.3V)输出回路

第9页:静态工作的特性

2.图解法在输出特性曲线上UCE=UCC-RCIC直线,其交点为Q。

Q点在x、y轴上投影分别为UCE、IC,称UCE=UCC-RCIC为直流负载线。

IC/mAUCE/VIB=20μAIB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μAOUCCQ其斜率为ICUCEIB=0

第10页:交流通道只考虑交流信号

交流通道只考虑交流信号形成的电路通道称为交流通道。此时视直流量短路,电路为动态。

画法:视直流电压源、电容短路。二、放大电路的动态分析RSRBRCuSuo

第11页:放大电路的图解法(续)

iB/μAuBE/VQ′ube=uiibicQ″QO

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第12页:放大电路的图解法(续)

iC/mAuCE/VIB=20μAQicQ″Q′uceOIB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μAIB=0

第13页:信号是叠加在静态基础上

uiiBIBiCICuCEUCE信号是叠加在静态基础上的,输出信号与输入信号相位相反,相差180°。

ubeuo=uBEUBE

第14页:非线性失真1.静态工作点

非线性失真
截止失真、饱和失真、双向失真
截止失真原因
Q点太低,放大器到了截止区改善
原因
工作点Q太高,使放大器工作到了饱和区
改善
降低Q,增大RB,减少IB

第15页:截止现象

iC/mAuCE/Vicuceuce截止现象:ib、ic负半周削除;uce正半周削除饱和现象:ib不失真,ic正半周削除;uce负半周削除。

为了防止失真,工作点最好使Q位于负载线中点,即UCE大约为UCC一半左右。

icQQ″Q′QQ″Q′ibibOIB=20μAIB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μA

第16页:晶体管状态判断当

晶体管状态判断当UBE< 0.5V时,VT截止IB≈IC= 0当UBE> 0.5V,当IB≥IBSBE、BC正偏,VT饱和当0 <IB<IBS,VT放大IBS=(UCC-0)/βRCRBRC+UCCICIBUBEUCEUI

第17页:例、已知固定偏置电路,当

IC/mAUCE/VIB=20μAUCCQ例、已知固定偏置电路,当RB、UCC不变,RC增加时,Q点将如何移动;

当RC、UCC不变,RB减少时,Q点将如何移动;当RB、RC不变,UCC减少时,Q点将如何移动。

解:当RB不变,RC增加,直流负载线斜率减小,Q点左移Q1当RC不变,RB减少,IB增加,Q点左上移Q2当RB、RC不变,UCC减少时,直流负载线左移Q点左下移Q3UCC′IB=40μAIB=60μAIB=80μAIB=100μAO

第18页:第三节静态工作点的稳定

第三节静态工作点的稳定:本节依次讲解以下内容。

  • 温度对静态工作点的影响
  • 分压式偏置电路

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第19页:温度对静态工作点的影响

一、温度对静态工作点的影响↗温度↑→↘ICBO↑β↑UBE↓IC↑↘→↗温度上升,工作点Q上移,易发生饱和失真;

温度下降,工作点Q下移,易发生截止失真。

第20页:分压式偏置电路

二、分压式偏置电路RB1RB2RERC+UCC~RsRLusC1C2CEIBI2I1RB1、RB2—偏置电阻,固定基极电位VB;RE—射极电阻,固定射极电流IE;CE—隔直通交电容。

工作点估算+++

第21页:工作点稳定过程

工作点稳定过程uBE/ViB/μA靠RE上压降的变化稳定工作点;

加入RE后,电压放大倍数下降,在RE两端并联电容CE。

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第22页:例、图中电路中

  • 例、图示电路中,β=50,今用直流表测出3组UB、UE、UC值,试分析各组电压,电路是否正常工作?
  • 若不正常,试分析可能出现的问题。
  • 105k15k1k5k+12V6kC1C2CE1 2 30 0.75 1.40 0 0.712 0.3 8.5VBVEVC1.不正常,可能RB1断路。
  • 不正常,晶体管饱和,可能RE或CE短路。
  • 正常。

