共发射极放大电路

1、 图7.1 共发射极基本放大(fngd)电路 第1页/共48页第一页，共49页。 2. 各元件作用 (1) 三极管V：实现电流放大。 (2) 集电极直流电源UCC :确保 三极管工作在放大状态。 (3) 集电极负载电阻RC :将三极管集电极电流的变化转变(zhunbin)为电压变化，以实现电压放大。 (4) 基极偏置电阻RB :为放大电路提供静态工作点。 (5) 耦合电容C1和C2 :隔直流通交流。第2页/共48页第二页，共49页。 3.工作原理 (1) ui直接加在三极管V的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化 。 (2) 通过V的电流放大作用， V的集电极电流iC也将变化 。 (

2、3) iC的变化引起V的集电 极和发射极之间的电压uCE变化。 (4) uCE中的交流(jioli)分量uce经过C2畅通地传送给负载RL，成为输出交流(jioli)电压uo,，实现了电压放大作用。 第3页/共48页第三页，共49页。 静态分析就是要找出一个合适的静态工作点,通常由放大电路(dinl)的直流通路来确定。如图7.2所示。 图7.2 共发射极放大电路(dinl)的直流通路和静态工作点 7.1.2 静态(jngti)分析 第4页/共48页第四页，共49页。 静态分析通常(tngchng)有两种方法 1. 估算法 (7. 1a) (7.1b) ICIB (7. 2) UCE = UCC

3、 - IC RC (7.3) BBECCBRUUI BCCBRUI第5页/共48页第五页，共49页。 2. 图解法 (1) 作直流负载(fzi)线 由 uCE = UCC - iC RC 令iC=0时，uCE= UCC，在横轴上得M点(UCC ，0) 令uCE=0时， ，在纵轴上得N点(0， ) 连接M N 即直流负载(fzi)线 CCCRU CCCRU第6页/共48页第六页，共49页。 (2) 求静态工作点 直流负载线与iB=IB对应(duyng)的那条输出特性曲线的交点Q，即为静态工作点，如图7.3(b)所示 (a) (b) 图7.3 静态工作点的图解 第7页/共48页第七页，共49页。

4、例7.1 试用估算法和图解法求图7.4 (a) 所示放大电路的静态(jngti)工作点，已知该电路中的三极管=37.5，直流通路如图7.4(b)所示，输出特性曲线如图7. 4 (c) 所示。 图7. 4 例7. 1的图 第8页/共48页第八页，共49页。 解： 10 用估算法求静态(jngti)工作点 由式(7. 1)(7. 3)得 IB0.04mA=40A ICIB=37.50.04mA=1.5mA UCE=UCC - ICRC=12-1.54=6V 20 用图解法求静态(jngti)工作点 由 uCE = UCC - iCRC = 12 - 4iC得 M点(12，0)； N点(0，3)第9

5、页/共48页第九页，共49页。 MN与iB=IB=40A的那条输出特性曲线相交 点 ， 即 是 静 态 工 作 点 Q 。 从 曲 线 上 可 查 出 ：IB=40A，IC=1.5mA，UCE=6V。与估算法所得结果一致。 3.电路参数(cnsh)对静态工作点的影响 (1) RB 增大时，IB减小，Q点降低，三极管趋向于截止。 (2) RB 减小时，IB 增大，Q点抬高，三极管趋向于饱和。此时三极管均会失去放大作用。 第10页/共48页第十页，共49页。 1. 图解法 (1) 负载开路时输入和输出电压(diny)、电流波形的分析 根据ui波形，在输入特性曲线上求iB和uBE的波形 根据iB波形

6、，在输出特性曲线和直流负载线上求iC、 uRC和uCE的变化 ，如图7.5所示。7.1.3 动态分析 第11页/共48页第十一页，共49页。 图7.5(a)第12页/共48页第十二页，共49页。 (2) 带负载时输入和输出电压、电流波形分析 作交流负载线： 10 先作出直流负载线MN，确定Q点。 20 在uCE坐标轴上，以UCE为起点(qdin)向正方向取一段IC R/L 的电压值，得到C点。 30 过CQ作直线CD，即为交流负载线，如图7. 5所示。 (3) 放大电路的非线性失真 截止失真: 三极管进人截止区而引起的失真 。通过减小基极偏置电阻RB的阻值来消除。第13页/共48页第十三页，共

