1、一、共射基本放大電路結(jié)構(gòu),2.2 基本共射放大電路,二、靜態(tài)工作點分析,Q點的近似計算,Q點的圖解分析,Q點分析舉例,三、共射放大電路的工作原理,靜態(tài)工作,動態(tài)工作,放大電路中的失真現(xiàn)象,四、動態(tài)參數(shù)分析,微變等效電路,動態(tài)參數(shù)及其計算,五、三極管放大電路分析舉例,例1,例2,Au、Aus,ri,ro,附：共射放大電路習(xí)題1,六、靜態(tài)工作點的穩(wěn)定,影響Q點穩(wěn)定的因素,分壓偏置式放大電路,放大是指將信號由小變大，放大的實質(zhì)是實現(xiàn)能量的控制。即通過三極管的控制作用，將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)化為交流輸出功率。,放大的概念,擴音機工作原理示意圖,信號源,負載,直流電源,基本放大電路的組成（1）,基本放大

2、電路的組成原則：,1、要有工作在放大狀態(tài)的放大元件。,2、輸入、輸出信號要有耦合通路。,基本放大電路的組成（2）,共射極交流基本放大電路的結(jié)構(gòu),Rb,UBB,RC,UCC,放大元件為三極管,加直流偏置，使三極管 工作在放大狀態(tài)，即： UBE0，UCB0,交流輸入信號ui經(jīng)耦合電 容C1引入放大電路。,C1,ui,+,-,經(jīng)耦合電容C2可獲得放大 后的交流輸出信號uo。,C2,uo,+,-,耦合電容 作用：隔直流、通交流 大?。簬椎綆资⒎?， 采用電解電容。,+,+,-,-,基本放大電路的組成（3）,基本共射放大電路的簡化結(jié)構(gòu),RC,C1,ui,+,-,C2,uo,+,-,+,+,-,-,+UC

3、C,Rb,UCC,實際放大電路中，兩個電源往往合并為一個電源，并采用電位表示電源的簡化結(jié)構(gòu)。,輸入回路,輸出回路,基本放大電路的組成（4）,放大電路中電壓、電流符號說明,由于放大電路中同時存在直流與交流量，因此在對其進行分析時，為了表達明確，特對電壓、電流符號作如下規(guī)定（以三極管基極電流為例）：,IB：符號與下標均大寫，表示直流分量。,Ib：符號大寫、下標小寫，表示交流分量的有效值。,iB：符號小寫、下標大寫，表示直流與交流的總量瞬時值， 即：iB = IB + ib,ib：符號與下標均小寫，表示交流分量的瞬時值。,放大電路的分析方法,放大電路分析,靜態(tài)分析,動態(tài)分析,估算法,圖解法,微變等效

4、電路法,圖解法,直流通路和交流通路,放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。,但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通路是不同的。,交流通路：只考慮交流信號的分電路。 直流通路：只考慮直流信號的分電路。 信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。,例：,對直流信號（只有+EC）,對交流信號(輸入信號ui),ui, 用近似估算法求靜態(tài)工作點, 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點,靜態(tài)工作點的分析與計算,直流通路,ui=0 電容開路,采用該方法，必須已知三極管的 值。,1. 用近似估算法求靜態(tài)

5、工作點,根據(jù)三極管的伏安特性，有：,根據(jù)三極管的電流放大作用,有:,對輸入回路,由KVL得:,對輸出回路,由KVL得:,采用該方法分析靜態(tài)工作點，必須已知三極管的輸入輸出特性曲線。,共射極放大電路,2. 用圖解分析法確定靜態(tài)工作點, 首先，畫出直流通路,對輸入回路,由KVL得:,則:,對輸出回路,由KVL得:,則:,iB,uBE,0,IBQ,UBEQ,Q,Q,IBQ,UCEQ,ICQ,直流負載線,UCC,共射極放大電路,放大電路如圖所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？,（2）當(dāng)Rb=100k時，

6、放大電路的Q點。此時BJT工作在哪個區(qū)域？,解：（1）,（2）當(dāng)Rb=100k時，,靜態(tài)工作點為Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大區(qū)。,其最小值也只能為0.3V，即IC的最大電流為：,所以BJT工作在飽和區(qū)。,VCE不可能為負值，,此時，Q（120uA，6mA，0.3V），,例1,例2：分析圖示各放大電路的靜態(tài)工作點。,(a),(b),(c),(d),(e),解：,(a)圖的靜態(tài)工作點如圖所示,取:,則:,解：,(b)圖的靜態(tài)工作點與(a)圖相似,取:,則:,錯誤！不可能是負值！,表明此時三極管已進入飽和區(qū)，.3V,則:,解：,(c)圖中由于輸入回路中的負電源， 使三極管處

