[可爱清新]模拟电子线路基础第二章.ppt

第 2 章,放大器基础,126,,,,2.1 放大器概述,2.1.1 放大器的用途与分类,2.1.2 放大器的基本组成,2.1.3 放大器类型,2.1.4 放大器主要性能指标,2.1.5 放大器的传输特性,,127,,,,2.1.1 放大器的用途与分类,放大器：放大电信号的装置，是电子设备中应用最为广泛的 一种电路1.定义,表面上看，放大器只是放大了信号的幅度，但其实质是一能量转换器用小的信号功率（电压、电流）去控制电源供给的直流功率，把它转换成负载所需要的大的信号功率(电压、电流),,128,,,,按器件分：,按用途分：,双极晶体管放大器、场效应管放 大器、集成运算放大器等电压放大器、电流放大器和功率放大器等2.1.1 放大器的用途与分类,2.分类,,129,,,,按工作频率分：,按工作状态分：,低频放大器、高频放大器和 超高频放大器等甲(A)类放大器 、乙(B)类放大器、甲乙(AB)类放大器、丙类(C)类放大器和丁(D)类放大器等2.分类,,130,,,,由于本章采用的放大器件是晶体三极管和场效应管，它们均为非线性器件，为了满足不失真地放大信号的目的，必须给它们加上正确的偏置电路, 即要有直流通路，保证在输入信号的范围内，它们均工作性区。

2.1.2 放大器的基本组成,,131,,,,组成放大电路时应遵循的原则：,一、要有直流通路，并保证合适的直流工作状态，确保晶体三极管和场效应管工作在放大区二、要有交流通路，对于电压放大器,输入信号电压要能加入，输出信号电压要能取出2.1.2 放大器的基本组成,,132,,,,典型的电容耦合共射放大器电路,2.1.2 放大器的基本组成,,us：信号源电压 Rs：信号源内阻 C1：输入耦合电容 Rb：偏置电阻 Rc：集电极电阻 C2：输出耦合电容 RL：负载电阻 UCC：直流电源电压,133,,,,,直流通路,2.1.2 放大器的基本组成,,,,,134,,,,,交流通路,,2.1.2 放大器的基本组成,,,,,135,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,由于放大器电路中既有直流成分又有交流成分，因此晶体管的各极电流、电压瞬时值中包含直流分量和交流分量2.1.2 放大器的基本组成,,136,,,,本书采用如下表示法（以基极和发射极之间电压为例）：,(小写字母、大写下标)—电压的瞬时值； (大写字母、大写下标)—电压的直流成分； (小写字母、小写下标)—交流电压的瞬时值； (大写字母、小写下标)—交流电压复数量简化表 示，表示 的有效值； — 的峰值或振幅。

+ sinωt = + sinωt = +,因此信号的瞬时表达式可表示为：,2.1.2 放大器的基本组成,,137,,,,,,放大器的输入信号可以是电压源也可以是电流源，放大了的输出信号可以是电流也可以是电压，因此从输出、输入信号角度看存在四种类型放大器2.1.3 放大器类型,,138,,,,,电压放大器,电流放大器,电压,电压,电流,电流,,2.1.3 放大器类型,,139,,,,,互阻放大器,互导放大器,电流,电流,电压,电压,,2.1.3 放大器类型,,140,,,,1．输入电阻,,,,,从信号源右边向放大器视入的电阻,输入电阻的大小表明了放大器对信号源的影响程度,2.1.4 放大器主要性能指标,,根据Ri的定义，显然Ri中不包含Rs输入电阻越大，放大器对信号源的影响越小，放大器取用信号源的电流越小；反之，则越大141,,,,,,,2．输出电阻,从负载电阻 左边向放大器视入的等效电阻,,输出电阻大小反映了放大器带负载能力的强弱输出电阻越大，放大器带负载能力越小；反之，则越大。

