放大器原理

nullCHAP.3 Basic Amplifier CircuitsCHAP.3 Basic Amplifier CircuitsCHECKPOINT 放大器的基本工作原理 用图解法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 共发射极放大器的静态工作点，及 最大不失真输出幅度。 用小信号等效电路分析BJT三种组态放大器和FET 共源放大器，并进行比较。 用小信号等效电路分析等效电路分析多级放大器 的性能。 了解放大器的频率特性。§ 3.1 Basic Concept§ 3.1 Basic Concept 放大器是放大电信号的装置，其基本任务是将微弱信号不失真地放大到所需的值，即用较小的信号去控制较大的信号。器件——电子管、晶体管、集成电路用途——放大电压、电流、功率信号信号——大信号、小信号耦合方式——直接、阻容、变压器、光电频率——直流、低频、高频、视频 放大器 类型一. Main Properties一. Main Properties1. Gain衡量放大器放大微弱信号的能力2. Input Resister Ri2. Input Resister Ri 衡量放大器对输入信号的衰减程度，其大小应从 信号有效地传输来确定 传输电压信号要求Ri>>Rs3. Output Resister RO3. Output Resister RO 衡量放大器对带负载的能力，其大小应从 信号有效地传输来确定 当负载变化时，Uo基本不变，则要求Ro小Ro的计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与电路分析一致4. Distortions4. Distortions晶体管输入、输出特性的 非线性产生非线性失真，DistortionsNonlinearLinear(Frequency)AmplitudePhase其大小与工作点位置、信 号大小有关 二. Basic Circuit—CE二. Basic Circuit—CE 分析 各元件的作用Ui=0，晶体管各极电流、电压为直流 值，放大器处于静态(直流)工作。加入输入信号Ui后，晶体管各极电流、 电压随信号而变，放大器处于动态(交 流)工作。++ 习惯画法 习惯画法晶体必须工作管在放大区 信号能输入 信号能输出 波形基本不失真三. DC and AC Pass三. DC and AC Pass1. DC Pass—Find Q-pointnullExample 1Example 1 若基极接地或负电压，则偏置电流IBQ=0，管子截止，此时 UCEQ=UCC 。 若Rb=60KΩ，则IBQ=200uA，ICQ=8mA，UCEQ=-12V，这是不可能 的。此时放大器工作在饱和状态， UCEQ= UCE(sat)，ICQ=βIBQ 不再成立。已知：UBE(on)=0.7V，β=40，UCC=12V， Rb=240KΩ， Rc=3KΩ。求静态 工作点Q 。解： DiscussionExample 2Example 2-Ucc解： CONCLUSION 管子截止时：UCEQ=UCC 饱和时：UCEQ=UCES ≈02. AC Pass—Find Au、Ri、Ro2. AC Pass—Find Au、Ri、RoExample 1 Plot AC pass of figure (a) and (b)Example 1 Plot AC pass of figure (a) and (b) 图(a)和图(b)的直流通路相同Example 2 Plot DC and AC pass Example 2 Plot DC and AC pass § 3.2 Basic Analysis of Amplifier§ 3.2 Basic Analysis of Amplifier图解分析法：形象、直观，但难以准确定量分 析，用来分析非线性失真。等效电路法：对器件建模进行电路分析，运算 简便，结果误差小，仅适用于交 流小信号工作状态。 分析 放大器静态工作动态工作—求静态点Q(直流通路)—求Au Ri Ro(交流通路)估算法图解法等效电路法 分析方法一. Graphical Analysis一. Graphical Analysis 根据IBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。 用估算法求出基极电流IBQ（假设为40μA） Analysis Step1. DC Analysis 作直流负载线。 作直流负载线。 求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。直流负载线 与输出特性曲线上IB=40μA的交点就是静态工作点Q， 由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ 和UCEQ 。 根据集电极电流iC与集、射间电压uCE的 关系式uCE=UCC－iCRC可画出一条直线，该直线在纵轴 上的截距为UCC/RC ，在横轴上的截距为UCC 。null由uCE=UCC－iCRC所决定的直流负载线IB=40μA的输出特性曲线 过Q点作水平 线，在纵轴上 的截距即为ICQ 过Q点作垂线， 在横轴上的截 距即为UCEQUccUcc/Rc2. AC Analysis2. AC Analysis 由输出特性曲线和交流负载线求iC和uBE 根据静态分析方法，求出静态工作点Q 画放大器交流通路 根据ui在输入特性上求uBE和iB Analysis Step交流负载线交流负载线nulliB(uA)Q-point and Nonlinear DistortionsQ-point and Nonlinear DistortionsUCESRC↑— 负载线斜率增小 — Q点沿IBQ=40uA曲线平移达Q3Rb↓— IBQ↑— Q点沿负载线上移Rb↑— IBQ↓— Q点沿负载线下移RC↓— 负载线斜率增大 — Q点沿IBQ=40uA曲线平移达Q4— 极限点Q1 — 进入饱和状态— 极限点Q2 — 进入截止状态nullSaturation DistortionsCutoff DistortionsCutoff DistortionsCutoff DistortionsSummary 放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 由于C2的隔直作用，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量，且与输入电压ui反相。 