三种基本放大电路及静态工作点PPT课件

1、.,1,三种接法的比较,1.共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居中，输出电阻较大，常用于低频放大电路的单元电路。常做为低频放大电路的单元电路。 2.共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。 3.共基电路只能放大电压而不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，频率特性最好，常用于宽频带放大电路。,.,2,2.2 基本共射极放大电路, 电路组成, 简化电路及习惯画法, 简单工作原理, 放大电路的静态和动态, 直流通路和交流通路, 书

2、中有关符号的约定,.,3,2.2 共射极放大电路,1. 电路组成,输入回路（基极回路）,输出回路（集电极回路）,.,4,2. 简化电路及习惯画法,习惯画法,共射极基本放大电路,.,5,3. 简单工作原理,Vi=0,Vi=Vsint,.,6,4. 放大电路的静态和动态,静态：输入信号为零（vi= 0 或 ii= 0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。,动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。,电路处于静态时，三极管个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、 IC、和VCE （或IBQ、ICQ、和VCEQ ）表示。,# 放大电路

3、为什么要建立正确的静态？,.,7,2.3 图解分析法, 用近似估算法求静态工作点, 用图解分析法确定静态工作点, 交流通路及交流负载线, 输入交流信号时的图解分析, BJT的三个工作区, 输出功率和功率三角形,2.3.1 静态工作情况分析,2.3.2 动态工作情况分析,.,8,共射极放大电路,2.3.1 静态工作情况分析,1. 用近似估算法求静态工作点,根据直流通路可知：,采用该方法，必须已知三极管的 值。,一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。,.,9,采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。,共射极放大电路,2. 用图解分析法确定静态工作点, 首先，画出直流通

4、路,2.3.1 静态工作情况分析,.,10, 列输入回路方程： VBE =VCCIBRb, 列输出回路方程（直流负载线）： VCE=VCCICRc, 在输入特性曲线上，作出直线 VBE =VCCIBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。, 在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ 和ICQ。,.,11,2.3.2 动态工作情况分析,由交流通路得纯交流负载线：,共射极放大电路,vce= -ic (Rc /RL),因为交流负载线必过Q点，即 vce= vCE - VCEQ ic= iC - ICQ 同时，令RL = Rc/RL,1. 交

5、流通路及交流负载线,则交流负载线为,vCE - VCEQ= -(iC - ICQ ) RL,即 iC = (-1/RL) vCE + (1/RL) VCEQ+ ICQ,.,12,2. 输入交流信号时的图解分析,2.3.2 动态工作情况分析,共射极放大电路,通过图解分析，可得如下结论： 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。,# 动态工作时， iB、 iC的实际电流方向是否改变，vCE的实际电压极性是否改变？,.,13,2.3.2 动态工作情况分析,3. BJT的三个工作区,当工

6、作点进入饱和区或截止区时，将产生非线性失真。,饱和区特点： iC不再随iB的增加而线性增加，即,此时,截止区特点：iB=0， iC= ICEO,vCE= VCES ，典型值为0.3V,.,14,波形的失真,饱和失真,截止失真,由于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为底部失真。,由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。,2.3.2 动态工作情况分析,3. BJT的三个工作区,.,15,放大电路的动态范围,放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：,工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的

7、中间部位；,2.3.2 动态工作情况分析,3. BJT的三个工作区,要有合适的交流负载线。,.,16,4. 输出功率和功率三角形,要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。,功率三角形,放大电路向电阻性负载提供的输出功率,在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。,2.3.2 动态工作情况分析,.,17,共射极放大电路,放大电路如图所示。已知BJT的 =80， Rb=300k， Rc=2k， VCC= +12V，求：,（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？,（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（

8、忽略BJT的饱和压降）,解：（1）,（2）当Rb=100k时，,静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。,其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：,所以BJT工作在饱和区。,VCE不可能为负值，,此时，Q（120uA，6mA，0V），,例题,end,.,18,？,思 考 题,1. 试分析下列问题：,共射极放大电路,（1）增大Rc时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？,（2）增大Rb时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？,（3）减小VCC时，负载线将如何变化？Q点怎样变化？,.,19,共射极放大电路,？,思 考 题,2. 放大电路如图所示。当测得BJT的VCE 接近VC