第23页:第四节微变等效电路法

第四节微变等效电路法:本节依次讲解以下内容。

  • 晶体管的微变等效电路共射放大
  • 的微变等效电路放大器的性能分析

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第24页:晶体管的微变等效电路

一、晶体管的微变等效电路1.微变等效电路将晶体管等效为线性元件的电路。

等效条件:信号变化范围小。2.晶体管微变等效电路输入端—晶体管输入电阻iB/μAuBE/VQuBEiBO

第25页:输出端-输出等效电阻

输出端-输出等效电阻iC/mAuCE/V—受控电流源晶体管ic=βib→受控电流源rbe→电阻rce→开路iCuCEO

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第26页:βib步骤a)做晶体管等效电路

BCEBErbeibicβib步骤a)做晶体管等效电路,标注B、C、E三极;

b)将晶体管放大电路的UCC、C1、C2短路,将RB、RC等元件对号入座。

二、共射放大电路的微变等效电路C

第27页:微变等效电路法(续)

RBRC++uo+UCCBCEuiuiRBRCRLrbeibicβibRLuo

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第28页:微变等效电路法(续)

RB1RB2RERC+UCCRLC1C2BCEuiRB1RCRLrbeibicβibuoRB2RE++uoui

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第29页:微变等效电路法(续)

RBRC++uo+UCCBCEuiuiRBRCRLrbeibicβibRLuo

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第30页:微变等效电路法(续)

-uiRBRCRLrbeibicβibuo三、放大器的性能分析1.放大倍数riro2.输入电阻ri3.输出电阻roro可在输入电压为零,负载开路的条件下求得。

iiio

第31页:考虑信号源内阻

4.考虑信号源内阻RBRC++uo+UCCRSuSuiRL~RSUSri·Ui·~

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第32页:例1 电路如图

例1、电路如图,β=40,计算放大倍数。(UBE=0)解:(1)确定Q(2)求rbe若上例中含RS=500Ω,则?

(3)求300k4k++uo+12Vui4k

第33页:例2 一个固定偏置电路,要求

例2、一个固定偏置电路,要求≥100 ,晶体管为3DG6 ,β=20,IC=1mA,UCC=12V,确定RC、RB,并求UCE。

设UBE=0。

第34页:uo例3(续)

已知
RB1=40kΩ ,RB2=20kΩ ,RC=2.5kΩ,RE=2kΩ ,UCC=12V ,UBE=0.7V ,β=40,RL=5kΩ
sRLus解
解题步骤VB→VEIEIC←IBUCE↓VB=RB2RB1+RB2UCC=20×1240 + 20= 4VVE=VB-UBE= 4V-0.7V= 3.3VIE=

第35页:微变等效电路法(续)

uiRB1RCRLibicrbeβibuoRB2=0.946kΩ

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第36页:第五节共集电极放大电路

第五节共集电极放大电路:本节依次讲解以下内容。

  • 共集电极放大电路的分析
  • 共集电极放大电路的特点及应用

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第37页:共集电极放大电路

一、共集电极放大电路(射随器)的分析RBRE++uo+UCCRSuSuiRL~1、静态分析2、动态分析作微变等效电路,C1、C2、UCC短路。

第38页:共集电极放大电路(续)

RBRERLİbİcrbeβibRSUS·~İeUo·Ui·1.放大倍数

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第39页:共集电极放大电路(续)

RBRERLİbİcrbeβibRSUS·~İeUo·Ui·İiİRB2.输入电阻riri越大,电源电阻RS分压越小,对信号衰减越小。

riro

第40页:输出电阻

3.输出电阻roRBREİbİorbeβİbRSUo·İREro越小,带负载后输出电压变化越小,带负载能力越强。

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第41页:共集电极放大电路的特点

二、共集电极放大电路的特点及应用1.射随器特点输出电阻低输出电压与输入电压相同输入电阻高

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第42页:多级放大电路的输入级输入电阻高

多级放大电路的输入级输入电阻高,减轻信号源负担。输出级输出电阻低,提高带负载能力。

中间级ri相当于前一级负载电阻;ro相当于后一级信号源内阻。

2.射随器的应用

第43页:例1 已知射随器

例1、已知射随器RS=2kΩ,RB=150kΩ,RE=2kΩ,RL=2kΩ,UCC= +12V,β=50,rbe=846Ω,求:静态工作点Q、Au、Aus、ri。

(UBE≈0)

第44页:+UCCRLRE1已知

RB1RB2RE2RC+UCCRLRE1已知:RB1=33kΩ ,RB2=10kΩ ,RC= 3.3kΩ,RE1=200Ω ,RE2=1.3kΩ ,UCC=12V ,rbe=994Ω ,β=50,RL=5.1kΩ。

试计算Au、Ri、Ro。Ui·Uo·RE1RB2RB1rbeRLRCβİbİbİc例2、

第45页:共集电极放大电路(续)

