电子电路基础-第二章(2)-唐恬

电子电路基础_第二章(2)_唐恬第一页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.1静态工作点稳定的必要性除了关于失真的一些极限参数，电路动态指标也直接与Q点相关要求：Q点合适Q点稳定影响Q点稳定的因素电源电压波动、元件参数变化、晶体管老化、环境温度变化第二章双极型晶体管及其放大电路第二页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路一、电路组成和Q点稳定原理——分压式电流负反馈Q点稳定CE放大电路分压式电路固定基极电位：如果I1>>IB，可近似认为：发射极接入电阻RE实现自动调节：反馈：将输出量通过一定方式引入到

输入回路引起输入量自动变化电流负反馈：反馈结果使电流输出量的变化减小直流负反馈：反馈出现在直流通路中第二章双极型晶体管及其放大电路第三页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路二、静态工作点的计算画出直流通路图将VCC、RB1、RB2部分用戴维南定理等效为电压源再利用晶体管简化直流模型画出直流等效电路第二章双极型晶体管及其放大电路教材中还提供一种近似算法，其核心在于假定IB很小，忽略RB.IB压降，以VBB替代VBQ第四页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路三、交流指标的计算（1）画出交流通路图及交流等效电路第二章双极型晶体管及其放大电路交流通路交流等效电路第五页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路三、交流指标的计算（2）参数计算第二章双极型晶体管及其放大电路第六页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路四、关于该电路的几点说明接入RE的目的是为了Q点稳定，但其对交流指标产生了影响：积极：增大了输入电阻消极：降低了电压增益改善办法：接入射极旁路电容，稳定工作点同时不降低电压增益第二章双极型晶体管及其放大电路基本共射放大Q点稳定共射放大第七页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路例题：电路如下图所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析电路的Q点；（2）求电路的直流通路图/直流等效电路->Q点->交流通路图/交流等效电路->交流指标书中对Q点采用了近似算法，此处采用精确算法第二章双极型晶体管及其放大电路第八页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路例题：电路如下图所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析电路的Q点；（2）求电路的（1）直流通路/直流等效电路->Q点第二章双极型晶体管及其放大电路RE1+RE2第九页，共35页。2.4放大电路的静态工作点稳定问题2.4.2典型的静态工作点稳定电路例题：电路如下图所示，β=50，VBEQ=0.6V，rbb’=200。（1）分析电路的Q点；（2）求电路的（2）交流通路/交流等效电路->交流指标第二章双极型晶体管及其放大电路第十页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路共集放大电路的电路图、直流通路、交流通路及交流等效电路重要结论：直流通路

（偏置电路）与组态

无关——Q点求法一

致；判断电路的组态

以交流信号方向进行

判断第二章双极型晶体管及其放大电路共集放大电路交流等效电路共集放大电路共集直流通路共集交流通路共射放大电路交流等效电路第十一页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路一、共集放大电路的动态指标电压增益：结论：同相电压放大电压增益趋于1，又称射极跟随器仍然具有功率放大作用（存在电流放大）第二章双极型晶体管及其放大电路共集放大电路交流等效电路共集放大电路第十二页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路一、共集放大电路的动态指标输入电阻：结论：射极回路电阻能够以（1+β）倍折合到

输入回路，输入电阻较大第二章双极型晶体管及其放大电路共集放大电路交流等效电路共集放大电路第十三页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路一、共集放大电路的动态指标输出电阻：结论：基极回路电阻能够以1/（1+β）折合到

输出回路，输出电阻很小第二章双极型晶体管及其放大电路共集放大电路交流等效电路求输出电阻的等效电路第十四页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路二、共集放大电路的特点及主要应用作多级放大电路的输入级作级联电路的缓冲(隔离)级作多级放大电路的输出级例2.5.1，略，观察实际电路计算结果，对共集放大电路动态指标增加感性认识：电压增益：0.97输入电阻：17.64kΩ输出电阻：16.6Ω第二章双极型晶体管及其放大电路第十五页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.2共基放大电路共基放大电路的电路图、直流通路、交流通路及交流等效电路同样地：直流通路

