模擬電子電路21ppt課件

1、第二章第二章 BJTBJT放大電路基礎(chǔ)放大電路基礎(chǔ)2.1 放大電路的基本組成和工作原理放大電路的基本組成和工作原理2.1 .1 基本放大器及其模型 按照輸出信號(hào)與輸入信號(hào)不同的組合方式劃分，可有四按照輸出信號(hào)與輸入信號(hào)不同的組合方式劃分，可有四種基本放大器種基本放大器電壓放大器電壓放大器(電壓輸出電壓輸入電壓輸出電壓輸入)電流放大器電流放大器(電流輸出電流輸入電流輸出電流輸入)跨阻放大器跨阻放大器(電壓輸出電流輸入電壓輸出電流輸入)跨導(dǎo)放大器跨導(dǎo)放大器(電流輸出電壓輸人電流輸出電壓輸人)1 電壓放大器電壓放大器 電壓放大器將輸入電壓信號(hào)電壓放大器將輸入電壓信號(hào)放大，提供輸出電壓信號(hào)，是一放大，

2、提供輸出電壓信號(hào)，是一種電壓控制電壓源。種電壓控制電壓源。 輸出電壓只是受控電壓輸出電壓只是受控電壓Auoui的的一部分，其表達(dá)式為一部分，其表達(dá)式為 LoLiuooRRRuAu RsusR iAuouiRoRL+ui-+uo-電壓增益的表達(dá)式為電壓增益的表達(dá)式為L(zhǎng)oLuoiouRRRAuuA 當(dāng)當(dāng)RL = 時(shí)，時(shí)，Au=Auo 。Auo稱(chēng)為開(kāi)路電壓增益，稱(chēng)為開(kāi)路電壓增益， 另一方面，放大器有限的輸人電阻另一方面，放大器有限的輸人電阻R i會(huì)使會(huì)使Rs在輸入端引起分在輸入端引起分壓作用，即壓作用，即sisiiuRRRu 為了輸入端的電壓信號(hào)為了輸入端的電壓信號(hào)ui盡可能接近源電壓信號(hào)盡可能接近

3、源電壓信號(hào)us ，必須，必須使放大器的輸入電阻使放大器的輸入電阻R i遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)源電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)源電阻Rs。 理想電壓放大器的條件是理想電壓放大器的條件是Ro=0和和Ri = ，在這種條件下，在這種條件下，Au恒等恒等于于Auo ，而其電流增益和功率增益，而其電流增益和功率增益恒等于無(wú)窮大。恒等于無(wú)窮大。 2 電流放大器電流放大器 電流放大器的輸入信號(hào)是電流，輸出信號(hào)也是電流，是一電流放大器的輸入信號(hào)是電流，輸出信號(hào)也是電流，是一種電流控制電流源。種電流控制電流源。 ioiiRsisR iAio iiRoRL+uo-+ui- 輸出電流及電流增益表達(dá)式輸出電流及電流增益表達(dá)式分別為分別為 L

4、ooiiooRRRiAi LooioioiRRRAiiA 顯然，當(dāng)顯然，當(dāng)RL =0時(shí)，時(shí)，Ai =Aio 。 其中其中Aio稱(chēng)作短路電流增益稱(chēng)作短路電流增益 由于信號(hào)源內(nèi)阻由于信號(hào)源內(nèi)阻Rs對(duì)輸人電阻對(duì)輸人電阻Ri具有分流作用，實(shí)際輸具有分流作用，實(shí)際輸入電流入電流ii與源信號(hào)電流與源信號(hào)電流is的關(guān)系為的關(guān)系為 sissiRRRii 為了減小由于為了減小由于Ro和和Rs引起的電流增益損失，設(shè)計(jì)電流放引起的電流增益損失，設(shè)計(jì)電流放大器時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足大器時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足RoRL，RiRs。理想電流放大器應(yīng)滿(mǎn)足條件。理想電流放大器應(yīng)滿(mǎn)足條件Ro= ，Ri =0。在理想條件下，。在理想條件下，Ai 恒等于恒等于