7、49页。 图7.5(b)第14页/共48页第十四页，共49页。 饱和失真(sh zhn)： 三极管进入饱和区而引起的失真(sh zhn)。通过增大基极偏置电阻RB的阻值来 消除。 失真(sh zhn)波形如图7.6所示。 图 7. 6 截止失真(sh zhn)第15页/共48页第十五页，共49页。 饱和失真： 三极管进入饱和区而引起(ynq)的失真。通过增大基极偏置电阻RB的阻值来 消除。 失真波形如图7.7所示。 图 7. 7 饱和失真第16页/共48页第十六页，共49页。 为了减小和避免非线性失真，必须合理地选择静态工作点Q的位置，并适当限制输入(shr)信号ui 的幅度。一般情况下，Q点

8、应大致选在交流负载线的中点，当输入(shr)信号ui 的幅度较小时，为了减小管子的功耗，Q点可适当选低些。若出现了截止失真，通常采用提高静态工作点的办法来消除，即通过减小基极偏置电阻RB的阻值来实现；若出现了饱和失真，则反向操作，即增大RB。 第17页/共48页第十七页，共49页。 2. 微变等效电路法(1) 三极管微变等效电路 图7.11 三极管的微变等效电路 rbe=300+(1+) )()()(26mAImVE第18页/共48页第十八页，共49页。(2) 放大电路微变等效电路 放大电路的微变等效电路就是用三极管的微变等效电路替代交流通路中的三极管。交流通路指：放大电路中耦合电容和直流电源

9、作短路处理(chl)后所得的电路。因此画交流通路的原则是：将直流电源UCC短接；将输入耦合电容C1和输出耦合电容C2短接。图7. 1的交流通路和微变等效电路如图7.12所示。 第19页/共48页第十九页，共49页。(a)(b) (b) 交流通路 (c)微变等效电路 (c) (d) 图 7.12 共发射极基本放大(fngd)电路第20页/共48页第二十页，共49页。(3) 动态(dngti)性能分析 电压放大倍数Au 输入电阻Ri 输入电阻指从放大电路输入端AA/ (如图7.13)看进去的等效电阻，定义为： Ri= 由图7. 12可知 = rbeRBbeLbebLbiourRrIRIUUAiii

10、IURiiIU第21页/共48页第二十一页，共49页。 若考虑信号源内阻(如图7. 13)，则放大电路输入电压(diny)Ui是信号源Us在输入电阻Ri 上的分压，即 输出电阻Ro 输出电阻指从放大器放大器信号源短路、负载开路，从输出端看进去的等效电阻，定义为： Ro= SiiSiRRRUUooIU第22页/共48页第二十二页，共49页。 图 7. 13 放大(fngd)电路的输入电阻和输出电阻 第23页/共48页第二十三页，共49页。 由图7.12可知 Ro= = RC 工程中，可用实验的方法求取输出电阻。在放大(fngd)电路输入端加一正弦电压信号，测出负载开路时的输出电压U/o；然后再测

11、出接入负载RL时的输出电压Uo，则有 式中： U/o 、Uo是用晶体管毫伏表测出的交流有效值。 LLoooRRRUU/LoooRUUR) 1(ooIU第24页/共48页第二十四页，共49页。例7.3 图7.4(a)所示电路的交流通路(tngl)和微变等效电路如图7.14所示，试用微变等效电路法求： 10 动态性能指标 、Ri、Ro。 20 断开负载RL后，再计算 、Ri、Ro。 图7.14例7. 3的图 uAuA第25页/共48页第二十五页，共49页。 解：10 由例7. 1可知(k zh) IE1.5mA 故 = 967 Ri = RB / rbe=300 / 0.9670.964k Ro=

12、RC=4kmAmVImVrEbe5 . 126)5 .371 (30026)1 (30078967. 0)4/4(5 .37/beLurRA第26页/共48页第二十六页，共49页。 20 断开(dun ki)RL后 R i = R B / / r b e = 3 0 0 / / 0.9670.964k Ro= RC = 4k156967. 045 .37beCurRA第27页/共48页第二十七页，共49页。 当温度(wnd)变化、更换三极管、电路元件老化、电源电压波动时，都可能导致前述共发射极放大电路静态工作点不稳定，进而影响放大电路的正常工作。在这些因素中，又以温度(wnd)变化的影响最大。

13、因此，必须采取措施稳定放大电路的静态工作点。常用的办法有两种，一是引入负反馈；另一是引入温度(wnd)补偿。7.1.4 稳定工作(gngzu)点的电路第28页/共48页第二十八页，共49页。 1. 射极偏置(pin zh)电路(a)电路图 (b)微变等效电路 图 7.15 射极偏置(pin zh)电路第29页/共48页第二十九页，共49页。 (1) 各元件作用 基极偏置电阻RB1、RB2：RB1、RB2为三极管提供一个大小合适的基极直流电流IB，调节RP的阻值，可控制IB的大小。R的作用是防止RP阻值调到零时，烧坏三极管。一般RB1的阻值为几十千欧至几百千欧；RB2的阻值为几十千欧。 发射极电

