模擬電路實(shí)驗(yàn)講稿(06級(jí)單放篇)ppt課件

1、電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)模擬電路盧慶莉 編寫單級(jí)放大器.主要授課內(nèi)容：一、模擬電路學(xué)習(xí)指點(diǎn)三、模擬電路的裝配四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測(cè)五、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與分析六、測(cè)試舉例二、單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)指點(diǎn).1、模擬電路實(shí)際課與實(shí)驗(yàn)課的不同窗習(xí)要求實(shí)際課電路任務(wù)原理與工程估算方法。實(shí)驗(yàn)課電路的設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)方法。2、明確模擬電路課程的工程性和技術(shù)性工程性是指為使實(shí)際具有可行性而使分析和估算方法進(jìn)展的簡(jiǎn)化，實(shí)際設(shè)計(jì)與實(shí)踐測(cè)試的吻合只能靠不斷的試湊。技術(shù)性是指它是用于處理實(shí)踐問(wèn)題的學(xué)科，它的每項(xiàng)技術(shù)目的對(duì)實(shí)踐運(yùn)用都有著特定的意義。一、模擬電路學(xué)習(xí)指點(diǎn).3、明確電路任務(wù)原理的物理意義1 何為放大、放大的物理意義是什么? 它

2、的本質(zhì)是什么?放大:是將信號(hào)的幅度由小增大。物理意義:是把小能量變成大能量。 本質(zhì):實(shí)現(xiàn)能量的控制。.放大器的最根本要求： 是將輸入的模擬信號(hào)按比例地進(jìn)展線性放大，使放大后的輸出信號(hào)盡能夠和原來(lái)輸入信號(hào)的波形堅(jiān)持一致，不產(chǎn)生失真。3要到達(dá)這個(gè)目的應(yīng)采取什么樣的電路實(shí)現(xiàn)? 實(shí)現(xiàn)放大的方式有兩種: 電流放大 和 電壓放大。2 放大的要求是什么?.根據(jù)不同要求,放大的電路有三種可進(jìn)展電流放大或電壓放大即：共射、共基、共集。具有電流和電壓放大具有電壓放大，無(wú)電流放大無(wú)電壓放大，具有電流放大.三種根本的放大電路各有什么特點(diǎn)，在什么場(chǎng)所下用什么電路？ 共基、共射、共集放大電路的主要特點(diǎn)和運(yùn)用，可以大致歸納

3、如下：共射電路： 具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，同時(shí)輸入電阻和輸出電阻又比較適中。 普通只需對(duì)輸入電阻、輸出電阻和頻率呼應(yīng)沒(méi)有特殊要求的地方，均常采用共射電路。 共射電路被廣泛地用作單級(jí)放大或多級(jí)放大器的中間級(jí)。. 共集電路的特點(diǎn)是電壓跟隨，即：輸入電阻很高、輸出電阻很低、電壓放大倍數(shù)接近于1而小于1,具有電流放大作用。 常被作為多級(jí)放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)和中間緩沖級(jí)。共集電路：. 共基電路的突出特點(diǎn)在于它具有很低的輸入電阻使晶體管結(jié)電容的影響不顯著，因此頻率呼應(yīng)得到很大改善。常用于寬頻帶放大器和高頻電路中。 輸出電阻高，共基電路還可以作為恒流源。共基電路：.(4)為什么要設(shè)置直流任務(wù)

4、點(diǎn) 為了使放大電路能正常任務(wù),必需給放大電路設(shè)置適宜的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn),以保證信號(hào)在根本上不失真的條件下，能順利地輸入、輸出。 換句話來(lái)講，設(shè)立直流任務(wù)點(diǎn)就是要減小放大電路的非線性失真，而非線性失真包括兩種：飽和失真 和 截止失真。.5為什么要思索放大器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍主要是指:任務(wù)點(diǎn)的選擇不可偏高或者偏低。任務(wù)點(diǎn)偏高：會(huì)出現(xiàn)飽和失真；任務(wù)點(diǎn)偏低：會(huì)出現(xiàn)截止失真。.4、明確一切電路參數(shù)的物理含義以及對(duì)運(yùn)用的影響。1當(dāng)其它參數(shù)堅(jiān)持不變,增大基極電阻Rb時(shí),IBQ減小,使Q點(diǎn)下移,接近截止區(qū)如圖(a)中Q3點(diǎn);反之,如減小Rb那么IBQ增大,接近飽和區(qū)如圖(a)中Q1點(diǎn)。以上兩種情況下，當(dāng)信號(hào)幅度較大