5、Aio，電壓增益和功，電壓增益和功率增益恒等于無(wú)窮大。率增益恒等于無(wú)窮大。 3 跨阻放大器跨阻放大器 +uo-iiRLRsisR iAro iiRo+ui- 跨阻放大器的輸入信號(hào)是跨阻放大器的輸入信號(hào)是電流，輸出信號(hào)是電壓，是一電流，輸出信號(hào)是電壓，是一種電流控制電壓源。種電流控制電壓源。 輸出電壓和跨阻增益的表輸出電壓和跨阻增益的表達(dá)式分別為達(dá)式分別為 LoLirooRRRiAu LoLroiorRRRAiuA 當(dāng)當(dāng)RL = 時(shí)，時(shí)，Ar = Aro 。Aro稱(chēng)作開(kāi)路跨阻增益稱(chēng)作開(kāi)路跨阻增益 電流電流ii與源信號(hào)電流與源信號(hào)電流is的關(guān)系為的關(guān)系為 sissiRRRii 設(shè)計(jì)跨阻放大器時(shí)，應(yīng)

6、設(shè)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)跨阻放大器時(shí)，應(yīng)設(shè)法滿(mǎn)足RoRL，RiRL ，Ri Rs 。 io+ui-RsusR iA g o uiRoRL+uo-LooigooRRRuAi LoogoiogRRRAuiA sisiiuRRRu 5 四種基本放大器的區(qū)別與聯(lián)系四種基本放大器的區(qū)別與聯(lián)系 四種基本放大器的區(qū)別是：四種基本放大器的區(qū)別是：增益的量綱不同增益的量綱不同對(duì)輸出電阻的要求不同對(duì)輸出電阻的要求不同對(duì)輸入電阻的要求不同對(duì)輸入電阻的要求不同以電壓作為輸出量的放大器要求以電壓作為輸出量的放大器要求Ro RL以電壓作為輸入量的放大器要求以電壓作為輸入量的放大器要求Ri Rs以電流作為輸入量的放大器要求以電流作為輸

7、入量的放大器要求RiIB, I1(510)IB 而而： Si: UBE=0.6-0.7 （V） Ge:UBE=0.2-0.3 （V） 2b2b1bcBRRREU B： cBeBEBEEcIIRUUIII C C： eCCCeECCCCERRIERIRIEU (2) (2) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)QQ的估算法的估算法 UBI BI 1I C+UCE-+UBE -I 2I EA A：利利用用戴戴文文寧寧定定律律簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化基基極極偏偏置置電電路路 其其中中：221bbbCBBRRREU Rb=Rb1/Rb2 B B：列列出出輸輸入入回回路路偏偏置置方方程程： UBBIBRb+UBE+(IB+IC)Re

8、ebBEBBBR1RUUI (ICIB) ，UBE : s i :0.6-0.7V Ge:0.2V C: Ic=IB 輸輸出出回回路路偏偏置置方方程程： UCE=Ec-IcRC-IEReEc-Ic(Rc+RE) (Ic=IEIE) (3) (3) 等效電源法：等效電源法：（ 1 1） 交交流流通通道道畫(huà)畫(huà)法法： 耦耦合合、旁旁路路電電 容容短短路路 直直流流電電源源對(duì)對(duì)地地短短 路路 扼扼流流電電感感開(kāi)開(kāi)路路輸輸入入回回路路利利用用戴戴文文寧寧原原理理可可以以簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化： Rb=RsRb1Rb2 sbbsbbsuR/RRR/Ru2121 3 3： 交流通道交流通道2.1.2 2.1.2 圖解法與

9、動(dòng)態(tài)工作分析圖解法與動(dòng)態(tài)工作分析圖圖解解法法：利利用用晶晶體體管管特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn)和和外外電電路路特特性性經(jīng)經(jīng)作作圖圖 , ,分分析析放放大大器器工工作作狀狀態(tài)態(tài)： 靜靜態(tài)態(tài)分分析析：特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn) 直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)：輸輸入入回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) 確確定定靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn)QQ 輸輸出出回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) 動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)分分析析：特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn) 交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)：輸輸入入回回路路交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) 輸輸入入信信號(hào)號(hào)和和輸輸出出信信號(hào)號(hào)的的關(guān)關(guān)系系 輸輸出出回回路路交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) uBEUBB 1 1 作直流負(fù)載線(xiàn)作直流負(fù)載線(xiàn)圖解圖解QQ點(diǎn)點(diǎn)（1 1） 輸輸入入

10、回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) beBBEBBRR1IuU 可可得得回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)： ebBEBBBR1RuUI 直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) BEBufi 輸輸入入特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn) 輸輸入入回回路路的的靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn) Q（UBE . IB）； 就就是是直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)與與輸輸入入特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn)的的交交點(diǎn)點(diǎn)。 輸輸入入回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)的的畫(huà)畫(huà)法法： 利利用用截截距距式式確確定定兩兩點(diǎn)點(diǎn)： B 點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)：(0, ebBBR1RU ) A 點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)： （UBB，0） BIBU BEAi BBEuICIEIBICICIEIEIEQIBIBIBIBuBEUBBi C

