CHAP.3BasicAmplifierCircuits,CHECKPOINT,放大器的基本工作原理用圖解法分析共發(fā)射極放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，及最大不失真輸出幅度。用小信號(hào)等效電路分析BJT三種組態(tài)放大器和FET共源放大器，并進(jìn)行比較。用小信號(hào)等效電路分析等效電路分析多級放大器的性能。了解放大器的頻率特性。,3.1BasicConcept,放大器是放大電信號(hào)的裝置，其基本任務(wù)是將微弱信號(hào)不失真地放大到所需的值，即用較小的信號(hào)去控制較大的信號(hào)。,器件電子管、晶體管、集成電路,用途放大電壓、電流、功率信號(hào),信號(hào)大信號(hào)、小信號(hào),耦合方式直接、阻容、變壓器、光電,頻率直流、低頻、高頻、視頻,放大器類型,一.MainProperties,1.Gain,VoltageGain,衡量放大器放大微弱信號(hào)的能力,CurrentGain,PowerGain,2.InputResisterRi,衡量放大器對輸入信號(hào)的衰減程度，其大小應(yīng)從信號(hào)有效地傳輸來確定,傳輸電壓信號(hào)要求RiRs,SourceVoltageGain,3.OutputResisterRO,衡量放大器對帶負(fù)載的能力，其大小應(yīng)從信號(hào)有效地傳輸來確定,當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，Uo基本不變，則要求Ro小,Ro的計(jì)算方法與電路分析一致,4.Distortions,晶體管輸入、輸出特性的非線性產(chǎn)生非線性失真，,Distortions,Nonlinear,Linear(Frequency),Amplitude,Phase,其大小與工作點(diǎn)位置、信號(hào)大小有關(guān),二.BasicCircuitCE,分析各元件的作用,Ui=0，晶體管各極電流、電壓為直流值，放大器處于靜態(tài)(直流)工作。,加入輸入信號(hào)Ui后，晶體管各極電流、電壓隨信號(hào)而變，放大器處于動(dòng)態(tài)(交流)工作。,+,+,晶體必須工作管在放大區(qū)信號(hào)能輸入信號(hào)能輸出波形基本不失真,習(xí)慣畫法,三.DCandACPass,1.DCPassFindQ-point,Example1,若基極接地或負(fù)電壓，則偏置電流IBQ=0，管子截止，此時(shí)UCEQ=UCC。,若Rb=60K，則IBQ=200uA，ICQ=8mA，UCEQ=-12V，這是不可能的。此時(shí)放大器工作在飽和狀態(tài)，UCEQ=UCE(sat)，ICQ=IBQ不再成立。,已知：UBE(on)=0.7V，=40，UCC=12V，Rb=240K，Rc=3K。求靜態(tài)工作點(diǎn)Q。,解：,最大ICQM為Ucc-UCE(sat)/RC，放大器工作在放大區(qū)。,Discussion,Example2,-Ucc,解：,CONCLUSION管子截止時(shí)：UCEQ=UCC飽和時(shí)：UCEQ=UCES0,2.ACPassFindAu、Ri、Ro,Example1PlotACpassoffigure(a)and(b),圖(a)和圖(b)的直流通路相同,Example2PlotDCandACpass,3.2BasicAnalysisofAmplifier,圖解分析法：形象、直觀，但難以準(zhǔn)確定量分析，用來分析非線性失真。,等效電路法：對器件建模進(jìn)行電路分析，運(yùn)算簡便，結(jié)果誤差小，僅適用于交流小信號(hào)工作狀態(tài)。,分析放大器,靜態(tài)工作,動(dòng)態(tài)工作,求靜態(tài)點(diǎn)Q(直流通路),求AuRiRo(交流通路),估算法,圖解法,等效電路法,分析方法,一.GraphicalAnalysis,根據(jù)IBQ在輸出特性曲線中找到對應(yīng)的曲線。,用估算法求出基極電流IBQ（假設(shè)為40A）,AnalysisStep,1.DCAnalysis,求靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并確定UCEQ、ICQ的值。直流負(fù)載線與輸出特性曲線上IB=40A的交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由靜態(tài)工作點(diǎn)Q便可在坐標(biāo)上查得靜態(tài)值ICQ和UCEQ。,根據(jù)集電極電流iC與集、射間電壓uCE的關(guān)系式uCE=UCCiCRC可畫出一條直線，該直線在縱軸上的截距為UCC/RC，在橫軸上的截距為UCC。,作直流負(fù)載線。,由uCE=UCCiCRC所決定的直流負(fù)載線,IB=40A的輸出特性曲線,過Q點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為ICQ,過Q點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為UCEQ,Ucc,Ucc/Rc,由輸出特性曲線和交流負(fù)載線求iC和uBE,根據(jù)靜態(tài)分析方法，求出靜態(tài)工作點(diǎn)Q,畫放大器交流通路,根據(jù)ui在輸入特性上求uBE和iB,根據(jù)在輸出特性中畫交流負(fù)載線,2.ACAnalysis,AnalysisStep,交流負(fù)載線,iB(uA),Q-pointandNonlinearDistortions,UCES,RC負(fù)載線斜率增小Q點(diǎn)沿IBQ=40uA曲線平移達(dá)Q3,RbIBQQ點(diǎn)沿負(fù)載線上移,RbIBQQ點(diǎn)沿負(fù)載線下移,RC負(fù)載線斜率增大Q點(diǎn)沿IBQ=40uA曲線平移達(dá)Q4,極限點(diǎn)Q1進(jìn)入飽和狀態(tài),極限點(diǎn)Q2進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài),SaturationDistortions,CutoffDistortions,CutoffDistortions,放大器中的各個(gè)量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量兩部分組成。