双极结型三极管及放大电路基础资料

双极结型三极管及放大电路基础资料第1页/共43页第四章双极结型三极管及放大电路基础4.2基本共射极放大电路4.3放大电路的分析方法第2页/共43页4.2基本共射极放大电路4.2.1基本共射极放大电路的组成共发射极基本电路三极管工作在放大状态，即要保证发射结正偏、集电结反偏。ui输入uo输出RBVCVBRCC1C2T第3页/共43页使发射结正偏，并提供适当的基极电流IB。基极电阻与基极电源RBVCVBRCC1C2T第4页/共43页为输出放大的信号提供能量。保证集电结反偏,使三极管处于放大状态.RBVCVBRCC1C2T集电极电源第5页/共43页将集电极变化的电流转化为变化的电压。RBVCVBRCC1C2T集电极电阻第6页/共43页RBVCVBRCC1C2T耦合电容：①隔离输入输出与放大电路直流的联系，②起交流耦合作用,能无损失的传递交流信号。C1和C2容量较大，一般采用电解电容，使用时注意极性。第7页/共43页+VCCRBRCC1C2T++RLui+–uo+–VCRBVBRCC1C2T++RL++––ui+–uo+–单电源供电习惯画法双电源供电实际电路一般采用单电源供电第8页/共43页RB+VCCRCC1C2VT单电源供电基极电阻一般取几十千欧到几百千欧集电极电阻一般取几千欧到十几千欧

RB

>Rc

为什么？第9页/共43页4.2.2基本共射极放大电路的工作原理

放大电路中既含有直流成分，又含有交流成分，称为交直流共存。交流电压放大器:

将小的电压信号放大成大的电压信号。输入：交流小信号

ui输出：交流大信号

uouBE，

iB，iC，uCE均为直流与交流的叠加！RB+VCRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE第10页/共43页4.2.2基本共射极放大电路的工作原理静态和动态

静态:

时，放大电路的工作状态称为直流或静态工作状态。

动态:

时，放大电路的工作状态。第11页/共43页ui=0时由于直流电源的存在IB0IC0IE0IBICIE=IB+ICRB+VCRCC1C2T1.静态：当放大电路中的输入信号

ui=0时，电路所处的工作状态。IB、UBE，IC、UCE称为静态工作点。第12页/共43页iBtIBuBEtUBEiCtICuCEtUCE均为直流！第13页/共43页(IB,UBE)

和(IC,UCE)这两组数据分别对应于输入输出特性曲线上一个点，称为静态工作点，用Q表示。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC第14页/共43页2.动态：当输入信号ui≠0

时的工作状态

分析三极管极间电压和电流第15页/共43页直流通路与交流通路

在放大电路中,直流电源和交流信号源同时存在,因此电路中同时存在直流和交流。为研究方便，常将直流和交流分开考虑，分成直流通路和交流通路。直流通路：在直流电源作用下直流电流流经的通路。电容视为开路；交流信号源视为短路。交流通路：交流输入信号作用下交流信号流经的通路。容量大的电容视为短路；直流电源视为短路。4.2.2基本共射极放大电路的工作原理第16页/共43页直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB

、IC

、UCE)对于直流电源，电容C可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRBRCC1C2T++RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第17页/共43页计算

IB根据电流放大作用计算UCE、IC当UBE<<UCC时，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCEUCE=UCC–

ICRC

所以第18页/共43页［例］图中，已知：UCC=6V，RC=2k，RB=200k，硅管=50，试求放大电路的静态工作点。解：注意：电路中IB

和IC

的数量级不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第19页/共43页交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2Rb+-+-RLTRcic画出放大电路的交流通路容量大的电容视为短路；直流电源视为短路。第20页/共43页4.3放大电路的分析方法一、静态工作点分析IBQ、ICQ和VCEQ

是静态工作状态的三个量，用Q表示。(1)估算工作点:(Q点)硅:VBE=0.7V锗:VBE=0.2V第21页/共43页(2)静态工作点的图解分析法2.在输出特性曲线上也画出输出直流负载线

VCE=VCC－ICRC

3.得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。1.IB

和UBE既应满足三极管的输入特性曲线，又应满足外电路的回路方程UBE=UCC-RBIB，该方程是一条斜率为-1/RB的直线，称为输入直流负载线。+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第22页/共43页VBEIB无输入信号(vi

=0)时:？有输入信号(vi

≠0)时vCE=VCC－iC

RCIC+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiEvBEtOiBtOiCtOvCEtOvitOVCEvotO静态存在的必要性书本P1174.3放大电路的分析方法第23页/共43页二、动态工作情况图解分析QvCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AvBE/VtvBE/VVBEVCEiC/mAvCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibvivo

vo和vi的峰值之比为放大电路的电压放大倍数。输出vo和输入vi是同频率的正弦波，但相位相反。第24页/共43页各点波形第25页/共43页iBtIBiCtICuCEtUCE均为直流+交流！uBEtUBEiB=IB+ib

uBE=UBE+ube

iC=IC+ic

uCE=UCE+uce

直流量交流量第26页/共43页3.静态工作点对波形失真的影响iciBuoIBQQuCEiC0ICQUCEQt合适的工作点在负载线的中间。正常工作时不会产生失真。静态工作点的选择：

如果Q设置不合适，晶体管进入截止区或饱和区工作，将造成截止失真或饱和失真。第27页/共43页uCEiCQ0uBEiBttibuiQ0icuotibt基本共射放大电路的截止失真Q点过低，信号进入截止区。产生截止失真的原因：第28页/共43页uCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt消除截止失真的方法工作点上移：ICQUCEQQQ----减小Rb第29页/共43页QuCEiC0ibuotQttibui基本共射放大电路的饱和失真0uBEiBQ点过高，信号进入饱和区。产生饱和的原因：消除饱和失真的方法？ic第30页/共43页二、动态工作情况分析1.图解分析法——交流负载线的计算及作图方法+VCCRBRCC1C2T++vi+–vo+–++–vBEvCE–iCiBiERBRCTvi+–vo+–++–vbevce–iCibieRL直流负载线方程:VCE=VCC－ICRC

第31页/共43页1.交流负载线是输出特性曲线上经过Q点的、斜率为-1/R’L的倾斜的直线。2.R'L=RL∥Rc，是交流负载电阻。

3.交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。

4.交流负载线与直流负载线相交Q点。二、动态工作情况分析第32页/共43页4.3放大电路的分析方法4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况

可将晶体管看成为一个两端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。第33页/共43页4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路vbe+-vce+-vbe+-vce+-rbeBEC

晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。

晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。第34页/共43页4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况2.用小信号模型分析基本共射极放大电路交流参数的计算：利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数（电压增益）Av、输入电阻ri、输出电阻ro等。(1)画小信号等效电路第35页/共43页输入电阻

输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入电阻等于输入电压vi与输入电流ii的比值：

输入电阻决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。第36页/共43页2.分析法:第37页/共43页4.3放大电路的分析方法4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路(2)估算rbe由发射极静态电流来计算第38页/共43页4.3放大电路的分析方法4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路(3)求电压增益Av第39页/共43页4.3放大电路的分析方法4.3.2小信号模型——用解析法分析动态工作情况2.用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路(4)求输入电阻RiRi第40页/共43页4.3放大电路的分析方法4.3.2