晶体三极管放大电路基本组态
第4章 三极管及放大电路基础1
与 的关系
IC IC ICBO I E ICBO IC I B ICBO
(1 ) IC I B ICBO
I CBO IC IB 1 1
IE
N
P
N
I'C ICBO IC
IC I B (1 ) ICBO
共射直流电流放大倍数: IC I B 1.7 42.5 0.04 共射交流电流放大倍数: IC I B 2.5 1.7 40 0.06 0.04 说明: 例:UCE=6V时: 曲线的疏密反映了 的大小; IC(mA ) 160mA 电流放大倍数与工作点的位置有关; I 5 140mA CM 120mA 交、直流的电流放大倍数差别不大, 4 100mA 今后不再区别;
3 80mA
___
4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为ICM。
IC
2.5 2 1.7
1 0 2 4 6 8
IB 40mA
IB=60mA 20mA IB=0 10 UCE(V)
六、主要参数
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管, 所发出的焦耳热为: PC =ICUCE 导致结温 上升,PC 有限制, PCPCM 7. 频率参数
扩散 I C 复合 I B
IC
C
N
IB
P N
EC
或者 IC≈IB
I E IC I B (1 ) I B
EB
E
IE
二、电流放大原理
三极管三种放大三种基本组态(共基、共射、共集)
单管放大电路是组成各种复杂放大电路的基本单元。
本章首先以单管共发射极放大电路为例,阐明放大电路的组成以及实现放大作用的基本原理。
然后介绍电子电路最常用的两种分析方法――图解法和微变等效电路法,并利用上述方法分析单管共发射极放大电路的静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻。
由于温度变化将对半导体器件的参数产生影响,进而引起放大电路静态工作点的变动,为此,介绍了一种常用的分压式静态工作点稳定电路。
除了单管共发射极放大电路以外,也介绍了放大电路的另外两种组态――共集电术组态和共基极组态放大电路,并对三种不同组态的特点进行了列表比较。
在双极型三极管放大电路的基础上,介绍了场效应管放大电路的特点和分析方法。
在本章的最后,介绍了组成多级放大电路最常用的三种耦合方式,分析了多级放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。
学习要求:①对于放大电路的两种基本分析方法,要求熟练掌握用简化的h参数等效电路分析放大电路的Au、Ri和Ro的方法,掌握rbe的近似估算公式。
正确理解如何利用图解分析放大电路的静态和动态工作情况。
②掌握放大电路的三种基本组态(共射、共集和共基组态)的工作原理和特点。
③正确理解温度变化对三极管参数的影响,掌握分压式工作点稳定电路的工作原理和计算方法。
④掌握由场效应管组成和共源和共漏放大电路和工作原理以及微变等效电路法分析Au、Ri和Ro的方法。
了解场效应管与双极型三极管相比有所特点。
⑤掌握直接耦合多级放大电路的工作原理,电压放大倍数的计算方法。
正确理解零点漂移现象。
一般了解其他两种耦合方式(阻容耦合、变压器耦合)的特点。
2.1 放大的概念放大电路的应用十分广泛,无论日常使用的收音机、扩音器,或者精密的量测仪器和复杂的自动控制系统等,其中通常都有各种各样的放大电路。
在这些电子设备中,放大电路的作用是将微弱的信号放大,以便于人们量测和利用。
例如,从收音机天线接收到的信号,或者人传感器得到的信号,有时只有微伏升毫伏数量级,必须经过放大才能驱动喇叭发出声音,或者驱动批示设备和执行机构,便于进行观察、记录和控制。
晶体三极管及其基本放大电路
22
2.4、三极管的主要参数
• 1、电流放大系数 • i)共射极电流放大系数
直流电流放大系数 IC
IB
交流电流放大系 数 Vic
Vib
h( fe 高频)
一般工作电流不十分大的情况下,可认为
Ma Liming
Electronic Technique
23
ii)共基极电流放大系数
共基极直流电流放大系数
3
6
9
IB=0 12 vCE(V)
区时, 有:VB>VC Rb
+
-
UBB
Ma Liming
+ 对于PNP型三极管,工作在饱和区 UCC 时, 有:VB<VC<VE
-
Electronic Technique
13
例:如图,已知三极管工作在放大状态, 求:1).是NPN结构还是PNP结构?
