放大概念

小功率信號變成一個大功率信號，需要一個核心器件(三極管)做這件事，核心器件的能量由電源提供，通過核心器件用小功率的信號去控制大電源，來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和控制，前提是不能失真，可以用一系列正弦波進行觀測

電子電路放大的基本特征：功率放大 (即不單是電流或是電壓)

放大電路的本質(zhì)：能量的控制和轉(zhuǎn)換

放大電路中必要條件：有源元件(能夠控制能量)

放大的前提條件：不失真(只有在不失真的情況下的放大才有意義)

放大電路核心元件：晶體管(工作在放大區(qū))和場效應(yīng)管(工作在恒流區(qū))

測試信號：正弦波(任何穩(wěn)態(tài)信號都可以分解為若干頻率正弦信號)

主要性能指標

放大電路得到的信號就是Ri與Rs對Us的分壓

放大倍數(shù) A 通常研究電壓放大倍數(shù)Au

輸入電阻 Ri

輸出電阻Ro

通頻帶

非線性失真系數(shù)

最大不失真輸出電壓

最大輸出功率與效率(功率放大電路)

基本共射放大電路

有效放大的條件

靜態(tài)：靜態(tài)工作點要設(shè)置合適(直流電源、合適的電阻)，使晶體管始終工作在放大區(qū)，靜態(tài)工作點位置直接影響放大信號是否失真，是否能得到最大幅度的放大

動態(tài)：要保證實現(xiàn)信號的耦合(交流信號必須能夠輸入、傳遞到放大電路中，且放大后的交流信號能夠?qū)ν廨敵?、傳遞給負載或后級電路)

基放的組成及各元件作用

直流源VBB：產(chǎn)生小信號的交流源Ui本身很小，不能使發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，所以單有Ui時，iB=0，需要加直流源VBB先導(dǎo)通發(fā)射結(jié)，與此同時產(chǎn)生了附著在直流IB上的變化的 ib

直流源VCC：放大電路的能源，并保證集電結(jié)反偏

晶體三極管：工作在放大區(qū)(發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏)

控制Vcc所提供的能量

注意管子的類型：NPN(Vc>Vb>Ve)、PNP(Vc

電阻Rb：限流，防止電流過大將器件燒壞

電阻Rc：將電流信號變換為電壓信號

加耦合電容：過濾直流分量，獲得純的放大的交流電壓信號

隔直通交

共射放大電路工作原理

共發(fā)射極接法的交流電壓放大電路

輸出與輸入反向位

兩種共射放大電路

直接耦合

Rb1保證了Vb是由交、直疊加而成的

如果不加Rb1，基極的電位就是Ui。 Vcc產(chǎn)生的電流會走Ui支路流向地，而不是走發(fā)射結(jié)支路。 所以在此處加電阻Rb1，使基極的電位Vb為交流、直流電壓源經(jīng)過兩個電阻降壓之后的疊加。

阻容耦合

電容作用：通交隔直(交流短路; 直流斷路)

直流通路與交流通路

直流通路 交流源置零(短路); 電容斷路

交流通路 直流源置零(接地、短路); 電容短路

放大電路分析方法

晶體管一定要工作在放大區(qū)

靜態(tài)分析指標：IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ

直流通路，交流輸入信號置零，電容開路，電感短路

動態(tài)分析指標：Au(大)、Ri(大)、Ro(小)

交流通路，直流輸入信號置零，電容短路，電感保留

靜態(tài)疊加動態(tài)

靜態(tài)決定動態(tài)

先靜態(tài)，后動態(tài)，動態(tài)參數(shù)與Q點密緊密相關(guān)，只有Q點合適，動態(tài)分析才有意義

圖解法 (靜態(tài)分析)

“負載外特性曲線”與“輸入輸出曲線”交點為靜態(tài)工作點Q

步驟：

輸入回路：

列寫KVL——改換成UBE為x，ib為y的方程——可以得到斜率為-1/Rb——分別使UBE=0、ib=0——得到橫、縱截距

輸出回路：

列寫KVL——改換成UCE為x，ic為y的方程——可以得到斜率為-1/Rc——分別使UCE=0、ic=0——得到橫、縱截距

估算法

定義 | UBEQ| 硅管：0.7V 鍺管：0.2V，列KVL，求解各個靜態(tài)量

本質(zhì)：將晶體管的輸入伏安特性曲線改為一條垂直于橫軸的線，即認為UBEQ是一個定值

計算UCEQ時一定要用電位相減計算，即UCEQ=UCQ-UEQ

等效電路法(動態(tài)分析)

h參數(shù)等效模型

動態(tài)只研究Δui、Δib、Δic、Δuo之間的關(guān)系

注意：Uo與iC參考方向相反

共射放大電路的動態(tài)參數(shù)分析

r(be) 、UT=26mV、 r(bb)與β在題目(參數(shù)手冊)中

電壓放大倍數(shù)

輸入電阻

輸出電阻

注意

對于下圖放大電路，在動態(tài)分析求輸出電阻Ro(下圖中的Rc)時，方法：從輸出端往里看，保留受控源，將獨立源置零(獨立電壓源短路，獨立電流源開路)，此時Ui短路 ib=0，致使受控源(βib)相當(dāng)于開路處理

電路理論基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)(Ri、Ro)

