学习情境2 电压放大电路的设计与仿真(新)PPT文件格式下载.pptx
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不失真有源元件必须工作在线性区,即:
晶体管工作在放大区,场效应管工作在恒流区。
学习情境2电压放大电路的设计与仿真,放大电路符号规定,UAu,量。
u,a,大写字母、大写下标,表示直流量。
A小写字母、大写下标,表示总小写字母、小写下标,表示交流分量。
uA,ua,总量,交流分量,UA直流分量t,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.1放大的基本概念,GDSSPT广东.松山,判断放大电路能否放大交流信号的方法:
放大元件工作在放大区。
发射结?
,集电结?
。
信号能够输入并经T放大后输出。
不失真地放大。
设置合适的静态工作点。
学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.2放大电路的性能指标,任何放大电路都可以看成为一个有输入口和输出口的两端口网络。
RS,RL,+_,US,Ii,Io,+,_,+,Uo_,Ro,+_,输入电阻,放大倍数输出电阻图2.2放大电路的方框图,A,Ui,R放i大电路,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.2放大电路的主要性能指标,1.放大倍数,A常用,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.2放大电路的性能指标,2.输入电阻Ri放大电路一定要有前级(信号源)为其提供信号,那么就要从信号源取电流。
输入电阻是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。
输入电阻Ri越大,从其前级取得的电流越小,对前级的影响越小。
电路对信号源电压的放大倍数为:
GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.2放大电路的性能指标,3.输出电阻Ro放大电路对其负载而言,相当于信号源,我们可以将它等效为戴维南等效电路,这个等效电路的内阻就是输电出阻。
输出电阻Ro越小,带负载能力越强。
如何确定输出电阻?
方法一:
计算法。
所有的电源置零。
方法二:
测量法。
测量开路电压和接入负载RL后的输出电压Uo。
GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.2放大电路的性能指标,4.通频带fBW由于耦合电容、极间电容及其它电抗元件的存在,使,得放大倍数发生相移。
|Aum|0.707|Aum|,fL下限截止频率,fH,上限截止频率,通频fBW=fHfL带:
放大倍数随频率变化曲线,f,0,图2.3放大电路的通频带,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1节练习11、电路如图所示,填空。
(1)若测得输入电压有效值为10mV,输出电压有效值,u,为则其1.5电V,压放大倍数A=;
若已知此时信号源电压有效值为20mV,信号源内阻为1k,,则放大电路的输入电阻Ri=。
T,R,B,+V,CC,R,R,L,GDSSPT广东.松山,+u,i,+,u,o,C,2,C1+,C+,
(2)若已知电路空载时输出电压有效值为1V,带5k负载时变为0.75V,则放大电路的输出电阻Ro=。
学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.1.3基本放大电路的种类,GDSSPT广东.松山,按连接方式分:
共发射极放大电路(固定偏置和分压式偏置)、共基极放大电路、共集电极放大电路按用途分:
电压放大电路、电流放大电路、功率放大电路,2.2固定偏置共射放大电路,本节教学目标掌握基本共射电路的组成、各元件的作用、静态工作点设置的意义。
初步认识基本放大电路的静态分析。
掌握放大电路的动态分析。
学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.2.1电路组成及各元件作用,T,RB,+VCC,RC,RL,+,uo,C2,C1,+,+,12,耦合电容C、C:
隔直通交。
一般为几十F,采用电电容解。
T放大元件,工作在放大区,要保证发射结正偏,集电结反偏。
VCC提供输出信号的能量,保证集电结反偏。
几,几十V。
RC将集电极电流的变化转变为电压+的变化,以实现电压放大作,一般为用几。
k几,十k,RB保证发射结正,并提供一偏,个合适的,基极电流IB,u以i使,放大电路获得合适的静态工耦作合点电。
容一C1、C2:
般为几十隔k直通几交百。
一般为k几十F,采用电电容解。
图2.4基本共射放大电路,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.2.2放大电路的静态分析,一、静态工作点,T,RB,RC,2,C1,+,+,ui=0时,由于电源的存在IB,静态工作点?
