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模拟电路学习笔记2

放大电路基础

放大电路工作原理

静态:

放大电路输入端不添加信号,即Ui=0.由于存在直流电源,电路中存在直流电压和直流电流,放大电路的工作状态称为静态。

静态值反映了电路是否有合适的交流放大直流基础。

确定静态值的方法:

电路估算法;

画出放大电路的直流通路(电容开启,电感短)。KVL,KCL找出静态电流IBQ ICQ和静态电压UBEQ UCEQ。

图解法: 输入电路直流负载线在三极管输入特性曲线上制作,RbIbq Ubeq=Ucc,由两者的交点决定Ubeq和Ibq。

输出电路直流负载线在三极管输出特性曲线上,RcIcq Uceq=Ucc,,确定与三极管输出特性曲线的交点Uceq和Icq。

动态:

放大电路加输入信号Ui当电路中的电压和电流在静态值的基础上发生相应的变化时,放大电路的工作状态称为动态。

确定动态值的方法:

微变等效电路法:(微变等效是指在低频小信号条件下将非线性三极管等效成线性电路模型)

首先,画出放大电路的交流通路(电容短,电源短),

然后用三极管等效模型代替三极管,然后找出放大电路的几个重要指标,如Au,Ri,Ro。

图解法:

在输入特性曲线上Ubeq为基础加Ui确定Ib的动态范围

在输出特性曲线上绘制交流负载线。交流负载线应满足两个约束:一方面,当输入电压过零时,必须过静态工作点Q;另一方面,集电极输出电路的交流电压与电流约束ΔUce=-ΔicRL‘,其中RL’为Rc和Rl的并联。

根据输出回路交流负载Ib确定动态范围Ic动态范围和Uce动态范围(即输出电压)

最后,根据读出的Ui和Uce,确定电路电压放大倍数。

如果负载开启,交流负载线与直流负载重合,则相应Uce动态范围扩大,即电路电压放大倍数增大,称此时的放大倍数为开路电压放大倍数。

三种三极管放大电路

共发射极大放大电路

特点:

输入输出电压反相

现有电压放大

还有放大电流的作用

应用:

中间级多级放大电路,提供增益。

共集电极放大电路

特点:

输入输出电压相同

电流放大

无电压放大作用

应用:

输入级、输出级和中间隔离级多级放大电路

共基极放大电路

特点:

输入输出电压相同

电压放大

无电流放大

应用:

作为电流连接器,形成宽带放大电路

在两种不同的放大元件(三极管和场效应管)中,场效应管具有输入电阻高的特点,适用于多级放大器的输入水平。√

放大电路的输入电阻Ri匹配电压源的能力越大;输出电阻Ro承载能力越大,承载能力越强。×

若电路输入电压的有效值为1V,输出电压的有效值为0.9V,可以判断电路不是放大器。×

已知放大电路在某一时刻的输入电压为0.7V,输出电压为7V,放大电路的放大倍数等于10。×

由于基本单管共射放大电路Au=-βRl‘/rbe,所以换一个β比原来大一倍的三极管,Au也基本翻了一倍。×

放大电路的静态工作状态是指直流,动态工作状态是指直流和交流。放大电路的直流通路是指直流信号通路,交流通路是指交流信号通路。在放大电路中,如果Q点较低,则容易发生截止失真;如果Q点较高,则容易发生饱和失真。三极管的微变等效电路B、E级间可用一个电阻等效;C、E受控电流源等效可用于极间。

射极输出器的主要特点是输入电阻高,输出电阻低,主要用于输入、输出和隔离。

功率放大电路的主要要求是效率高。交叉失真是由设备的非线性特性引起的。为了克服交叉失真,功率放大管通常在微导通的放大状态下工作。

多级放大电路与单极放大电路相比,总的通频带一定比它的任何一级窄,级数越多,则上限截止频率fH越低。

三级放大电路中,每级的增益分别为:Au1=Au2=30dB,Au3=20dB,则总的电压增益为80dB,该电路可以将输入信号放大10000倍。

电路的输出电阻:

输出电阻主要是考虑与负载电阻的匹配。

1、若要有最大输出功率,要求输出电阻等于负载电阻;

2、若要有最大输出电压,输出电阻尽可能小。所以在说输出级时,有“带负载能力强” ,就是输出电阻小。

另外, 对于多级放大器,前级的输出电阻对后级来说就相当于信号源内阻, 也影响负反

馈。

放大器的输出电阻就是放大器的内阻 .它是由负载端向放大器视入的等到效电阻 .如果用

U0 来表示输出电压 ,输出电阻用 R0 表示.开路输出电压 U00 那它们的关系为 U0= RLU00/(R0+RL), 由此式可知 .放大器输出电阻如果为零 .则输出电压等于开路电压 ,表示放大器向负载输送不 管多少电流 ,都不致影响负载两端电压 ,说明放大器带负载能力强 .当然.R0=0 是一种理想状态 , 实际放大器总含一定的输出电阻 .从有利于电压传输而言 .希望输出电阻小些。

因此放大器的输出电阻 R0 影响负载上获取的电压大小,具体的说是指,输出电阻 R0 为无限小到 0 时,输出电压 U0= RLU00/(R 0+RL)=U00,表示放大器向负载输送不管多少电流时都

不影响负载两端的电压,说明放大器带负载能力强,故输出电阻 R0 越小,负载上获得的电压越大,也就是说输出电阻 R0 越小带负载的能力越强。

判断三极管放大电路是否有放大交流信号的方法:

晶体三极管放大电路有三种基本组态:共射集电路、共集电极电路、共基极电路。不管涉及哪种应用组态的放大电路,必须保证其具有交流放大能力。以下从三点触发,可以判断一个晶体管是否有交流放大能力。

 1.三极管必须有合适的工作点

  工作点合适与否需要定量计算。只定性判断其有无交流放大能力,关键看三极管是否满足发射结正偏,集电极反偏。即具有交流放大能力的可能,对于NPN管子,Ube>0 , Ubc<0 ; 对于PNP的管子,Ube<0 , Ubc>0 。

2.输入信号Ui不能被短接

  Ui被短接的话,电流走捷径。就不可能加在三极管上进行放大。Ui为交流信号。观察其是否被短接是相对于交流信号而言的。共射、共集电路输入信号从B极进入,故这两种组态电路B不能交流接地 ;共集电路输入信号从E极进入,故这种组态电路E不能不能交流接地。

Ui被交流短路有一下三种情况

            <1>直接被导线短接

            <2>被电容较大的电容短接

            <3>被直流电源短接

3.输出信号Uo不能被短接

  同样的,输出信号Uo短接也是指交流短接。即使输入信号加到了三极管上。其所产生的交流电被放大了,但输出信号被短接的话,负载也取不到交流信号。共射、共基电路输出信号来至于C极,故这两种组态电路C不能交流接地 ; 共集电路输出信号来至于E极,故这种组态电路E极不能交流接地。

  根据以上三个原则,我们可以分析下列电路是否可以放大交流信号

(1)从原则一分析(三极管具有合适的工作点)

图5位PNP三极管,应在C极加负电源,但电容C1对直流电源相当于开路,故不能满足发射结正偏。其他电路均满足第一原。图片1中为双电源供电,图片3位PNP类型,直流+Ucc从E流入,通过发射结、RB、地。集电极反偏。

(2)从原则二分析(Ui不能被被短接)

图1被直流电源EB短接,图2通过导线被直流电源Ucc短接,图4中Ui被电容C1短接。

(3)从原则一分析(Uo不能被短接)

图2、4输出在E极,为共集电路,其余输出在C极,为共射电路。图6通过导线被Ucc短接。

 

标签: 负馈放大电路放大电路ucc

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