（偏置电路）与组态

无关——Q点求法一

致第二章双极型晶体管及其放大电路共基放大电路交流等效电路共基放大电路共基直流通路共基交流通路第十六页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.2共基放大电路一、共基放大电路的动态指标电压增益：输入电阻：输出电阻：结论：同相放大；输入电阻小，输出电阻与

共射放大电路一样第二章双极型晶体管及其放大电路共基放大电路交流等效电路共基交流通路第十七页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.1共集放大电路二、共基放大电路的特点及主要应用其电压放大数值与共射放大电路一致，但为同相放大不具备电流放大作用输入电阻比共射放大电路小，输出电阻与共射放大电路一样频带宽，适合宽频放大电路例2.5.2，略，观察实际电路计算结果，对共基放大电路动态指标增加感性认识：电压增益：79.7输入电阻：30Ω输出电阻：5.1kΩ三种组态放大电路分析的小总结：1、Q点求法都一样2、一定要能够准确画出交流等效电路3、依据交流等效电路，计算电压增益：Vo/Vi4、依据交流等效电路，计算输入、输出电阻：V/I第二章双极型晶体管及其放大电路第十八页，共35页。2.5晶体管单管放大电路的三种基本组态2.5.3晶体管单管放大电路三种组态的比较暨复习要点第二章双极型晶体管及其放大电路类别共射（CE）共集（CC）共基（CB）Q点等效电路电压增益反相，RE在折合（1+β）倍后造成影响同相，可用分压的方式记忆，R’L在折合（1+β）倍后再行计算同相，类CE放大，RE不再造成影响电流增益大，联想ib->ic大，联想ib->ie接近1，联想ie->ic输入电阻RE在折合（1+β）倍后造成影响R’L在折合（1+β）倍后造成影响因切换输出端，类比CE或CC，改为rbe缩小(1+β)后造成影响输出电阻将输入回路折合回来用途功率增益最大，应用广泛射随：输入级，输出级，缓冲级高频/宽频电路免责声明：本节列出公式为书中典型电路结论，具体情况仍需具体分析，例如CE放大中RE是否被旁路第十九页，共35页。2.6电流源电路及其应用电流源电路的引入从CE放大电路的RC进行分析从电压增益角度看，需要RC尽可能大：集成电路不宜制作大电阻Q点可能不合适改进的办法之一是采用电流源电路对电流源电路的需求能够输出符合要求的恒定电流I0输出电阻Ro尽可能大（交流电阻）温度稳定性好受电源电压变化等因素的影响小利用晶体管放大区恒流输出的特点，用一个工作在放大区

的晶体管就可作为电流源，称为单管电流源rce很大，但作为电流源

内阻看，还需要提高，

使用适当辅助电路可以

使电路恒流特性更为理想第二章双极型晶体管及其放大电路静态电阻：动态电阻：后续电流源电路学习要点：输出电流I0、输出电阻Ro第二十页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路一、镜像电流源1、基本型镜像电流源T1为参考支路,工作在临界饱和状态,提供参考电流IRT2为镜像支路,工作在放大状态,输出稳定直流电流I0T1、T2两管参数相同，发射极电位一致，实现IR与I0的镜像输出直流电阻小，动态电阻大第二章双极型晶体管及其放大电路基本镜像电流源直流等效电阻:

基本镜像电流源的伏安特性交流电阻:第二十一页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路一、镜像电流源1、基本型镜像电流源——计算I0和Ro但显然Ro=rce2，下面计算I0由于T1、T2的射极、基极电位一致：则依据T1电路连接方式有：结论：如果考虑基区宽度调制效应，上述推导在哪一部分有问题？T1对T2具有一定的温度补偿作用：第二章双极型晶体管及其放大电路第二十二页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路一、镜像电流源1、基本型镜像电流源——缺点I0做不到很小：在IC中不宜制作高阻值电阻I0受电源电压VCC影响大输出电阻Ro不够大，恒流特性不理想.镜像精度不高，I0与IR的镜像精度由β决定I0的温度稳定性不是很好，虽然T1对T2有一定

