放大電路動(dòng)態(tài)分析演示文稿

放大電路動(dòng)態(tài)分析演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)增益常用分貝（dB)作為單位，1分貝＝1/10貝爾，源于功率增益的對(duì)數(shù)：“0dB”相當(dāng)于Av＝1；“20dB”相當(dāng)于Av＝10；“40dB”相當(dāng)于Av＝100；“-20dB”相當(dāng)于Av＝0.1；“-40dB”相當(dāng)于Av＝0.01；……分貝當(dāng)用于電壓增益時(shí)：當(dāng)前第2頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)(2)輸入電阻Ri輸入電阻Ri是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，定義為輸入電壓與輸入電流之比。輸入電阻反映了放大電路從信號(hào)源所汲取電壓的能力。Ri越大，則信號(hào)源內(nèi)阻上的壓降越小，放大電路所得到的輸入電壓越接近信號(hào)源電壓。輸入電阻影響源電壓增益當(dāng)前第3頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)(3)輸出電阻Ro放大電路負(fù)載開路時(shí)從輸出端看進(jìn)去的等效電阻。輸出電阻Ro的大小，反映了放大電路帶負(fù)載的能力。Ro越小，則放大電路帶負(fù)載能力越強(qiáng)，電路輸出越接近恒壓源輸出。VoIoRo小Ro大VooRo=0放大電路負(fù)載特性開路輸出電壓Voo當(dāng)前第4頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)輸出電阻Ro的確定：①分析電路時(shí)采用在輸出端反加等效信號(hào)源的方法。②在實(shí)驗(yàn)室采用測(cè)量的方法。當(dāng)前第5頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)(4)通頻帶當(dāng)放大電路的信號(hào)頻率很低或很高時(shí)，由于電路中存在的電抗元件以及晶體管的結(jié)電容和極間電容的影響，放大電路的電壓放大倍數(shù)在低頻段或高頻段都要降低，只有在中頻段范圍內(nèi)放大倍數(shù)為常數(shù)。通頻帶越寬，表明放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的適應(yīng)能力越強(qiáng)。如對(duì)于擴(kuò)音機(jī)電路，其通頻帶應(yīng)大于音頻范圍(20Hz~20kHz)。上限頻率：fH下限頻率：fL通頻帶：當(dāng)前第6頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)(5)最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度是放大電路在輸出波形不產(chǎn)生非線性失真的條件下，所能提供的最大輸出電壓(或輸出電流)的峰值，用Vom(或Iom)表示。截止失真：由于進(jìn)入截止區(qū)而產(chǎn)生的失真。飽和失真：由于進(jìn)入飽和區(qū)而產(chǎn)生的失真。當(dāng)前第7頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

大寫大下標(biāo)：直流量，如IB、IBQ、VCEQ。

符號(hào)表示

小寫小下標(biāo)：交流量，如ib、vce、vi、vo。

小寫大下標(biāo)：瞬時(shí)量，如iB、vCE。

大寫小下標(biāo)：交流量的有效值、峰值或

峰峰值，如Ib、Vo、Vom、Vopp。例：VCEQ＝8V瞬時(shí)量直流量(靜態(tài)分量)交流量(動(dòng)態(tài)分量)交流分量的有效值峰值當(dāng)前第8頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)2.2.2半導(dǎo)體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)模型一、三極管的低頻小信號(hào)模型(1)輸入回路b-e之間等效為一動(dòng)態(tài)電阻rbe。當(dāng)前第9頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)(2)輸出回路，集電極電流的變化ΔiC可以看作ΔiB和ΔvCE分別單獨(dú)變化時(shí)引起的。①當(dāng)vCE＝VCEQ不變時(shí)，②當(dāng)iB＝IBQ＋ΔiB不變時(shí),當(dāng)ΔiB和ΔvCE同時(shí)作用時(shí)，所以，輸出回路c-e間的模型由受控電流源“βΔiB”和c-e間動(dòng)態(tài)輸出電阻rce并聯(lián)組成。當(dāng)前第10頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)動(dòng)態(tài)輸出電阻rce一般很大，通常可以忽略。當(dāng)前第11頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)①只適用于低頻小信號(hào)下。②討論的是變化量或交流分量，不允許出現(xiàn)直流量或瞬時(shí)量符號(hào)。③微變參數(shù)，與Q點(diǎn)有關(guān)，不是固定常數(shù)。④電流源“βΔiB”方向和大小由ΔiB決定。無論對(duì)NPN型或PNP型都是如此。⑤rbe可用公式估算：在應(yīng)用三極管低頻小信號(hào)模型時(shí)應(yīng)注意：rbb′約為100~300ΩVT＝26mV當(dāng)前第12頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

