模擬電子技術(shù)電子教案(第二章)

1、模擬電子技術(shù)電子教案,制作人：郭建才 華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院,第二章 放大電路分析基礎(chǔ),教學(xué)目標(biāo),本章是本課程的重點(diǎn)內(nèi)容，本章應(yīng)熟練掌握以下內(nèi)容： 放大電路直流工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）的估算 放大電路指標(biāo)計(jì)算，含電壓放大系數(shù)AuUo /Ui、輸入電阻ri、輸出電阻ro的計(jì)算 根據(jù)輸出電壓波形，判斷非線性失真的類(lèi)型，及怎樣調(diào)整電路參數(shù)消除非線性失真。,教學(xué)內(nèi)容,2. 1 放大電路工作原理 2. 2 放大電路的直流工作狀態(tài) 2. 3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 2. 4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定及其偏置電路 2. 5 多級(jí)放大電路,放大電路的分析方法,放大電路分析,靜態(tài)分析,動(dòng)態(tài)分析,圖解法,微變等效電路法,圖解法,

2、計(jì)算機(jī)仿真,解釋法（估算法）,2. 1 放大電路工作原理,2. 1. 1 放大電路的組成原理 2. 1. 2 直流通路和交流通路,2. 1. 1 放大電路的組成原理,放大電路應(yīng)具備的條件 放大器件應(yīng)工作在放大區(qū)。對(duì)三極管而言，發(fā)射結(jié)應(yīng)正向運(yùn)用，集電結(jié)應(yīng)反向運(yùn)用。 輸入信號(hào)能輸送至放大器件的輸入端，即三極管的發(fā)射結(jié)。 有信號(hào)電壓輸出。,發(fā)射結(jié)正向運(yùn)用,信號(hào)能輸送至放大器件的發(fā)射結(jié),集電結(jié)反向運(yùn)用,有信號(hào)電壓輸出,2. 1. 2 直流通路和交流通路,直流通路，即直流成分的通路。將放大電路中的耦合電容和旁路電容視為開(kāi)路。 交流通路，即交流成分的通路。將放大電路中的直流電源、耦合電容、旁路電容視為短路

3、。,放大電路的直流通路,直流通路,放大電路的交流通路,2.2 放大電路的直流工作狀態(tài),2. 2. 1 解析法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 2. 2. 2 圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn) 2. 2. 3 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,2. 2. 1 解析法確定靜態(tài)工作點(diǎn),靜態(tài)：輸入信號(hào)為零（Ui= 0 或 ii= 0）時(shí)，放大電路的工作狀態(tài)，也稱(chēng)直流工作狀態(tài)。 電路處于靜態(tài)時(shí)，三極管個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn)，稱(chēng)為靜態(tài)工作點(diǎn)，常稱(chēng)為Q點(diǎn)。一般用IB、 IC、和UCE 表示。,（1）估算IB（ UBE 0.7V),RB稱(chēng)為偏置電阻，IB稱(chēng)為偏置電流。,（2）估算UCE、Ic,IC,UCE,Ic= IB,采用該

4、方法分析靜態(tài)工作點(diǎn)，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。,共射極放大電路,2. 2. 2 圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn),UCE=ECICRC,直流負(fù)載線,與IB所決定的那一條輸出特性曲線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn),IB,靜態(tài)UCE,靜態(tài)IC,UCE=ECICRC,2. 2. 3 電路參數(shù)對(duì)工作點(diǎn)的影響,2. 3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析,2.3.1 圖解法分析動(dòng)態(tài)特性,兩種方法： 1、當(dāng)輸入交流信號(hào)后，其負(fù)載是RLRC/RL。按交流負(fù)載線必通過(guò)Q點(diǎn)，且斜率為RL，作出交流負(fù)載線。 2、UCC =UCEQ+ICQRL,斜率-1/RL-1/RC/RL,UCC =UCEQ+ICQRL,ICQ,各點(diǎn)波形,uo比ui幅度放大且相位

5、相反,2.3.2 放大電路的非線性失真,從交流負(fù)載線與特性曲線的交點(diǎn)分析波形關(guān)系，可以確定最大不失真輸出電壓，判斷非線性失真的類(lèi)型。,Ucem=ICQRL,uo,可輸出的最大不失真信號(hào),合適的靜態(tài)工作點(diǎn),uo,Q點(diǎn)過(guò)低，信號(hào)進(jìn)入截止區(qū),稱(chēng)為截止失真,信號(hào)波形,uo,Q點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū),稱(chēng)為飽和失真,信號(hào)波形,1、,三極管的微變等效電路,輸入回路,當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。,uBE,對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管BE間等效于電阻rbe。,2.3.3 微變等效電路法,對(duì)輸入的小交流信號(hào)而言，三極管BE間等效于電阻rbe。,e,ube,b,e,c,輸出回路,由于：,所以，輸出

