《模块十二基本放大电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模块十二基本放大电路.ppt（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电工电子技术基础,人民邮电出版社,知识模块十二 基本放大电路,主要内容 基本放大电路的作用、组成、主要性能指标及其分析方法。 放大器三种基本组态的性能差异。 多级放大器组成结构及性能指标估算方法。 差分放大器的工作原理及其输入输出方式。 重点 基本放大电路的组成及其分析方法。 多级放大器性能指标估算方法。 差分放大器的工作原理。,一、 基本放大电路,1放大电路的基本知识 （1）放大电路的作用 放大电路的作用就是将小的或微弱的电信号（电压、电流、电功率）转换成较大的电信号。示意图如图12-1所示 图12-1 放大电路的作用,（2）放大电路的结构 放大器的结构示意图如图12-2所示。,图12-2
2、放大电路的结构,（3）放大电路的主要性能指标 放大倍数 放大倍数是衡量一个放大电路放大能力的指标。放大倍数愈大，则放大电路的放大能力愈强。 电压放大倍数Au = uo/ui 电流放大倍数Ai =Io/Ii 功率放大倍数Ap = Po/Pi 其中uo为输出电压，ui 为输入电压；Io为输出电流，Ii为输入电流；Po为输出功率，Pi为输入功率。 输入电阻ri 它是用来衡量放大电路对输入信号源的影响。它可表示为输入电压与输入电流之比 ri=Ui/Ii,输出电阻ro 放大电路输出电阻ro的大小决定它带负载的能力。 通频带 放大电路电容元件、三极管极间和电感元件间存在结电容，由于阻抗是频率的函数，所以放
3、大电路对不同频率的输入信号有着不同的放大能力。即当信号频率过高或过低时放大倍数都将下降，我们把放大倍数下降到最高放大倍数的0.707倍的两个所限定的频率范围称为放大电路的通频带，用符号BW 表示。如图12-3所示，通频带反映了放大电路对不同频率输入信号的放大能力。,图12-3 放大电路的幅频特性曲线,2共射极放大电路 根据放大器输入输出回路公共端的不同，放大器有共发射极、共集电极和共基极三种基本组态，下面介绍共射极放大电路。 （1）电路组成 共射极基本放大电路如图12-4所示。,图12-4 共射极基本放大电路,具体分析如下： Vcc:集电极回路的直流电源 VBB:基极回路的直流电源 三极管T：
4、放大电路的核心器件，具有电流放大作用 Rb:基极偏置电阻 Rc:集电极偏置电阻 Cb1 、Cb2：分别为输入、输出耦合电容，基本作用是“隔直通交” RL:负载电阻或负载的等效电阻,（2）放大器的习惯画法 放大器的习惯画法如图12-5示。,图12-5 共射极基本放大电路习惯画法,（3）工作原理 共射极基本放大电路的电压放大作用是利用三极管的电流控制作用，并依靠Rc将放大后的电流的变化转为电压变化来实现的。,图12-6 共射极基本放大电路工作原理图,（4）放大电路的静态和动态 静态：输入信号为零时，电路的工作状态，也称直流工作状态。 动态：输入信号不为零时，电路的工作状态，也称交流工作状态。 电路
5、处于静态时，三极管三个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为 静态工作点，常称为Q点。静态值一般用IB、IC和VCE （或IBQ、ICQ和VCEQ ） 表示。 （5）直流通路和交流通路 直流通路:当没加输入信号时，电路在直流电源作用下，直流电流流经的通路。直 流通路用于确定静态工作点。 直流通路画法： 电容视为开路； 电感线圈视为短路； 信号源视为短路，但保留其内阻。 交流通路:在输入信号作用下交流信号流经的通路。交流通路用于计算电路的动态 性能指标。 交流通路画法： 容量大的电容视为短路； 直流电源视为短路。,（6）图解分析法 静态工作情况分析 用近似估算法求静态工作点：采用该方法，必
6、须已知三极管的值。,图12-7 共射极放大电路直流通路,根据直流通路：硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V, 用图解分析法确定静态工作点(Q点)： 采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。 首先，画出直流通路；在输入特性曲线上，作出直线VBE =VCCIBRb， 两线的交点即是Q点，得到IBQ 。在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRC，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ 。,图12-8 静态工作情况图解,动态工作情况分析 交流通路及交流负载线 过输出特性曲线上的Q点做一条斜率为-1/(RLRc)直线，该直线即为交流 负载线。交流负
