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文檔簡(jiǎn)介
1、4.1 半導(dǎo)體三極管(BJT),4.2 共射極放大電路,4.3 圖解分析法,4.4 小信號(hào)模型分析法,4.5 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題,4.6 共集電極電路和共基極電路,4.7 放大電路的頻率響應(yīng),重點(diǎn)!,4.1.1 BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,4.1 半導(dǎo)體三極管(BJT),4.1.2 BJT的電流分配與放大原理,4.1.3 BJT的特性曲線,4.1.4 BJT的主要參數(shù),4.1.1 BJT三極管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。 兩種類型的三極管,發(fā)射結(jié)(Je),集電結(jié)(Jc),基極,用B或b表示,發(fā)射極 用E或e表示,集電極 用C或c表示,發(fā)射區(qū),集電
2、區(qū),基區(qū),三極管符號(hào),結(jié)構(gòu)特點(diǎn):, 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高;, 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū),且面積大;, 基區(qū)很薄,一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米,且摻雜濃度最低。,管芯結(jié)構(gòu)剖面圖,內(nèi) 部 條 件,4.1.2 BJT的電流分配與放大原理,三極管的放大作用是在一定的外部條件控制下,通過(guò)載流子傳輸體現(xiàn)出來(lái)的。,外部條件:發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏。,對(duì)NPN:VCVBVE,對(duì)PNP:VCVBVE,!,1. 內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程(以NPN為例),集電區(qū)收集載流子 形成IC (Inc),載流子的傳輸過(guò)程,發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射(擴(kuò)散)載流子 形成IE,載流子在基區(qū)的的擴(kuò)散與復(fù)合 形成IBN,少子的漂移運(yùn)動(dòng) 形成ICBO
3、,以上看出,三極管內(nèi)有兩種載流子(電子和空穴)參與導(dǎo)電,故稱為雙極型三極管?;駼JT (Bipolar Junction Transistor)。,4.1.2 BJT的電流分配與放大原理,2. 電流分配關(guān)系,根據(jù)傳輸過(guò)程可知,IC= InC+ ICBO,IB= IB - ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+ IC,載流子的傳輸過(guò)程,根據(jù),IE=IB+ IC,IC= InC+ ICBO,且令,2. 電流分配關(guān)系,電流分配關(guān)系,IE=IC+IB,IC=IE IC= IB IE=(1+)IB,3. 三極管的三種組態(tài),共集電極接法,集電極作為公共電極,用CC表示;,共基極接法,基極作為公共電極
4、,用CB表示。,共發(fā)射極接法,發(fā)射極作為公共電極,用CE表示;,BJT的三種組態(tài),4. 放大作用,若,vI = 20mV,使,當(dāng),則,電壓放大倍數(shù),VEE,VCC,VEB,IB,IE,IC,vI,+vEB,+iC,+iE,+iB,iE = -1 mA,,iC = iE = -0.98 mA,,vO = -iC RL = 0.98 V=980mV,, = 0.98 時(shí),,VBB,VCC,VBE,IB,IE,IC,vI,+vBE,+iC,+iE,+iB,vI = 20mV,設(shè),若,則,電壓放大倍數(shù),iB = 20 uA,vO = -iC RL = -0.98 V,, = 0.98,使,4. 放大作
5、用,49,綜上所述,三極管的放大作用,主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸,然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是: (1)內(nèi)部條件:發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度高, 基區(qū)濃度低且薄, 集電區(qū)面積大。 (2)外部條件:發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置。,4.1.2 BJT的電流分配與放大原理,vCE = 0V,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 當(dāng)vCE1V時(shí), vCB= vCE - vBE0,集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài),開始收 集電子,基區(qū)復(fù)合減少,同樣的vBE下 IB減小,特性曲線右移。,(1) 當(dāng)vCE=0V時(shí),相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。,1. 輸入特性曲線,4.1.3