2.1.4 放大器主要性能指标,,根据Ro的定义，显然Ro中不包含RL142,,,,2.1.4 放大器主要性能指标,（1）电压放大器--电压放大倍数,负载开路时的电压放大倍数,3.放大倍数,,,,143,,,,考虑信号源内阻时的电压放大倍数,3 放大倍数,,（1）电压放大器,144,,,,3 放大倍数,电流放大倍数,,,,,,,,,功率放大倍数,,（1）电压放大器,145,,,,放大倍数常用 (分贝)来表示，称为增益,,,,,,,3 放大倍数,,（1）电压放大器,146,,,,3 放大倍数,（2）电流放大器—电流放大倍数,,,,负载短路时的电流放大倍数,,,,147,,,,3 放大倍数,电流放大器电压放大倍数为,,,,,,考虑信号源内阻Rs时的电流放大倍数为,,（2）电流放大器,148,,,,,,,,,,负载RL开路时的互阻放大倍数,（3）互阻放大器--互阻放大倍数,3 放大倍数,,,,149,,,,3 放大倍数,（4）互导放大器—互导放大倍数,,,当考虑信号源内阻时，则,令,于是,,150,,,,,,,,,,4.通频带,2.1.4 放大器主要性能指标,,下限频率,上限频率,不失真（或基本不失真）放大信号时，放大器的通频带必须大于或等于信号的带宽。

151,,,,最大输出幅度指放大器性区能输出的最大 电压幅度 或最大电流幅度,,,,,,5．最大输出幅度,最大输出幅度与放大器直流工作状态、集电极电阻RC、负载电阻RL和电源电压UCC等密切相关.,2.1.4 放大器主要性能指标,,,,152,,,,输出功率 : 是指放大器能够向负载提供的最大交流功率6．输出功率 和效率,效率 :,：直流电源供给功率,2.1.4 放大器主要性能指标,,,,153,,,,,,7．总谐波失真系数THD和噪声系数,非线性失真的产生是由于放大器中存在非线性器件晶体三极管（或场效应管），从而使输出信号与输入信号相比产生了畸变非线性失真也称为谐波失真若放大器输入信号为单一频率f的正弦波，则根据傅氏级数理论，输出应包含频率分量为f、2f、3f等输入信号倍频的分量，但以频率分量为f的幅度最大总谐波失真系数,U1基波分量电压有效值， U2、U3等为2次、3次等谐波分量电压有效值,2.1.4 放大器主要性能指标,,,,154,,,,,,,,,,,,非线性失真也称为谐波失真,噪声系数 定义为,7．总谐波失真系数THD和噪声系数,2.1.4 放大器主要性能指标,,总谐波失真系数,U1基波分量电压有效值， U2、U3等为2次、3次等谐波分量电压有效值,,,155,,,,,2.1.5 放大器的传输特性,,一般形式：,,,156,,,,2.2 放大器基本分析方法,2.2.1 静态分析,2.2.2 动态分析,,,,157,,,,静态分析是对直流通路进行分析,动态分析是对交流通路进行分析,放大器的分析分为两部分：静态分析和动态分析。

2.2 放大器基本分析方法,,,,158,,,,,注意：静态分析和动态分析对应的放大器通路不同，分析方法也不同，两类分析不能混淆，不能混用一般先作静态分析，知道放大器的直流工作状态后再作动态分析2.2 放大器基本分析方法,,,,159,,,,,,静态分析要确定静态工作点----,两种方法：解析法和图解法,点,需计算：,2.2.1 静态分析,2.2 放大器基本分析方法,,,,160,,,,工作在放大状态下的晶体三极管，发射结处于正偏，集电结处于反偏晶体管导通时，有,硅管,,锗管,常取,1．解析法,2.2.1 静态分析,,,,161,,,,输入回路,1 解析法,,,,162,,,,输出回路,1 解析法,,,,,,,,,163,,,,,,,,,例2-1 某放大器的直流通路如图（a）所示，试用解析法求 、 的表达式解：将图（a）用戴维南定理化简得图（b），图中,,,1 解析法,,,,164,,,,,例2-1 解:,1 解析法,,,,,,,所以,,,,,,165,,,,,例2-1 解:,1 解析法,,,,,,需要特别注意的是,只有在满足一定条件时，才可以近似相等。