放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载线越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 静态工作点Q设置得不合适，会产生非线性失真。即Q点选得偏高，易产生饱和失真；Q点选得偏低，易产生截止失真。Summary二. Small-Signal Equivalent Circuit Analysis二. Small-Signal Equivalent Circuit Analysis Analysis Step微变等效电路分析法：非线性元件晶体管在工作点附近的微小范围内，可等效成一个线性电路，此时放大电路可用线性电路的分析方法来分析。用估算法计算静态工作点Q，并求出rbe画出交流通路晶体管用交流小信号等效电路代替用电路分析法计算Au、Ri、Ronull计算Au、Ri、Ro计算Au、Ri、RoRL'=RC//RL计算Ro的方法是：信号源短路，负载RL断开，在输出端加电压U，求出由U产生的电流I，则 FEATURES FEATURES 输出电压信号与输入电压信号反相 电压放大倍数大 输入电阻小 输出电阻大CE AMPExample 1Example 1解：先求静态工作点Qnull再计算rbeExample 2Example 2解：1.用估算法计算静态工作点2.求电压放大倍数3.求输入电阻和输出电阻2.求电压放大倍数§3.3 Common-Collector Amplifier§3.3 Common-Collector Amplifier一. DC Analysis二. AC Analysis二. AC Analysis1.Au 2. 输入电阻Ri2. 输入电阻Ri3. 输出电阻Ro3. 输出电阻Rorbe 方法：信号源Us短路，去掉负载RL，输出端加电压U，产生 电流I，Ro=U/I。CC AMPCC AMP FEATURES 输出电压信号与输入电压信号同相 电压放大倍数小于1，但约等于1 输入电阻大 输出电阻很小Example 1Example 1己知：UCC=12V，Rb=200kΩ，Re=2kΩ，RL=3kΩ，RS=100Ω， β=50。 试求：1.估算静态工作点； 2.电压增益 Au； 3.输入电阻 Ri； 4.输出电阻 Ro。解：1.用估算法计算静态工作点2. Au2. Au3. Ri4. RoExample 2Example 2己知：UCC=12V，Rb=100kΩ，Rb1=40kΩ，Rb2=80kΩ，Re=3.6kΩ， RL=3.6kΩ，RS=100Ω，UBE(on)=0.8V， β=50。试求：解：1.用估算法计算静态工作点1.估算静态工作点； 2.电压增益 Au； 3.输入电阻 Ri； 4.输出电阻 Ro。 2. Au、 Ri、 Ro 2. Au、 Ri、 Ro§3.4 Common-Base Amplifier§3.4 Common-Base Amplifier一. DC Analysis二. AC Analysis二. AC Analysis CB AMPCB AMP FEATURES 输出电压信号与输入电压信号同相 电压放大倍数大 输入电阻很小 输出电阻大§3.5 FET Amplifier§3.5 FET Amplifier一. Bias Circuits1. Self-bias Circuit只要偏压，不要偏流。 FET种类较多，应用时注意极性。Features2. Voltage Divider Biasing2. Voltage Divider Biasing 二. FET Amplifier二. FET Amplifier1. 静态分析Common-Source Amplifier 根据分压式偏置电路求静态工作点null2. 动态分析Common-Drain AmplifierCommon-Drain Amplifier1. 静态分析 Rg1 +UDDC1 +－ Rg2RsRgC2Ui+－UoRL 根据分压式偏置电路求静态工作点2. 动态分析2. 动态分析§3.6 Multistage Amplifiers§3.6 Multistage Amplifiers一. Bias Problems不失真地、有效地传递信号常用耦合方式1.Interstage Coupling Mode 要 求 直接耦合 直接耦合 缺点：前、后级静态工作点相互有影响，需考 虑电平配置和零漂。 优点：易实现阻抗匹配。原、副边可以不共地。 输出电压的极性可随意改变。 缺点：体积大，尤其是低频工作时。 缺点：低频工作时，信号较难通过耦合电容。 优点：可放大缓变的信号、便于电路集成化 变压器耦合 阻容耦合 优点：容易实现，各级工作点独立。2. Selection of Configuration2. Selection of Configuration二. Gain、Input and Output Resistance 输入级 中间级 输出级高效率地输出功率3. Selection of Quiescent Point4. Common-Source Coupling Calculation Calculation 明确各级电路的组态，正确使用计算公式。计算电压增益时，需把后级的输入电阻作为前级 的负载电阻。多级放大器的输入电阻，一般地讲就是第一级的 输入电阻。若第一级是CC组态，则需考虑第二级 的输入电阻。多级放大器的输出电阻，一般地讲就是末级的输 出电阻。若末级是CC组态，则需把前级的输出电 阻作为末级的信号源内阻。§3.7 Amplifier Frequency Response§3.7 Amplifier Frequency Response 放大器要放大的信号通常不是一个单一频率的正 弦波。而是由许多频率成分组合起来的复杂波形。由于放大电路中电抗元件与晶体管极间电容的存在，对不同频率的信号，放大器增益的大小和相位都不同。Amplifier Gain Versus Frequency ResponseAmplifier Gain Versus Frequency Response中频段：电压放大倍数近似为常数。 低频段：耦合电容和发射极旁路电容的容抗增大，以致不可视 为短路，因而造成电压放大倍数减小。 高频段：晶体管的结电容以及电路中的分布电容等的容抗减小， 以致不可视为开路，也会使电压放大倍数降低。