7、载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。RL= RLRc，是交流负载电阻。 输入交流信号时的图解分析 通过图解分析，可得如下结论： （1） （2）vo与vi相位相反； （3）可以测量出放大电路的电压放大倍数； （4）可以确定最大不失真输出幅度。,图12-9 动态工作情况图解,3放大电路三种 基本组态的比较,二、多级放大电路 1多级放大器电路的组成 在电子电路系统中，往往需要把微弱的毫伏或微伏信号放大具有足够大的输出 电压或电流信号去推动负载工作。因此需要采用多级放大电路，以满足放大倍数和 其他方面性能的要求。 如图12-10所示，通常把与信号源连接的第一级放大电路称为输入级，与负载 相连接的末端
8、放大电路称为输出级，输出级与输入级之间的放大电路称为中间级。 输入级和中间级的位置处于多级放大电路的前几级，故又称为前置级。前置级一般 都属于小信号工作状态，主要进行电压放大；输出级是大信号放大，以提供负载足 够大的信号，常采用功率放大电路。,图12-10 多极放大电路的组成框图,2多级放大电路的耦合方式 多级放大电路级与 级之间信号传递的电 路连接方式称为耦 合，常用的耦合方式 有三种：阻容耦合、 变压器耦合、直接耦 合。,3多级放大电路性能指标的估算 （1）电压放大倍数的计算 图12-10所示多级放大电路的框图中，可看出前级的输出信号UO1，即为后级的 输入信号Ui2，而后级的输入电阻Ri
9、2即为前级交流负载RL1，因此 有:RL1=Ri2,uo1=ui2 第一级电压放大倍数为： Au1=uo1/ui 第二级电压放大倍数为： Au2=uo2/ui2 第n级放大倍数为： Au=uo/ui=Au1Au2Aun （2）多级放大电路的输入电阻和输出电阻： 多级放大电路的输入电阻 即为第一级放大电路的输入电阻Ri1，故Ri=Ri1 多级放大电路的输出电阻RO即为最后第n级放大电路的输出电阻Ron，故Ro=Ron,三、集成运算放大器 1差分式放大电路 （1）差模信号和共模信号的概念 概念 差分式放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子，可以输入两个信 号，输出两个信号。其端口结构示意图如图
10、12-11所示。 图12-11 差分式放大电路输入输出结构示意图 注意：普通放大电路也可以看成是一个双口网络，但每个端口都有一个端 子接地。因此，只能输入一个信号，输出一个信号。,当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时，两 信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号。即 差模信号 共模信号 根据以上两式可以得到 可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。,两种信号的特点 差模分量：大小相等，相位相反 共模分量：大小相等，相位相同 增益 差模电压增益 共模电压增益 总输出电压 其中， 表示由差模信号产生的输出 共模抑制比 共模抑制比是衡
11、量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。,（2）基本差分式放大电路 电路组成及特点 组成：由两个共射极电路组成。,图12-12 基本差分式放大电路, 特点：电路对称，射极电阻共用，或射极直接接电流源（大的电阻和电流源的作用是一样的），有两个输入端，有两个输出端。,工作方式 双端输入 双端输出 双端输入 单端输出 单端输入 双端输出 单端输入 单端输出 工作原理 静态分析 因为在静态时，Vi=0即Vi短路。静态时Vc1=Vc2, 所以Vo=Vc1-Vc2=0。即输入 为0时，输出也为0。 动态分析 当电路的两个输入端各加入一个大小相等极性相反的差模信号时， vi1=vi2=vid/2 一管电流将增
12、加，另一管电流减小，输出电压为 vo=vc1-vc20 即差模信号输入时，两管之间有差模信号输出。,3集成运算放大器 （1）基本结构 图12-13 集成运算放大器内部结构框图 偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。 输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，输入 端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电 压尽可能大。,（2）电路符号 （ ） 其中， 为集成运算放大器开环差模电压放大倍数。 图12-14 集成运算放大器电路符号 （3）集成运算放大器的线性应用 线性应用是指运算放大器工作在线性状态，即输出电压与输入电压是线性关系，主 要用以实现对各种模拟信号进行比例、求和、积分、微分等数学运算，以及有源滤 波、采样保持等信号处理工作，分析方法是应用“虚断”和“虚短”这两条分析依据。,