9、C的值时，问管子处于什么工作状态？可能的故障原因有哪些？,截止状态,答：,故障原因可能有：, Rb支路可能开路，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 。,end,.,20,2.4 放大电路的工作点稳定问题, 温度变化对ICBO的影响, 温度变化对输入特性曲线的影响, 温度变化对 的影响, 稳定工作点原理, 放大电路指标分析, 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,2.4.1 温度对工作点的影响,2.4.2 射极偏置电路,.,21,2.4.1 温度对工作点的影响,1.

10、 温度变化对ICBO的影响,2. 温度变化对输入特性曲线的影响,温度T 输出特性曲线上移,温度T 输入特性曲线左移,3. 温度变化对 的影响,温度每升高1 C ， 要增加0.5%1.0%,温度T 输出特性曲线族间距增大,.,22,5. 直流通路和交流通路,交流通路,直流通路,共射极放大电路,end,.,23,此时，,不随温度变化而变化。,一般取 I1 =(510)IB ， VB =3V5V,2.4.2 射极偏置电路,1. 稳定工作点原理,目标：温度变化时，使IC维持恒定。,如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态工作点的稳定。,T , IC, IE,IC, VE、VB不变, VBE ,

11、 IB,（反馈控制）,.,24,静态工作点稳定的放大器,UBE=UB-UE =UB - IE RE,I2=（510）IB I1= I2 + IB I2,IE = IC +IB IC,分压式偏置电路,RE射极直流负反馈电阻,CE 交流旁路电容,.,25,静态工作点稳定过程,UB,UBE=UB-UE =UB - IE RE,UB被认为较稳定,本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程,E,C,B,.,26,直流通道及静态工作点估算,IB=IC/,UCE = EC - ICRC - IERE,IC IE =UE/RE = （UB- UBE）/ RE,UBE 0.7V,电容开路,画出直流通道,

12、.,27,电容短路,直流电源短路，画出交流通道,交流通道及微变等效电路,B,E,C,.,28,交流通道,微变等效电路,.,29,微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,ri= RB1/ RB2/ rbe,ro= RC,.,30,例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下： RB1=100k， RB2=33k， RE=2.5k， RC=5k， RL=5k， =60。 求：（1）估算静态工作点； （2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍 数、输入电阻、输出电阻； （3）若信号源有RS=1 k 的内阻，带载电 压放大倍数将变为多少？,.,31,RB1=100k RB2=33k RE=2.

13、5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(1)估算静态工作点,IC IE =UE/RE = (UB- UBE)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mA,IB=IC/=1.2/60=0.02mA=20A,UCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6V,.,32,RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60 EC=15V,解：(2)空载电压放大倍数、带载电压 放大倍数、输入电阻、输出电阻,ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k,ro= RC =5k,.,33,2

14、. 放大电路指标分析,静态工作点,.,34,2. 放大电路指标分析,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,画小信号等效电路,确定模型参数,已知，求rbe,增益,.,35,2. 放大电路指标分析,输入电阻,根据定义,由电路列出方程,则输入电阻,放大电路的输入电阻不包含信号源的内阻,.,36,2. 放大电路指标分析,输出电阻,输出电阻,求输出电阻的等效电路,网络内独立源置零,负载开路,输出端口加测试电压,对回路1和2列KVL方程,rce对分析过程影响很大，此处不能忽略,其中,则,当,时，,.,37,3. 固定偏流电路与射极偏置电路的比较,共射极放大电路,.,38,3. 固定偏流电路与射极偏

15、置电路的比较,固定偏流共射极放大电路,Ro = Rc,.,39,end,.,40,2.4.3 稳定静态工作点的措施,采用温度补偿的方法稳定Q点,.,41,2.5 共集电极电路和共基极电路, 静态工作点, 动态指标, 三种组态的比较,2.5.1 共集电极电路,2.5.2 共基极电路,.,42,2.5.1 共集电极电路,1. 电路分析,共集电极电路结构如图示,该电路也称为射极输出器,求静态工作点,由,得,.,43,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,画小信号等效电路,确定模型参数, 已知，求rbe,增益,1. 电路分析,其中,一般,，则电压增益接近于1，,即,电压跟随器,.,44,输入电

