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文档简介
第2章放大电路的基本原理和分析方法2.5
静态工作点的稳定问题2.6双极型三极管放大电路的三种基本组态2.7场效应管放大电路(略)2.8多级放大电路《电子线路1》第05讲《模拟电子技术基础简明教程》杨素行OuCEiC
温度对Q点的影响Q2Q1VCCRcVCC2.5.1温度对静态工作点的影响TUBEQICBOβICQ温度升高,静态工作点移近饱和区,使输出波形产生饱和失真。饱和失真2.5静态工作点的稳定问题外因:
环境温度的变化。内因:
三极管本身所具有的温度特性。解决措施:保持放大电路的工作温度恒定。2.
从放大电路自身解决。引起静态工作点波动的原因:2.5.2分压式静态工作点稳定电路图示给出了最常用的静态工作点稳定电路,通常称为分压式工作点稳定电路。TUBEQIBQICQUBQ基本不变ICQ
UEQUBQ=Rb1+Rb2Rb1VCCRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeuBuEIRIBQiC由以上分析可知:本电路是通过发射极电流的负反馈作用,牵制集电极电流的变化。所以也称为电流负反馈式工作点稳定电路。Re愈大,电路的温度稳定性愈好,但将影响输出电压幅度。Rb2和Rb2值选用要适中。一般取IR
=(5~10)
IBQ,
且UBQ
=(5~10)
UBEQ1.静态分析分析静态可从估算UBQ入手UBQ≈Rb1+Rb2Rb1VCCIEQ=UEQRe=UBQ
-
UBEQReICQ≈IEQ=UBQ
-
UBEQReUCEQ
=VCC-
ICQ
Rc-
IEQ
Re≈VCC-
ICQ(Rc
+Re
)IBQ≈βICQuBIEICIBuERb1Rb2RcVT+VCCReThevenin(戴维宁,戴维南)定理和Norton诺顿定理戴维南定理可以用一个电压源U和电阻R的串联等效置换,此电压源的激励电压U等于一端口的开路电压,电阻R等于一端口内全部独立源置零后的输入电阻。诺顿定理可以用一个电流源I和电阻R的并联等效置换,此电流源的激励电流I等于一端口的短路电流,电阻R等于一端口内全部独立源置零后的输入电阻。一个含独立电源、线性电阻和受控源的一端口,对外电路来说:RL=8Ω,I=?,U=?Rb1Rb2RcVT+VCCReVBBRcVT+VCCReRbIEICIBRb=Rb1//Rb2VBB=Rb1+Rb2Rb1VCCIBRb+UBE+IERe
VBB==IBRb+UBE+(1+β)IBRe
IB=VBB-UBERb+(1+β)Re
ICQ≈βIBQUCEQ
=VCC-
ICQ
Rc-
IEQ
Re≈VCC-
ICQ(Rc
+Re
)应用戴维宁定理其中:2.动态分析e+-rbeicβibibcbRcRLRb2+-
ui
uoiOiIRb1RLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoe+-rbeicβibibcbRcRLRb2+-
ui
uoioiiRb1Au=uo
ui=rbe-
β
Rc//
RL电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为Ri
=
rbe
//Rb1//
Rb2Ro=Rcuo=-
β
ib
Rc//
RL
ui=ibrbeRiRo[例]:已知晶体管的
β
=
60
,
rbe=1.8
kΩ
,信号源电压us
=15mV,内阻Rs
=
0.6
kΩ
,其他参数已标在电路图中。⑴求该放大电路的静态工作点;⑵求该放大电路的输入电阻和输出电阻;⑶试求输出电压
uo;⑷若RF
=
0,
uo等于多少?uBuERLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFRs+-us100Ω2kΩ3.9kΩ120kΩ39kΩ3.9kΩ+12VRb1Rb2RcVT+VCCReRF100Ω39kΩ120kΩ3.9kΩ2kΩ12V解:求静态工作点UBQ≈Rb1+Rb2Rb1VCCIEQ=ICQ≈UEQ=UBQ
-
UBEQIEQ=1mAUCEQ
=VCC-
ICQ
Rc-
IEQ
(
Re+RF)≈VCC-
ICQ(Rc
+Re+RF
)IBQ≈βICQuBIEICIBuE≈3V=3
–
0.7Re+RFRe+RF2+0.1=6VmA
≈1mA=17μARLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoRFRsusRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFusRsrbeic
βibibcbRcRLRb2+-
ui+-
uoeiO
iIRb1RFRsus动态分析Au=uo
ui=rbe+(1+
β)
RF-
β
Rc//
RL电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为Ri
=
[
rbe
+(1+
β)
RF
]//Rb1//
Rb2Ro=Rcuo=-
β
ib
Rc//
RL
ui=ibrbeRiRo+(1+
β)
ib
RFrbeic
βibibcbRcRLRb2+-
ui+-
uoeio
iiRb1RFRsusRsus+-
uiRirbeic
βibibcbRcRLRb2+-
ui+-
uoeio