7、于截止狀態(tài)。,則:,解：,(d)圖中靜態(tài)工作點如圖所示,由KVL定理，對于輸入回路有:,IBQ,UBEQ,UCEQ,ICQ,取:,又由KVL定理，對于輸出回路有:,解：,(e),由KVL定理，對于輸入回路有:,IBQ,UBEQ,UCEQ,ICQ,取:,又由KVL定理，對于輸出回路有:,各工作點如圖所示,單管共射放大電路的工作原理（1）,當(dāng)ui=0時，電路中的電壓、電流都是不變的直流，這時放大電路處于直流工作狀態(tài)，簡稱靜態(tài)。,IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ,電路處于靜態(tài)時，三極管各電極的電壓、電流在特性曲線上 確定為一點，稱為靜態(tài)工作點，常稱為Q點。一般用 IB、 IC、和UCE （或IBQ

8、、ICQ、和UCEQ ）表示。,IBQ,ICQ,UCEQ,靜態(tài)時，由于電容C2的隔直作用 uo=0,共射放大電路的工作原理（2）,當(dāng)ui0時，稱放大電路處于動態(tài)。,uC1,uC2,此時：uBE = ube+ UBE,uBE,= ui +UBEQ,根據(jù)三極管的特性，基極電流將隨基極電壓變化，有：iB=IBQ+ib,iB,則：iC=iB=(IBQ+ib)=ICQ+ic,iC,uCE,動態(tài)工作狀態(tài),ui=0時，iB,iC,uCE都是在原來靜態(tài)值的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量。即 iB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE=UCEQ+uce,由圖可知， uo 比ui大得多，實現(xiàn)了放大，且uo 和ui相位

9、相反。,交流通路,在三極管特性曲線的線性區(qū)內(nèi)，根據(jù)疊加原理，總電流或總電壓是直流成分與交流成分的線性疊加。只考慮放大電路中交流分量單獨作用時的電路為放大電路的交流通路。,只有交流量的放大電路能正常工作嗎？,信號源,UCC =0,電容短路,由交流通路得純交流負載線：,共射極放大電路,uce= -ic (Rc /RL),因為交流負載線必過Q點，又 uce= uCE - UCEQ ic= iC - ICQ 同時，令RL = Rc/RL,動態(tài)工作情況分析,則交流負載線為,uCE - UCEQ= -(iC - ICQ ) RL,即 iC = (-1/RL) uCE + (1/RL) UCEQ+ ICQ,

10、輸入交流信號時的圖解分析,共射極放大電路,通過圖解分析，可得如下結(jié)論： 1. ui uBE iB iC uCE |-uo| 2. uo與ui相位相反； 3. 可以測量出放大電路的電壓放大倍數(shù)； 4. 可以確定最大不失真輸出幅度。,# 動態(tài)工作時， iB、 iC的實際電流方向是否改變，uCE的實際電壓極性是否改變？,# 放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)？,小 結(jié),放大電路中電壓與電流包含兩個分量： 一個是靜態(tài)工作情況決定的直流成分IBQ、ICQ、和UCEQ ； 另一個是由輸入電壓引入的交流成分ib,iC,uce。,只有建立合適的靜態(tài)工作點，才能保證三極管工作在特性曲線的線性區(qū),放大電路中各點的電壓

11、或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。,Q點過高時放大電路工作過程圖解,引起集電極電流失真,輸出放大信號失真,結(jié)論：Q點過高使三極管進入飽和區(qū)，引起的失真稱為飽和失真，也稱為底部失真。,iC,靜態(tài)工作點對放大電路工作的影響,Q點過低時放大電路工作過程圖解,引起集電極電流失真,輸出放大信號失真,結(jié)論：Q點過低使三極管進入截止區(qū)，引起的失真稱為截止失真，也稱為頂部失真。,Q點在什么位置，放大工作最好？,放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，要求：,工作點Q要設(shè)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位；,要有合適的交流負載線。,Uomax=minUCEQ-UCES，ICQ(RC/RL),最大輸出電壓的幅度

12、：,當(dāng)輸入交流信號變化范圍很小時，可認為三極管工作于線性區(qū)，此時三極管可用一個線性模型等效，稱此線性模型為三極管的微變等效電路。,1. 輸入回路,當(dāng)信號很小時，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。,uBE,對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe,rbe的量級從幾百歐到幾千歐。,三極管的微變等效電路,2. 輸出回路,所以：,(1) 輸出端相當(dāng)于一個受ib 控制的電流源。,(2) 考慮 uCE對 iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。,rce的含義,rce很大， 一般忽略。,三極管的微變等效電路為,c,b,e,共射放大電路的微變等效電路,= 交流通路 + 三極管微變等效電路,交流通路,微變