16、阻,根据定义,由电路列出方程,则输入电阻,当,，,时，,1. 电路分析,输入电阻大,输出电阻,由电路列出方程,其中,则输出电阻,当,，,时，,输出电阻小,# 既然共集电极电路的电压增益小于1（接近于1），那么它对电压放大没有任何作用。这种说法是否正确？,.,45,.,46,例子2.5.1，VBB=6V，VCC=12V，RB=15千欧，RE=5千欧，UBEQ=0.7V,rbb=100欧，B=50，求Q点，Au,Ri,Ro.,.,47,2.5.2 共基极电路,1. 静态工作点,直流通路与射极偏置电路相同,.,48,2. 动态指标,电压增益,输出回路：,输入回路：,电压增益：,.,49,2. 动态指

17、标, 输入电阻, 输出电阻,.,50,.,51,例：2.5.2电路见下图，RE=3000欧，Rc=5K欧，B=100，rbe=1K欧，试估算Au,Ri,Ro,.,52,3. 三种组态的比较,.,53,三种接法的比较,1.共射电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居中，输出电阻较大，常用于低频放大电路的单元电路。常做为低频放大电路的单元电路。 2.共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点，常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。 3.共基电路只能放大电压而不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电

18、阻与共射电路相当，频率特性最好，常用于宽频带放大电路。,.,54,2.6.1 复合管放大电路,.,55,复合管的组成原则 1.在正确的外加电压下每只管子的各极电流均有合适的通道，且均工作在放大区。 2.为实现电流的放大，应将第一只管的集电极或发射极电流作为第二只管的基极电流。 3.只要很小的驱动电流iB，就能获得很大的输出集电极电流ic，需要提高电源电压。,.,56,答疑,1. 线形电阻的伏安特性曲线,U/I=R U/ I=R,2. 晶体管BE结微变等效电路,UBEQ / IBQ =R 非线性, UBE / IB =rbe 在Q点处近似线性,.,57,答疑,3.电流源及其特性曲线,I1=IS+

19、Ir1 =IS+U1/r,I2=IS+Ir2 =IS+U2/r,I= I2 -I1 =（ U2 - U1 ）/r = U/r,r= U/ I,如何求r？,.,58,答疑,4. 晶体管CE间的微变等效电路,流控电流源,在线性放大区，rce很大，可忽略,.,59, 2.7 场效应管放大电路,2.7.1 电路的组成原则及分析方法,(1).静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区,(2).动态: 能为交流信号提供通路,组成原则,分析方法,.,60,2.7.1 场效应管放大电路的三种接法 共源放大电路 共漏放大电路 共栅放大电路,.,61,图2.7.2 基本共源放大电路,将漏极电流iD的变化转换成

20、电压UGS的变化，从而实现电压放大 UGSQ=VGG，然后作负载线UDS=VDD-iDRd,得到交点Q，读出坐标值IDQ和UDSQ,.,62,N沟道耗尽型绝缘栅场效应管 符号及特性曲线,.,63,2.7.3 场效应管的微变等效电路,.,64,跨导gm = ID / UGS,id=gmugs,.,65,场效应管的微变等效电路,压控电流源,.,66,2.7.3 静态分析,无输入信号时（ui=0），估算：UDS和 ID。,R1=150k R2=50k RG=1M RD=10k RS=10k RL=10k gm =3mA/V UDD=20V,.,67,设：UGUGS,则：UGUS,而：IG=0,+UDD+20V,直流通道,.,68,2.7.4 动态分析,微变等效电路,.,69,动态分析：,电压放大倍数,负号表示输出输入反相,.,70,电压放大倍数估算,R1=150k R2=50k RG=1M RS=10k RD=10k RL=10k gm =3mA/V