輸入電阻，從輸入端往里看

Ri相當(dāng)于信號源的負載，與信號源內(nèi)阻串聯(lián)分壓

從穩(wěn)定輸入電壓角度，Ri越大越好，使Ui越接近Us

從穩(wěn)定輸入電流角度，Ri越小越好，使Ii越接近Is

輸出電阻，從輸出端往里看

空載時負載沒有輸出電流，輸出電壓等于開路電壓U’。

放大電路的輸出相當(dāng)于“放大電路負載的信號源”，輸出電阻為“信號源內(nèi)阻”

求解Ro：獨立源置零，受控源保留，外加電源法

從穩(wěn)定輸出電壓角度，Ro越小越好，使Uo越接近Uo’

從穩(wěn)定輸出電流角度 ，Ro越大越好，(相當(dāng)于一個電流源，內(nèi)阻為∞)輸出電流恒定

放大電路的輸出電阻大小，要視負載的需要而定

多級放大

幾種典型的基本放大電路

戴維南等效

輸出回路求UCEQ：由于RL分流，利用戴維南等效定理計算更方便，將輸出回路等效為VCC’與Rc‘串聯(lián)，VCC’是電路空載時端電壓的值，即Rc、RL串聯(lián)分壓時RL上的電壓

直接耦合共射放大電路

輸出電阻與負載RL無關(guān)!!!!!!

阻容耦合共射放大電路

輸入電阻與信號源內(nèi)阻Rs無關(guān)!!!!!

輸出電阻與負載RL無關(guān)!!!!!!

靜態(tài)工作點穩(wěn)定的放大電路

詳細內(nèi)容參見下問：放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定章節(jié)

放大電路的失真分析

靜態(tài)工作點設(shè)置不合適，晶體管可能會工作在截止區(qū)或飽和區(qū)，無法保證對交流信號實現(xiàn)有效的放大。

失真，是信號在傳輸過程中與原有信號相比所發(fā)生的偏差(波形出現(xiàn)畸變)。

靜態(tài)工作點設(shè)置不合適導(dǎo)致的兩種失真

以NPN單管共射放大電路為例

截止失真

Q點過低，輸入信號負半軸靠近峰值的某段時間內(nèi)，無法滿足發(fā)射結(jié)正偏(即此時UBE

底部失真：ib、ic、Ui

頂部失真(截止失真)：Uo

消除截止失真：升高Q點

增大基極電源(增大UBEQ)

減小基極電阻Rb(增大UBEQ)

飽和失真

Q點過高，輸入信號正半軸靠近峰值的某段時間內(nèi)，無法滿足集電結(jié)反偏(即此時UBE>UCE)，導(dǎo)致T在飽和區(qū)引起的輸出波形失真

頂部失真：ic

底部失真(飽和失真)：Uo>UCES

消除飽和失真：降低Q點

增大基極電阻Rb(減小IBQ、ICQ);

減小集電極電阻Rc(增大UCEQ);

更換一只β較小的管子

放大電路中存在的另一種失真

最大不失真輸出電壓

輸入電壓再增大，就會產(chǎn)生失真的，輸出電壓極限的有效值

靜態(tài)工作點穩(wěn)定的共射放大電路

靜態(tài)工作點穩(wěn)定

Q點會影響電路是否失真和Au、rbe等動態(tài)參數(shù)

影響Q點的主要因素：晶體管參數(shù)(溫度變化，使β變化)

溫漂：由溫度變化引起Q點移動

T升高——β增大——ICQ增大——UCEQ減小

穩(wěn)定的Q點：環(huán)境溫度變化時，ICQ、UCEQ基本不變，即Q點在輸出特性坐標平面中的位置基本不變

為使Q點穩(wěn)定：直流負反饋; 溫度補償

分壓式電流負反饋Q點穩(wěn)定電路 (實現(xiàn)了實現(xiàn)靜態(tài)工作點穩(wěn)定，)

(四電阻阻容耦合共射放大電路)

旁路電容Ce：靜態(tài)、動態(tài)分離

晶體管單管放大電路的三種基本接法

共射放大電路

發(fā)射極是輸入、輸出的公共端

共集放大電路

靜態(tài)分析

與共射放大電路類似，注意基極輸入，發(fā)射極輸出

集電極是輸入、輸出的公共端

動態(tài)分析

b、e在上方，c接地畫在下方

電阻歸置，e歸置到b乘(1+β); b歸置到e除以(1+β)

(大到小乘法，小到大除法)

Ri與輸出側(cè)有關(guān)，求解時，從輸入端往里看將右側(cè)電阻逐一向左邊等效。 e歸置到b

Ro與輸出側(cè)有關(guān)，求解時，獨力源短路，保留信號源內(nèi)阻，從輸出端往里看，將左側(cè)電阻逐一向右邊等效。 b歸置到e

注意：含有集電極電阻的共集放大電路中，靜態(tài)分析要考慮Rc，動態(tài)分析時Rc可忽略。 因為與電流源串聯(lián)的電阻無用，不影響電流源所在支路的電流(該支路電流已被電流源固定)，動態(tài)參數(shù)不變

共基放大電路

靜態(tài)分析

與共射放大電路類似，注意發(fā)射極輸入，集電極輸出

基極是輸入、輸出的公共端

動態(tài)分析

e、c在上方，b接地畫在下方

注意輸入端、輸出端，再進行歸置

三種基本接法小結(jié)