Ma Liming
Electronic Technique
20
方法二:用万用表的 hFE档检测 值
1. 拨到 hFE挡。
2.将被测晶体管的三个引脚分别插入相应的插孔 中(TO-3封装的大功率管,可将其3个电极接 出3根引线,再插入插孔),三个引脚反过来 再插一次,读数大的为正确的引脚。
3.从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。
N
b
c PV
Rb
eN
+
-
UBB
Ma Liming
+
UCC 对于PNP型三极管,工作在放大区 - 时, 有:VC<VB<VE
Electronic Technique
10
iC(mA ) 4 3
2 1
三极管放大电路原理和组态
三极管的根本工作管理构造与操作原理三极管的根本构造是两个反向连结的pn接面,如图1所示,可有pnp和npn两种组合。
三个接出来的端点依序称为射极〔emitter, E〕、基极〔base, B〕和集极〔collector, C〕,名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出npn与pnp三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为n型半导体,和二极管的符号一致。
在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中性的p型区和n型区隔开。
图1 pnp(a)与npn(b)三极管的构造示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最常用的所谓〞正向活性区〞(forward active),在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压,而BC极间的pn接面那么在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的耗散区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区那么会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。
图2(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情况下,电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差异呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例,射极的电洞注入基极的n型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。
IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InB? E〔这部分是三极管作用不需要的部分〕。
三极管的三种基本放大电路-3极管放大电路
)
第3章 放大电路基础
3.2.2 共集电极放大电路 (射极输出器、射极跟随器)
一、电路组成与静态工作点
IBQ RB +VCC IBQ= (VCC – UBEQ) / [RB +(1+ RE]
C1
+ RS +u+Ii EQ us – RE
–
交流通路 ii ib
C2 +
RL
ic
+ uo
100 3//5.6 1.3
2)求 Au、Aus 、Ri、Ro
1.5 1011.5
Aus Ri
Ri Ri RB1 //
RRsB2A/u/[rbe131.(81(131.8.3))RE ]1.2
20 // 62 //[1.5 1011.5] 13.8 (k)
Ro= RC= 3 k
第3章 放大电路基础
uo ui
ui us
ui us
Au
Ri Au Rs Ri
+
ui
RB1 RB2
RC RL
小信号等效电路
ii
ib
ic
+ ui
RB1 RB2 rbe
ib
R
C
uo 2. 输入电阻
Ri
ui ii
RB1 // RB2 // rbe
+ 3. 输出电阻 Ro= RC
RL uo
Ri
Ro
第3章 放大电路基础
当没有旁路电容 CE 时: 1. 电压放大倍数
Ri Rs Ri
Au
2. 输入电阻
Ri RB1 // RB2 //[rbe (1 )RE ]
Ri R
三极管放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
2.动态分析 2.动态分析 ④输出电阻
由电路列出方程
it = ib + βib + i Re
vt = ib ( rbe + Rs′ )
vt = i Re Re
其中 Rs′ = Rs // Rb 则输出电阻
vt Rs′ + rbe Ro = = Re // it 1+ β
4.5 共集电极放大电路和 共基极放大电路
4.5.1 共集电极放大电路 4.5.2 共基极放大电路 4.5.3 放大电路三种组态的比较
4.5.1 共集电极放大电路
共集电极电路结构如图示 该电路也称为射极输出器 该电路也称为射极输出器 1.静态分析 1.静态分析 由
