模拟电子第4讲放大电路分析

教学内容：3.1基本放大电路的组成3.2放大电路的静态分析3.3放大电路的动态分析

3.4工作点稳定的放大电路

第4讲基本放大电路分析教学重点：

1.放大电路的组成原则

2.放大电路的静态分析

3.放大电路的动态分析

4.

稳定工作点的意义

第4讲基本放大电路分析RB

RC

T+VCC简单画法省去一个直流电源3.1基本放大电路的组成共发射极接法放大电路第4讲CEBEBUCCRCRBT1.基本放大电路的组成

保证

发射结正偏

集电结反偏+VCCRBRCC1C2Tuo耦合电容偏置电阻集电极负载电阻直流电源ui第4讲1.基本放大电路的组成保证

发射结正偏

集电结反偏

直流电源

保证发射结正偏集电结反偏并为信号放大提供能量

阻容耦合固定共射放大电路2.放大电路中各元件的作用C1TRLuoRSus信号源负载RCRB+VCCC2

基极电阻

配合Vcc使发射结正偏，并提供适当的静态工作点

IB和UBE

2.放大电路中各元件的作用C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-IBUBE+-阻容耦合固定共射放大电路C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-放大元件工作在放大区

iC

=

iB参考点2.放大电路中各元件的作用阻容耦合固定共射放大电路

集电极电阻将变化的电流转变为变化的电压C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-2.放大电路中各元件的作用阻容耦合固定共射放大电路

C1

用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路；

C2用来隔断放大电路与负载之间的直流通路；

隔直通交第4讲耦合电容电解电容有极性为约10

F~50

FC1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-2.放大电路中各元件的作用3.2放大电路的静态分析静态分析的任务：

确定静态值（直流值）UBE

IB

IC

和UCE。

要用放大电路的直流通路来分析。静态—

放大电路没有输入信号时的工作状态第4讲C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-us=0UBE值：硅管约为0.6V锗管约为0.2V不必计算3.2.1等效电路法（估算法静态分析）直流等效电路RCIC

UCEUBERBIB+VCC第4讲

直流通路画法（1）交流电压源视为短路（2）电容视为开路ui

=0C1TRL+uo

-RCRB＋VCCC2UCE+-UBE+-IBCEBUBE(on)D+VCCRBRC

IBICVCC

=UCE

+

IC

RCIC

=

IB①由输入回路方程得：②由放大区电流方程：③由输出回路方程得：VCC=IB

RB+UBEUCE+-UBE+-IBCEBUBE(on)D+VCCRBRC

IBIC3.2.1等效电路法（估算法静态分析）第4讲直流等效电路3.2.2图解法静态分析例：在基本交流放大电路中，已知

VCC=12V,RC

=4k

，

RB

=280k，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值解：（1）先估算

IB12-0.6280=~~40µA（2）将方程UCE

=VCC-IC

RC

所示直线画在三极管输出特性曲线的坐标平面上

直线上的两点:N点:

IC

=VCC/RC=3mA,UCE

=0M点:

IC=0,UCE

=VCC=12VIB=VCC–UBERB第4讲（3）读出静态值:IC=1.5mA,UCE=6V,IB=40µA0IB

=0µA20µA40µA60µA80µA1231.5VCCRCN24681012VCCMQ直流负载线静态工作点IC

/mAUCE

/V第4讲3.2.2图解法静态分析1.Vcc和RC不变,RB增大为RB，IB减小为IB

3.2.3.静态工作点与电路参数的关系0IB

=40µA6080123Q246810120MQIBVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCC第4讲0IB

=40µA2060801231.5246810120MQ

Q2.Vcc和RB不变,Rc增大为RcVCCRCNIC

/mAUCE

/VVCCN

VCCRC´第4讲3.2.3.静态工作点与电路参数的关系0206080123VCC246810120MQ3、Rc和RB不变,Vcc减小为Vcc´时IB´VCC´QM´IB

=40µAVCCRCNN´VCC´RCIC

/mAUCE

/V第4讲3.2.3.静态工作点与电路参数的关系3.3放大电路的动态分析动态——放大电路有输入信号时的工作状态。动态分析是在静态值确定后,分析信号的传输情况。分析目标：波形失真情况、求最大不失真输出电压Uom。1.输出端开路（空载）例：已知VCC

=12V,

RC

=

4k

,RB

=280k

C1

=C2=50F

ui

=Uim

sint=0.02sint(v)3.3.1图解法＋VCCRBRCC1C2uBEuCE

iBiCuiUC1UC2uo++第4讲＋－＋－＋－＋－tUBE

/V00.6=0.6tuBE/V

00.620.58ubeUBE

uBE

=

UBE+ui=UBEUim

sint+=0.6+0.02sint(V)ubeuBE的波形:+tui

/V00.02–0.02(ube/V)

Ubem直流分量交流分量交直流总量根据输入回路的KVL方程：第4讲3.3.1图解法－动态分析0iBµAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UBEttµAiBiBibib==IB

iBiB

-在输入特性上作图ubeuBE/V第4讲3.3.1图解法－动态分析iC

=

iBGoon0IB=40µA2060803Q1.5612N0Mt0Q12.250.752.251.50.75ICicUCEUcemuce

(uo)39uCE

/Vt在输出特性上作图输出端开路时交、直流负载线重合Q2iC

/mAiC

/mA第4讲3.3.1图解法－动态分析=电压放大倍数Au

=UomUimUoUi第4讲总结：信号放大过程→△UBE→△IB→△IC（b△IB）→△UCE（-△IC×Rc）→

IBQui0t

iB0tuCE0t

uo0t

iC0tICQUCEQuo+-C1RLRSusRCRB+VCCC2+-uBE+-UBEQuBEui+-uCE+-第4讲C1TRLuoRSusRCRB+VCCC2+-+-uBE+-注意

