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模电课件第三章03

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    • 1、模拟电子技术基础,信息科学与工程学院基础电子教研室,放大电路的组成原则,当ui=0时,称放大电路处于静态。,ICQ,IBQ,(IBQ,UBEQ) ( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,iC,uCE,iB,当ui不为零时,称放大电路处于动态。,三极管的微变等效电路,c,b,e,微变等效电路模型仅对变化量而言的; 2. h参数与Q有关。,2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法,2.5.1 基本共射放大电路,1. 直接耦合共射放大电路,2. 阻容耦合共射放大电路,3. 带射极电阻的阻容耦合电路,4. 静态工作点稳定电路,2.5.2 基本共集放大电路,2.5.3 基本共基放大电路,场效应管放大电路的组成原则和三极管放大电路相似,即: 1、场效应管必须工作在恒流区。(电路的静态工作点合适) 2、交流信号能顺畅传输。(交流通路合理),场效应管同样有三个极;其功能和三极管对应相似;只是三极管用电流控制电流,场效应管用电压控制电流。,场效应管放大电路仅要求了解即可。,第三章 多级放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3

      2、直接耦合放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,常用的耦合方式有四种, 即直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。,3.1 多级放大电路的耦合方式,组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级,级与级之间的连接称为级间耦合。,3.1.1 直接耦合,3.1 多级放大电路的耦合方式,将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,UBEQ2,T1管的静态工作点靠近饱和区 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,第二级的电压放大倍数大大下降 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,存在电平移动问题 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,直接耦合最常用的电路形式:NPN型与PNP型管混合使用,二、直接耦合方式的优缺点,静态工作点相互影响,给电路的分析、设计和调试带来一定的困难; 存在零点漂移现象。,具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号; 易构成集成放大电路; 应用非常广泛。,3.1.2 阻容耦合,将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为阻容耦合方式。,阻容耦合方式的优缺点,低频特性差,不能放大变化缓慢的信号; 不便于集成。,各级的静态工作

      3、点相互独立,电路的分析、设计和调试简单易行。 在分立元件电路中得到非常广泛的应用。,3.1.3 变压器耦合,将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上,称为变压器耦合方式。,变压器耦合方式的优缺点,低频特性差,不能放大变化缓慢的信号; 体积大,不便于集成。,各级的静态工作点相互独立,电路的分析、设计和调试简单易行。 可以实现阻抗变换; 在分立元件特大功率电路或高频电路中得到非常广泛的应用。,RL,=阻抗变换,=阻抗变换,3.1.4 光电耦合,光电耦合是以光信号为媒介实现电信号的耦合和传递的,具有电气隔离作用,使电路具有很强的抗干扰能力,适用于信号的隔离和远距离传送。,3.2 多级放大电路的动态分析,3.2 多级放大电路的动态分析,注意: 1. 计算放大倍数,是把后一级输入电阻作为前一级负载的;,当共集放大电路作为输入级(即第一级)时,它的输入电阻 与其负载(即第二级的输入电阻)有关;而当共集放大电路 作为输出级(即最后一级)时,它的输出电阻与其信号源内 阻(即倒数第二级的输出电阻)有关。,例1: 电路如图所示,电路的静态工作点合适,画出交流等效电路,并写出 、Ri和Ro

      4、的表达式。,解:1.求解静态工作点,例1: 电路如图所示,电路的静态工作点合适,画出交流等效电路,并写出 、Ri和Ro的表达式。,解: 2.动态分析: 第一级为共射电路,第二级为共集电路,交流等效电路如下:,Ro2,解:,注意:PNP型三极管求解 直流时的电流流向。,例2:求解电路的静态工作点,例3 试估算电路的Q点、Au 、Ri和Ro。,解: (1)求解Q点:由于电路采用阻容耦合方式,所以每一级的Q点都可以按照单管放大电路求解。,第一级为典型的Q点稳定电路,Q点如下:,第二级为共集放大电路,(2)求解 、Ri和Ro。,为了求出第一级的电压放大倍数Au1,首先应求出其负载电阻,即第二级的输入电阻:,(2)求解 、Ri和Ro。,(2)求解 、Ri和Ro。,例4: 电路如图所示,电路的静态工作点合适,画出交流等效电路,并写出 、Ri和Ro的表达式。,3.3 直接耦合放大电路,静态工作点相互影响,给电路的分析、设计和调试带来一定的困难; 存在零点漂移现象。,具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号; 易构成集成放大电路; 应用非常广泛。,输入电压(uI)为零而输出电压(uO)不为零且缓慢变