由網(wǎng)絡(luò)方程導(dǎo)出模型ΔvBE=h11ΔiB+h12ΔvCEΔiC=h21ΔiB+h22ΔvCE①h11是輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻當(dāng)前第13頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)③h21是輸出端交流短路時(shí)的電流放大系數(shù)④h22是輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)由于四個(gè)參數(shù)的量綱不同，故稱混合參數(shù)（H參數(shù)）模型。當(dāng)忽略h12時(shí)，H參數(shù)等效模型與小信號(hào)模型是相同的。h12輸出電壓的變化對(duì)輸入端電壓的變化的影響，可忽略不計(jì)。②h12是輸入端交流開路時(shí)的電壓反饋系數(shù)當(dāng)前第14頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)二、場(chǎng)效應(yīng)管的低頻小信號(hào)模型VDDVDD/RdQQ’gs+-ds+-當(dāng)前第15頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)輸入回路：由于場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電流為零，輸入回路柵極源極之間可用開路來等效。輸出回路：受控電流源“gmΔvGS”和動(dòng)態(tài)電阻rds并聯(lián)。gm：低頻跨導(dǎo)，它表征了ΔvGS對(duì)ΔiD的控制能力。rds：輸出電阻（動(dòng)態(tài)電阻），通?？珊雎?。受控電流源方向：對(duì)6種類型FET都適用。當(dāng)前第16頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)2.2.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析交流通路：是指放大電路在輸入信號(hào)作用下，與信號(hào)電流和信號(hào)電壓相關(guān)的通路，僅用于研究電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。動(dòng)態(tài)分析是在放大電路的交流通路基礎(chǔ)上，假定放大器件工作在線性放大區(qū)內(nèi)，利用其小信號(hào)模型建立放大電路的等效電路，然后計(jì)算電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。所有耦合電容和旁路電容當(dāng)作交流短路；（∵容量設(shè)計(jì)得很大，容抗很小，∴可忽略不計(jì)。）所有直流電源當(dāng)作交流短路。（∵理想電壓源對(duì)交流信號(hào)而言，其交流變化量為零，∴可交流短路。）

交流通路的畫法當(dāng)前第17頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)一、放大電路的三種基本組態(tài)

共射組態(tài)(CE)當(dāng)前第18頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

共集組態(tài)(CC)當(dāng)前第19頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

共基組態(tài)(CB)當(dāng)前第20頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)FET放大電路的三種基本組態(tài)

共源組態(tài)(CS)當(dāng)前第21頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

共漏組態(tài)(CD)當(dāng)前第22頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

共柵組態(tài)(CG)當(dāng)前第23頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)二、基本放大電路的動(dòng)態(tài)分析①求靜態(tài)工作點(diǎn)，根據(jù)Q點(diǎn)計(jì)算小信號(hào)模型參數(shù)，如rbe；②確定交流通路；③畫出微變等效電路；④計(jì)算動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（如Av、Ri、Ro）。放大電路分析的一般步驟：當(dāng)前第24頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)1．共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析當(dāng)前第25頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)①求電壓放大倍數(shù)②計(jì)算輸入電阻③計(jì)算輸出電阻當(dāng)前第26頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)2．共集放大電路的動(dòng)態(tài)分析①求電壓放大倍數(shù)且共集放大電路的電壓放大倍數(shù)近似為1，又稱為射極跟隨器。當(dāng)前第27頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)②計(jì)算輸入電阻③計(jì)算輸出電阻當(dāng)前第28頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)①求電壓放大倍數(shù)②計(jì)算輸入電阻③計(jì)算輸出電阻3．共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析Ro≈Rc當(dāng)前第29頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)【例】三極管CE放大電路如圖所示，設(shè)三極管在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的β＝50。試計(jì)算：（1）Av、Ri、Ro；（2）若改用β＝100的三極管，重新計(jì)算Av、Ri、Ro；（3）若不接Ce，對(duì)電路的性能指標(biāo)有何影響？當(dāng)前第30頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（1）kΩmAmA解：RbRe當(dāng)前第31頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（1）當(dāng)前第32頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（2）若改用β＝100的三極管mAmARe能抑制溫漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，還允許β在一定范圍內(nèi)選擇。β=50β=100IEQ1.3mA1.36mAAv

