《多極放大電路》課件

多極放大電路多級放大電路是指由多個(gè)放大級串聯(lián)而成的電路，每個(gè)放大級都由一個(gè)或多個(gè)晶體管組成。多級放大電路可以實(shí)現(xiàn)更高的放大倍數(shù)，更低的輸出阻抗，更高的輸入阻抗，以及更寬的帶寬。課程目標(biāo)理解多極放大電路的概念掌握多極放大電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。分析多極放大電路的特性例如：放大倍數(shù)、輸入輸出阻抗、頻率特性等。掌握多極放大電路的應(yīng)用了解不同類型的多極放大電路在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用場景。提高電路分析與設(shè)計(jì)能力通過學(xué)習(xí)，能夠獨(dú)立分析和設(shè)計(jì)簡單的多極放大電路。什么是多極放大電路多極放大電路是指由多個(gè)晶體管組成的放大電路，它可以實(shí)現(xiàn)比單極放大電路更復(fù)雜的功能，如更高的增益、更低的失真、更寬的帶寬等。與單極放大電路相比，多極放大電路能夠提供更復(fù)雜的增益特性，降低噪聲，并擁有更寬的頻率響應(yīng)范圍。多極放大電路的分類共源放大電路源極接地，輸入信號(hào)加在柵極，輸出信號(hào)從漏極輸出。共集放大電路集電極接地，輸入信號(hào)加在基極，輸出信號(hào)從發(fā)射極輸出。共柵放大電路柵極接地，輸入信號(hào)加在源極，輸出信號(hào)從漏極輸出。共源放大電路基本結(jié)構(gòu)共源放大電路是一種基本的多極放大電路類型，其結(jié)構(gòu)簡單，易于理解和實(shí)現(xiàn)。信號(hào)放大該電路通過對輸入信號(hào)進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)信號(hào)增益，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。共源放大電路的基本特性電壓放大輸入信號(hào)的電壓被放大，輸出信號(hào)的電壓高于輸入信號(hào)的電壓。電流放大輸入信號(hào)的電流被放大，輸出信號(hào)的電流高于輸入信號(hào)的電流。相位變化輸出信號(hào)的相位相對于輸入信號(hào)發(fā)生變化，通常為180度。輸出阻抗輸出阻抗較低，這使得共源放大電路可以驅(qū)動(dòng)較低的負(fù)載。共源放大電路的等效電路模型共源放大電路的等效電路模型可以幫助我們更好地理解電路的行為。模型使用一個(gè)電流源和一個(gè)電阻來模擬晶體管的特性。通過分析模型，我們可以確定電路的增益、輸入阻抗和輸出阻抗。共源放大電路的放大特性共源放大電路的放大特性是指輸入信號(hào)在放大電路中得到放大的程度。放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的關(guān)鍵指標(biāo)，是指輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值之比。共源放大電路的放大倍數(shù)與晶體管的類型、工作狀態(tài)和電路參數(shù)有關(guān)。共源放大電路的放大倍數(shù)通?？梢赃_(dá)到數(shù)十甚至數(shù)百倍。10放大倍數(shù)放大倍數(shù)是指輸出信號(hào)與輸入信號(hào)幅值之比100輸入阻抗輸入阻抗是指電路輸入端的等效電阻1K輸出阻抗輸出阻抗是指電路輸出端的等效電阻共源放大電路的輸入阻抗和輸出阻抗輸入阻抗輸出阻抗通常較高通常較低取決于源極電阻取決于漏極電阻影響信號(hào)源的負(fù)載影響輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力共源放大電路的偏置方式11.自偏置自偏置是利用放大器本身的特性實(shí)現(xiàn)偏置的一種方法。它利用晶體管的電流增益和輸出阻抗來穩(wěn)定工作點(diǎn)。22.恒流源偏置恒流源偏置是利用恒流源來為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流。