VCC = I BQ Rb + VBEQ + I EQ Re I EQ = (1 + β ) I BQ
′ ′ ′ vo ib (1 + β ) RL (1 + β ) RL β ⋅ RL Av = = = ≈ <1 ′ ′ ′ vi ib [rbe + (1 + β ) RL ] rbe + (1 + β ) RL rbe + β ⋅ RL
′ 则电压增益接近于1 一般 β ⋅ RL >> rbe ,则电压增益接近于1, 即 Av ≈ 1 。 vo与vi同相
输出电阻小
Rs′ + rbe Rs′ + rbe Re >> 当 , β >> 1 时, Ro ≈ 1+ β β
4.5.1 共集电极放大电路
Av ≈ 1 。
′ Ri = Rb //[rbe + (1 + β ) RL ]
晶体管放大电路的三种组态
2.6 三极管放大电路的三种组态
第2章 三极管及其放大电路
(4) 晶体管共基截止频率fα远大于共射截止频率fβ,
因而共基放大电路的频带宽,常用于无线电通讯和
宽频带放大电路。 (5) 当输入恒定时,uce变化引起的ic变化很小, 即共基电路是很好的恒流源电路。
基于这些优点,功率放大和高频放大常采用共
(3) 求解输出电阻 将信号源 U s 短路,保留其内阻Rs ,负载RL开路,输出端 信号源 U 与流入电流 I 之比即为输出电阻。如图2—34 (b)
o
o
所示。
I ( U R R ) o br be s // b r I ( 1 ) I e b
' o
r R // R be s b r R // R R // 3 7 Ω o e e ( 1 )
(1)电压放大倍数
列出输入和输出回路电压方程,即
I r U i b be
' U RL o Au rb e Ui
' U I ( R // R ) I R o c c L b L
其中:
rb e rhb'
26 IE Q
(2)输入电阻
因为
U r I r ' i be b be r i ( 1 I 1 ) I e b
(1)求解电压放大倍数: 列输入回路和输出回路方程
' U I r I ( R // R ) I r ( 1 ) I R i b be ee L b be b L
' U I ( R // R ) ( 1 ) I R o e e L b L
晶体三极管放大电路交流分析-图解法
晶体三极管放大电路交流分析
-图解法
u o u i V CC
u o
u i i i i c
i b 1、图解法
图解法:通过作图的方法求A U 、A I 及放大电路的最大不失真电压。
CE 组态放大电路及其交流通路
1)交流负载线作图方法
交流负载线特点: (1)斜率为 (2)i C = I CQ 时,u CE =(V CC -I CQ R C )=U CEQ ,经过静态工作点。
u o u i i i i c
i b 定义:u CE 与i C 关系曲线就是放大电路的交流负载线。
u CE =U CEQ -i c (R C //R L )= (V CC -I CQ R C )-(i C - I CQ ) R L ′ L 1R -'
交流负载线作图方法:
通过输出特性曲线上过Q 点
做一条斜率为-1/R L ´直线。
R L ´= R L ∥R C 是交流负载电阻。
交流负载线的含义:交流负载
线是有交流输入信号时,信号
工作点的运动轨迹。
交流负载线特点:因为R L ´<
R L ,所以比直流负载线要陡,
斜率为-1/ R L ´ 。
u CE =U CEQ -i c (R C //R L )= (V CC -I CQ R C )-(i C - I CQ ) R L ′
u o
u i i i i c i b 61/131
制作单位:北京交通大学电子信息工程学院《模拟电子技术》课程组。
三极管基本放大电路的三种组态
除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一:共射电路组态二:共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示(1)直流分析/『W B厂心訓【血斗⑴的』"叱亡―厶傀_ '忧_Wn流通路R产隔川4交流通路,(2)交流分析渤呼筲帥由淬迴園b2h放大倍数/输入电阻/输出电阻① 中Ifi 电压放人倍数 芜賽(1+处;碍"(1 + 0)化比较匸£和CU 组态放大电瞎的电压放大倍数公式.它们的分r 足"乘以输岀电极对地妁址漩这效负载屯 阻.分母都是三极管基极对地的交流输入电阻。
② 输入电阻尽"Ke 十(”®用L )]③ 输出电阳 将綸入信号 垣路,负载开 路异那 ,信 巧源短路,内阻 保留〃總=叫g 十码),R\ =尺〃鹉"甩 氏=[(1M )1* A 肛+心沪(底爪)共基组态放大电路如图生广冻*舟+玮广幷(1+”)P 先企) 死乩电苗电蹦组态三:共基极放大电路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路I「1仁矶o —1 +]&比tO■1—►b—性能指标① 电压放大倍数 弟=!&//&=十色型$he② 输入电限 R.=曲 jfe= 1 1L+0 % 1 协③ 输出电阻R 严氐交流、直流通路空流通路;三种组态电路比较■共射电路;电压和电流放大倍数均大,输入输岀电压相位相反,输岀输出电阻适中°常用于电压放大.・共集电路二电压放大倍数是小于且扌妾近于1的正数,具有电压跟随特点I输入电阳大’输岀电阻小.常作为电路的输入和输出级乜■共基电弟匕放大倍数同共射电路.输入电阻小,频率特性好.帘用作宽带庶大器口放大电路的三种基本组态2. 6. 1共集电极放大电路上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极,所以属于共集组态。