13、等效電路,+,uS,+,-,Rb,-,RS,Rc,RL,uO,ui,放大電路的微變等效電路用于計算放大電路的動態(tài)參數(shù)：AU、ri、rO.,單管放大電路的動態(tài)參數(shù)（1）,放大電路的動態(tài)參數(shù),(1)電壓放大倍數(shù)：輸出電壓與輸入電壓的比值,Au是復(fù)數(shù)，反映了輸出和輸入的幅值比與相位差。,（2）輸入電阻Ri ：輸入端口特性可以等效為一個電阻。,Ri,輸入回路,要使輸入的有效信號ui大，則希望？,理想,單管放大電路的動態(tài)參數(shù)（2）,放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。,

14、即：ri越大，Ii 就越小，ui就越接近uS,(3) 輸出電阻ro,放大電路對其負載而言，相當(dāng)于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。,單管放大電路的動態(tài)參數(shù)（3）,如何確定電路的輸出電阻ro ？,步驟：,1. 所有的電源置零 (將獨立源置零，保留受控源)。,2. 加壓求流法。,方法一：計算。,方法二：測量。,1. 測量開路電壓。,2. 測量接入負載后的輸出電壓。,步驟：,3. 計算。,負載開路時的電壓放大倍數(shù),輸出回路,由輸出回路得,則電壓增益為,由此可見,即負載的大小會影響增益的大小,要想減小負載的影響，則希望？ （考慮改變放大電路的參數(shù)）,理想情

15、況,共射基本放大電路動態(tài)參數(shù)的計算（1）,動態(tài)參數(shù)的計算必須在放大電路的微變等效電路中進行。,ii,1. 輸入電阻ri的計算,根據(jù)ri的定義，有：,在右圖電路中，顯然：,因為一般有：Rbrbe，所以：,共射放大電路的輸入電阻較小，往往不能滿足電路要求。,共射基本放大電路動態(tài)參數(shù)的計算（2）,2. 輸出電阻rO的計算,根據(jù)定義，放大電路的輸出電阻即相對于負載的戴維南等效電路的內(nèi)阻，故可采用外加電壓法求解。,端口開路,iO,獨立源零處理,外加電源,根據(jù)定義，有：,顯然，右圖電路中受控電流源電流為零，即ic=0，所以：,共射放大電路的輸出電阻較大,共射基本放大電路動態(tài)參數(shù)的計算（3）,3. 電壓放大

16、倍數(shù)Au、As的計算,在圖示電路中，有：,根據(jù)定義，則有：,共射放大電路的電壓放大倍數(shù)可達幾十到幾百,負號表明輸入信號與輸出信號相位相反,顯然，Au隨負載大小而變化。負載開路時，達到最大值：,共射基本放大電路動態(tài)參數(shù)的計算（4）,定義對信號源電動勢us的電壓放大倍數(shù)為：,顯然，在RS=0時，Aus=Au。即對于電壓放大電路，信號源內(nèi)阻越小越好。,小結(jié)：,動態(tài)分析步驟：,（1）畫出放大電路的交流通路 方法：將電路中的直流電源置“0”,電容用短路線代替。,（2）畫出放大電路的微變等效電路圖 方法：將交流通路中的三極管用微變模型代替,（3）借助微變等效電路圖求解電路的動態(tài)參數(shù),基本放大電路分析舉例（

17、1）,例：在圖示放大電路中，電容C1、C2與C3在信號頻率范圍內(nèi)容抗可忽略不計。試求：（1）畫出直流通路，計算靜態(tài)工作點Q；（2）畫出交流通路與微變等效電路，計算動態(tài)參數(shù)。,解：畫直流通路,什么是直流通路？,基本放大電路分析舉例（2）,IBQ,uBEQ,ICQ,ICC,uCEQ,計算靜態(tài)工作點Q,什么是靜態(tài)工作點？,根據(jù)KVL，有：,根據(jù)KCL有：,由三極管的特性有：,-（1）,-（2）,-（3）,-（4）,若對硅管取UBEQ=0.7V，對鍺管取UBEQ=0.3V，則可由上述方程組解得：,基本放大電路分析舉例（3）,畫交流通路,什么是交流通路？,將電容與直流電源短路后的電路就是交流通路,基本放

