山东电气自动化专升本电子技术复习模拟电路专升本辅导材料(4)

2020-02-21 19:09

Ri↑, ui越接近us,说明放大电路从信号源获取电压的能力越

强。

⑶输出电阻:从放大电路输出端看进去的等效电阻。P66 求解方法:

① Ro=U/I,此时us=0,RL开路

②放大电路输出端可等效为一信号源,信号源电压—Uot,信号源内阻—Ro,Ro--输出电阻

由于Uo= UotRL/(RL+Ro) 所以Ro=(Uot/Uo-1)RL

⑷通频带

①频率特性(响应)

放大电路存在电抗元件,使放大电路对不同频率的输入信号放大能力不同。

即Au(if) = Au(f)∠Φ(f)——放大电路的频率特性 Au(f)表示放大倍数的模与信号频率的关系——幅频特性

Φ(f)表示输出电压与输入电压之间相位差与信号频率的关系——相频特性

②通频带P67

中频段放大倍数不变,低频、高频段放大倍数下降,Au下降到0.707Aum时对应的频率——下限频率fL、上限频率fH

通频带BW=fH-fL ③线性失真

若输入信号的频带>通频带,输出信号会失真——放大电路频率失真。 不产生新的频率,是频率分量大小和相位发生变化。 要求通频带BW>信号频带 ⑸最大输出功率和效率

最大输出功率:指在输出信号不失真的情况下,能够向夫在提供的最大功率,用Pom表示。

放大电路的效率η=放大电路的输出功率Po/直流电源提供的功率PDC

二、三种基本组态放大电路

按输入、输出回路所用的公共端,晶体管可构成三种组态放大电路 1.共射极电路

⑴组成:基极输入,集电极输出,发射极公用

⑵特点:电压增益大,输出电压与输入电压反相,又称反相放大器,Ri、Ro适中,适做放大电路的中间级。

2.共集电极电路

⑴组成:基极输入,发射极输出,集电极公用

⑵特点:又称射极输出器、电压跟随器,电压增益小于1而又近似等于1,输出电压与输入电压同相,输入电阻高,输出电阻低,常用于多级放大电路的输入级、输出级或缓冲级。

3.共基极电路

⑴组成:发射极输入,集电极输出,基极公用

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⑵特点:输出电压与输入电压同相,输入电阻底,输出电阻高,常用于高频或宽频带电路。

4、放大电路的分析方法

(1)画出H参数小信号等效电路 (2)求电压放大倍数 (3)求输入电阻 (4)求输出电阻

5.放大电路的非线性失真及最大不失真输出电压

(1)饱和失真:静态工作点偏高,管子工作进入饱和区(NPN管,输出波形削底;PNP管,输出波形削顶)

(2)截止失真:静态工作点偏低,管子工作进入截止区(NPN管,输出波形削顶;PNP管,输出波形削底)

(3)最大不失真输出电压Vom

以保证输出波形不失真时的最大输出电压。 6.题型

1)三种组态放大电路的类型判断

2)三种组态放大电路的主要要参数(增益、输入电阻和输出电阻)的分析计算

例1.P112 3.4 例2. P113 3.7 例3 P113 3.8

例4. 电路如图所示,已知三极管的β=100,VBE=-0.7V,Vcc=-12V,

rbb=200Ω

1

(1)试计算该电路的Q点;

(2)画出简化的H参数小信号等效电路;

(3)求该电路的电压增益AV,输入电阻Ri,输出电阻

17

Ro。

(4)若VO中的交流成分出现如图所示的失真现象,问是截止失真还是饱和失真?为消除此失真,应调节电路中的哪个元件,如何调整?

解:(1)IB=VCC/Rb=40μA VCE=-VCC+IC*RC=-4V

(2)步骤:画出放大电路的交流通路,三极管用小信号模型替代,得到放大电路的小信号等效电路。(注意受控电流源的方向) (3)rbe=200+(1+β)26mA/IEQ =857Ω AV=-β(RC//RL)/rbe=-155.6

Ri=Rb//rbe Ro=RC

(4)因为vEB =-vi+VEB

输出波形对应vs正半周出现失真,即对应vEB减小部分出现失真,即为截止失真。减小Rb,提高发射结的电压,可消除此失真。 说明:

分析这类问题时,要抓住两点:(1)发生饱和失真或截止失真与发射结的电压有关,发射结电压过大,发生饱和失真;过小,发生截止失真。(2)利用放大电路交、直流共存的特点,找出发射结电压与输入信号之间的关系。