放大电路的工作原理和三种基本放大组态
放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路的工作原理和三种基本放大组态放大电路里通常是晶体三极管、场效应管、集成运算放大器等,这些器件也称为有源器件。
共射放大电路如图所示。
V cc是集电极回路的直流电源,也是给放大电路提供能量的,一般在几伏到几十伏范围,以保证晶体三极管的发射结正向偏置、集电结反向偏置,使晶体三极管工作在放大区。
R c是集电极电阻,一般在几 K 至几十K 范围,它的作用是把集电极电流i C的变化变成集电极电压u CE的变化。
V BB是基极回路的直流电源,使发射结处于正向偏置,同时通过基极电阻R b提供给基极一个合适的基极电流I BQ,使三极管工作在放大区中适当的区域,这个电流I BQ常称为基极偏置电流,它决定着三极管的工作点,基极偏置电流I BQ是由V BB和基极电阻R b共同作用决定的,基极电阻R b一般在几十KΩ至几百KΩ范围。
如在输入端加上一个较小的正弦信号u i , 通过电容C1加到三极管的基极,从而引起基极电流i B在原来直流I BQ的基础上作相应的变化,由于u i是正弦信号,使i B随u i也相应地按正弦规律变化,这时的i B实际上是直流分流I BQ和交流分量i b迭加后的量。
同时i B的变化使集电极电流 i C 随之变化,因此i C也是直流分量I C和交流分量i c的迭加,但i C要比i B大得多(即β倍)。
电流i C在电阻R C上产生一个压降,集电极电压u CE =V CC-i C R L,这个集电极电压u CE 也是由直流分量I C和交流分量 i C两部分迭加的。
这里的 u CE和 i C相位相反,即当 i C增大时, u CE减少。
由于C2的隔直作用,使只有 u CE的交流分量通过电容C2作为放大电路的输出电压u O。
如电路参数选择适当,u O要比 u I的幅值要大得多,同时 u I与 u O的相位正好相反。
电路中各点的电流、电压波形如图所示。
共射基本放大电路一个晶体三极管可以看作为一个双口有源网络,由于晶体三极管只有三个极端,因此其中必须有一个极端作输入和输出的公共端。
三种基本组态放大电路合适静态工作点的设置
三种基本组态放大电路合适静态工作点的设置摘要:为保证晶体管小信号放大电路的不失真输出,必须设置合适的静态工作点。
本文用图解分析法分析了三种基本组态放大电路,由此总结出简捷地设置三种基本组态放大电路合适静态工作点的方法,并对最大输出的电压幅值及失真现象进行一定的分析和探讨。
关键词:基本组态放大电路;图解分析法;静态工作点;负载线;最大输出Setting of Static Working Point of Three Basic Amplifier CircuitsTIANZhong-junZaozhuang University, Zaozhuang of Shandong Prov, 277160Abstract: Based on the three basic amplifier circuits as the research background,and the predefined circuit parameters and the load resistance analysing the small signal amplification circuit,and using characteristic curve of the amplifying circuit output,the maximum undistorted amplitude of the amplifier circuit output and estimates of setting of the static working point were obtained. The results obtained are of great help to the design,use and debugging of amplifying circuit,and of greater application value.Key words:basic amplifier;maximum amplitude output;static working point;graphical analysis method晶体三极管组成的基本组态放大电路可以分为三种,分别是共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
3.2三种基本组态放大电路
Ri = RB1 // RB2 // [rbe + (1+ β )RE ] ≈ 13.8 (kΩ )