RB1RERC+UCCRL~RsusC1C2RB2RL静态动态不含分压电阻对输入、输出回路列KVL方程含分压电阻用分压公式求UB再对输出回路列KVL方程输出从C取输入输出反相输出从E取输入输出反相且Au<1含RErbe、RE之间总是相差(1+β)倍

第46页:例3 如图所示电路

例3、如图所示电路,用一个恒流源来设置静态射极电流,晶体管β=100,UBE=0.7V,IS=10.1m A,RB=51kΩ,RL=1kΩ,RS=620Ω,UCC=12V,求(1)静态工作点Q;(2)画微变等效电路;

(3)求、、Ri;(提示:电流源IS的交流等效电阻为无穷大)RB++uo+UCCRSuSuiRL~-IS解:RBRLİbİcrbeβİbRSUS·~İeUo·

第47页:例4 电路如图,已知

例4、电路如图,已知β=50,UCC=+12V,Ui=20mV,试估算静态工作点Q;

画微变等效电路;求自M点输出的UoM及自N点输出的UoN。RB1RB2RERC+UCC24kΩ8kΩ1kΩ2kΩuoNuoMui解:工作点QRB2REİbİcrbeβİbUON·Ui·RB1RCUOM·

第48页:电工学Ⅱuo例

电工学Ⅱuo例5、电路如图,已知β=50,UBE=0.7,试估算静态工作点Q;

画微变等效电路;求Au、Ri、Ro。+UCC+12V解:工作点QRL2kΩRBRE2RC300kΩ1.8kΩ2kΩuiRE1200Ω=28μARBRE1İbİcrbeβİbUi·RCRLUo·

第49页:电工学Ⅱ1.分压式偏置电路

电工学Ⅱ1.分压式偏置电路,若RB1短路,则该晶体管处于状态。

2.固定偏置电路中,原来没发生非线性失真,可换上一个β大一些的晶体管后,失真出现了。

该失真一定是;若该电路在夏天调试时正常,而在冬天,出现波形失真,且幅度下降,该失真一定是;

产生的原因是由于冬天室温降低后、、三个参数的变化,引起工作点的下降。

其中波形幅度下降是因为随温度变化引起的。饱和饱和失真截止失真ICEOUBEββ练习:

第50页:电工学

电工学ⅡRB1RB2RC+20V24kΩ24kΩ1kΩUZ3.电路如图,已知β=50,UBE=0.7,UZ=6V,则:IB=,IC=,UCE=。

先求UB→IC→IB√OR×先求UCE→IC→IB√OR×先求IB→IC→UCE√OR×智力陷阱

第51页:例4 作答选项反馈

本页为课堂互动反馈页,提示语为:电工学Ⅱ上当了!习题题解

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第52页:例4 作答选项反馈

本页为课堂互动反馈页,提示语为:电工学Ⅱ智慧在闪光习题题解

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第53页:电工学

电工学ⅡRB1RB2RC+20V24kΩ24kΩ1kΩUZVE=6VVB=6.7VIB2=6.7V/24kΩ=27.9μAIB1=(20-6.7)V/24kΩ=55.4μAIB=IB1-IB2=27.5μAIC=βIB=11mAUCE=(20-111-6)V=3V

第54页:第六节场效应晶体管放大电路

第六节场效应晶体管放大电路:本节依次讲解以下内容。

  • 共源极放大电路共漏
  • 极放大电路-源极输出器

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第55页:共源极放大电路

一、共源极放大电路+UDDuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RLGDS1.静态分析∵IG=0URG=0UGS=VG-VS=VG-IDRS+++

第56页:动态分析

2.动态分析GSD微变等效电路id=gmugsGSDuiRG1RDRLidgmugsuoRG2RG+UDDuoRSuiCSC2C1RG1RDRGRG2RLGDS+++

第57页:放大倍数输入电阻输出电阻

uiRG1RDRLiduoRG2RGgmugs放大倍数输入电阻输出电阻

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第58页:场效应晶体管放大电路(续)

+UDDRSC2C1RG1RG2RGRLuiuo++二、共漏极放大电路(源极输出器)uiRG1RSgmugsuoRG2RL放大倍数

第59页:输入电阻输出电阻电路特点

输入电阻输出电阻电路特点-与晶体管的射极输出器一样输入电阻高输出电阻低

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第60页:第七节阻容耦合多级放大电路

第七节阻容耦合多级放大电路:本节依次讲解以下内容。

  • 两极阻容耦合放大电路
  • 阻容耦合放大电路的频率特性

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第61页:多级电压放大电路组成耦合方式耦合

耦合方式耦合
多级放大器中,级与级之间通过一定的方式连接,称为耦合
方式
RC耦合——交流直接耦合——直流变压器耦合——交流输入一级中间级末级输出

第62页:多级电压(续)

