第二章 基本放大電路
2.1 放大電路的構成
2.1.1 放大的概念
一、特征:功率放大
二、本質:能量的控制和轉換
三、必要條件:有源元件
四、前提:不失真(保真)
五:測試信號:正弦波
2.1.2 怎樣構建基本放大電路
一、目標:小功率信號→大功率
二、條件:1、元件 2、電源
三、技術路線
1、三極管→放大狀態
2、小信號→iB(UBE)
3、合理的輸出(構建的思路去設計:不加Rb,發射結燒掉,不加Rc,輸出端口負載上的電壓就是VCC)
四。放大電路
1、直接耦合共射放大電路
注:將VBB用VCC取代,輸入輸出回路共用一套電源,Rb1是為了讓VCC不從uI端口走,以便在基極根據疊加定理產生交直流信號
2、阻容耦合
注:輸入回路從VCC到Rb到發射結到地,導通,再加上(uI交流信號)
五、工作原理
uBE→iB(三極管輸入特性曲線)→iC(=βiB)→uCE(=UCC-iCRC)→uo
交流的iB和uBE是線性關系
2.2 性能指標
一、示意圖
二、放大倍數
三、Ri
四、Ro
五、通頻帶
六、非線性失真
七、最大不失真輸出電壓
八、最大輸出功率與效率
2.3 分析方法
2.3.1 直流通路與交流通路
一、直流通路
交流源置0,電容=斷路,電感=短路→判斷靜態是否合理
二、交流通路
1、直流源置0
2、電容→短路
2.3.2 圖解法
輸入回路
輸出回路同理
放大倍數=△uCE/△uI
2.3.3 等效電路法
一、直流通路
1、Q點
2、rbe=rb'b+(1+β)UT/IEQ
二、交流通路
1、作出交流通路
2、將三極管變成rbe和受控源
2.3.4 h參數等效模型
(不應該記得太詳細,把關鍵枝節點記下,展開部分應該記在自己腦子里,否則記完不想再看第二遍)
簡化h參數等效模型即微變等效電路
rbe=rbb'+(1+β)rb'e'
rb'e'=UT/IEQ
rb‘e’的推導見二極管P23
1、靜態
(1)直流通路
電位分析法:VCC=IEQ×RE+UBEQ+IB×RB,其中IEQ=(1+β)IBQ
rbe=rbb'+(1+β)rb'e'
2. 動態
(1)交流通路
在交流通路下,才能用h參數等效、才有rbe,即rbe和VCC不能同時出現
rbe上只能標ib
(2)h參數等效
2.4 放大電路Q點的穩定
2.4.1 必要性
一、對Q點有影響
1、溫度
2、電源的波動
3、元器件的老化
二、穩定Q點的思路
2.4.2 Q點穩定的電路
一、構成
阻容式/直接耦合
二、分析
戴維南定理指出
①等效二端網絡的電動勢E等於二端網絡開路時的電壓
②它的串聯內阻抗等於網絡內部各獨立源和電容電壓、電感電流都為零時,從這二端看向網絡的阻抗Zi
求出IEQ即可求出rbe見2.3.4中加粗
Uo=-βib×RC//RL
Ui=(1+β)ib×RE+ib×Rbe
基本共集放大電路
Au=【(1+β)ib×RE//RL】/【(1+β)ib×RE//RL+ib×rbe】<1→1
射極輸出器,電壓跟隨器(功率變大)
輸出電阻定義:信號源電路中的所有電壓源短路,電流源斷路,從輸出端看進去的電阻
共射:基極入,集電極出
共集:基極入,發射極出
共基:發射極入,集電極出(電流幾乎不變)
交流通路畫的原則:直流源通通置0
be間連電阻,ce間連流控電流源
電流方向:
①b指向e,c指向e
②e指向b,e指向c
PNP和NPN的直流通路上正負不一樣,簡化h參數等效電路一樣
Au=(βib·Rc//RL)/[(1+β)ib·Re+ib·rbe]=(β·Rc//RL)/[(1+β)Re+rbe]
求Ro是因為RL要看前端等效電阻,不能把RL放進去
如何求Ri:端口加電壓電流,求出Ui關系即Ri
ib=i/(1+β)
U=i·Re+[i/(1+β)]·rbe
即Ri=Re+rbe/(1+β)
由左邊回路KVL得,ie·Re+rbe·ib=0⇒ib=0⇒Ro=Rc
左邊為什么電源視作短路:
下章預告:
類似三極管工作在放大區,場效應管工作在恆流區
且N溝道結型管工作在Ugs<0
2.6 派生電路
2.6.1 復合管放大電路
一、復合管的組成
ie分成了ib、ic
實際功率輸出管(右邊的)都是NPN,但功能上一個是一個是NPN,一個是PNP
合理通路下,前面管子是什么,后面等效出的功能就是什么
交流通路
2.6.2 共射-共基放大電路
共集-共基放大電路
這不得干掉一個管子?
場效應管放大電路的三種接法
寫成△UGS/Ugs
類似三極管做交流等效時有個rce。MOS管可以不畫rds即認為恆流區的線是水平的
恆流區傾斜度很小,rds很大,所以等效時rds可忽略。但當RL大到幾十K到上百K時,rds重新提出,因為跟它的量級相同
Q:
Rg3什么用
結型管不考慮溫度對靜態工作點影響,Rs是否可以去掉