2基本放大電路


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

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


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