6、BJT的特性曲線,(以共射極放大電路為例),(3) 輸入特性曲線的三個(gè)部分,死區(qū) 死區(qū)電壓 Si 0.5V Ge 0.1V,非線性區(qū),線性區(qū) uBE Si 0.7V Ge 0.3V,1. 輸入特性曲線,4.1.3 BJT的特性曲線,iC=f(vCE) iB=const,2. 輸出特性曲線,輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,4.1.3 BJT的特性曲線,對(duì)NPN:VCVBVE,4.1.4 BJT的主要參數(shù),(1)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =(ICICEO)/IBIC / IB vCE=const,1. 電流放大系數(shù),例:VCE=7V時(shí),b點(diǎn),IB=200A,IC=15mA, 則15mA/200A=75,
7、(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const,4.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(3) 共基極直流電流放大系數(shù) =(ICICBO)/IEIC/IE,(4) 共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IE VCB=const,當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí), 、 ,可以不加區(qū)分。,4.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=(1+ )ICBO,2. 極間反向電流,ICEO,(1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO 發(fā)射極開路時(shí),集電結(jié)的反向飽和電流。,4.1.4 BJT的主要參數(shù),(1) 集電極最大允許電流ICM
8、,(2) 集電極最大允許功率損耗PCM,PCM= ICVCE,3. 極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),(3) 反向擊穿電壓, V(BR)CBO發(fā)射極開路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。, V(BR) EBO集電極開路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。, V(BR)CEO基極開路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。,幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,3. 極限參數(shù),4.1.4 BJT的主要參數(shù),由PCM、 ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過(guò)損耗區(qū)和擊穿區(qū),1. 既然BJT具有兩個(gè)PN結(jié),可否用兩個(gè)二極管相
9、聯(lián)以構(gòu)成一只BJT,試說(shuō)明其理由。,?,思 考 題,2. 能否將BJT的e、c兩個(gè)電極交換使用,為什么?,3. 為什么說(shuō)BJT是電流控制器件?,4.2 共射極放大電路, 電路組成, 簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫法, 簡(jiǎn)單工作原理, 放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài), 直流通路和交流通路, 書中有關(guān)符號(hào)的約定,4.2 共射極放大電路,1. 電路組成,輸入回路(基極回路),輸出回路(集電極回路),2. 簡(jiǎn)化電路及習(xí)慣畫法,習(xí)慣畫法,共射極基本放大電路,Vcc +12V,3. 簡(jiǎn)單工作原理,Vi=0,Vi=Vsint,4. 放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài),靜態(tài):輸入信號(hào)為零(vi= 0 或 ii= 0)時(shí),放大電路的工作狀態(tài),也稱直
