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掌握交流放大电路:动态分析与失真控制
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更新于2024-06-28
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在电工学题解的第八章——交流放大电路中,本章节深入探讨了交流放大电路的核心理论和应用。首先,理解电路的基础要求至关重要,这包括能够识别电路的结构,如偏置形式(如共射极或共集电极)、耦合方式以及各类负反馈类型。掌握交流放大电路的两个基本通路——直流通路和交流通路,这两个通路分别处理直流和交流信号,确保电路在交直共存状态下正常工作。 直流通路是分析静态工作点的关键,通过它我们可以确定三极管各个极的直流电流和电压。静态工作点的稳定性对于防止失真至关重要,因为它直接影响到放大电路的动态性能。在静态状态下,没有交流信号输入,电路表现为电压和电流的直流成分;而在动态状态下,交流信号与直流分量共同作用,形成交直共存的现象。 交流通路则是用来分析放大电路的动态性能,如电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。在这里,微变等效电路的概念被引入,用于处理交流信号的传递和放大。注意,动态性能指标是基于信号变化量而非瞬时值的,因为放大电路本质上是非线性的,其性能会随着静态工作点的改变而变化。 静态工作点的设置和稳定性是电路设计中的重要因素,因为失真往往与静态工作点偏离理想状态有关。理解失真类型,如饱和失真和截止失真,有助于优化电路设计,减少失真现象。同时,负反馈在放大电路中的作用不容忽视,能够改善电路的稳定性、增益精度和抑制噪声,需要根据反馈的类型进行分析和判断。 第八章交流放大电路的学习旨在帮助学生掌握交流放大器的设计原理和分析方法,包括电路结构、工作状态分析、动态参数计算以及负反馈对电路性能的影响,这些都是电子工程领域中的重要基础。通过深入理解这些内容,学生将能有效地设计和优化实际的交流放大电路应用。
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B
R
+
-
+
-
i
U
�
1
C
=100
�
2
C
L
R
o
U
�
CC
+U
+
+
-
S
U
�
300k�
2k�
E
R
2k�
+
o
B
I
+12v
B
R
C
I
300k�
2k�
E
R
BE
U
CE
U
图 8-1-3(a) 图 8-1-3(b)
(1)直流通路(
BE
U 0.7V=
)
① 画出直流通路(
1
C
,
2
C
开路),如图 8-31-(b)所示。
② 在图 8-1-3(b)上标注
BE
U
,
B
I
,
C
I
,
CE
U
。
③借助直流通路求 I
B
、I
C
、U
CE
。
因:
E B
I
I (1 )I
B B BE E E CC
R U I R U
b
+ + =
ì
í
= +
î
12 0.7
0.023m 23uA
(1 ) 300 101 2
CC BE
B
B E
U U
I A
R R
b
-
-
= = » =
+ + + ´
100 23 2.3( )
C B
I I mA
b
= = ´ =
,
C E
I I»
12 2.3 2 7.4(V)
CE CC E E CC C E
U U I R U I R= - » - = - ´ =
(2)交流通路
① 直接画出微变等效电路,如图 8-1-3(c)所示:
B
R
e
I
�
b
I
�
+
-
+
-
i
U
�
L
R
b
I
�
�
o
U
�
i
I
�
-
C
I
�
be
r
S
R
S
U
�
E
R
+
o
图 8-1-3(c)
② 借助微变等效电路,求
i
r
,
o
r
,
u
A
&
:
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26
200 ( 1) 1342( ) 1.342
2.3
be
r K
b
= + + = W = W
i b be e E L b be b E L b be E L
U I r I (R // R ) I r [(1 )I (R // R )] I [r (1 )(R // R )]
b b
= + = + + = + +
& & & & & &
�
B be E L
R //[r (1 )(R //R )] 300 //(1.342 101 1) 76(k )
i
i
i
U
r
I
b
= = + + = + ´ » W
&
&
(高)
�
1.342
13.42
100
be
o
r
r
b
= = = W
(小)
�
b
b be
( // ) (1 )I ( // )
101 1
0.987
1.342 10 1
( // ) I [r (1+ )( // )]
o e E L E L
u
i b be e E L E L
U I R R R R
A
U I r I R R R R
b
b
+
´
= = = = »
+ ´
+ +
& & &
&
& & & &
(近似为 1)
注:因为
1�
u
A
�
,
io
uu �
故又叫射极跟随器,从图 8-1-3(c)可见,输入
i
U
�
加在三极管 B 极
C 极之间,输出
o
U
�
引自三极管 E 极 C 极之间,C 极是公共的,故又称共集电极电路。
(二)多级放大电路的分析
多级放大电路之间的耦合方式常见三种,即阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。分析
放大电路时必须注意以下几点:(以两级为例)
(1)阻容耦合,静态值各自独立,互不影响;直接耦合,静态值彼此牵连。
(2)第一级的交流输出就是第二级的交流输入,故
21 iO
UU
��
�
。
第一级的负载电阻就是第二级的输入电阻,故
21 iL
rR �
。
(3)第一级的输入电阻就是多级放大电路的输入电阻,故
ii
rr �
1
。
第二级的输出电阻就是多级放大电路的输出电阻,故
oo
rr �
2
。
(4)两级的总放大倍数
21 uuu
AAA
���
��
。
注:①变压器耦合的多级放大电路静态值也是各自独立。
②电路的具体计算见习题 8-14 的详细解答。
8.2.2.2 图解法分析 [电路及参数如图 8-1-1(a)]
1. 在三极管输入曲线上作图,详见教科书有关图示。
(1)
BE
U 0.7V=
与输入曲线交点 Q 是静态工作点,Q 点的纵坐标值是静态 I
B
[静态图解]。
(2) 以 Q 为中心,定出 u
i
作用下的基极电流变量 i
b
[动态图解]。
2. 在三极管输出曲线上作图,如图 8-1-4 所示,详见教科书有关图示。
Q
�
'
�
CE
u
C
i
N
MH
L
AI
B
�
40�
图 8-1-4
(1)定直流负载线 MN
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