BJT放大电路三种基本组态的交流特性分析ppt课件

1、3.3 BJT3.3 BJT三种根本组态放大电路的交流三种根本组态放大电路的交流特性的分析特性的分析 重点重点 本节讨论衡量交流小信号放大器的根本节讨论衡量交流小信号放大器的根本技术目的本技术目的: :电压放大倍数电压放大倍数AvAv电压增益，源电压电压增益，源电压放大倍数放大倍数AvsAvs源电压增益，交流输入源电压增益，交流输入电阻电阻RiRi，交流输出电阻，交流输出电阻RoRo，功率增益等，功率增益等APAP； 根本放大电路：共射，共基，共根本放大电路：共射，共基，共集。集。 课程构思：课程构思：BJT放大放大电路分析电路分析物理模型物理模型及概念及概念典型放大典型放大电路分析电路分析根

2、本电路构造根本电路构造;技术目的的物理概念技术目的的物理概念;1.分析方法及步骤分析方法及步骤;2.直流分析直流分析; 3.交流分析交流分析; 4.典型电路分析典型电路分析;5.改良电路分析；改良电路分析；6. 实践电路分析实践电路分析; 例题及小结例题及小结作业及网络资源作业及网络资源 Ri信号信号源源负载负载放 大 电放 大 电路路Rovs+- -RsRivo+.RoRLiiiovovi+- -+- - 放大电路技术目的测试示图放大电路技术目的测试示图12一一. .放大电路的主要技术目的放大电路的主要技术目的: : 根据放大电路输入信号的条件和对输出信号根据放大电路输入信号的条件和对输出信

3、号的要求，放大器可分为四种类型的要求，放大器可分为四种类型-电压放大电压放大电电流放大流放大互阻放大互阻放大互导放大。互导放大。1.1.放大倍数放大倍数( (增益增益)表示放大器的放大才干表示放大器的放大才干; ;1电压放大倍数电压放大倍数(增益增益)定义为定义为: Av=vo/vi重点重点2 2电流放大倍数定义为电流放大倍数定义为: Ai=io/ii : Ai=io/ii 3互阻增益定义为互阻增益定义为: Ar=vo/ii4互导增益定义为互导增益定义为: Ag=io/vi四种放大倍数四种放大倍数:2、源电压放大倍数源电压增益、源电压放大倍数源电压增益Avs Avs=vo/vs=vo/vivi

4、/vsAvRi /(Rs+Ri)3. 输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的从放大电路输入端看进去的 等效电阻等效电阻;输入电阻：输入电阻：Ri=vi / ii意义：意义： iR表征放大电路从信号源获取信号的才干。表征放大电路从信号源获取信号的才干。 3. 输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的从放大电路输入端看进去的 等效电阻等效电阻;输入电阻：输入电阻：Ri=vi / ii对于电压信号源，对于电压信号源， Ri 越大越好。越大越好。1Ri越大，越大，vi就越大，从信号源索取的电压越大。就越大，从信号源索取的电压越大。2当信号源有内阻时，当信号源有内阻时， Ri越大，越大， vi

5、就越接近就越接近vS。普通规律普通规律(总结总结): 4. 输出电阻输出电阻Ro从放大电从放大电路输出端看进去的等效电阻。路输出端看进去的等效电阻。AvvS输出端输出端Rovso输出端输出端0LstoRtvvRi意义：输出电阻是一个表征放大器带负载才干的参数。意义：输出电阻是一个表征放大器带负载才干的参数。对于电压放大器，对于电压放大器， oR即负载变化时放大器输出给负载的电压根本上坚持不变；即负载变化时放大器输出给负载的电压根本上坚持不变； 越小，那么放大器带负载的才干越强越小，那么放大器带负载的才干越强，而对于电流放大器，而对于电流放大器， 越大，那么带负载才干越强，越大，那么带负载才干越

