前言:放大电路我个人认为是模拟电路中比较重要的部分,是基本的集成电路。
上一帖用的公式编辑器,结果网页版不支持。今天的公式都是用word编的,没有电路图,希望大家谅解。
一:原理部分 ①概述:前面我们说过,三极管是通过控制B极电流来控制C极电流,从而实现放大,放大电路就是利用这种特性组合而成的。
首先,我自己总结的放大电路判断依据: (1)要保证起放大作用的器件工作在放大区域 (2)信号能传输至放大器的输入端 (3)有信号电压输出
现在,我们开始分析放大电路,首先,我们需要遵守两个基本原则: (1)在分析直流通路时,电容视为开路,电感视为短路(静态分析) (2)在分析交流通路时,电容视为短路,电感视为开路,直流电源为短路(动态分析)
②直流分析:在分析直流时候,我们有两种方法,公式法和图解法。我本人更加爱用图解法。 图解法的介绍:三极管的电流、电压关系可以直接利用输入特性曲线和输出特性曲线来表示,在特性曲线上直接作图求Q(静态工作点)。 利用图解法的关键就是,我们需要正确的做出直流负载线,利用IB=iB求出交点,交点即为Q点,即可得Ic和Uce。 总结步骤: (1):画直流负载线(Uce=Ucc-icRc) (2)求出ib (3)利用IB=iB,求出Q 在实际应用中Q点的改变,主要是通过改变电阻RB(B极电阻)来改变静态工作点。
③动态分析: 主要介绍一种方法:微变等效电路法 我们为什么要采取这样的一种思想呢?我们的思路是:当信号发生微变时,我们可以认为三极管电压、电流的变化是线性的。这样,我们可以将非线性的三极管转换为线性电路进行分析求解。
我们简单介绍一下放大电路的性能指标: (1)电压放大倍数(Au,用来衡量放大电路电压的放大能力)。 Au=Uo/Ui(输出/输入) (2)电流放大倍数(Ai,衡量放大电路电流放大能力) Ai=Io/Ii (3)输入电阻(Ri,衡量放大电路对输入信号的影响) Ri=Ui/Ri (4)输出电阻(Ro,用来衡量放大电路驱动负载的能力) Ro=Rc
分析到最后,我们还是会发现这样一个定性的关系: 在共射放大电路中,Ai和Au都非常大,但是输入电压和输出电压相位相反(这点很关键);共基放大电路中,Ai比较大,Au比较小,输出电压和输入电压同相且有跟随关系,因此大多数作为中间极出现;共集放大电路中,Ai比较下,Au比较大,输出电压和输入电压同相。
二:多级放大 在实际电路里面,很少存在只有一级放大的电路,更多的是一个多级放大电路,多级放大电路就是把很多个放大电路连接起来。
①首先,我们谈一谈多级放大电路的3种常见耦合方式: 1.直接耦合:把两个放大电路直接耦合在一起,既能放大直流有能放大交流,便于集成,但是,存在零点漂移现象。 2.阻容耦合:通过电容和电阻把上一级同下一级连在一起,它有一个比较好的特性,就是各级之间Q点相对独立,便于调整。它的缺点也很明显,不能放大变化缓慢的信号(例如直流信号),不便集成。 3.变压器耦合:主要用于功率放大电路,可实现电压和阻抗的变化,但是体积太大!不利于集成。
②指标计算 ⑴电压放大倍数Au=Au1*Au2*Au3...... ⑵输入电阻和输出电阻:理论上,输入级的输入电阻就是电路的总输入电阻,输出级的输出电阻就是电路的总输出电阻。实际上,我们在设计的时候,更多的是考虑输入电阻和输出电阻的要求,根据这些来进行设计。
三:放大电路的频率特性 首先,我们要明白一个问题,频率的差异是因为电抗元件存在阻抗,所以,放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。当放大电路工作在中频区时,电压放大倍数是不随频率而变化的。 而在高频和低频区(分别为1.414和0.707倍),放大倍数都会下降,不同的是,低频区表现为容抗增大,而高频区容抗减小。因此,若想要保证放大电路工作在正常放大倍数,必须在中频区进行工作。
今天先到这里,下一期连载集成运算放大电路。
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