5、時(shí)都將使輸出波形易于產(chǎn)生失真。.2當(dāng)其它參數(shù)堅(jiān)持不變,升高電源電壓EC時(shí)，直流負(fù)載線平行右移，Q點(diǎn)偏向右上方如圖(b)中Q2點(diǎn)，使放大電路的動(dòng)態(tài)任務(wù)范圍擴(kuò)展，但同時(shí)三極管的靜態(tài)功耗也增大。.3當(dāng)其它參數(shù)堅(jiān)持不變, 增大集電極電阻RC時(shí)，直流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)EC不變，但與縱軸的交點(diǎn)EC/RC下降，因此直流負(fù)載線比原來(lái)平坦，即斜率變小。而IBQ不變，所以Q點(diǎn)移近飽和區(qū)見(jiàn)圖(c)中Q2點(diǎn)。.4當(dāng)其它電路參數(shù)不變，增大管子的電流放大系數(shù)時(shí)例如由于改換三極管或由于溫度升高等緣由而引起增大，使輸出特性之間的間距加大,假設(shè)此時(shí)特性曲線改動(dòng)為如圖d中虛線所示，假設(shè)IBQ不變，那么Q點(diǎn)上移，使ICQ值增大，即

6、Q點(diǎn)接近飽和區(qū)見(jiàn)圖d中Q2點(diǎn)。.電壓放大倍數(shù)： 電壓放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電壓與輸入電壓的比值。電流放大倍數(shù)： 電流放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出電流與輸入電流的比值。功率放大倍數(shù)： 功率放大倍數(shù)為無(wú)量綱的數(shù)值，是定義放大器的輸出功率與輸入功率的比值。5、電壓放大、電流放大、功率放大倍數(shù)對(duì)實(shí)踐運(yùn)用的意義.6、輸入電阻、輸出電阻、幅頻特性對(duì)實(shí)踐運(yùn)用的意義 輸入電阻 輸入電阻是從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，它定義為：Ri=Ui/Ii。. 對(duì)信號(hào)源來(lái)說(shuō)，放大器相當(dāng)于它的負(fù)載，Ri那么表示該負(fù)載能從信號(hào)源獲取多大的信號(hào)。由于實(shí)踐信號(hào)源均有內(nèi)阻，對(duì)于低阻電壓源，Ri 越大，

7、放大器從該信號(hào)源獲取的電壓就越大。而對(duì)高阻電流源，Ri越小，那么放大器從該信號(hào)源獲取的電流也越大。否那么信號(hào)源內(nèi)阻的耗費(fèi)將增大，而輸出給放大器的信號(hào)減小。Ri實(shí)踐運(yùn)用的意義：. 輸出電阻 輸出電阻是從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻，它定義為：Ro=Uo/Io 。實(shí)際上用:輸入短路,輸出加壓求流法來(lái)求輸出電阻。.實(shí)踐運(yùn)用的意義： 對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，放大器相當(dāng)于它的信號(hào)源，Ro正是該信號(hào)源的內(nèi)阻。Ro是一個(gè)表征放大器帶負(fù)載才干的參數(shù)。對(duì)于電壓輸出，Ro越小，帶負(fù)載才干越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)放大器輸出給負(fù)載的電壓根本不變。而對(duì)于電流輸出， Ro越大，那么帶負(fù)載才干越強(qiáng)，即負(fù)載變化時(shí)，放大器輸出給負(fù)載的電流根本不變。

