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模拟电子技术笔记——放大电路

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  放大电路:也叫放大器,是模拟电路中应用最为广泛的电路。
  基本任务是将微弱的电信号放大到负载(如喇叭、显示仪表等)所需要的数值。
  放大电路主要是用于放大微弱的信号,输出电压或电流的幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只是经过三极管的控制,使之转换为信号能量,提供给负载。
  放大电路互阻增益,具有电阻量纲。这个电路称为互阻放大电路。
  根据实际的输入信号和输出信号是电压或者是电流,放大电路可分为四种类型:电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大。四种电路只是考虑问题的侧重点不同,没有本质的区别。同一个放大电路可分别作四种不同类型的来考虑,并且不同类型的电路之间可以相互转换。一般来说,电压放大电路应用最为普遍。
  增益实际上反映了放大电路在输入信号的控制下,将供电电源能量转换为信号能量的能力,电压增益和电流增益用的较多,他们都没有量纲。(不带单位的物理量)
  在工程上,常用以10为底的对数增益表达,其基本单位为B。
  功率放大倍数应是电压放大倍数与电流放大倍数的乘积,由于功率正比与电压或电流的平方,因此,用对数表示的功率增益为:
  Ap=10lgAp
  当放大倍数小于1时,则用分贝表示的增益为负数,而用非增益表示的放大倍数中的负号则表示输出与输入电压相位相反。
  用对数方式表示放大电路增益的有点是:
  1,用对数坐标表示增益随频率变化的曲线时,可扩大增益变化的范围。
  2,计算多级放大电路的总增益时,可将乘法转为加法进行计算。
  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出电流。
  输入电阻是衡量放大电路从其前级取出电流大小的参数。输入电阻越大,从其前级取得的电流越小,对其前级点影响越小,所以输入电阻越大越好。
  放大电路可以将它等效为戴维南等效电路,戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。
  在电路的计算中求r0(输出电阻)有两个方法:
  第一种方法:1,所有的电源置0。2,在输出端人为的加一个电压, R=U/I
  第二种方法:测量开路电压(没有负载,即没有输出),U0.
  接上负载电阻Rl,电压是Uo' ,Uo' <U0
  就有关系式:Ro=(U0/Uo'-1)/RL
  输出电阻越小越好。
  入电阻是从输入信号的角度分析的,输出电阻是从输出信号的角度分析的。
  幅频特性:放大倍数与频率的关系。
 频率下降的时候,下限截止频率。,频率小于fL,0.7Aum(Aum)为放大倍数不随频率变化的最大值。
  频率上升的时候,上限截止频率,频率大于fH
  小于fL或者是大于fH,放大系数都会降低。之间的频率,才会放大,这之间叫通频带,
  对于一个音响,其下限截止频率应该大于20HZ,上限截止频率应该小于20000HZ
  实现放大的条件:
  1,晶体管必须偏置在放大区,发射结正偏,集电结反偏。
  2,正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。
  3,输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
  4,输出回路将变化的集电极电流转化为变化的集电极电压,经电容滤波只输出交流信号。
  直流、交流信号是共存的,而两种信号的作用不同,
  直流信号是基础,它为BJT提供正确的偏置,保证BJT工作在放大状态,并同时为BJT提供合适的的直流工作点,以保证放大电路不失真地放大交流信号。
  交流信号是被放大的量,为方便分析,总是分别讨论两种信号的工作状态。
  放大电路的图解分析方法:
  静态分析:估算法 、图解法
  动态分析:微变等效电路法、图解法
  计算机仿真软件(multisim)
  当放大电路没有输入信号时,电路中各处的电压,电流是不变的直流,称为直流工作状态或静止工作状态,简称静态。
 静态的直流电压、电流值,将在管子的特性曲线上确定一点,这点称为静态工作点。
  放大电路输入交流信号时,电路中各处的电压、电流随交流信号而变化,电路处于变动状态,简称动态。
  放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。
  但是,电容对交、直流的作用不同,如果电容的容量足够大,可以认为它对交流不起作用,即对交流短路,而对直流可以看成开路,这样交直流所走的通道是不同的。
  这样就有了交流通道(只考虑交流信号的分电路)和直流通道(只考虑直流信号的分电路)。不同的信号可以分别在不同的通道分析。
  对于直流通路,电容是开路的,
  对与交流通路,电容短路,电源置0.
  静态值近似估算法:
  放大电路正弦交流信号的分析
  1,空载的情况
  2,带负载的情况。交流通路:电容短路,电源置零。
  为了得到尽量大的输出信号,要把Q设置在交流负载线的中间部分,如果Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区,造成非线形失真。
  Q值过低,信号进入截止区,输出信号正半轴被平顶了(削平了),称为截止失真。
  Q值过高,信号进入饱和区,输出信号负半轴被平顶了,称为饱和失真。
  虽然BJT是非线形器件,但是它在小范围内的特性曲线却可以近似地看作直线。
  当放大电路输入交流小信号时,我们可以把BJT这个非线形元件线性化,用它的线形的交流小信号模型来代替,这个模型也称为微变等效电路。
  当交流小信号输入的前提下,BJT的线形化使放大电路线性能,可以方便地利用电路理论来分析电路的交流性能,这即是小信号模拟分析法的基本思想。
  当放大电路中的BJT用H参数交流小信号模型代替时,随着BJT的线性化,放大电路也变成线形电路了,这时我们可以利用线性电路理论来分析放大电路的交流技术指标。
 分析步骤:1,用H参数小信号模型来代替BJT,画出小信号模型电路。
  2,根据小信号模型电路分析放大电路的动态指标。
  放大电路的主要指标:电压放大倍数(电压增益)
  输入电阻,输出电阻。
  综合三种组态的放大电路,它们各有特点:
 共射极放大电路具有较强的电压放大能力和电流放大能力,输入电阻和输出电阻适中,所以常被用作多级放大电路的中间级。(相位相反)
 共集极放大电路(射极跟随器)的电压放大倍数小,接近1,但是有较大的电流放大能力,且输入电阻高,输出电阻低,有较好的隔离、缓冲作用,所有常用作多级放大电路的输入级,输出极和中间缓冲极。(相位相同)
  共基极放大电路的输入电阻很小,电流放大能力差,其他性能与共射极放大电路相同,但它有较好的频率特性,所有常用作宽带放大电路。(相位相同)
  另外,以上三种电路输入信号与输出信号之间的相位关系是特定的,在应用中要给予关注。
 

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