11、u CEICU CEGFIBQ (2) ) 輸輸出出回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)： 由由 輸輸 出出 回回 路路 偏偏 置置 方方 程程 ： ECuCE+ICRC+IeRe =uCE+IC(RC+Re) 可可得得輸輸出出回回路路直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)： IC=(EC- -uCE) /(RC+Re ) 直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) iC=f(IBQ ,uCE) 輸輸出出特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn) 輸輸出出直直流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)的的畫(huà)畫(huà)法法： 利利用用截截距距式式確確定定兩兩點(diǎn)點(diǎn)： G 點(diǎn)：（0，EC（RCRe） ） F 點(diǎn)：（EC，0） 1 1 作直流負(fù)載線(xiàn)作直流負(fù)載線(xiàn)圖解圖解QQ點(diǎn)點(diǎn)Q+uCE-IEIC ( (1

12、1) ) 輸輸入入回回路路的的動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)特特性性方方程程與與交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn) 輸輸入入回回路路外外電電路路動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)方方程程： ube=us-ibRb 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 流流 : : iB=IB+ib=IB+(us-ube)/Rb 而而 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 壓壓 ： uBE=UBE+ube 得得 ube=uBE - UBE代代 入入 上上 式式 所所 以以 交交 流流 負(fù)負(fù) 載載 線(xiàn)線(xiàn) ： BEBEsbBBUuuR1Ii Bi bIBU BEABEuH2 2 作交流負(fù)載線(xiàn)作交流負(fù)載線(xiàn)交流動(dòng)態(tài)分析交流動(dòng)態(tài)分析Q 交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)的的畫(huà)畫(huà)法法： a : : 交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)一一定

13、定過(guò)過(guò)靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn) Q （因因?yàn)闉楫?dāng)當(dāng) us=0 時(shí)時(shí)，uBE=UBE , iB = IB) ) b : 利利用用截截距距式式：當(dāng)當(dāng)us=0，令令 iB0， 得得 uBE=UBE+IBRb, 可可得得點(diǎn)點(diǎn)HH（0，UBEIBRb） c : : 連連接接QQ、HH兩兩點(diǎn)點(diǎn)即即為為輸輸入入回回路路交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)+ube -ib+ube -ibic 輸輸 出出 回回 路路 動(dòng)動(dòng) 態(tài)態(tài) 方方 程程 ： ic=-uce/RL 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 流流： iC=IC+ic=IC- uce/RL 總總 瞬瞬 態(tài)態(tài) 電電 壓壓： uCE=UBE+uce得得 uce=uCE -UCE 交交 流

14、流 負(fù)負(fù) 載載 線(xiàn)線(xiàn) 所所 以以 iC=IC-(uCE-UCE)/RL ICU CEGFIBQD交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)的的畫(huà)畫(huà)法法： a a：交流負(fù)載線(xiàn)一定過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)：交流負(fù)載線(xiàn)一定過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)： 即當(dāng)即當(dāng)，uCE=UCE iC=IC 得 Q (2) (2) 輸出回路的動(dòng)態(tài)方程與交流負(fù)載線(xiàn)輸出回路的動(dòng)態(tài)方程與交流負(fù)載線(xiàn)+uce- b b：利利用用截截距距式式： 令令 iC=0 得得：uCE=UCE+ICRL 可可得得 D 點(diǎn)點(diǎn)： （0，UCE+ICRL） c c: : 連連接接 Q、D 兩兩點(diǎn)點(diǎn)即即為為輸輸出出回回路路 交交流流負(fù)負(fù)載載線(xiàn)線(xiàn)i CuCEQ二二 圖解法與動(dòng)態(tài)工作分析：圖解法與動(dòng)態(tài)工作分析： 3 3 動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)工工作作狀狀況況分分析析 設(shè)設(shè)加加入入小小信信號(hào)號(hào)正正弦弦電電壓壓： us=Usmsint 利利用用輸輸入入特特性性曲曲線(xiàn)線(xiàn)加加在在發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)的的總總瞬瞬時(shí)時(shí)電電壓壓 ： BEu=UBE+Ubemsint 而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的總總瞬瞬時(shí)時(shí)基基極極電電流流： iB =IB+ Ubmsint / (rbb+r) 經(jīng)經(jīng) B BJ JT T 放放大大后后的的集集極極總總電電流流 ： iC=IC+ic=IC+Ibmsint= IC+Icmsint B BJ JT T C CE E 極極電電壓壓為為: : tsinRIURiIEuLCmCECRCCCE