它可以有效地抑制溫度變化帶來的影響，使電路性能更加穩(wěn)定。33.雙電源偏置雙電源偏置是利用兩個(gè)電源來為放大電路提供偏置電壓。它可以提高放大電路的動(dòng)態(tài)范圍，使其可以處理更大的信號(hào)。44.混合偏置混合偏置是將上述幾種偏置方式結(jié)合起來使用，以獲得最佳的性能。共集放大電路共集放大電路的結(jié)構(gòu)發(fā)射極接地，輸入信號(hào)加在基極，輸出信號(hào)從集電極輸出?；咎匦跃哂懈咻斎胱杩?、低輸出阻抗和電壓增益小于1的特性。應(yīng)用常用于信號(hào)緩沖、阻抗匹配和電壓跟隨等電路。共集放大電路的基本特性輸出跟隨輸入輸出電壓幾乎等于輸入電壓，具有電壓跟隨特性。高輸入阻抗輸入阻抗很高，對信號(hào)源的負(fù)載影響很小。低輸出阻抗輸出阻抗很低，可以驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載。電流放大輸出電流大于輸入電流，具有電流放大作用。共集放大電路的等效電路模型共集放大電路的等效電路模型是基于實(shí)際電路分析和簡化得到的，它使用一個(gè)等效的電壓源和一個(gè)等效的電阻來表示電路中的信號(hào)傳遞過程。等效電路模型能夠幫助我們更直觀地理解電路的輸入阻抗、輸出阻抗、增益等參數(shù)，并為電路設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。共集放大電路的放大特性共集放大電路，又稱射極跟隨器，是一種電壓跟隨器。它具有較高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗。由于信號(hào)幾乎沒有被衰減，因此它可以用來匹配阻抗。它也具有較高的電流增益。共集放大電路的輸出電壓與輸入電壓幾乎相同，因此放大倍數(shù)接近于1。輸出電壓滯后于輸入電壓，延遲時(shí)間很小，幾乎可以忽略不計(jì)。共集放大電路的輸入阻抗非常高，而輸出阻抗非常低，這使其成為緩沖電路的理想選擇。共集放大電路的輸入阻抗和輸出阻抗共集放大電路，也稱為發(fā)射極跟隨器，具有高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。高輸入阻抗可以有效地防止信號(hào)源負(fù)載，確保信號(hào)完整性。低輸出阻抗可以實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的良好驅(qū)動(dòng)能力，提高信號(hào)傳輸效率。100K輸入阻抗100輸出阻抗共集放大電路的偏置方式電壓偏置利用一個(gè)穩(wěn)定的電壓源來設(shè)定晶體管的基極電壓，從而控制發(fā)射極電流的大小。電流偏置通過一個(gè)穩(wěn)定的電流源來設(shè)定晶體管的基極電流，從而控制發(fā)射極電流的大小。自偏置利用放大電路本身的特性，通過負(fù)反饋的方式來穩(wěn)定晶體管的偏置點(diǎn)。組合偏置結(jié)合電壓偏置和電流偏置的優(yōu)點(diǎn)，可以提高電路的穩(wěn)定性和性能。共柵放大電路共柵放大電路是一種三極管放大電路，其輸入端連接到發(fā)射極，輸出端連接到集電極，柵極連接到信號(hào)源，是三個(gè)基本放大電路中唯一一個(gè)輸入阻抗很低、輸出阻抗很高的放大電路。共柵放大電路的應(yīng)用場景包括：高頻放大、緩沖放大、阻抗匹配等。共柵放大電路的基本特性高輸入阻抗共柵放大電路的輸入阻抗很高，因?yàn)樗鼪]有直接連接到輸入信號(hào)源。低輸出阻抗由于輸出信號(hào)從源極輸出，因此輸出阻抗較低。電壓增益接近于1共柵放大電路的電壓增益通常接近于1，因?yàn)檩斎牒洼敵鲭妷簬缀跸嗤?。電流增益較高由于輸入阻抗高，電流增益較高。共柵放大電路的等效電路模型共柵放大電路的等效電路模型，可以將晶體管簡化為電流源，等效電路模型可以幫助我們更好地理解共柵放大電路的工作原理。通過等效電路模型，可以更直觀地分析共柵放大電路的放大特性，以及輸入阻抗和輸出阻抗。共柵放大電路的等效電路模型主要包含一個(gè)電流源、一個(gè)電阻和一個(gè)電容。其中電流源表示晶體管的輸出電流，電阻表示晶體管的輸出電阻，電容表示晶體管的輸出電容。共柵放大電路的放大特性共柵放大電路具有電壓放大功能，但電流放大倍數(shù)接近于1。