Ro = RC = 3 kΩ Ω
Ri 13.8 × ( −1.3) Aus = Au = ≈ −1.2 R i + Rs 1 + 13.8
小信号等效电路
作业: 作业:
3.2.2 共集电极放大电路
又称射极输出器、 又称射极输出器、射极跟随器 1.电路组成和静态分析 电路组成和静态分析
U BQ
20 × 15 V ≈ 3.7 V = 20 + 62
3.7 − 0.7 mA = 2 mA = 1.5
I CQ = I EQ
I BQ ≈ 2 / 100mA = 20 µA
U CEQ = 15V − 2( 3 + 1.5)V = 6 V
解续: 例3.2.1 解续:
(2)求Au、Ri 、 Ro 、 Aus )
共发射极组态 发射极组态 三极管放大电路 共集电极组态 集电极组态 基极组态 共基极组态 共源极组态 源极组态 场效应管管放大电路 共漏极组态 漏极组态 共栅极组态 栅极组态
CE CC CB CS CD CG
3.2.1 共发射极放大电路
1. 分压式射极偏置静态分析 (1)电路结构 ) 与前述单管共射放大电路基本 相同,不同点在于: 相同,不同点在于: ①基极偏流由电阻RB1、RB2 基极偏流由电阻 分压供给, 分压供给, RB1、RB2 分别 称为上、下偏流电阻; 称为上、下偏流电阻; ②发射极回路串联电阻RE, 发射极回路串联电阻 利用其负反馈作用稳定工作点。 利用其负反馈作用稳定工作点。 ③RE两端并联旁路电容CE,供交流信号通过, 两端并联旁路电容 供交流信号通过, 使其不致在R 上产生压降损失。 使其不致在 E上产生压降损失。
三极管放大电路三种组态的比较
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适用于低频信号放大
03
由于三极管内部存在结电容和分布电容,因此对高频信号的放
大效果较差,适用于低频信号放大。
02
共基放大电路
电路组成
输入级
由三极管发射极、基极和集电极组成,输入信号 加在基极与发射极之间。
输出级
由三极管集电极、基极和发射极组成,输出信号 从集电极与发射极之间取出。
偏置电路
为三极管提供合适的偏置电流,以使三极管工作 在放大区。
输入信号通过基极进入三极管,控制 其基极电流,进而影响集电极电流, 实现信号的放大。
输出信号通过集电极和发射极输出, 经过合适的负载电阻,将放大的信号 输出到输出端。
特点与适用范围
电压放大倍数高
01
由于集电极电流受基极电流控制,因此电压放大倍数较高。
输出信号与输入信号相位相同
02
由于三极管内部存在正反馈,输出信号与输入信号相位相同。
工作原理
01
信号通过输入回路进入基极,引起基极电流的变化。
02
基极电流的变化通过三极管的电流放大作用,在集 电极产生相应变化的集电极电流。
03
集电极电流的变化通过输出回路,在发射极产生相 应变化的发射极电流,从而完成信号的放大。
特点与适用范围
电压放大倍数接近1
由于集电极电流的变化直接反映在发射极电流的变化上,因此电压放大倍数接近1Байду номын сангаас适 用于要求电压放大倍数较高的情况。
三极管放大电路三种 组态的比较
目录
• 共射放大电路 • 共基放大电路 • 共集放大电路 • 三种组态的比较
01
共射放大电路
三极管放大电路原理和组态
三极管放大电路原理和组态三极管放大电路是一种常见的电子放大器电路,通常用来放大电压或电流信号。
其基本原理是利用三极管的放大特性,将输入信号放大到更大的幅度,以实现信号的放大。
三极管放大电路有多种组态,包括共射极、共集电极和共基极等。
下面将详细介绍三极管放大电路的原理和不同组态。
一、三极管放大电路原理三极管是一种有源元件,具有放大作用。
在正常工作状态下,三极管的基极、发射极和集电极之间形成两个PN结,即BE结和BC结。
当将基极与发射极之间施加一个正向工作电压,同时将集电极与基极之间施加一个反向工作电压,就可以将三极管带入放大工作状态。
三极管的放大原理主要有两个:电流放大和电压放大。
当输入信号施加到三极管的基极时,会引起基极电流的变化,这个变化的电流会影响三极管的发射极电流和集电极电流。
这种电流变化将会引起电压的变化,而这个电压变化正是我们想要放大的信号。
具体来说,当输入信号为正周期性变化时,三极管的发射极电流也会呈现同样的正周期性变化。
而由于三极管的电流放大作用,发射极电流的变化将引起集电极电流的更大变化,进而产生更大的电压变化。
这种电流的放大作用使得输入信号的幅度被放大。
因此,通过适当的电路设计和控制,我们可以实现对输入信号的放大。
二、三极管放大电路的组态1.共射极放大电路共射极放大电路是最常见的三极管放大电路之一,也是最基本的组态。
它将输入信号接在三极管的基极上,输出信号则取自三极管的集电极。
在这种组态下,输入和输出信号之间是反向的,即输入信号的增大将导致输出信号的减小,因此需要使用耦合电容将输入和输出信号隔离开来。
共射极放大电路具有电压放大倍数大、输入输出阻抗低等优点,适用于需要较大电压放大的场合。
2.共集电极放大电路共集电极放大电路的输入信号接在三极管的基极上,输出信号则取自三极管的发射极。
在这种组态下,输入和输出信号是同相的。