一、两极阻容耦合放大电路第一级的输出通过C2、ri2送到第二级输入端,称这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式叫阻容耦合。

二级C2ri2一级各级之间的静态工作点是独立的,互不干涉。前级的负载为下一级的输入电阻。

~ro1uo1

第63页:放大器的输入电阻为一级的输入电阻

放大器的输入电阻为一级的输入电阻,输出电阻,输出电阻为末级的输出电阻。

总放大倍数为各级放大倍数之积。不易放大直流及变化缓慢的信号。

RSRB1RB2RC1RE1RB3RB4RC2RE2C1C2CE1CE2C3+UCCRLVT1VT2

第64页:动态分析第一级第二级

动态分析第一级第二级rbe1RB2RC1+-RSrbe2RC2RLRB1

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第65页:阻容耦合放大电路

二、阻容耦合放大电路的频率特性放大电路对不同频率的正弦信号的稳态响应称为频率响应。

放大电路的放大倍数与频率的关系称为幅频特性。放大电路的输出输入电压的相位差与频率的关系称为相频特性。

第66页:|Au|f通频带

|Au|f通频带Au00.707Au0fL0fH0fL0—下限截止频率fH0—上限截止频率幅频特性单级阻容耦合放大电路的频率特性两级阻容耦合放大电路的频率特性Au0.707AufLfH通频带两级放大电路的放大倍数增加,通频带变窄。

fL>fL0, fH<fH0O

第67页:相频特性

相频特性φf0°-90°-180°-270°45°45°fL0fH0单级阻容耦合放大电路的频率特性中频段(fL0< f<fH0)φ=180°fLfH-360°-540°两级阻容耦合放大电路的频率特性中频段(fL< f<fH)φ=0°

第68页:第八节功率放大电路

第八节功率放大电路:本节依次讲解以下内容。

  • 功率放大电路的基本要求
  • 功率放大器的工作状态OCL互补对称
  • 功率放大电路集成
  • 功率放大电路简介

第69页:功率放大电路的基本要求

  • 功率放大电路的基本要求功率放大电路-主要作用是向负载提供功率的放大电路。
  • 功率放大器的特点输出功率大。
  • 转换功率高。
  • 输出信号幅值大,易产生非线性失真。
  • 信号幅值大,需用图解法分析。

第70页:功率放大器的工作状态甲类

二、功率放大器的工作状态甲类工作状态Q点设置在特性曲线的中点,放大管始终处于导通状态。

工作在甲类状态的放大器静态管耗大,效率较低,主要用于电压放大器。

iciCuCEQQicQicOOOtt

第71页:甲乙类工作状态Q点设置在

甲乙类工作状态Q点设置在IC≈0、IC≠0处,放大管在大半个周期内处于导通状态。

工作在甲乙类状态的放大器静态管耗很小,效率较高,但有波形失真,主要用于功率放大器。

乙类工作状态Q点设置在IC=0处,放大管只在半个周期内处于导通状态。

工作在乙类状态的放大器静态管耗为0,效率较高,但有波形失真,主要用于功率放大器。

第72页:OCL互补对称功率放大电路

三、OCL互补对称功率放大电路RL-UCC+UCCuiuiic1ic2uoVT1、VT2在正、负半周交替导通,互相补充。

电路分析ic1ic2导通截止VT1VT2导通截止uot

第73页:交越失真由于集电结存在“死区

交越失真由于集电结存在“死区”,当ui低于某一数值时,iC1、iC2基本为零,输出出现一段死区,这种现象称为交越失真。

ui交越失真交越失真产生的原因由于晶体管发射结存在死区;ui<死区电压,两个晶体管都截止。

第74页:调节(续)

RL+UCCui调节R1以产生不大的偏流,使晶体管工作于甲乙类状态,可以克服交越失真。

R1R2R3uo

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第75页:集成功率放大电路简介

四、集成功率放大电路简介LM38612348765地输出同相输入反相输入增益设定旁路电源增益设定音频集成功率放大电路LM386

第76页:输入的应用

输入LM386典型应用电路

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第77页:功率放大电路(续)

RSRBRC++uSuo+UCCRSRB++uSuo+UCCRSRC++uSuo+UCCRSRC++uSuo+UCCRBUBE=0uo=UCCUBE>UCEiB=0

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