10、流工作狀態(tài)。,動(dòng)態(tài):輸入信號(hào)不為零時(shí),放大電路的工作狀態(tài),也稱交流工作狀態(tài)。,電路處于靜態(tài)時(shí),三極管個(gè)電極的電壓、電流在特性曲線上確定為一點(diǎn),稱為靜態(tài)工作點(diǎn),常稱為Q點(diǎn)。一般用IB、 IC、和VCE (或IBQ、ICQ、和VCEQ )表示。,# 放大電路為什么要建立正確的靜態(tài)?,5. 直流通路和交流通路,共射極放大電路,交流通路, 直流電源:內(nèi)阻為零, 耦合電容:通交流、隔直流, 直流電源和耦合電容對(duì)交流相當(dāng)于短路,說(shuō)明,直流通路,直流電能流通的路徑,交流通路交流電能流通的路徑,?,思 考 題,1. 下列af電路哪些具有放大作用?,4.3 圖解分析法, 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn), 用圖解分析法
11、確定靜態(tài)工作點(diǎn), 交流通路及交流負(fù)載線, 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析, BJT的三個(gè)工作區(qū), 輸出功率和功率三角形,4.3.1 靜態(tài)工作情況分析,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,4.3.1 靜態(tài)工作情況分析,1. 用近似估算法求靜態(tài)工作點(diǎn),采用該方法,必須已知三極管的 值。,根據(jù)直流通路可知:,一般硅管VBE=0.7V,鍺管VBE=0.3V。,例:,=37.540A=1.5mA,=12-1.54=6V,=37.5,300K,4K,4K,12V,采用該方法分析靜態(tài)工作點(diǎn),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(diǎn), 首先,畫出直流通路,4.3.1 靜態(tài)工作
12、情況分析, 列輸入回路方程: VBE =VCCIBRb, 列輸出回路方程(直流負(fù)載線): VCE=VCCICRc, 在輸入特性曲線上,作出直線 VBE =VCCIBRb,兩線的交點(diǎn)即是Q點(diǎn),得到IBQ。,在輸出特性曲線上,作出直流負(fù)載線 VCE=VCCICRc, 與IBQ曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn),從而得到VCEQ 和ICQ。,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,由交流通路得純交流負(fù)載線:,共射極放大電路,uce= -ic (Rc /RL),因?yàn)榻涣髫?fù)載線必過(guò)Q點(diǎn),即 uce= uCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同時(shí),令RL = Rc/RL,1. 交流通路及交流負(fù)載線,則交流負(fù)載線為,uCE
13、- VCEQ= -(iC - ICQ ) RL,即 iC = (-1/RL) uCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ,2. 輸入交流信號(hào)時(shí)的圖解分析,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,共射極放大電路,通過(guò)圖解分析,可得如下結(jié)論: 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo與vi相位相反; 3. 可以測(cè)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(dòng)態(tài)工作時(shí), iB、 iC的實(shí)際電流方向是否改變,vCE的實(shí)際電壓極性是否改變?,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),當(dāng)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和區(qū)或截止區(qū)時(shí),將產(chǎn)生非線性失真。,飽和區(qū)特點(diǎn): iC
14、不再隨iB的增加而線性增加,即,此時(shí),截止區(qū)特點(diǎn):iB=0, iC= ICEO,vCE= VCES ,典型值為0.3V,波形的失真,飽和失真,截止失真,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管 的飽和區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管, 輸出電壓表現(xiàn)為底部失真。,由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管 的截止區(qū)而引起的非線性失真。對(duì)于NPN管, 輸出電壓表現(xiàn)為頂部失真。,注意:對(duì)于PNP管,由于是負(fù)電源供電,失真的表現(xiàn)形式,與NPN管正好相反。,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),# 放大區(qū)是否為絕對(duì)線性區(qū)?,放大電路的動(dòng)態(tài)范圍,放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度,要求:,工作點(diǎn)Q要設(shè)置