18、大電路分析舉例（4）,畫微變等效電路,+,+,-,R1,-,RL,R2,RC,uO,ui,什么是微變等效電路？,根據(jù)動態(tài)參數(shù)的定義，有：,基本放大電路分析舉例（2）,例：放大電路如圖所示。設(shè)UCC=10V，=40，二極管與三極管均為硅管。試求：（1）要使IBQ=2mA，問Rb=?（2）計算放大電路的動態(tài)參數(shù)。,ui,影響靜態(tài)工作點的主要因素,為保證放大電路正常工作，必須有合適與穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。,溫度變化會導(dǎo)致三極管參數(shù)發(fā)生變化,溫度每升高100C，ICBO增大一倍,溫度每升高10C，UBEQ減小2.5mV,溫度每升高10C，增加0.5%-1%,在共射基本放大電路中，因為：,所以，當(dāng)溫度升高時

19、有：,IBQ,Q,UCEQ,ICQ,UCC,結(jié)論：共射基本放大電路在溫度升高時，可能會出現(xiàn)飽和失真。,分壓偏置式放大電路 Voltage Divider Bias （1）,解決共射放大電路Q點不穩(wěn)定的方法,選擇溫度穩(wěn)定性高的三極管元件,采用新的電路結(jié)構(gòu)-分壓偏置式放大電路,基極采用分壓偏置,引入負反饋,分壓偏置式放大電路的工作原理,（1）在電路設(shè)計中使IRIB，常取(510)IB，則：,即基極電位基本不隨溫度變化。,（2）Re在電路中引起如下控制過程：,溫度,IC(IE),VE(=IERe),UBE(=VB-VE),IB,IC,即IC的變化受到抑制，Q點穩(wěn)定,Re的大小對反饋有何影響？,IR,

20、IB,VB,IC,IE,旁路電容,方框中部分用戴維南定理等效為：,進而，可求出IC 、UCE 。,算法一 ：,分壓偏置式放大電路的靜態(tài)工作點計算,分壓偏置式放大電路的靜態(tài)工作點計算,IBQ,VB,ICQ,IEQ,UCEQ,因為IRIB，則：,所以：,算法二：,例：已知=50， UCC=12V， RB1=7.5k， RB2=2.5k， RC=2k， RE=1k， 求該電路的靜態(tài)工作點。,利用戴維南定理的計算結(jié)果：,估算的結(jié)果：,B,分壓偏置式放大電路（3）,分壓偏置式放大電路的動態(tài)參數(shù)計算,+,+,-,Rb2,-,RL,Rc,Rb1,uO,ui,（1）電壓放大倍數(shù)Au,（2）輸入電阻ri,（3）

21、輸出電阻ro,結(jié)論：分壓偏置放大電路的動態(tài)參數(shù)與共射放大電路一致。,那么它的作用是什么?,分壓偏置式放大電路（4）,（1）電壓放大倍數(shù)Au,（2）輸入電阻ri,（3）輸出電阻ro,電容Ce對分壓偏置式放大電路動態(tài)參數(shù)的影響,Au減小,ri增大,ro不變,Ii,若無電容Ce ，則,用加壓求流法求輸出電阻。,可見，去掉CE后，放大倍數(shù)減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。,問題：如果電路如下圖所示，如何分析？,靜態(tài)分析：,直流通路,動態(tài)分析：,交流通路,交流通路：,微變等效電路：,？,思 考 題,1. 試分析下列問題：,共射極放大電路,（1）增大Rc時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,（2）增大

22、Rb時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,（3）減小VCC時，負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,（4）減小RL時，交流負載線將如何變化？Q點怎樣變化？,向左傾斜，Q點左移,斜率不變，Q點下移,向左平移，Q點向左下方移動,向右傾斜，Q點不變,共射極放大電路,？,思 考 題,2. 放大電路如圖所示。當(dāng)測得BJT的VCE 接近VCC的值時，問管子處于什么工作狀態(tài)？可能的故障原因有哪些？,截止狀態(tài),答：,故障原因可能有：, Rb支路可能開路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。, C1可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。,單管放大電路三種接法及性能比較,共集電極放大電路 共基極基本放大電路 三種接法的性能比較,共集電極放大電路（1）,1.電路結(jié)構(gòu),輸出信號由發(fā)射極引出,-射極跟隨器,輸入回路,輸出回路,共集電極放大電路（2）,2.靜態(tài)工作點計算,UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ,對輸入回路，由KVL有：,即：,所以：,對輸出回路，由KVL有：,所以：,共集電極放大電路（3）,3.動態(tài)參數(shù)計算,因為：,所以：,電壓放大倍數(shù)Au：,Au1，表明輸入與輸出信號大小相等、相位相同,因為：,所以：,輸入電