例5. 图示场效应管放大电路的组态是()

(1)共漏;(2)共源;(3)共栅;(4)差动放大 解:共源组态。因为输入信号加在T1管的栅极,输出信号取自T1管的漏极,所以为共源组态。T2为有源负载,作为T1管的漏极电阻。

三、差分放大电路

概念:输出电压与输入电压之差成正比,又称差动放大电路。

㈠差分放大电路工作原理

1.电路特点:V1、V2参数对称,构成共射电路。有两个输入端,两个输出端。P79

2.分类:按输入和输出的方式分为: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。

3.工作原理 ⑴静态分析

静态是指无外输入信号时电路所处的状态。分析时,输入信号置零,即输入端短路。共用电阻Re在半电路中应等效为2Re。双端输出时,Uo=0。

⑵动态分析

1)差模信号与共模信号

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共模信号是由一对幅值相等、极性相同的输入信号组成,即

ui1=ui2。

差模信号是由一对幅值相等、极性相反的输入信号组成,即ui1=-

ui2。

差模输入电压uid=ui1-ui2=2ui1 共模输入电压uic=ui1-ui2=0 2)差模输入与差模特性

①差模增益Aud:指差分放大电路差模输出电压uod对差模输入电压

uid的比值,双端输出时Aud=uod/uid=2uo1/2ui1=Aud1=-β

RC/rbe ,

单端输出时差模增益为双端输出时的一半。

②差模输入电阻Rid:指差分放大电路从两输入端看进去所呈现的电阻,其值为两共射放大电路输入电阻之和,即Rid=2rbe。

③差模输出电阻Rod:单端输出时,任一端的差模输出电阻即为共射放大电路的输出电阻;双端输出时,差模输出电阻为两共射放大电路输出电阻之和,即Rod=2RC。

3)共模输入与共模参数

①共模增益Auc:双端输出时,共模电压增益为0,因此,差分放大电路对差模信号有良好的放大能力,对共模信号有较强的抑制能力。

②共模抑制比KCMR:差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值,即KCMR=Aud/Auc,KCMR越大,抑制共模信号的性能越好。 4)作用:作为多级放大电路的输入级,抑制零点漂移。

零点漂移:当温度、电源发生变化时,各级静态工作点发生变化,产生工作点漂移。

5)抑制零点漂移的原理

利用电路的对称性和发射级电阻Re或恒流源形成的共模负反馈。

4、题型

差分放大电路的参数计算(差模增益Aud、差模输入电阻Rid、差模输出电阻Rod)

例5.差分式放大器如图,已知 Vcc=6V,Rb=6KΩ,Rc=6KΩ,Re=5.1KΩ,

VBE=0.7V,rbb'=700Ω,β=100。计算: (1)电路静态工作点( ICQ、VCEQ ) (2)差模电压放大倍数 。

(3)差模输入电阻 、输出电阻 。

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解:1.静态分析:

静态工作点时VI1=VI2=0 ,即VB=0 。 发射极电位VE=-VBE =-0.7V

射极电阻Re上电流IE=(VE+VEE)/Re =1.04mA

因为T1、T2对称性,所以 ICQ1=ICQ2 =1/2×IE =0.52mA

VCEQ1 =VCEQ2 =VC -VE =(6-Rc.ICQ )-(-0.7)=3.58V 2.动态分析:

求差模电压放大倍数

思路:首先画出差模信号工作时电路交流通路,Re电阻交流短接。 Avd =Vo/Vi= -βRc/(Rb+rbe)

rbe= rbb'+(1+β)26/IEQ =100+(1+100)26/0.52 =5.15K 所以,Avd=-84

3.求输入电阻及输出电阻

由交流通路可直接求得 Rid=2(Rb +rbe )=14.3K Rod=2Rc =1.2K

例6.若上题输出电压vo从C2取出,即vo =vC2 ,其它不变 求:(1)差模电压放大倍Avd数。 (2)Rid及Rod

解:(1)Avd =1/2×βRc/(Rb+rbe)= 42 (2) Rid=2(Rb+rbe )=14.3K Rod=Rc=6K

㈡有源负载(带恒流源的)差分放大电路

1.电流源电路P83

⑴电路组成:分压式电流负反馈偏置电路的共射极电路--电流源电路。 ⑵符号: P83

⑶工作原理

20


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