這意味著輸入信號(hào)電壓在輸出端會(huì)被放大，但電流幅度變化很小。電壓放大倍數(shù)(Av)接近于1電流放大倍數(shù)(Ai)接近于1功率放大倍數(shù)(Ap)接近于1共柵放大電路的功率放大倍數(shù)也接近于1，這意味著輸出功率與輸入功率基本一致。共柵放大電路的輸入阻抗和輸出阻抗共柵放大電路的輸入阻抗非常低，輸出阻抗很高，輸出阻抗與共源放大電路相同，輸入阻抗與共集放大電路相同。共柵放大電路的輸入阻抗低，因?yàn)樗鼘⑤斎胄盘?hào)直接應(yīng)用于源極，源極具有較低的阻抗。輸出阻抗高，因?yàn)樗鼘⑿盘?hào)從漏極輸出，漏極具有較高的阻抗。共柵放大電路的偏置方式11.自偏置這種偏置方式簡單易行，但穩(wěn)定性相對較差，容易受到溫度變化的影響。22.恒流源偏置恒流源偏置可以提高電路的穩(wěn)定性，使輸出電流更加穩(wěn)定，減少溫度變化的影響。33.雙電源偏置雙電源偏置可以提供更寬的輸出電壓范圍，并提高電路的動(dòng)態(tài)范圍。44.復(fù)合偏置復(fù)合偏置結(jié)合了以上幾種偏置方式的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性和寬動(dòng)態(tài)范圍。多極放大電路的應(yīng)用舉例音頻放大器多極放大電路可用于音頻放大器，以提高音頻信號(hào)的音量。例如，在音響系統(tǒng)中，多極放大電路可以放大來自麥克風(fēng)或樂器的弱信號(hào)，以便將其發(fā)送到揚(yáng)聲器。視頻放大器多極放大電路可以用于視頻放大器，以提高視頻信號(hào)的強(qiáng)度。例如，在電視機(jī)或監(jiān)控系統(tǒng)中，多極放大電路可以放大來自攝像機(jī)的視頻信號(hào)，以便將其發(fā)送到顯示器。電子電路中的噪聲隨機(jī)信號(hào)噪聲是隨機(jī)信號(hào)，影響電子電路性能。干擾來源熱噪聲散粒噪聲閃爍噪聲外部干擾信號(hào)失真噪聲會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量，導(dǎo)致信號(hào)失真。電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮噪聲的影響，降低噪聲。多極放大電路的噪聲特性11.噪聲源多極放大電路中，噪聲源來自晶體管內(nèi)部，包括熱噪聲、散粒噪聲和閃爍噪聲。22.噪聲放大放大電路會(huì)放大信號(hào)，同時(shí)也放大噪聲，最終輸出信號(hào)中包含噪聲。33.噪聲抑制設(shè)計(jì)時(shí)可以通過選擇低噪聲器件、采用負(fù)反饋等方法，抑制噪聲影響。44.噪聲指標(biāo)噪聲指標(biāo)可以用來衡量放大電路的噪聲特性，例如噪聲系數(shù)和噪聲溫度。多極放大電路的電源供應(yīng)電源類型多極放大電路通常使用直流電源，例如電池或電源適配器。電源的電壓和電流必須滿足電路的功耗需求。電壓穩(wěn)定性電源電壓的穩(wěn)定性對于電路的正常工作至關(guān)重要。電壓波動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致放大器的增益和輸出信號(hào)失真。電源噪聲電源中的噪聲可能會(huì)被放大器放大，從而影響電路的性能。應(yīng)選擇低噪聲電源，并采取措施降低電源噪聲的影響。電源濾波在電源輸入端使用濾波器可以降低電源噪聲，并提高電源的穩(wěn)定性。多極放大電路的熱穩(wěn)定性溫度變化影響溫度變化會(huì)影響半導(dǎo)體材料的特性，導(dǎo)致電流增益、偏置點(diǎn)等參數(shù)發(fā)生改變。溫度補(bǔ)償電路采用溫度補(bǔ)償電路可以減小溫度變化對電路性能的影響，提高放大電路的穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性測試測試儀器通過模擬環(huán)境溫度變化，對多極放大電路進(jìn)行性能評估，確保其在不同溫度下都能正常工作。多極放大電路的功率放大功率放大功率放大器是指將信號(hào)的功率放大，并驅(qū)動(dòng)負(fù)載。多極放大電路可用