6、强， oR即负载变化时放大器输出给负载的电流根本上坚持不变。即负载变化时放大器输出给负载的电流根本上坚持不变。 AvvS输出端输出端普通规律普通规律: 求解输出电阻求解输出电阻Ro 放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等放大电路对其负载而言，相当于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电效为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。即断开负载后，从放大电路输出端看出去的等效电阻，不阻。即断开负载后，从放大电路输出端看出去的等效电阻，不包括负载电阻。包括负载电阻。AvvS输出端输出端Rovso输出端输出端如何确定电路的输出电阻如何确定电

7、路的输出电阻Ro ？步骤：步骤：1. 一切的电源置零一切的电源置零 (将独立电压源短路，独立电流源断路，将独立电压源短路，独立电流源断路，保管受控源保管受控源)。2. 加压求流法。加压求流法。UI方法一：外加电源法计算方法一：外加电源法计算Ro=U/I 。方法二：开路电压和负载电压法。方法二：开路电压和负载电压法。Uo1. 求开路电压。求开路电压。RoUs2. 求接入负载后的输出电压。求接入负载后的输出电压。LoooRUUR) 1(RoUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。方法三：开路电压和短路电流法。方法三：开路电压和短路电流法。Uo1. 求开路电压求开路电压Uoc。RoUs2. 求短路

8、电流求短路电流Isc 。步骤：步骤：3. 计算。计算。 Ro=Uoc/ Isc5.电流增益：电流增益：负载开路负载开路RL断开电压增益内电压增益：断开电压增益内电压增益：6.功率增益：功率增益： 、 、 、 的分贝数为的分贝数为 ； 的分贝数的分贝数为为 。iiiiA000LViRvAv00LVVLRAARR0|PVIiPAAAPvAvsAiA0vA|lg20ApAPAlg10三极管三极管根本放根本放大电路大电路共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器3. 共射共射(CE)放大器重点放大器重点重点内容重点内容1). BJT放大电路的分析方法；放大电路的分析方法；2). 放大

9、电路的分析步骤通用；放大电路的分析步骤通用； 3). 基极分压偏置共发电路性能分析重点；基极分压偏置共发电路性能分析重点；重点掌握的分析方法重点掌握的分析方法: 低频小信号等效模型分析法。低频小信号等效模型分析法。 1). BJT放大电路的分析方放大电路的分析方法法放大放大电路电路分析分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法小信号微变小信号微变等效模型分析法等效模型分析法图解法图解法计算机仿真计算机仿真2). 放大电路的分析步骤放大电路的分析步骤(通用通用)分析步骤：分析步骤： 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q“Q，计算，计算 rbe rbe。 画电路的交流通路画电

10、路的交流通路 。 在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 低频小信号模低频小信号模型，即型，即 参数模型，得到交流等效电路。参数模型，得到交流等效电路。 分析计算放大电路的主要技术参数。分析计算放大电路的主要技术参数。T+-+-VCCRCvivo3.(稳基流偏置稳基流偏置)共发射极共发射极(CE)放大电路放大电路一、电路的组成一、电路的组成RcRbRLUCCiBiCiEC1C2uiVUCC : 直流电源,向 RL提供能量,给V提供适当的偏置V : 三极管,根据输入信号的变化规律,控制直流电源所给出的电流,使在 RL上获得较大的电压或功率Rc : 集电极电阻,将集电极电流转换成集电极电

11、压，并影响放大器的电压放大倍数Rb : 基极偏置电阻,为三极管基极提供合适的正向偏流C1、C2 : 耦合电容(电解电容),有效地构成交流信号的通路;避免信号源与放大器之间直流电位的互相影响uo 图图 根本共根本共(发发)射射(极极)放大电路放大电路iCTiB-TiC +iB-+C1 Rb Rc RLRbRc+VCCC2 uiuBE+VCC+-u CE+uoUBE-+UCEa b + 放大电路的直流通路a共射根本放大电路 b直流通路共射根本放大电路分析方法共射根本放大电路分析方法 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q“Q，计算，计算 rbe rbe。静态任务点近似计算法静态任务点近似计算法