14、阻RE：引入直流负反馈稳定静态(jngti)工作点。一般阻值为几千欧。 发射极旁路电容CE：对交流而言，CE短接RE ,确保放大电路动态性能不受影响。一般CE 也选择电解电容，容量为几十微法。第30页/共48页第三十页，共49页。 (2) 稳定工作点原理 利用RB1和RB2的分压作用固定基极UB。 利用发射极电阻RE产生反映Ic变化的UE，再引回到输入回路去控制UBE，实现IC基本(jbn)不变。 稳定的过程是： T Ic IE UE UBE IBIC 第31页/共48页第三十一页，共49页。 (3) 静态分析 该电路(dinl)的静态工作点一般用估算法来确定，具体步骤如下： 由：UB UCC

15、，求UB。 由：IE ，求IC、IE。 由IC=IB，求IB。 由UCE = UCC - ICRC - IERE UCC - IC(RC+RE) 求UCE 。 212BBBRRREBRU第32页/共48页第三十二页，共49页。 (4) 动态分析 该电路动态性能指标一般用微变等效电路来确定，具体步骤为： 画出微变等效电路，如图7.15(c)； 求电压放大倍数 、输入电阻Ri 、输出电阻Ro 。 比较(bjio)图7.15(c)和图7.12(c)可知：射极偏置放大电路的动态性能与共发射极基本放大电路的动态性能一样。第33页/共48页第三十三页，共49页。 图 7.15(c) 射极偏置(pin zh

16、)电路的微变等效电路第34页/共48页第三十四页，共49页。例7.4在图7.16所示的电路中，三极管的=50，试求：10 静态工作(gngzu)点。20 电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。30 不接CE 时的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。40 若换用=100的三极管，重新计算静态工作(gngzu)点和电压放大倍数。第35页/共48页第三十五页，共49页。 图 7.16 例7. 4的电路(dinl) 第36页/共48页第三十六页，共49页。 解：10 求静工作(gngzu)点 UB=3.5V IC1.4mA IB0.028mA=28A UCE12-1.4(3+2)=5V 122 . 6152

17、 . 6212CCBBBURRR27 . 05 . 3EBEBERUUI504.1CI)(ECCCCRRIU第37页/共48页第三十七页，共49页。20 求Au、Ri、Ro rb e =300+(1+) = 3 0 0 + ( 1 + 5 0 ) =1.25 k R /L=RCRL= 0.75 k 故: Au= = -50 = -30 Ri = rbe /RB1/RB2=1.25/6.5/6.2=0.97 k Ro RC = 3 k )()(26mAImVE4 . 1261313beLrR25. 175. 0第38页/共48页第三十八页，共49页。 30 计算不接CE 时的Au、R/i 、R/

18、o 当射极偏置电路(dinl)中CE不接或断开时的交流通路如图7.17(a)所示，图7.17(b)为对应的微变等效电路(dinl)。 图 7.17 不接CE 时的电路(dinl) 第39页/共48页第三十九页，共49页。 由图7. 17(b)可得： 故： A/u = ri = rbe+(1+)RE R /i = ri / RB1 / RB2 = RB1RB2 LbLCLCooRIRIRRIU)/(EbbebEebebiRIrIRIrIU)1(EbeLEbbebLbioRrRRIrIRIUU)1 ()1 (bEbbebbiIRIrIIU)1 ()1 (EbeRr第40页/共48页第四十页，共49

19、页。输出电阻可由图7.18求出，由图可知(k zh)，所以 图 7. 18 不接CE时求输出电阻的等效电路0bICoRIUR/NoImage第41页/共48页第四十一页，共49页。将有关数据分别代入上式得 A/u = - 0.36 R /i =103.25 k R /o =3 k 由此可见，电压放大(fngd)倍数下降了很多，但输入电阻得到了提高。 第42页/共48页第四十二页，共49页。 40 当改用=100的三极管后，其静态工作点为 IE = 1.4mA IC=1.4mA IB = 14A UCE = UCC - IC (RC+RE) = 12 - 1.4(3+2) = 5V 可见(kjin)，在射极偏置电路中，虽然更换了不同的管子，但静态工作点基本上不变。 27 . 05 . 3 EBEBRUUEI1004 .1CI第43页/共48页第四十三页，共49页。此时 与=50时的放大(fn