由于输出电压取自三极管的发射极,所以输出信号的阻抗较低,可以直接驱动负载。
三极管的三种基本放大电路-3极管放大电路
RL
uo
E
Ri R’i
Ro
Ri
RE
// rbe
(1
)
Ro= RC
特点: 1. Au大小与共射电路相同 2. 输入电阻小, Aus小
第3章 放大电路基础
3.2.4 场效应管放大电路 三种组态: 共源、共漏、共栅 特点: 输入电阻极高, 噪声低,热稳定性好 一、直流偏置电路
1. 自给偏压电路
+VDD
ICQ = I BQ
UCEQ = VCC – ICQRE
二、性能指标分析
R'L = RE // RL
RAiuuiuuii oiRuiBbi(rbe1rbe(1)u(i1iub)Ri ibER)/R/ER'/L/LR=L
(1 )R'L rbe (1 )R'L
RB //(rbe (1 )R'L
1.36(130) 1 1.36
75
第3章 放大电路基础
去掉旁路电容 CE 时:
ii
ib
ic
RB1 C1
+
+ RS
RC C+2VCC
+
+
RL uo
+
rbe
ib
ui RB1 RB2
R
RE C
+
RL uo
us RB2 RE
既稳定“Q”,Au又较大的电
Au
rbe
R' L
(1 )RE
1)静态工作点路“Q”不变
RB1 C1
RC
C+2 VCC
+
+
[解] U BQ
1)求“Q” 2015 3.7
三极管基本放大电路的三种组态
三极管基本放大电路的三种组态Prepared on 24 November 2020除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一:共射电路组态二:共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析(2)交流分析放大倍数/输入电阻/输出电阻组态三:共基极放大电路共基组态放大电路如图交流、直流通路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路性能指标三种组态电路比较放大电路的三种基本组态2.6.1共集电极放大电路上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极,所以属于共集组态。
又由于输出信号从发射极引出,因此这种电路也称为射极输出器。
下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。
一、静态工作点根据上图(a)电路的基极回路可求得静态基极电流为二、电流放大倍数由上图(b)的等效电路可知三、电压放大倍数由上图(a)可得Re’=Re//RL由式(2.6.4)和(2.6.5)可知,共集电极放大电路的电流放大倍数大于1,但电压放大倍数恒小于1,而接近于1,且输出电压与输入电压同相,所以又称为射极跟随器。
四、输入电阻由图2.6.1(b)可得Ri=rbe+(1+β)Re’由上式可见,射极输出器的输入电阻等于rbe和(1+β)R、e相串连,因此输入电阻大大提高了。
由上式可见,发射极回路中的电阻R、e折合到基极回路,需乘(1+β)倍。
五、输出电阻在上图(b)中,当输出端外加电压U。
,而US=0时,如暂不考虑Re的作用,可得下图。
由图可得由上式可知,射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻()除以(1+β),因此输出电阻很低,故带负载能力比较强。
由上式也可见,基极回路的电阻折合到发射极,需除以(1+β)。
2.6.2共基极放大电路上图(a)是共基极放大电路的原理性电路图。
由图可见,发射极电源VEE的极性保证三极管的发射结正向偏置,集电极电源VCC的极性保证集电结反向偏置,从而可以使三极管工作在放大区,因输入信号与输出信号的公共端是基极,因此属于共基组态。
三极管各组态放大器增益
三极管各组态放大器增益介绍三极管是一种常用的电子元件,广泛应用于放大、开关等电路中。
在放大器电路中,通过不同的组态方式可以实现不同的放大倍数,即增益。
本文将详细介绍三极管各组态放大器的原理、特点和计算方法。
一、共发射极放大器(CE)共发射极放大器是最常见的三极管组态之一,其特点是输入信号加在基极上,输出信号从集电极取出。
下面将详细介绍共发射极放大器的增益计算方法。
1. 增益计算公式共发射极放大器的电流增益(β)定义为集电极电流变化量与基极电流变化量之比。
通常情况下,我们可以使用以下公式来计算共发射极放大器的增益:Voltage Gain(A v)=Output Voltage Input VoltageCurrent Gain(β)=ΔI c ΔI b其中,ΔI c是集电极电流变化量,ΔI b是基极电流变化量。
2. 增益的计算方法共发射极放大器的增益计算通常分为两种情况:直流增益和交流增益。
2.1 直流增益直流增益是指在静态工作点上,输入信号为零时的放大倍数。
我们可以通过以下步骤来计算直流增益:1.根据电路图,确定三极管的参数,例如:V CC(集电极电源),R C(集电极负载电阻),R B(基极电阻)等。
2.使用基尔霍夫定律和欧姆定律来分析电路,以确定静态工作点。
3.在静态工作点上,计算集电极电流I C和基极电流I B。