8、. 幅頻特性 理想放大電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)應(yīng)完全類似。也就是說(shuō)，除放大一常數(shù)外，輸出信號(hào)應(yīng)是輸入信號(hào)的真實(shí)再現(xiàn)。但實(shí)踐的放大電路，在輸入信號(hào)的幅度不變而僅改動(dòng)其頻率時(shí)，輸出信號(hào)的幅度和相位都會(huì)隨著頻率而改動(dòng)。由放大電路放大倍數(shù)的幅度與頻率的關(guān)系畫成的曲線，稱為放大電路的幅頻特性或頻率呼應(yīng)。1什么是幅頻特性？. 在實(shí)踐運(yùn)用中,放大電路所放大的信號(hào)都是有一定的頻率范圍的。如通訊設(shè)備中的音頻放大電路，要求放大3003400Hz頻率范圍內(nèi)的信號(hào)；電視接受機(jī)中放大圖象信號(hào)的視頻放大器，要求放大25Hz6MHz頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。在放大電路中耦合電容、旁路電容和晶體管極間電容是與放大電路的放大倍數(shù)與頻率

9、有關(guān)的，不同頻率的輸入信號(hào)其放大倍數(shù)不同，這樣就產(chǎn)生了失真，影響放大器的任務(wù)質(zhì)量。2是什么緣由影響了放大器的任務(wù)質(zhì)量？.3幅頻特性的分析 理想的幅頻特性 一個(gè)放大電路假設(shè)沒(méi)有頻率失真，其幅頻特性應(yīng)是一條與橫軸平行的直線，也就是在放大器的任務(wù)頻率范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的幅值與頻率無(wú)關(guān)，是一常數(shù)。. 實(shí)踐的幅頻特性 RC耦合放大電路的幅頻特性，在頻率的低端和高端，放大倍數(shù)都要下降。這闡明不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同，使輸出信號(hào)的波形產(chǎn)生失真，這種失真稱為幅頻失真。fL是放大電路通頻帶的下線頻率。fH是放大電路通頻帶的上線頻率。頻帶寬度：BW=fHfL. 影響幅頻特性的緣由是什么？ 在中頻段，曲線是平坦的，

10、即：放大倍數(shù)不隨信號(hào)頻率而變。耦合電容、射極旁路電容相當(dāng)于短路和器件的極間電容等的影響可以忽略不計(jì)相當(dāng)于開(kāi)路 。 . 在低頻段，當(dāng)頻率降低時(shí)，器件的極間電容的影響可以忽略不計(jì)相當(dāng)于開(kāi)路 ，但耦合電容、射極旁路電容的容抗變大，不可被看成短路，致使放大倍數(shù)下降。 . 在高頻段，當(dāng)頻率升高時(shí)，耦合電容、射極旁路電容可以忽略不計(jì)相當(dāng)于短路 ，而器件的極間電容的影響不可以忽略不計(jì)，極間電容的容抗減少，不可看成開(kāi)路，致使放大倍數(shù)下降。 .7、單級(jí)放大電路原理分析舉例 1為何要用EC ？ 2R1和R2有何作用？ 可否不用R2?3R3有何作用，改動(dòng)它 ICQ能否會(huì)變化？4R4有何作用？5C1、C3有何作用？6

11、C2有何作用？7共射電路有何特點(diǎn)？8C1和C3的接法有何要求？.1Ri 對(duì)實(shí)踐運(yùn)用有何影響？2哪些電路元件對(duì)Ri有影響？3Au偏小應(yīng)調(diào)整哪些元件？4R3對(duì)哪些電路參數(shù)有影響？5輸出阻抗Ro與哪些元件 參數(shù)有關(guān)？.1、明確模擬電路的分析估算與電路設(shè)計(jì)的區(qū)別二、單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)指點(diǎn)1電路分析是在知電路元件參數(shù)的情況下求電路參數(shù)。2電路設(shè)計(jì)是在知電路參數(shù)要求的情況下求出一切的元件參數(shù)。3模擬電路的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)難于電路分析，沒(méi)有對(duì)電路原理、各個(gè)元器件作用、電路參數(shù)以及它們之間的關(guān)系的深化了解，是無(wú)法設(shè)計(jì)電路的，這正是許多人將模擬電路的設(shè)計(jì)視為畏途的緣由。.2、模擬電路設(shè)計(jì)根本思緒1分析電路技術(shù)目的，找出