15、在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位;,4.3.2 動(dòng)態(tài)工作情況分析,3. BJT的三個(gè)工作區(qū),要有合適的交流負(fù)載線。,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(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域?,(2)當(dāng)Rb=100k時(shí),放大電路的Q點(diǎn)。此時(shí)BJT工作在哪個(gè)區(qū)域?(忽略BJT的飽和壓降),解:(1),(2)當(dāng)Rb=100k時(shí),,靜態(tài)工作點(diǎn)為Q(40uA,3.2mA,5.6V),BJT工作在放大區(qū)。,其最小值也只能為0,即IC的最大電流為:,所以BJT工作在飽和區(qū)。,VCE不可能為負(fù)值,,此時(shí),Q(120uA,6
16、mA,0V),,例題,?,思 考 題,1. 試分析下列問(wèn)題:,共射極放大電路,(1)增大Rc時(shí),負(fù)載線將如何變化?Q點(diǎn)怎樣變化?,(2)增大Rb時(shí),負(fù)載線將如何變化?Q點(diǎn)怎樣變化?,(3)減小VCC時(shí),負(fù)載線將如何變化?Q點(diǎn)怎樣變化?,(4)減小RL時(shí),負(fù)載線將如何變化?Q點(diǎn)怎樣變化?,共射極放大電路,?,思 考 題,2. 放大電路如圖所示。當(dāng)測(cè)得BJT的VCE 接近VCC=的值時(shí),問(wèn)管子處于什么工作狀態(tài)?可能的故障原因有哪些?,截止?fàn)顟B(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
17、, IC=0, VCE= VCC - IC Rc= VCC 。,4.3.2 小信號(hào)模型分析法,1 BJT的小信號(hào)建模,2 共射極放大電路的小信號(hào)模型分析,(意義、思路),建立小信號(hào)模型的意義,建立小信號(hào)模型的思路,當(dāng)放大電路的輸入信號(hào)電壓很小時(shí),就可以把三極管小范圍內(nèi)的特性曲線近似地用直線來(lái)代替,從而可以把三極管這個(gè)非線性器件所組成的電路當(dāng)作線性電路來(lái)處理。,由于三極管是非線性器件,這樣就使得放大電路的分析計(jì)算非常困難。建立小信號(hào)模型,就是將非線性器件做線性化處理,從而簡(jiǎn)化放大電路的分析和設(shè)計(jì)。,4.4.1 BJT的小信號(hào)建模,1. H參數(shù)的引出,在小信號(hào)情況下,對(duì)上兩式取全微分得,用小信號(hào)交
18、流分量表示,vbe= hieib+ hrevce,ic= hfeib+ hoevce,對(duì)于BJT雙口網(wǎng)絡(luò),我們已經(jīng)知道輸入輸出特性曲線如下:,iB=f(vBE) vCE=const,iC=f(vCE) iB=const,可以寫成:,輸出端交流短路時(shí)的輸入電阻;,輸出端交流短路時(shí)的正向電流傳輸比或電流放大系數(shù);,輸入端交流開路時(shí)的反向電壓傳輸比;,輸入端交流開路時(shí)的輸出電導(dǎo)。,其中:,四個(gè)參數(shù)量綱各不相同,故稱為混合參數(shù)(H參數(shù))。,(1) H參數(shù)的引出,(2) H參數(shù)小信號(hào)模型,根據(jù),可得小信號(hào)模型, H參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù),即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 H參數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān),在放大區(qū)基本不變。 H參數(shù)
19、都是微變參數(shù),所以只適合對(duì)交流信號(hào)的分析。,(3) 模型的簡(jiǎn)化,即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe,一般采用習(xí)慣符號(hào),則BJT的H參數(shù)模型為, uT很小,一般為10-310-4 , rce很大,約為100k。故一般可忽略它們的影響,得到簡(jiǎn)化電路, ib 是受控源 ,且為電流控制電流源(CCCS)。 電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的。,(4) H參數(shù)的確定, ,一般用測(cè)試儀測(cè)出;,=?,在工程上常用以下公式估算,則,其中:,解釋:,為半導(dǎo)體的體電阻,一般較小,小功率管一般為200300 幾常忽略,為PN結(jié)的結(jié)電阻,相對(duì)較大,反偏,很大 幾百K,根據(jù)PN結(jié)方有程,