12、三极管的发射结导通时，三极管的发射结导通时，B、E两端的导通压降两端的导通压降UBE根本不变硅管约为根本不变硅管约为0.7V，锗管约为，锗管约为0.3V，因此有，因此有 ICQ =IBQ UCEQ = VCC ICQ Rc图图 共射根本放大电路共射根本放大电路 bR uicR-+VCC TIB + -uOC1+ + -C2+ bR uicRVCCT + -uOC1+ + -C2+ +sR-+usLR iB+uBE- iC+-uCEbBECCBRUVIVCCRCRbIBICBQEQ2620026)1 (200IIrbe 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q“Q，计算，计算 rbe rbe。放

13、大电路的交流通路放大电路的交流通路a根本放大电路根本放大电路 b交流通路交流通路 画电路的交流通路画电路的交流通路 。ubeibuceicic三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibibbce等等效效cbe 在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 参数等效模型。参数等效模型。三极管的简化微变等效电路重点三极管的简化微变等效电路重点等效等效ebcebcrbeic =ib请留意如下问题：请留意如下问题： 电流源为一受控源，而不是独立的电源。电流源为一受控源，而不是独立的电源。 电流源的流向不能随意假定，而是由电流源的流向不能随意假定，而是由ib决议。决议。 该模型仅适用于交流

14、小信号，不能用于静态分析和该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。大信号。放大电路的微变放大电路的微变(交流交流)等效电路小信号模型等效电路小信号模型将交流通道中的三极管用微变将交流通道中的三极管用微变(交流交流)等效电路替代等效电路替代:交流通路交流通路RbRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRbRCRL交流等效电路交流等效电路:对于小功率三极管对于小功率三极管(重点重点) P61 2.42更正：更正：rbe=rbb+(1+ ) VT/IEQ =rbb+VT/IBQ (静态任务点静态任务点) rbb,=200/300欧欧VT=26mV(常温下常温下)()(26)1 (

15、)(200mAImVrEberbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。uirbe ibibiiicuoRBRCRL通常通常共射交流等效电路共射交流等效电路总结总结: 共射根本放大电路根本技术参数共射根本放大电路根本技术参数:bebiiirRivR/beirR coooRivRbeLiovrRvvAvirbe ibibiiicvoRBRCRL图图 共射根本放大电路共射根本放大电路 bR uicR-+VCC TIB + -uOC1+ + -C2+ bR uicRVCCT + -uOC1+ + -C2+ +sR-+usLR iB+uBE- iC+-uCE求：求：1. 静态任务点静态任务点

16、Q。练习练习2.电压增益电压增益Av、 输入电阻输入电阻Ri、 输出电阻输出电阻R0 。解：解： .IcVCE2. 思绪：交流等效电路思绪：交流等效电路Av、Ri 、R0uirbe ibibiiicuoRBRCRL)(83441262002620026)1 (200uAmVImVImVrBEbebeLivrRvvA0123834. 0)2 . 6/9 . 3(43uirbe ibibiiicuoRbRCRL 分析计算放大电路的主要技术参数分析计算放大电路的主要技术参数:)(834. 0634. 0/470/krRRbebiCRR 0=6.2Kuirbe ibibiiicuoRbRCRL 分析计

17、算放大电路的主要技术参数分析计算放大电路的主要技术参数:例例 2 = 100，uS = 10sin t (mV)，求叠加在，求叠加在 “Q 点上的各交直流量。点上的各交直流量。 (rbb=200欧欧)+uo+ iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE+uBE 12 V12 V510470 k2.7 k3.6 k 解解 令令 ui = 0，求静态电流，求静态电流 IBQ 求求“Q，计算，计算 rbeA)( 244707 . 012BQIEQbe 26)1(200Ir ICQ = IBQ = 2.4 mAUCEQ = 12 2.4 2.7 = 5.5 (V)( 283.10

18、24. 026200 KIcVCEuce 交流通路交流通路+uo+ iBiCRBVCCVBBRCRLC1C2uS+ + RS+uCE+uBE ube 交流等效电路交流等效电路+uo+ RBRLRSrbe Eibic ibBCusRC+ube 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe /)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu (V) sin85. 0)/(LCctRRi)mV( sin2 . 7t 分析各极交流量分析各极交流量be BSbe BSbe /)/(rRRrRuu )A( sin5 . 5