6、端相當(dāng)于1個(gè)受 ib控制的電流源。,且電流源兩端還要并聯(lián)一個(gè)大電阻rce。,rce的含義,rce很大，一般忽略。,三極管的微變等效電路,e,b,c,b,e,c,rbe,ic =ib,ic,uo,交流等效電路,微變等效電路,ui,uo,2.3.4 三種基本組態(tài)放大電路的分析,1. 放大電路的性能指標(biāo),電壓放大倍數(shù)Au 電流放大倍數(shù)Ai 功率放大倍數(shù)Ap 輸入電阻ri 輸出電阻ro,電壓放大倍數(shù)Au,Ui和Uo分別是輸入和輸出電壓的有效值。,Au =Ui/Uo,從輸入端看進(jìn)去的等效電阻,從輸入端看進(jìn)去的等效電阻,輸入電阻和輸出電阻,輸入電阻ri,輸入電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。,ri表

7、明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。 ri越大，放大電路從信號(hào)源吸取的電流就越小。,輸出電阻ro,輸出電阻ro是從輸出端看進(jìn)去的放大電路的等效電阻。,輸出電阻ro表明放大電路帶負(fù)載的能力。ro越小，表明放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。,輸出電阻的定義：,輸出電阻ro的測(cè)量,測(cè)量方法： 1、在輸入端輸入正弦信號(hào) 2、令RL，測(cè)出A、B間UO 3、接入RL，測(cè)出A、B間Uo,Uo=Uo/（ ro + RL ） RL 則： ro =（ Uo/Uo1）RL,A,B,阻抗匹配,阻抗匹配是電子技術(shù)中常見(jiàn)的一種工作狀態(tài)，它反映了輸人電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān)系。當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí)，將獲得最大的功率傳輸。反

8、之，當(dāng)電路阻抗失配時(shí)，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對(duì)電路產(chǎn)生損害。 例如，無(wú)線電發(fā)信機(jī)的輸出阻抗與饋線的阻抗、饋線與天線的阻抗也應(yīng)達(dá)到一致。如果阻抗值不一致，發(fā)信機(jī)輸出的高頻能量將不能全部由天線發(fā)射出去。這部分沒(méi)有發(fā)射出去的能量會(huì)反射回來(lái)，產(chǎn)生駐波。,功放與音箱的阻抗匹配,功放的額定輸出阻抗，應(yīng)與音箱的額定阻抗相一致。此時(shí)，功放處于最佳設(shè)計(jì)負(fù)載線狀態(tài)，因此可以給出最大不失真功率，如果音箱的額定阻抗大于功放的額定輸出阻抗，功放的實(shí)際輸出功率將會(huì)小于額定輸出功率。如果音箱的額定阻抗小于功放的額定輸出阻抗，音響系統(tǒng)能工作，但功放有過(guò)載的危險(xiǎn)，要求功放有完善的過(guò)流保護(hù)措施來(lái)解決。,300歐/75歐

9、電視天線阻抗匹配器,創(chuàng)維37L05HR液晶電視接口,75歐電視天線接口,2. 共發(fā)射極放大電路,3. 共集電極放大電路,3. 共集電極放大電路,3. 共集電極放大電路,共集電極放大電路，也叫射極輸出器。 特點(diǎn)：同相放大，放大倍數(shù)約為1，輸入電阻大，輸出電阻小。,3. 共集電極放大電路,射極輸出器的輸入電阻很大，從信號(hào)源取得的信號(hào)大。,射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。,所謂帶負(fù)載能力強(qiáng)，是指當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，放大倍數(shù)基本不變。,4.共基極放大電路,5.三種基本放大電路性能比較,共發(fā)射極： 輸出電壓與輸入電壓反相，ri、ro適中，應(yīng)用廣泛。 共集電極： 輸出電壓與輸入電壓同相， ri高、ro低

10、，起隔離作用。 共基極 ： 輸出電壓與輸入電壓同相， ri低、ro高，用于寬頻放大。,2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定及其偏置電路,為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。,但是，靜態(tài)工作點(diǎn)由UBE、和ICEO決定，這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。,Q變,IC變,分壓式偏置電阻,RE射極直流負(fù)反饋電阻,CE 交流旁路電容,IR=（510）IB I= IR + IB IR,25 多級(jí)放大電路,多級(jí)放大器的耦合方式有 阻容耦合 直接耦合 變壓器耦合,2.5.1多級(jí)放大器的耦合方式,阻容耦合,阻容耦合：各級(jí)間工作點(diǎn)互相獨(dú)立，便于調(diào)整；由于電容器的存在，它不能放大變化緩慢的(直流)信號(hào)，不便于集成。,直接耦合,直流耦合：工作點(diǎn)前后互相影響，調(diào)整困難，它不僅能放大交流信號(hào)，也能放大直流信號(hào)，便于集成存在零漂現(xiàn)象。,變壓器耦合,工作點(diǎn)互相獨(dú)立，便于調(diào)整；成本高、體積重；只能放大