20、所以:,200,!,2 用H參數(shù)小信號(hào)模型分析共射極基本放大電路,共射極放大電路,(1) 利用直流通路求Q點(diǎn),一般步驟:,估算Q 畫出小信號(hào)模型等效電路 求出rbe 求:AV、Ri、RO、AVS,例:,Vcc=12V,Rb=560K,RC=5K,RL=5K,=50,則:,=500.02mA=1mAIEQ,=12V1mA5K=7V,(2) 畫出小信號(hào)等效電路,共射極放大電路,H參數(shù)小信號(hào)等效電路,(3)求rbe,(4) 求電壓增益AV、輸入電阻Ri、輸出電阻RO、外觀電壓增益AVS,根據(jù),則電壓增益為,(可作為公式),求輸入電阻,令,=1.5K/560K1.5K,=5K,一般地說(shuō):希望放大器的輸
21、入電阻要高,輸出電阻要低,考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)的電壓增益AVS,Ri,AV,可作為公式,4.3.8.a 電路如圖所示。試畫出其小信號(hào)等效模型電路。,解:先畫出交流通路,例題,4.3.8.d,例題,解:,(1)直流通路,(2),?,思 考 題,1. BJT小信號(hào)模型是在什么條件下建立的?受控源是何種類型的?,2. 若用萬(wàn)用表的“歐姆”檔測(cè)量b、e兩極之間的電阻,是否為rbe?,4.4 放大電路的工作點(diǎn)穩(wěn)定問(wèn)題, 溫度變化對(duì)ICBO的影響, 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響, 溫度變化對(duì) 的影響, 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理, 放大電路指標(biāo)分析, 固定偏流電路與射極偏置電路的比較,4.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響,
22、4.4.2 射極偏置電路,4.4.1 溫度對(duì)工作點(diǎn)的影響,1. 溫度變化對(duì)ICBO的影響,溫度T ICBO ICEO 輸出特性曲線上移,2. 溫度變化對(duì)輸入特性曲線的影響,溫度T 輸入特性曲線左移IBIC,3. 溫度變化對(duì) 的影響,溫度T 輸出特性曲線族間距增大,4.4.2 射極偏置電路,1. 穩(wěn)定工作點(diǎn)原理,目標(biāo):溫度變化時(shí),使IC維持恒定。,如果溫度變化時(shí),b點(diǎn)電位能基本不變,則可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。,T , IC, IE,IC, VE、VB不變, VBE , IB,(反饋控制),I1 IB ,,此時(shí),,不隨溫度變化而變化。,VB VBE,且Re可取 大些,反饋控制作用更強(qiáng)。,一般取 I
23、1 =(510)IB , VB =3V5V,(2)靜態(tài)工作點(diǎn)的估算,例:,設(shè):=50,VCC=12V,Rb1=50K,Rb2=20K, RC=5K,Re=2.7K,RL=5K,=121(5+2.7)=4.3V,=1/50=0.02mA=20A,畫直流通路,2. 放大電路動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析 (AV、Ri、Ro),電壓增益,輸出回路:,輸入回路:,電壓增益:,畫小信號(hào)等效電路,確定模型參數(shù),已知,求rbe,增益,可見:由于Re的接入Q穩(wěn)定了, 但AV下降了,且Re越大AV下降越多,有待改進(jìn),輸入電阻,根據(jù)定義,則輸入電阻,可見:加了Re后輸入電阻提高了,Ii,輸出電阻,輸出電阻,求輸出電阻的等效電路,輸
24、入端短路,輸出端開路,輸出端口加測(cè)試電壓VT,對(duì)回路1和2列KVL方程,rce對(duì)分析過(guò)程有影響,不能忽略,其中,則,當(dāng),時(shí),,由式得,將式代入式并適當(dāng)整理得:,?,考慮實(shí)際情況下,rceRe,電路改進(jìn),輸入電阻,3. 固定偏流電路與射極偏置電路的比較,共射極放大電路,可見:兩種放大電路 計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的方法是不一樣的,!,3. 固定偏流電路與射極偏置電路的比較,固定偏流共射極放大電路,Ro = Rc,# 射極偏置電路經(jīng)改進(jìn)后,既可以使其具有溫度穩(wěn)定性,又可以使其具有與固定偏流電路相同的動(dòng)態(tài)指標(biāo)?,例: 射極分壓式射極偏置電路如圖所示, 已知=80,VBE=0.7V,試求:,(1)估算靜態(tài)工作點(diǎn)
25、(IBQ、ICQ、VCEQ),(2)計(jì)算AV、Ri、Ro及AVS,(3)若在Re兩端并聯(lián)一個(gè)50F的電容 Ce,重新求解(1)和(2),解:(1),(2)求AV、Ri、Ro,先求,(3)若在Re旁并一個(gè)電容,則:,RORC=3.3K 不變,4.5 共集電極電路和共基極電路, 電路分析, 復(fù)合管, 靜態(tài)工作點(diǎn), 動(dòng)態(tài)指標(biāo), 三種組態(tài)的比較,4.5.1 共集電極電路,4.5.2 共基極電路,4.5.1 共集電極電路,也稱為射極輸出器,1、求靜態(tài)工作點(diǎn),由,得,Re,電壓增益,輸出回路:,輸入回路:,電壓增益:,畫小信號(hào)等效電路,確定模型參數(shù), 已知,求rbe,增益,2. 動(dòng)態(tài)分析,其中,一般,,則