由于C2的隔直作用，放大器的輸出電壓uo等于uCE中的交流分量，且與輸入電壓ui反相。放大器的電壓放大倍數(shù)可由uo與ui的幅值之比或有效值之比求出。負(fù)載電阻RL越小，交流負(fù)載線越陡，使Uom減小，電壓放大倍數(shù)下降。靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置得不合適，會(huì)產(chǎn)生非線性失真。即Q點(diǎn)選得偏高，易產(chǎn)生飽和失真；Q點(diǎn)選得偏低，易產(chǎn)生截止失真。,Summary,微變等效電路分析法：非線性元件晶體管在工作點(diǎn)附近的微小范圍內(nèi)，可等效成一個(gè)線性電路，此時(shí)放大電路可用線性電路的分析方法來分析。,二.Small-SignalEquivalentCircuitAnalysis,AnalysisStep,用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q，并求出rbe,畫出交流通路,晶體管用交流小信號(hào)等效電路代替,用電路分析法計(jì)算Au、Ri、Ro,計(jì)算Au、Ri、Ro,RL=RC/RL,計(jì)算Ro的方法是：信號(hào)源短路，負(fù)載RL斷開，在輸出端加電壓U，求出由U產(chǎn)生的電流I，則,FEATURES,輸出電壓信號(hào)與輸入電壓信號(hào)反相電壓放大倍數(shù)大輸入電阻小輸出電阻大,CEAMP,Example1,解：先求靜態(tài)工作點(diǎn)Q,再計(jì)算rbe,78,已知：UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，=50RE=2kRL=3k。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。,解：1.用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),Example2,3.求輸入電阻和輸出電阻,2.求電壓放大倍數(shù),3.3Common-CollectorAmplifier,一.DCAnalysis,1.Au,二.ACAnalysis,2.輸入電阻Ri,rbe,3.輸出電阻Ro,方法：信號(hào)源Us短路，去掉負(fù)載RL，輸出端加電壓U，產(chǎn)生電流I，Ro=U/I。,FEATURES,輸出電壓信號(hào)與輸入電壓信號(hào)同相電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1輸入電阻大輸出電阻很小,CCAMP,己知：UCC=12V，Rb=200k，Re=2k，RL=3k，RS=100，=50。試求：1.估算靜態(tài)工作點(diǎn)；2.電壓增益Au；3.輸入電阻Ri；4.輸出電阻Ro。,解：1.用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),Example1,2.Au,3.Ri,4.Ro,己知：UCC=12V，Rb=100k，Rb1=40k，Rb2=80k，Re=3.6k，RL=3.6k，RS=100，UBE(on)=0.8V，=50。試求：,解：1.用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn),Example2,1.估算靜態(tài)工作點(diǎn)；2.電壓增益Au；3.輸入電阻Ri；4.輸出電阻Ro。,2.Au、Ri、Ro,3.4Common-BaseAmplifier,一.DCAnalysis,二.ACAnalysis,FEATURES,輸出電壓信號(hào)與輸入電壓信號(hào)同相電壓放大倍數(shù)大輸入電阻很小輸出電阻大,CBAMP,3.5FETAmplifier,一.BiasCircuits,1.Self-biasCircuit,只要偏壓，不要偏流。FET種類較多，應(yīng)用時(shí)注意極性。,Features,2.VoltageDividerBiasing,二.FETAmplifier,1.靜態(tài)分析,Common-SourceAmplifier,根據(jù)分壓式偏置電路求靜態(tài)工作點(diǎn),2.動(dòng)態(tài)分析,Common-DrainAmplifier,1.靜態(tài)分析,Rg1,+UDD,C1,+,Rg2,Rs,Rg,C2,Ui,+,Uo,RL,根據(jù)分壓式偏置電路求靜態(tài)工作點(diǎn),2.動(dòng)態(tài)分析,不失真地、有效地傳遞信號(hào),常用耦合方式,3.6MultistageAmplifiers,1.InterstageCouplingMode,一.BiasProblems,要求,缺點(diǎn)：前、后級靜態(tài)工作點(diǎn)相互有影響，需考慮電平配置和零漂。,優(yōu)點(diǎn)：易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。原、副邊可以不共地。輸出電壓的極性可隨意改變。,缺點(diǎn)：體積大，尤其是低頻工作時(shí)。,缺點(diǎn)：低頻工作時(shí)，信號(hào)較難通過耦合電容。,優(yōu)點(diǎn)：可放大緩變的信號(hào)、便于電路集成化,直接耦合,變壓器耦合,阻容耦合,優(yōu)點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn)，各級工作點(diǎn)獨(dú)立。,2.SelectionofConfiguration,輸入級,中間級,輸出級,高效率地輸出功率,3.SelectionofQuiescentPoint,4.Common-SourceCoupling,二.Gain、InputandOutputResistance,Calculation,明確各級電路的組態(tài)，正確使用計(jì)算公式。,計(jì)算電壓增益時(shí)，需把后級的輸入電阻作為前級的負(fù)載電阻。,多級放大器的輸入電阻，一般地講就是第一級的輸入電阻。若第一級是CC組態(tài)，則需考慮第二級的輸入電阻。,多級放大器的輸出電阻，一般地講就是末級的輸出電阻。若末級是CC組態(tài)，則需把前級的輸出電阻作為末級的信號(hào)源內(nèi)阻。,3.7AmplifierFrequencyResponse,放大器要放大的信號(hào)通常不是一個(gè)單一頻率的正弦波。而是由許