+VCCIC,图2.4基本共射放大电路,GDSSPT广东.松山,IBQ,ICQC,IEQ=IBQ+ICQ,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,IBQ,I,UBEQ,T,RB,+VCC,RC,C1,+,CQC2+,(IBQ,UBEQ),U,CEQ,(ICQ,UCEQ),图2.4基本共射放大电路,GDSSPT广东.松山,2.2.2放大电路的静态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)分别对应于输入、输出特性曲线上的一个点称为静态工作点,记作Q。
iB,uBE,Q,IBQ,UBEQ,iC,uCE,Q,UCEQ,ICQ,GDSSPT广东.松山,2.2.2放大电路的静态分析,图2.5静态工作点,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,图2.6,(a)放大电路,(b)直流通路,T,RB,+VCC,RC,C,2,C1,+,+,开路,开路,T,RB,+VCC,RC,2.2.2放大电路的静态分析,GDSSPT广东.松山,二、近似估算法求Q点直流通路,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,RB,RC,直流通路,TIBQUBEQ,根据直流通道估算IBQ+VCC,RB称为偏置电阻,IB称为偏置电流。
GDSSPT广东.松山,2.2.2放大电路的静态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,T,RB,+VCC,RC,直流通路,ICQ,UCEQ,静态时的集电极电流ICQ,2.2.2放大电路的静态分析,静态时的集-射极电压UCEQ,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,图2.7利用图解法求静态工作点,三、图解法求Q点,作直流负载线确定ICQ和UCEQ,Q,直流负载线,iC/mA,与输出特性的交点就是Q点80uA60uAIBQ=40uA20uA0uA,4321,3,12uCE/VVCC,I,CQ,69UCEQ,读出它的坐标值就是静态工作点中的(UCEQ,ICQ),GDSSPT广东.松山,2.2.2放大电路的静态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2.2.3放大电路的动态分析,图2.8,(a)放大电路,(b)交流通路,T,RB,+VCC,RC,C,2,C,1,+,+,交流通路,T,RL,RC,+uiRB,+,uo,短路,短路,置零,GDSSPT广东.松山,一、图解法,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,iC,CE,1、画交流负载线,其中:
交流通路,Tu,RL,RC,+,uRB,i,+,uo,即:
交流信号的变化沿,着,斜率为:
的直线。
GDSSPT广东.松山,这条直线通过Q点,称为交流负载线。
图2.2.8基本共射放大电路的交流通路,2.2.3放大电路的动态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,2、求解放大倍数,i,iB,u,uCECE,0,t,0,给定输入电压ui,IBQ,CQ,uB交E流uBE,负载线,ui,Q,QQ,ib,ic,Q,Q,Q,Q,U,CEQ,B-E间电压总量uBE=为U:
BEQ+uit,uoC-E间电压沿交流负载线变化,总量uCE=为UC:
EQ+uce,集电极电流总量,基极C电流总量为iC:
=为IC:
Q+iciB=IQBQ+ib,放I大倍数为:
Q,图2.9,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,iB,二、微变等效电路法1、三极管的微变等效电路当信号很小时,将输入特,性在小范围内近似线性。
uBEuBE,iB,对输入的小交流信号而言,三极管相当于电阻rbe。
对于小功率三极管:
rbe的量级从几百欧到几千欧。
2.2.3放大电路的动态分析,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,iC,uCE,近似平行,
(2)考虑uCE对iC的影响,输出端还要并联一个大电阻rce。
rce的含义,iC
(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。
uCE,GDSSPT广东.松山,2.2.3放大电路的动态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,uce,ic,ube,uce,ic,rce很大,一般忽略。
rbe,ib,ib,B,C,E,等效,ib,rbe,ibrce,E,B,C,C,GDSSPT广东.松山,ibBube,E,2.2.3放大电路的动态分析,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,T,B,RL,RC,+,uR,i,+,uo,ib,i,b,i,i,c,Ri,Ro,r,be,R,B,R,C,RL,+i,ui,+,uo,2.2.3放大电路的动态分析,GDSSPT广东.松山,2、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:
交流通路,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,Ri,Ro,ib,ib,ii,ic,rbe,RB,RC,R,L,+,u,i,+,u,o,1)电压放大倍数,2)输入电阻,3)输出电阻,2.2.3放大电路的动态分析,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,【例2.2.1】如图所示电路中,已,T,RB,+VCC,R,C,RL,+ui,+,uo,C2,C,1+,+,i,(3)输入电阻R和输,出,o,电阻R。
(4)若信号源有内阻,且Rs=1.42k,则负载时的Aus=?
R知CV=CRCL=155.1Vk,R,B=7580,r,bb=100。
试求解:
【(1思)静路态点拨工】作解点答Q这。
类题时,GDSSPT广东.松山,的基本步骤:
((21))R估接算入静态和工断作开点两。
种,
(2)画L微变等效电路,计,be,r算情。
况下的Au。
(3)求解动态参数,u,i,A、R、,o,R。
学习情境2电压放大电路的设计与仿真,【例2.2.1】答案,解:
(1)利用估算法求Q,
(2)求Au,GDSSPT广东.松山,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,【例2.2.1】答案(续),RL断开时RL接入,时,(3)求Ri和Ro,(4)求负载时的Aus,GDSSPT广东.松山,GDSSPT,学习情境2电压放大电路的设计与仿真,【例2.2.2】如图所示电路中,已知VCC=15V,RL=10k,,=50,rbe=1k;
测得静态UCEQ=5V,ICQ=1mA。
T,RB,+VCC,RC,RL,+ui,广东.松山,+,uo,C2,C1,+,+,B,C,
(1)求解R和R。
u,
(2)估算A。
(3)若测得输出电压有效值等于300
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