-62-71rbe1.2kΩ2.1kΩ當(dāng)前第33頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（3）若不接Ce為什么需要接旁路電容Ce？當(dāng)前第34頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)【例】由三極管構(gòu)成的電流源電路如圖所示。設(shè)三極管的β＝50，rce＝50kΩ。要求：（1）寫出IC與VZ的關(guān)系式；（2）計(jì)算電流源的輸出電阻Ro；（3）分析當(dāng)負(fù)載電阻RL改變時(shí)，電流源的靜態(tài)工作條件。解：（1）mA當(dāng)前第35頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（2）計(jì)算Ro當(dāng)前第36頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)該電流源電路有很高的輸出電阻，因而具有較理想的恒流源特性。當(dāng)時(shí)，（3）當(dāng)負(fù)載電阻RL增大到使VCEQ＜0.7V時(shí)，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)，ICQ≠IEQ，因而ICQ無法繼續(xù)保持恒流。該恒流源電路僅允許負(fù)載RL在0~576Ω之間變化。當(dāng)前第37頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)4．FET放大電路的動(dòng)態(tài)分析共源（CS）放大電路當(dāng)前第38頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)共漏（CD）放大電路當(dāng)前第39頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)共柵（CG）放大電路當(dāng)前第40頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)直流負(fù)載線方程直流負(fù)載線當(dāng)前第41頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)+-Rb+-vi交流負(fù)載線方程直流負(fù)載線直流負(fù)載線方程交流負(fù)載線截止失真飽和失真最大不失真輸出幅度當(dāng)前第42頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)三、放大電路三種組態(tài)性能指標(biāo)的比較當(dāng)前第43頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)多級(jí)放大電路可以充分利用各個(gè)單級(jí)放大電路的優(yōu)點(diǎn)，滿足各種不同的要求。1．級(jí)間耦合連接原則：①靜態(tài)時(shí)各級(jí)應(yīng)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；②動(dòng)態(tài)時(shí)信號(hào)能實(shí)現(xiàn)暢通有效的傳遞。

阻容耦合優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相不影響，在分立元件電路中應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是不能放大頻率較低的信號(hào)和直流信號(hào)，低頻響應(yīng)較差，且不便于集成化。當(dāng)前第44頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是低頻特性好，可以放大變化緩慢的信號(hào)，易于集成化。缺點(diǎn)是各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試較困難；并且還存在零點(diǎn)漂移問題。

直接耦合

變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)是各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，能實(shí)現(xiàn)阻抗變換。缺點(diǎn)是頻率特性不好，且非常笨重。當(dāng)前第45頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)

光電耦合抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字電路中應(yīng)用廣泛。當(dāng)前第46頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)2．多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)應(yīng)考慮負(fù)載效應(yīng)：后一級(jí)放大電路的輸入電阻作為前一級(jí)放大電路的負(fù)載對(duì)它的影響。當(dāng)前第47頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)多級(jí)電路的輸入電阻就是第一級(jí)放大電路的輸入電阻，當(dāng)?shù)谝患?jí)為CC電路時(shí)，應(yīng)考慮第二級(jí)輸入電阻的影響。多級(jí)電路的輸出電阻就是末級(jí)放大電路的輸出電阻，當(dāng)末級(jí)電路為CC電路時(shí)，應(yīng)考慮末前級(jí)輸出電阻的影響。當(dāng)前第48頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)【例】已知β1＝β2＝5０，rbb'=300Ω，求（1）電壓放大倍數(shù)；（2）輸入電阻；（3）在A、B間跨接一個(gè)大容量的電容時(shí)，放大器輸入電阻能顯著提高嗎？當(dāng)前第49頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)c1RbR1R2rbe1Re1?ib1ib1Re2rbe2?ib2ib2R4+vi_b2e2c2b1e1+vo_當(dāng)前第50頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)解：（1）Rb2ReRb1RbA當(dāng)前第51頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)當(dāng)前第52頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)c1RbR1R2rbe1Re1?ib1ib1Re2rbe2?ib2ib2R4+vi_b2e2c2b1e1+vo_Ri2當(dāng)前第53頁(yè)\共有55頁(yè)\編于星期五\0點(diǎn)（2）c1RbR