当,时,,,,,,166,,,,,,,,,,,,还有一点需要说明，上述的分析方法只适用于放大器工作在放大区，也就是说需要事先假设放大器工作性状态，然后进行分析，最后再判断分析是否合理，例2-2就说明了这种情况1 解析法,,,,167,,,,,,,,,,电路如图所示，试分析晶体三极管的工作状态解：设三极管工作在放大区，则,,,例2-2,1 解析法,,,,168,,,,,,,,,,,,电源电压 ，,而,显然是不可能的实际上，此时晶体三极管已不在放大区工作，故不能按放大区进行计算那晶体三极管工作在何种区域呢？需要根据所加电压极性判断工作三极管的工作状态由图可知， 为正， 为正，此时放大器工作在饱和区例2-2 解:,1 解析法,,,,169,,,,,,,,,,,,因此，在使用解析法时必须注意一前提条件：三极管在放大状态工作计算时，可以先假设工作性放大区，用解析法分析后，再看是否符合放大状态条件，不能计算完后就了事1 解析法,,,,170,,,,,,,2．图解法,2.2.1 静态分析,,通过作图对各极电流、电压进行分析的一种方法,这是一种普遍使用的方法，即无论管子工作在何种状态，均可用图解法分析。

171,,,,2 图解法,,,,,,步骤为：,（1） 画出直流通路,（2) 分别写出输入、输出回路的外 部条件方程,(3) 在输入、输出特性曲线上作出外 部条件方程, 找出交点即为静态 工作点,,,,,172,,,,,(1)输入回路,输入回路外部条件方程 输入特性曲线,,2 图解法,,,外部特性,,,173,,,,2 图解法,,(2)输出回路,输出回路外部条件方程 直流负载线,,,,输出特性曲线,,,,174,,,,,,,,根据已知的输入信号，求出各极电流、电压的波形，进而观察波形失真情况或求出电压放大倍数、电流放大倍数分析方法：图解法和微变等效电路法,2.2.2 动态分析,,,,175,,,,,(l)作出输入回路的交流线——求 波形 输入回路直流外条 方程，求Q点时用,设输入信号,则,1．图解法,如图，根据输入电压信号波形就可以对应画出电流波形,2.2.2 动态分析,,,,,,,,176,,,,,,,,,,(2)输出回路的交流负载线——求 ， 波形,,式中,于是,过Q点作一斜率为 的直线，即为交流负载线,1．图解法,,,,177,,,,,如图，根据输入电流信号波形就可以对应画出输出电流及电压波形,1．图解法,,交流负载线,,直流负载线,,,,178,,,,,放大器各点波形,1．图解法,,注意输出电压与输入电压的相位关系,,,179,,,,,（3) 最大不失真输出电压,截止失真,点位置偏低,输入信号较大,,1．图解法,,,,180,,,,1．图解法,（3) 最大不失真输出电压,点位置偏高,输入信号较大,,饱和失真,,,,,181,,,,最大不失真输出电压幅度为,（3) 最大不失真输出电压,1．图解法,,,,182,,,,影响因素：,电阻 、,输入信号幅度,电源电压,1．图解法,,,,183,,,,,,,,基本思想：,用线性等效电路取代工作性放大状态的晶体三极管。

2．H参数微变等效电路法,,,184,,,,,,,（1）H参数等效电路,,微分,,2．H参数微变等效电路法,,,185,,,,,定义,(单位为Ω),(无量纲),(单位为S),(无量纲),共射接法输入开路时的电压反馈系数,共射接法输出短路时的电流放大系数,共射接法输出短路时的输入阻抗,共射接法输出短路时的输出导纳,（1）H参数等效电路,,2．H参数微变等效电路法,低频情况下约为 0.3-3kΩ,低频情况下约为 10-4-10-3,低频情况下约为 20-200,。