温度补偿作用，但晶体管VBE及β均对温度敏感2、两种改进型镜像电流源第二章双极型晶体管及其放大电路（1）带有缓冲管的镜像电流源（2）带有射极电阻的镜像电流源第二十三页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路一、镜像电流源2、两种改进型镜像电流源（1）带有缓冲管的镜像电流源关键点在于通过缓冲管，降低了 T1集电极的分流学习目标仍是计算I0和Ro，同时观察其改进点可见镜像精度得到改善，但是Ro仍然不高注意T3的工作电流第二章双极型晶体管及其放大电路基本镜像电流源公式：改进镜像电流源公式：为避免T3因工作电流过小引起β减少，会接入电阻RE第二十四页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路一、镜像电流源2、两种改进型镜像电流源（2）带有射极电阻的镜像电流源关键点在于引入相同的RE1、RE2不改变I0的公式，

但是提高了输出电阻，改善了温度稳定性学习目标仍是计算I0和Ro，同时观察其改进点可见镜像精度不变，但是Ro大为提高，由于RE引入

电流负反馈，温度稳定性得到提高第二章双极型晶体管及其放大电路基本镜像电流源公式：改进镜像电流源公式：综上，可见各种改进型电流源主要设计目标：1、提高镜像精度2、增大输出电阻3、提高温度稳定性第二十五页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路二、比例电流源与带有射极电阻的镜像电流源电路相同，

区别仅在于RE1≠RE2公式与带有射极电阻的镜像电流源基本

相同，区别如下：第二章双极型晶体管及其放大电路带有射极电阻的镜像电流源：比例电流源：如何简单推导该公式？？第二十六页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路三、威尔逊电流源在T1、T2构成的基本镜像电流源基础上，增加

放大管T3，三管β值相同镜像电流：输出电阻：可见镜像精度高，输出电阻大，由于T2对T3的负反馈作用，改善了温度稳定性缺点是I0仍受VCC影响，且I0做不到很小第二章双极型晶体管及其放大电路第二十七页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路威尔逊电流源的优缺点：可见镜像精度高，输出电阻大，由于T2对T3的负反馈作用，改善了温度稳定性缺点是I0仍受VCC影响，且I0做不到很小如果目标是做小的I0，微电流源可以做到，并且可以保持以上后两个优点，同时还能使I0受VCC影响小四、微电流源在基本镜像电流源基础上，只在T2射极加入RE，

用不大的RE就可以获得微电流I0（例如微安级）第二章双极型晶体管及其放大电路第二十八页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路五、多路电流源相当于参考同一参考电流的多路比例电流源 (IC1可视为约等于IR)注意路数增加后，为提高比例精度，可加入

缓冲管（类似改进的镜像电流源）第二章双极型晶体管及其放大电路多路电流源电路

改进型多路电流源电路

第二十九页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路——相互比较第二章双极型晶体管及其放大电路类别基本镜像电流源改进型镜像电流源（缓冲管）改进型镜像电流源（射极电阻）比例电流源威尔逊电流源微电流源多路电流源电路形式右上图T1的B、C极接缓冲管（射随），减少IR分流，提高镜像精度T1、T2的射极接相同的电阻，提高输出电阻，用负反馈增加温度稳定性同改进型镜像电流源（射极电阻大小不同）T1的B、C极连接改到T2，T2上增加放大管T3只在基本镜像电流源T2上增加射极电阻比例电流源的多路扩展I0（IR的公式略）与基本镜像电流源一样（射极电阻不影响I0公式）参考比例电流源镜像精度一般（取决于β）高与基本镜像电流源一样与基本镜像电流源一样高/与比例电流源一样或差些(注意缓冲管改善镜像精度)Ro一般：rce2一般：rce2高高（同射极电阻改进型镜像电流源）高高（同射极电阻改进型镜像电流源）高（同射极电阻改进型镜像电流源）其他五种缺点改了镜像精度改了输出电阻和温度稳定性同射极电阻改进型镜像电流源改了镜像精度、输出电阻和温度特性各种好，针对微电流输出类比例电流源友情提醒：表格仅供复习使用，合理的理解方式是记住电路形式，理解各类改进的原因和实质，进而得出结论第三十页，共35页。2.6电流源电路及其应用2.6.1常见的电流源电路例题：如图电路（集成运放F007偏置电路的一部分），VCC=VEE=15V，所有晶体管|VBE|=0.7V，NPN晶体管β>>2，PNP