4.计算直流增益βDC,可以使用以下公式:βDC=I C I B2.2 交流增益交流增益是指在输入信号存在时的放大倍数。
通常情况下,我们可以通过以下步骤来计算交流增益:1.将输入信号与直流工作点相耦合。
2.根据小信号模型(即将三极管视为线性元件),使用基尔霍夫定律和欧姆定律来分析电路。
3.计算交流增益βAC,可以使用以下公式:βAC=V OUT V IN3. 共发射极放大器的特点共发射极放大器具有以下特点: - 输入阻抗较低,输出阻抗较高。
- 增益较高,通常可达几十至几百倍。
- 频率响应较宽,适用于低频到中频范围。
三极管基本放大电路的三种组态
除去信号的输入、输出端。
另一端就是共极三极管基本放大电路的三种组态组态一:共射电路组态二:共集电极电路共集电极组态基本放大电路如图所示。
(1)直流分析(2)交流分析放大倍数/输入电阻/输出电阻组态三:共基极放大电路共基组态放大电路如图交流、直流通路微变等效电路共基极组态基本放大电路的微变等效电路性能指标三种组态电路比较放大电路的三种基本组态2.6.1共集电极放大电路上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极,所以属于共集组态。
又由于输出信号从发射极引出,因此这种电路也称为射极输出器。
下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。
一、静态工作点根据上图(a)电路的基极回路可求得静态基极电流为(2.6.1)二、电流放大倍数由上图(b)的等效电路可知Ai= - (1+β) (2.6.4)三、电压放大倍数由上图(a)可得Re’=Re//RL由式(2.6.4)和(2.6.5)可知,共集电极放大电路的电流放大倍数大于1,但电压放大倍数恒小于1,而接近于1,且输出电压与输入电压同相,所以又称为射极跟随器。
四、输入电阻由图2.6.1(b)可得Ri=rbe+(1+β)Re’由上式可见,射极输出器的输入电阻等于rbe和(1+β)R、e相串连,因此输入电阻大大提高了。
由上式可见,发射极回路中的电阻R、e折合到基极回路,需乘(1+β)倍。
五、输出电阻在上图(b)中,当输出端外加电压U。
,而US=0时,如暂不考虑Re的作用,可得下图。
由图可得由上式可知,射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻()除以(1+β),因此输出电阻很低,故带负载能力比较强。
由上式也可见,基极回路的电阻折合到发射极,需除以(1+β)。
2.6.2共基极放大电路上图(a)是共基极放大电路的原理性电路图。
由图可见,发射极电源VEE的极性保证三极管的发射结正向偏置,集电极电源VCC的极性保证集电结反向偏置,从而可以使三极管工作在放大区,因输入信号与输出信号的公共端是基极,因此属于共基组态。
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当 rc >> |ZL|时,Zoe>> ZL
Ae gme0 ZL ZL rb 1 re
§10-2 共发射极组态
共发射极组态参量总结
输入阻抗 Zie rb re re
rc re
re rc ZL
rb 1 re hie
共发射极组态及其等效电路(用近似等效电路)
Ib rb Vbe Ib I c
re
Ib
ZL
rb (1+ )re
Ib Vce
ZL
Vce
Vbe
(T型)近似等效电路 输入阻抗: Zie rb 1 re hie 跨导纳增益: gme
继续等效 输出阻抗: Zoe
rb
b
IbQ
re e
c RL
b
IbQ
IbQ
e
re+(1+ )re
三极管直流等效电路
输入端直流等效电路
§10-2-3 晶体三极管的偏置电路
静态工作点的稳定性
VbQ Ec Rb IbQ VbQ VD0 rb 1 re Re IbQ
Rb b IbQ Rc c IcQ e Re Ec
Ib1 b
Rc
c e
Ec
Rx Ex
Ib2 IbQ + -
Rb2
Re
三极管的另一种偏置电路
IbQ
rb 1 re Re
VbQ VD0
VbQ Rb2
Ib2
Ib1 Ib2
R E VbQ b2 c Rb1 Rb2
IcQ IeQ
VbQ VD0 Re
Zie rb 1 re Re1 hie 1 Re1
3k (1100) 0.1k 13.1k
Z i' Zie // Rb1 // Rb2
e
Ex
27k //10k //13.1k 4.7kΩ
AV ΔVo ΔVb ΔVo Ex Ex ΔVb
§10-2-3 晶体三极管的偏置电路
静态工作点的稳定性
VbQ Ec Rb1Ib1 VbQ Rb2 Ib2 VbQ VD0 rb 1 re Re IbQ I I I b1 b2 bQ
选择较大的Re,满足Re>>Rb2,则 Rb1
rb 1 re rc rbre rb 1 re 输出阻抗 Zoe rc rb re rb re
re rc 跨导纳 gme0 (输出短路) rb 1 re rc rbre rb 1 re hie
rc re
一般有 Zie< Zie < Zie0
若 rc >> ZL , 则
Zie Zie0 hie
§10-2 共发射极组态