26、電壓增益接近于1,,即,電壓跟隨器,輸入電阻,根據(jù)定義,則輸入電阻,當(dāng),時(shí),,可見:輸入電阻很大,比共射電路要大幾十幾百倍,,,?,其中,則輸出電阻,其中,當(dāng),輸出電阻,時(shí),,輸出電阻很小 且越大RO越小,根據(jù)定義,?,共集放大電路的(射極輸出器)的應(yīng)用,VO,Vi,RL,多級(jí)放大電路,Ri,RO,共 集,共 集,共 集,共 射,共 射,2. 復(fù)合管,作用:提高電流放大系數(shù),增大電阻rbe,復(fù)合管也稱為達(dá)林頓管,4.5.2 共基極電路,1. 靜態(tài)工作點(diǎn),直流通路與射極偏置電路相同,2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo),電壓增益,輸出回路:,輸入回路:,電壓增益:,共基極電路的輸入電阻很小,最適合用來(lái)放大高頻信號(hào),
27、輸入電阻, 輸出電阻,輸入電阻小,3. 三種組態(tài)的比較,例題,解:,T59,4.6 組合放大電路,補(bǔ)充: 增益(AV、Ai、Ap)的db表示,電壓增益AV、電流增益Ai和功率增益Ap,實(shí)際它們反映的是 放大電路在輸入信號(hào)的控制下,將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)能量的能力。它們是沒(méi)有量綱的增益。 在工程上常用以10為底的對(duì)數(shù)增益來(lái)表達(dá)。其基本單位為Bel,例:功率增益AP,(Bel),但在實(shí)際應(yīng)用中嫌“Bel”這個(gè)單位太大,故取其十分之一作單位, 稱為“分貝”“db”。即:,電壓增益用db表示為:,所以:功率增益用db表示為:,電流增益用db表示為:,當(dāng)輸出量(PO、VO、IO)大于輸入量(Pi
28、、Vi、Ii)時(shí),db為正值。即放大,當(dāng)輸出量(PO、VO、IO)小于輸入量(Pi、Vi、Ii)時(shí),db為負(fù)值。即衰減,當(dāng)輸出量(PO、VO、IO)等于輸入量(Pi、Vi、Ii)時(shí),為 0db。即 A=1,例:,某放大器的電壓增益AV=1000, 用db表示為,某放大器的電壓增益AV=0.01, 用db表示為,用對(duì)數(shù)方式表達(dá)放大電路的增益,在工程上得到廣泛應(yīng)用的理由是:,(1)當(dāng)用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表達(dá)增益隨頻率變化的曲線時(shí), 可大大擴(kuò)大增益變化的視野,(2)可將乘除運(yùn)算化為加減運(yùn)算,(3),4.7 放大電路的頻率響應(yīng) 只作簡(jiǎn)單的定性分析,輸入信號(hào)Vi的頻率并不是單一頻率, 而是包含多種頻率, 低的幾個(gè)
29、HZ, 高的幾百KHZ,幾百M(fèi)HZ,1、頻率響應(yīng)的一般概念,把電壓增益的模與頻率的關(guān)系,把VO與Vi的相位差與頻率的關(guān)系,稱幅頻特性,稱相頻特性,AVm,0.707AVm,下限頻率fL,fH,fL,上限頻率fH,低頻區(qū),中頻區(qū),高頻區(qū),fHfL=BW 通頻帶,BW,20db/十倍頻程,20db/十倍頻程,超 前,滯 后,45/十倍頻程,45/十倍頻程,例: 一個(gè)優(yōu)質(zhì)的音頻放大器要求: BW=20HZ20KHZ,那么為什么 隨f或fAV呢? 為什么 隨f,相位滯后 隨f相位超前?,2、 單級(jí)RC耦合放大電路的低頻響應(yīng),考慮到頻率很低,于是放大電路可以抽象為 一個(gè)RC高通電路來(lái)模擬,然后經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)
30、得出結(jié)論: 對(duì)幅頻特性: 頻率每下降十倍增益下降20db 對(duì)相頻特性: 頻率每下降十倍相位超前45 見:P157158,下面從物理意義的角度來(lái)解釋AV下降和產(chǎn)生相移的原因,(1)低頻區(qū)AV下降的原因,C1對(duì)Vi有分壓作用, 使凈輸入減小AV,Re/1/jC產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔?,使AV,C2對(duì)VO有分壓作用, 使凈輸出減小AV,綜合結(jié)果使頻率每下降十倍,增益下降20db,(2)產(chǎn)生附加相移的原因,(用相量圖解釋),先單獨(dú)考慮C1的影響,并設(shè)Rbrbe,Ib,Vbe,VO,VC1,Vi,小于 180,若再分別考慮C2、Ce的影響 結(jié)論類似.,綜合考慮C1、C2、Ce的影響 將使頻率下降十倍,相移超前45,(3)展寬低頻區(qū)頻帶
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