19、be be b trui )mA( sin55. 0 b ctii oceuu (V) sin85. 0)/(LCctRRi 分析各极总电量分析各极总电量uBE = (0.7 + 0.0072sint )ViB = (24 + 5.5sint) AiC = ( 2.4 + 0.55sint ) mAuCE = ( 5.5 0.85sint ) V)mV( sin2 . 7t +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+voiBiC+vCE + vBE 典型电路典型电路-基极分压射极偏置共射电路分析重点基极分压射极偏置共射电路分析重点典型电路典型电路-基极分压偏置共射极电路

20、重点基极分压偏置共射极电路重点一、电路组成一、电路组成VCC(直流电源直流电源)：1. 使发射结正偏，集电结反偏使发射结正偏，集电结反偏;2. 向负载和各元件提供功率向负载和各元件提供功率.C1、C2(耦合电容耦合电容)：隔直流、通交流：隔直流、通交流;RB1 、RB2(基极偏置电阻基极偏置电阻)：提供适宜基极的电流：提供适宜基极的电流;RC(集电极负载电阻集电极负载电阻)：将：将 iC vC 使电流放大使电流放大 电压放大电压放大;RE(发射极电阻发射极电阻)：稳定静态任务点：稳定静态任务点“Q ;CE(发射极旁路电容发射极旁路电容)：短路交流，消除：短路交流，消除RE对电压放大倍数的影响。

21、对电压放大倍数的影响。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+voiBiC+vCE + vBE 二、二、.放大电路的分析步骤放大电路的分析步骤(通用通用)分析步骤：分析步骤： 分析直流电路，求出分析直流电路，求出“Q“Q，计算，计算 rbe rbe。 画电路的交流通路画电路的交流通路 。 在交流通路上把三极管画成在交流通路上把三极管画成 低频小信号模低频小信号模型，即型，即 参数模型，得到交流等效电路。参数模型，得到交流等效电路。 分析计算放大电路的主要技术参数。分析计算放大电路的主要技术参数。T+-+-VCCRCvivo 二二. 基极分压偏置共射电路性能分析重点基极

22、分压偏置共射电路性能分析重点 请同窗画直流通路。请同窗画直流通路。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+voiBiC+vCE + vBE 直流通路：只思索直流信号的分电路。复习直流通路：只思索直流信号的分电路。复习画直流通路时应将画直流通路时应将: 电容开路电容不通直流，电感电容开路电容不通直流，电感短路电感上直流电压为零。短路电感上直流电压为零。 +VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vi+vs+voiBiC+vCE + vBE 1)直流通路及静态任务点估算直流通路及静态任务点估算:CCB2B1B2BVRRRVIB=IC/VCE = VCC - I

23、CRC - IEREIC IE =VE/RE = VB- VBE/ Re VBE 0.7V (Si管管) +VCCRB1RCRB2REICIEIBVCE电容开路，画出直流通路。电容开路，画出直流通路。VBRb1+VCCRCC1C2Rb2CERERLvivo电容短路，直流电压源短路，电容短路，直流电压源短路，画出交流通路。画出交流通路。2交流通道及交流等效电路交流通道及交流等效电路(请同窗画图请同窗画图)BEC放大电路的交流小信号等效电路放大电路的交流小信号等效电路 模型复习模型复习将交流通道中的三极管用微变将交流通道中的三极管用微变(交流交流)等效电路替代等效电路替代:交流通路交流通路RBRC

24、RLvivovirbe ibibiiicvoRBRCRL交流等效电路交流等效电路:基极分压偏置共射电路性能分析思绪重点基极分压偏置共射电路性能分析思绪重点RCRB1vs+ -RL+ -voRB2RS+ -vi 直流通路直流通路交流通路交流通路-交流等效电路交流等效电路RCRB1RB2+vi+voRLibiciirbe ii交流通路：交流通路：1. 电压放大倍数电压放大倍数:iovvAvbeLbebLb rRriRi iiiivR Ro输出电压与输入电压反相，即反相放大器。输出电压与输入电压反相，即反相放大器。 源电压放大倍数源电压放大倍数:vvAvvvvvvvvAsisiiosos2. 输入电