12、關(guān)鍵性目的或難點(diǎn)目的作為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，設(shè)計(jì)相關(guān)元件參數(shù)2在關(guān)鍵或難點(diǎn)目的設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)展核算，假設(shè)到達(dá)要求，繼而為次要目的設(shè)計(jì)相關(guān)元件參數(shù)，由于模擬電路的同一個(gè)元件往往對(duì)多個(gè)電路技術(shù)目的有影響，當(dāng)A目的滿足要求后能夠B目的變?yōu)椴粷M足，所以，每設(shè)計(jì)一個(gè)目的都必需核算一次一切的電路參數(shù)，發(fā)現(xiàn)電路目的不合格必需重新設(shè)計(jì)元件參數(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)、反復(fù)核算、反復(fù)調(diào)整，最終使一切的電路技術(shù)目的到達(dá)設(shè)計(jì)要求 。.3、模擬電路設(shè)計(jì)本卷須知1在電路設(shè)計(jì)之前必需對(duì)每一個(gè)元件對(duì)電路相關(guān)參數(shù)的影響必需非常清楚，否那么設(shè)計(jì)無(wú)從下手。2模擬實(shí)際書中給出的公式，不能隨意套用，必需分析運(yùn)用條件，當(dāng)現(xiàn)有公式不能直接套用時(shí)，必需自行推

13、導(dǎo)設(shè)計(jì)運(yùn)用公式。3由于分立元件的晶體管模型做了高度的簡(jiǎn)化，精度差，在沒(méi)有深負(fù)反響的情況下，核算的電路參數(shù)值與實(shí)踐丈量值有30%100%的誤差是常見(jiàn)的。. 4設(shè)計(jì)闡明事項(xiàng):直流任務(wù)點(diǎn)不用非常準(zhǔn)確，普通為整數(shù)或0.5的倍數(shù)。每得到一個(gè)電阻值時(shí)，必需取接近的標(biāo)稱值。為了方便，可以設(shè)=100。直流參數(shù)設(shè)計(jì)完成后必需核算一切直流任務(wù)點(diǎn)。在保證直流參數(shù)可以到達(dá)目的要求的前提下核算交流參數(shù).4、實(shí)驗(yàn)三十四 單級(jí)放大電路J1一設(shè)計(jì)技術(shù)目的要求如下：1電路構(gòu)造要求 采用單級(jí)分壓偏置共射極放大電路，如下圖：2電路目的1Au302)Ri1K 3)Ro=3K4)Uopp2V; 5)fL500HZ; fH200KHZ.

14、3設(shè)計(jì)條件1 Ec= 12V2) RL= 3K二設(shè)計(jì)知：RL=3K，Ec=+12V Ro=3KR3=RL=3K.普通UCES=1V從最大的動(dòng)態(tài)范圍思索.Re確實(shí)立：確立Rb1、Rb2:令：I1510IBQ ，取 I1=10IBQ.取標(biāo)稱值為：Rb2= 10KRb1=68K=RW+R1 其中，RW=100K，R1=20K取標(biāo)稱值：Rb1=68K.(1)C1、2、C3越大，下限頻率越低，低頻失真越小，附加相移也將會(huì)減小。(2)由于C2等效到基極回路時(shí)要除以(1+)，所以假設(shè)要求C2對(duì)L的影響與C1一樣，需求求取C2 =(1+)C1，所以射極旁路電容的取值往往比C1要大得多。(3)任務(wù)點(diǎn)越低，輸入阻

15、抗越大，對(duì)改善低頻呼應(yīng)有益處。對(duì)C1、2、C3討論:.C1、C2、C3的取值： C1、C3在低頻段影響較小，C2的影響較大，在C2上就會(huì)產(chǎn)生交流反響使增益下降。為減少影響,C2的取值就必需大。.將以上值代入驗(yàn)算：將以上值代入驗(yàn)算：.三、模擬電路的裝配1、裝配前檢查一切的元件。2、先安裝元件，后銜接導(dǎo)線。3、按照電路圖中信號(hào)傳輸方向逐個(gè)連線。3、連線之后立刻檢查有誤安裝錯(cuò)誤。.安插元件的方法引見(jiàn)：.電路連線的方法引見(jiàn)：.四、模擬電路參數(shù)的調(diào)測(cè)1.首先調(diào)測(cè)直流參數(shù)1測(cè)試UCEQ, UBQ ,ICQ(用間接法測(cè)試。2合理掌握直流任務(wù)點(diǎn)的誤差。2.測(cè)試交流電路參數(shù)1合理選定輸入信號(hào)的頻率、電壓。2首先