      5、化的现象称为零点漂移现象。,温度的变化,是产生零点漂移的主要原因,因此也称零点漂移为温度漂移,简称温漂。,无论哪种耦合方式,各级都存在温漂,但直接耦合的第一级温漂对电路的影响为最大。,3.3.2 差分放大电路,一、电路的组成,3.3.2 差分放大电路,一、电路的组成,二、长尾式差分放大电路,电路参数理想对称,T1与T2的特性相同,1. 静态分析,2. 对共模信号的抑制作用,大小相等极性相同的输入信号称为共模信号。,温度漂移等效成共模信号。,2. 对共模信号的抑制作用,共模放大倍数:,在电路参数理想对称的情况下,Ac= 0。,3. 对差模信号的放大作用,大小相等极性相反的输入信号称为差模信号。,3. 对差模信号的放大作用,在两个输入端加差模信号,即Ui1=-Ui2 ,这时一管的射极电流增大,另一管的射极电流减小,且增大量和减小量时时相等。因此流过RE的信号电流始终为零,E点电位将保持不变,因此可视为恒压源,在等效电路中Re相当对地交流短路。,在两个输入端加差模信号,即Ui1=-Ui2 ,这时一管的集电极电压增大,另一管的集电极电压减小,且增大量和减小量时时相等。因此RL的中点电位将保持不

      6、变,因此可视为恒压源,在等效电路中对地交流短路。,差模放大倍数,差分放大电路的实质 是通过一支管子的放 大倍数来换取低温漂 效果的。,Ac= 0,4. 共模抑制比 KCMR,- 抑制共模信号的能力,三、差分电路的四种接法,双端输入双端输出电路,双端输入单端输出电路 单端输入双端输出电路 单端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,输出回路已不对称,影响电路的静态工作点和动态参数。,1. 双端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,如果在两个输入端加上一对大小相等、相位相同的共模信号,即Ui1=Ui2=Uic,由图可知,此时两管的射极将产生相同的变化电流iE,使得流过RE的变化电流为2iE,从而引起两管射极电位有2 RE iE的变化。因此,从电压等效的观点看,相当每管的射极各接有2 RE的电阻。,1. 双端输入单端输出电路,对于单端输出电路的uo与ui关系:,UcQ为电路静态时集电极的电位,Duo为动态输出的变化量。,Duo=Ad Dui,uo=UcQ+ Duo,则有:uo=UcQ+ Duo= UcQ+ Ad Dui,注意: 如果输入差模信号极性不

      7、变,而输出信号取自T2管的集电极,则输出与输入同相。,1. 双端输入单端输出电路,静态分析与双入双出电路的情况一样。,2. 单端输入双端输出电路,动态分析,2. 单端输入双端输出电路,2. 单端输入双端输出电路,在差模信号输入的同时,伴随着共模信号输入。,若电路参数理想对称,Ac=0。,单端输入时,若输入信号为uI,其差模输入电压uId =uI;同时,共模输入电压uIc=+uI/2。,不难看出,差动电路相当输入了一对共模信号,和一对差模信号,这时的差模输入电压为,3. 单端输入单端输出电路,四种接法的动态参数特点归纳如下:,输入电阻均为2(Rb+rbe)。 Ad、Ac、RO与输出方式有关,双端输出时,,单端输出时,,3. 双端输入时,如果输入信号为uI1、uI2,则有差模输入电压uId =(uI1 - uI2 ),共模输入电压uIc=(uI1 +uI2 )/2 。,单端输入时,若输入信号为uI,其差模输入电压uId =uI;同时,共模输入电压uIc=+uI/2。,四种接法的动态参数特点归纳如下表:,0,0,例1 电路如图所示 已知 Rb=1k,Rc=10k, RL=5.1k; VCC=

      8、12V; VEE=6V;晶体管的=100,rbe=2k。,解(1)计算Q,(2)计算动态参数,(3)电路单端输出时,直流表测得输出电压uo=3V输入电压uI为多少?设使IEQ=0.5mA,四、改进型差分放大电路,1. 加调零电位器。,为了使差分放大电路的性能更好,对共模信号的抑制能力更强,对差模信号的放大能力更大。,(b)集电极调零,(a)射极调零;,(1) Rw加在发射极,(2) Rw加在集电极c时,用恒流源电路取代Re,构成 恒流源型差分放大电路,Re为无穷大时,Ac为0,KCMR为无穷大。,但是,在同样的静态工作电流下,增大Re 势必是要求更高的VEE。另外Re大,不易集成。 所以我们希望在e的元件具有对直流电阻较小,对交流电阻很大的特点。恒流源具有此功能。,用恒流源电路取代Re,构成 恒流源型差分放大电路,静态分析:,动态分析:,与长尾式差分电路完全相同,例)3-13)电路如图所示,T1T5的电流放大系数分别为15,b-e间动态电阻分别为rbe1rbe5,写出 Au 、Ri和Ro的表达式。,下集预告 第五章 放大电路的频率响应。,小结,基本要求: 1. 掌握四种耦合电路的特点; 2.掌握阻容、直接耦合动态性能指标的计算; 3. 掌握差分电路的工作原理; 4. 掌握四种接法差分电路的静态和动态计算。,作业: P169 习题 3.2 (C) 3-7、3-9题,

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