物理量的书写格式3.3.1图解法－动态分析VCC

对交流可视为短路C1,

C2

对交流可视为短路2.输出端接负载画出交流通路交流通路T++C1RCRB＋VCCC2usuoRSRL第4讲3.3.1图解法－动态分析iiibicRBuo＋－RSus＋－ui＋－ube＋－＋－＋－RCRLuce＋－_

icuce=1RL=–icuce(RC//RL)=

–icRLiC与uCE仍为直线关系,且该直线通过静态工作点,将其称为交流负载线。第4讲2.输出端接负载3.3.1图解法－动态分析因为RL´<RL

故交流负载线变陡。iiibicRBuo＋－RSus＋－ui＋－ube＋－RCRLuce＋－0IB=40µA2060803Q1.5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39交流负载线Q1uce

(uo)接负载后Uom减小,Au下降uCE

/VtQ1Q2空载输出电压

iC

/mA第4讲2.输出端接负载

iC

/mA020

A40

A123IB=0Qt00uce

(uo)(1)静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE

/V

IB=60A

3.用图解法分析非线性失真uo波形tuce负半周变平饱和失真iC

/mA第4讲0Q5ibube0tt0iB/µA(a)工作点偏低引起

ib失真iB/µAuBE/V(2)工作点偏低引起截止失真t1t2t1t2ube负半周t1

~

t2期间

uBE小于死区电压iB

=0设静态值IB=5µAQ2Q1第4讲3.用图解法分析非线性失真0IB=5µA206031.5612t00Q

2.250.752.251.50.75icuce

(uo)394000.250.25负半周变平uCE/Vtuo波形Q1Q2

iC

/mA第4讲(2)工作点偏低引起截止失真正半周变平(b)工作点偏低引起

ic

uce失真求最大不失真输出电压Uom第4讲uOM-uOM+交流负载线直流负载线很重要哦！4.放大电路的组成原则(1)为了不失真的放大交变电压信号,必须给放大电路设置合适的静态工作点。(2)在输入回路加入ui

应能引起uBE

的变化,从而引起iB和ic

的变化。

(3)输出回路的接法应使ic

尽可能多地流到RL

中去,或者说应将△ic

转化为△uCE送到输出端。第4讲课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？没有设置静态偏置，不能放大。有静态偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的变化，故不能放大。第4讲(a)+VCCRCC1C2TRLuo＋－ui＋－RB+VCCRCC1C2TRLEB(b)ui＋－uo＋－放大电路有静态偏置,有变化的iB和ic,但因没有RC，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。第4讲课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？＋VCCC2TRLRB(c)C1ui＋－uo＋－RC

基本放大电路的微变等效电路Ib•RCRLRB第4讲3.3.2微变等效电路法1.作微变等效电路由交流通路Uo•+_Ii•Ui•+_TuiuoRCiiibicuceubeRLRSusRB+_+_+_+_Us•RS+_Erbe

BCIb•

Ic•2.求电压放大倍数（1）电压放大倍数Au•=

rbe

（RC//RL）=Uo•Ui•

Ib•–

Ib•=–

（RC//RL）rbe第4讲Uo•+_Ui•+_Us•+_Ib•RCRLRBIi•RSErbe

BCIb•

Ic•

基本放大电路的微变等效电路Uo•+_3.求放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻定义为：Ri=RB

//

rbe

求得：=Ii•RiUi•第4讲Ii•Ui•+_RSUs•+_RiIb•RCRLRBErbe

BCIb•

Ic•（2）求源电压放大倍数Aus=•Uo•Us•第4讲RiUo•+_Ui•+_Us•+_Ib•RCRLRBIi•RSErbe

BCIb•

Ic•

基本放大电路的微变等效电路2.求电压放大倍数4.放大电路的输出电阻Ro可用外加电压法求RoIb•=0第4讲Uo•+_放大电路RSUs•=0RLRCRBIi•RSErbe

BCIb•

Us•+_Us•=0Ib•

=0Uo•+_Io•Io•RoRo=Uo•Io•,RS保留,RL开路Us•=0=RCRo=Uo•Io•求得：3.4工作点稳定的放大电路3.4.1温度对静态工作点的影响温度升高引起

ICEO

和

增加

UBERBVCC

–IB

=固定不变，在基本交流放大电路中，而

IC

=

IB+ICEO，所以温度升高时将引起IC

增加工作点上移，靠近饱和区。UCE

/VUCE

/VICEO40µAQQIB=02040µAIB=02060608012332125Co60

CoICEOIC/

mAIC/

mA第4讲直流通路BRCIC

UCERB1IB＋VCCIEI1I2RB2RE＋VCCRCC1C2TRLRB2RE+CE++RB1uoRSus第4讲条件：对于设计好的电路均能满足

I1>>IB

,I2

>>IB

可以认为

I1≈

I2

+－+－1.稳定静态工作点的原理3.4.2分压式偏置电路UBE

=VB

–

VEIB

温度升高

IC

IE

VE

UBE

IC

RB1VB

=VCCRB2RB2+1.稳定静态工作点的原理Q点稳定过程：直流通路BRCIC

UCERB1IB＋VCCIEI1I2RB2RE3.4.2分压式偏置电路第4讲2.分压式偏置电路分析例：在分压式偏置电路中，已知：VCC

=12V，RB1=30K,

RB2=10K,

RC=4K,RE=2.2K,RL=4K,CE=100µF，C1=C2=20µF,

=50。

要求：（1）计算静态值IB

、IC

和UCE；

（2）计算Au和

rori•

UCEBRCICRB1IB+VCCIERB2RE第4讲解：（1）用估算法求静态值VB

=VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈

IE=VB–UBE