16、測(cè)試電壓放大倍數(shù)AU，它是根底參數(shù)。3測(cè)試AU時(shí)必需保證輸出信號(hào)不出現(xiàn)明顯失真。4在AU根本正確的情況下測(cè)試其他參數(shù)。5一些參數(shù)只能用間接法測(cè)試，如，Ri 和 Ro。.直流任務(wù)點(diǎn)測(cè)試：2.7V2V2mA2mA4V測(cè)UeQ測(cè)UcQ.交流參數(shù)測(cè)試：.fL和fH的丈量方法： 調(diào)測(cè)UOPP=1V，減小信號(hào)源頻率即:f )，使UOPP=0.707V時(shí)，從信號(hào)源上讀出的頻率f=fL ; 調(diào)測(cè)UOPP=1V，增大信號(hào)源頻率即: f ) ，使UOPP=0.707V時(shí)，從信號(hào)源上讀出的頻率f=fH ;.五、測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與分析1、測(cè)試前必需核算出預(yù)期值，測(cè)試出的數(shù)據(jù)假設(shè)沒(méi)有預(yù)期值作為規(guī)范，實(shí)驗(yàn)將失去意義。2、直流

17、任務(wù)點(diǎn)和交流參數(shù)由于模型不準(zhǔn)必將會(huì)產(chǎn)生一些誤差。3、發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)期值不同時(shí)，必需及時(shí)分析，假設(shè)不在允許誤差范圍內(nèi)，那么應(yīng)立刻找出緣由。4、必需完好記錄測(cè)到的數(shù)據(jù)和波形。本次輸出正弦波的上半周有些失真，可請(qǐng)教師協(xié)助判別能否在允許范圍內(nèi)。.六、測(cè)試舉例例1 電壓放大倍數(shù)測(cè)試：Au = Uo / Ui (用示波器監(jiān)測(cè)，在輸出不失真的條件下.例2 輸入阻抗的測(cè)試：注：用示波器進(jìn)展監(jiān)控沒(méi)有交流阻抗測(cè)試儀表，必需用間接法測(cè)試。.輸入阻抗測(cè)試本卷須知:不可用萬(wàn)用表電阻檔直接丈量，由于萬(wàn)用表測(cè)的是直流電阻與放大器輸入阻抗定義不同測(cè)試輸入阻抗的輔助電阻R有特定要求，普通應(yīng)取 Rs Ri(試分析當(dāng)Rs Ri

18、，或 Rs IBQ，這就要求RB1、RB2的取值越小越好。但是RB1、RB2過(guò)小，將增大電源UCC的無(wú)謂損耗，因此要二者兼顧。通常選取并兼顧UCEQ而取.3R3有何作用，改動(dòng)它ICQ能否會(huì)變化？答：1、 R3的作用是提供直流任務(wù)點(diǎn)即：提供ICQ電流，防止交流短路。 2、改動(dòng)R3，ICQ不會(huì)變化。 緣由是：ICQ只受IBQ 控制，與R3無(wú)關(guān)。 .4R4有何作用？答： 1、R4的作用是提供直流任務(wù)點(diǎn)即：提供IEQ電流。 2、提供直流負(fù)反響機(jī)制，目的是穩(wěn)定任務(wù)點(diǎn)。假設(shè) ICQUBEQ(= UBQ -UEQ)負(fù)反響機(jī)制IEQ UEQ(=IEQRE)IBQ ICQ.5 C1、C3的有何作用？答：電容C1、C3稱為隔直流電容或耦合電容，它們的作用是隔直流通交流，即在保證信號(hào)正常流通的情況下，使直流相互隔離互不影響。.6C2有何作用？答：電容C2稱為旁路電容，它們的作用是將RE交流短路，因此射極交流接地。在直流通路中，C2開(kāi)路有直流負(fù)反響，在交流通路中，C2短路沒(méi)有交流負(fù)反響。.8C1和C3的接法有何要求？答：C1和C3的接法要求： 正極接高電平； 負(fù)極接低電平。.Ri 對(duì)實(shí)踐運(yùn)用有何影響？定義：從放大器輸入端看進(jìn)去的電阻，即：UsAuoUiRLRsUiRiRoUoRi表征放大器從信號(hào)源獲得信號(hào)的才干。Ri越大