共发射极组态的输出阻抗
re Ib Vbe rb re V r r r r I c e c c ce e Vbe 0
Ib rb Vbe
re
Ib
rc
Ic Vce
ZL
re rc
re rc
(T型)等效电路
re rc rb 1 re rc rbre gme0 rb 1 re hie Zoe gme gme0 Zoe ZL
Ib rb Vbe
Zie re
Ib
rc
Ic Vce
ZL
rc re Vbe Zie rb re re Ib re rc ZL
ZL=0 ZL=
(T型)等效电路
Zie0 rb 1 Zie rb re
rerc rb 1 re hie re rc
gme0Vbe
Zoe
Vce
ZL
输出等效电路
§10-2 共发射极组态
共发射极组态的电压增益
Vce Ae Vbe Ae
Z L
gme0 Zoe
gme0Vbe
Zoe
Vce
ZL
ZZ Vce gme0 L oe ZL Zoe Vbe
输出等效电路
rb 1 re Zoe rc rc rb re
Ib rb Vbe
re
Ib
rc
Ic Vce
ZL
rc re Vce re rc re Zoe Ic rb re
rb 1 re rc rbre rb re rb 1 re rc rb re
2'
Ic Vce
ZL
Vbe
简单的共e极放大电路
(T型)等效电路
分析放大电路: 输入阻抗、输出阻抗、电压增益/跨导纳增益 目的是看看前面近似所需满足的条件……
§10-2 共发射极组态
共发射极组态的输入阻抗
re Ib Vbe rb re V r r r r I c e c c ce e Vce ZLIc
输入1 输入2
§10-2 共发射极组态
共发射极组态及其等效电路(用近似等效电路)
Ic 2
1 Ib
Vbe
1'
Vce
2'
Ib rb
ZL
Ib
re
Ic Vce
ZL
Vbe
简单的共e极放大电路
(T型)近似等效电路
分析放大电路: 输入阻抗、输出阻抗、电压增益/跨导纳增益
§10-2 共发射极组态
gme0
' e
rb 1 re Re
Ex
c b Vo e Re ZL
Vo ZL A Ex rb 1 re Re
当 (1+)Re>>rb +(1+)re时
跨导纳 (输出短路) 电压增益
gme0
1 Re
e极接Re的共e极电路
Ex
b Vo e Re ZL
输出阻抗
Zoe
e极接Re的共e极电路
当 (1+)Re>>rb +(1+)re时
输入阻抗 输出阻抗
Zie 1 Re
Zoe 1 rc
接入Re导致输入阻抗和输出阻抗都增加
§10-2-2 共发射极电路的扩展
re的扩展
跨导纳 (输出短路) 电压增益
2 1 输入 1' 共e极组态 1 2 输入 1' 输出 2' 1' 输入 输出 2' 1' 1 2 输入 输出 2' 1' 共c极组态 1 输入 输出 2' 1' 共b极组态 输入 输出 2' 2 1 2
1 输出
2
2'
§10-1晶体三极管的组态
晶体三极管用作三端口网络
输出1 输入 输出2 2 输出
Ae'
ZL Z Z L L 1 Re Re Re
1
输出电压对三极管的参数依赖较少——非线性失真减少,一致性提高
§10-2-2 共发射极电路的扩展
例:共e极放大电路分析。
已知: 右图中三极管T1 为锗管,其参数为 hie3k, =100, rc100k。图中电 容可视为对信号短路。其他参数如图 中所示。 求: 1)T1 的集电极上的静态电压和电流。 2)求负载上的输出电压对于信号源电压 的增益。
Cb R b1 27k Rc 4.7k T1 T1 Rx 400 Ex + R b2 10k R e2 3.3k R e1 100 Ce ZL 10k Ec= -9V
§10-2-2共发射极电路的扩展
解1:
作交流等效电路如右图。 c b
Rx 400 + R b1 27k R b2 10k Rc Z L 4.7k 10k R e1 100
Z'i Zie 交流等效电路
Zi' Rc / / ZL 4.7 4.7 / /10 100 22.5 ' Rx Zi Zie 0.4 4.7 13.1
§10-2-2共发射极电路的扩展
解2:
Rx 400
b
+ R b1 27k
rb
Ib
re e
R e1 100
c b ZL Ex e Re Ex
Ib
b rb rc re e Re e" 等效电路 c ZL
e极接Re的共e极电路 三极管 bce re
等效三极管 bce" Re+ re
§10-2-2 共发射极电路的扩展
re的扩展
c 输入阻抗
Zie rb 1 re Re rb 1 re Re rc rb re Re
IcQ基本不受三极管参数的影响 静态工作点的稳定性好
缺点: 如果 Re 太大,导致(动态)电压增益太低
§10-2-3 晶体三极管的偏置电路
三极管的直流等效电路
工作于准线性区的三极管
Ib>0的范围都可以看成准线性区 IbQ VbeQ IcQ VceQ
IcQ Ibห้องสมุดไป่ตู้ IeQ IbQ IcQ 1 IbQ
VbeQ VD0 rb 1 re IbQ
电压增益
Ae
Vce ZZ ZL ZL gme0 L oe ZL Zoe rb 1 re hie Vbe
rc>>re ; rc>>| ZL |