iiRb1RFRsusuo从集电极输出ui从基极输入2.6.1共集电极放大电路共集电极放大电路Rs+-usRbVT+-uoRLC1C2+VCC+-uiRe输入信号ui和输出信号uo的公共端是集电极。又称为射极输出器或电压跟随器,可以接有集电极电阻。2.6双极型三极管放大电路的三种基本组态(一)静态分析IBQ=VCC
-
UBEQRb+(1+β)ReICQ≈βIBQUCEQ=
VCC
-
IEQReVCC
=
IBQRb+UBEQ+(1+β)IBQReIBQIEQRb+VCCVTRe直流通路≈VCC
-
ICQRe
Rb+-
uo(二)动态分析-uoRs+-usRbVT+RLC1C2+VCC+-uiRe1.微变等效电路RL+-
ui+-
usRsReicibrbeβibecbAu小于1
,但近似等于1uo与ui相位相同特点:输入电阻大,输出电阻小;从信号源索取电流小,带负载能力强!用于:多级之输入、输出级;连接两电路,减小直接相连的影响!2.6.2共基极放大电路C2RcVT+-uiC1VCC+-uoReVEERLRb1Rb2CbC2RcVT+-uiC1VCC+-uoReRL没有电流放大作用。具有电压放大作用,没有倒相作用。共基接法的输入电阻比共射接法低输出电阻比共射接法高得多!共射电路
Au
和
Ai均较大,
Ri和
Ro较适中,被广泛用作低频放大电路的输入级﹑输出级和中间级。共集电路特点是电压跟随,
Ai较大,
Ri很高,
Ro很低,被用作输入级﹑输出级或隔离用的中间级。共基电路突出特点是Ri很低,频率特性好,用于宽频带放大器。输出电阻高,可用作恒流源。2.6.3三种基本组态的比较优点:
各级Q
点相互独立,便于分析、设计和调试。缺点:
不易放大低频信号,无法集成。Rb2Rc2VT2RLC3+VCCRb1Rc1VT1+uIC1C2-+uO-阻容耦合2.6.1多级放大电路的耦合方式2.6多级放大电路优点:
可放大交流和直流信号;便于集成。缺点:
各级Q点相互影响;零点漂移较严重。直接耦合VT1处于临近饱和区。Rb2Rc2VT2+VCCRb1Rc1VT1+uI-+uO-
两个单管放大电路简单直接耦合3.变压器耦合优点:有阻抗变换作用,各级静态工作点互不影响。缺点:不能放大直流及缓慢变化的信号;笨重;不易集成。1.电压放大倍数2.输入电阻和输出电阻总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。AunAu2AuAu1=…多级放大电路的输入电阻就是输入级的输入电阻。多级放大电路的输出电阻就是输出级的输出电阻。计算时注意与后级或前级的参数相关性,输入、输出级参数主要考虑输入电阻和输出电阻。2.8.2多极放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻第二章放大电路基本原理和分析方法例题、习题选讲《电子线路1》理学院Schoolofscience已知如图所示电路中稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA。
(1)分别计算当UI为10V,15V,35V时输出电压UO的值;(2)若UI=35V时负载开路,会出现什么情况?Why?方法1:先断RL法方法2:先断DZ法例题一*解:(1)当UI=10V时,断开负载,若UO=UZ=6V,则R的电流:方法1:先断RL法即使限流电阻R的电流全部流入DZ,DZ也不能击穿!当UI=15V时,断开负载,若UO=UZ=6V,则R的电流:但是,接上负载,则负载的电流为6/0.5=12mA!
当UI=35V时,断开负载,若UO=UZ=6V,则R的电流:但是,接上负载,则负载分流为6/0.5=12mA!则稳压管的电流为29-12=17mA!假设正确,UO=6V。(2)若UI=35V时负载开路,则稳压管将因功耗过大而烧坏!解:(1)当UI=10V时,断开DZ
,则RL的电压UO:方法2:先断DZ法接上DZ后不能击穿!当UI=15V时,断开DZ
,则RL的电压UO:接上DZ后仍不能击穿!接上稳压管后,稳压管会击穿、分流、降压,则稳压管的电流为29-12=17mA!假设正确,UO=6V。(2)若UI=35V时负载开路,则稳压管将因功耗过大而烧坏!当UI=35V时,断开DZ
,则RL的电压UO:已知UI=15V,稳压管的稳定电压UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=25mA。求该稳压电路的带载能力及限流电阻的取值。重要应用演练解:例题二*解:(1)静态分析
(3)若电容Ce开路,则将引起电路的那些动态参数发生变化?如何变化?例题三*动态分析
(2)若改用β=200的管子,Q点如何变化?(3)若电容Ce开路,则动态参数解:(1)静态分析
例题四*e(2)动态分析e若电容C3开路
e(1)估算静态工作点Q;
(2)求出有Ce情况下的(3)求出无Ce情况下的(4)若Rb1因虚焊而开路,则电路会产生什么现象?解:(1)求解Q点:例题五*(2)有Ce情况下,(3)无Ce情况下,
当无Ce时,电路的电压放大能力很差,因此在实用电路中常常将Re分为两部分,只将其中一部分接旁路电容。(4)若Rb1因虚焊而开路设电路中的晶体管仍工作在放大状态,则基极和集电极电流(也约为发射极电流)分别为
上式表明,原假设不成立,管子己不工作在放大区,而进入饱合区,动态分析己无意义。若晶体管的饱和管压降
则管子的发射极电位和集电极电位分别近似为
本题也可以假设晶体管工作在饱和区,然后通过分析判断假设的正确性。VBB=1V,Rb=24kΩ,VCC=12VRc=5.1kΩ,rbb′=100Ω,β=100导通时UBEQ
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