25、阻输入电阻:beB2B1/rRR 3. 输出电阻输出电阻:Ro= RC3根本性能目的分析根本性能目的分析:交流等效电路：交流等效电路：isiRRARvRCRB1RB2+vi+voRLibiciiRCRB1 RB2+vi+voRLibiciirbe iiRi问题：假设去掉问题：假设去掉CE，放大倍数怎样变化？放大倍数怎样变化？请同窗画交流通请同窗画交流通路和交流等效电路路和交流等效电路I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o当没有旁路电容当没有旁路电容 CE 时：时：交流等效电路：交流等效电路：1. 电压放大倍数电压放大倍数:iovvAv)1( EbebLbRriRi

26、EbeL)1( RrR 源电压放大倍数源电压放大倍数:vvARRRvvvvvvAisisiiosos2. 输入电阻输入电阻:)1(/EbeB2B1iRrRRR 3. 输出电阻输出电阻:Ro = RC交流通路：交流通路：RCRB1RB2+vi+voRLibiciiRERCRB1 RB2+vi+voRLibiciirbe ibRERiRiRo 阻抗反映法阻抗反映法(一种非常有用的方法一种非常有用的方法):方法方法:1)大电流支路的电阻折算到小电流支路时大电流支路的电阻折算到小电流支路时,阻值按比例变大阻值按比例变大; 2)小电流支路的电阻折算到大电流支路时小电流支路的电阻折算到大电流支路时,阻阻值

27、按比例变小值按比例变小;由电路分析可知，由电路分析可知，Ri=rbe+(1+ )RE，见书，见书P81。RCRB1RB2+ui+uoRLibiciirbe ibRERiCE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE将将RE短路，短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。对交流不起作用，放大倍数不受影响。去掉去掉CE，放大倍数明显下降。，放大倍数明显下降。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o问题：假设去掉问题：假设去掉CE，放大倍数怎样变化？放大倍数怎样变化？电路的运用电路的运用 共射放大器共射放大器CECE 广泛运用于多级放大器提供增益的增益级中。广泛运用于

28、多级放大器提供增益的增益级中。I1I2IBRB1+VccRCC1C2RB2CERERLviv o例例 3 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。求：求：“Q，Av，Ri，Ro。 (rbb=200欧欧)+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+vs+vo直流分析直流分析+VCCRCRERB1RB2ICQIBQIEQI1+ VBEQ 要求：要求：I1 (5 10)IBQ估算法估算法CCB2B1B2BQVRRRVEBEQBQEQRVVIEQCQII /EQBQII +VCEQ)

29、(ECCQCCCEQRRIVV 稳定稳定“Q的原理：的原理：T IC UE UBE IBIC RE 10RB?例例 3 = 100，RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k，VCC = 15 V。求：求：“Q，Av， Avs， Ri，Ro。1)求求“Q)V( 7 . 362201520BQV)mA( 25 . 17 . 07 . 3EQCQ IIA)( 20mA)( 02. 0100 /2BQ I)V( 6)5 . 13(215CEQV+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 解解 RE 10RB

30、?交流通路交流通路1. 电压放大倍数电压放大倍数iouuAvbeLbebLb rRriRi iiiiuR Ro源电压放大倍数源电压放大倍数vvAuuuuuuuuAsisiiosos2. 输入电阻输入电阻beB2B1/rRR 3. 输出电阻输出电阻Ro= RC性能目的分析性能目的分析小信号等效电路小信号等效电路isiRRARvRCRB1 RB2+ui+uoRLibiciiRCRB1 RB2+ui+uoRLibiciirbe iiRi+us+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo输出电压与输入电压反相，即反相放大器。输出电压与输入电压反相，即反相放大器。+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo2)求求 Av，Ri，Ro ， Avs 5 .1 02. 0/26200 /26200BQbe Ir1305 . 13/5.6 100 beLrRAv)k( 36. 15 . 1/62/20/beB2B1i rRRR7536. 11)130(36. 1vSiisisARRRAuuAvvRo = RC = 3 k 小结：小结： 直流通路直流通路交流通路交流通路-交流等效电路交流等效电路