MD3电子科技大学,模拟电子电路课件(全)

Transistor Circuits
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温度对晶体管静态工作点的影响： A). ICBO: T ，电子空穴对，ICBO， ICEO= (1+b ) ICBO B). VBE: T ，载流子运动加快，PN结
Ic Ib + VCE + VBE -
的阻档减弱，正向结电阻 VBE。VBE具有负温系数 d = – 2.2mV/C 。
+ vi Rb2

vo

RE
CE
直流通路
Rb 2 VB VCC Rb1 Rb 2
VB VBE IE IC RE
IB= IC /b
V VB= VBE +IERE ， CE=VCC - ICRC - IERE VCC - IC(RC +RE)。
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直流放大器 .........
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ii vi
放大器
io vo
ii +
io R0
+
+ vo –
vi
–
Ri
vOC
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三、放大电路的分析方法
放大电路 分析
静态分析（确定放大器件 工作状态） 求IB、IC 、VCE 动态分析（分析放大电路 性能） 求AV、Ri 、Ro 等
计算机仿真 PROTEL SPICE ORCAD PSPICE
设b = 100; VCC=12V; RB= 750KW; RC= 4KW。 估算IB、IC、VCE
VC C VBE IB RB
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由: IC= bIB、VCE=VCC - ICRC IBQ=15 A、 ICQ=1.5mA、VCEQ=6V
15
IC(mA) 4 3 2 1.5 1 0 2 4 IBQ

信号源
+
RL
vs
VCC , VBB：提供能源,并为放大器件提供正确的偏置； RB：基极偏置电阻，为BJT提供适当的偏置电流IB ,使放 大器工作在放大状态； RC：集电极负载电阻,将C极电流的变化转化为电压输出；
C1 , C2 ：耦合电容(隔直通交)； RL:下级电路输入电阻。
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例1：电路如图,已知BJT的b=50。估算IB、IC、VCE 。
RB 230KW 2KW T + ui RC 2KW RL 1KW RE CE
VCC +15V
C2 + uo RB IB
230 KW
T +
IC
C1
RC 2KW + VCE

VCC +15V
VBE RE

1KW IE
解：①画直流通路；②求IB 由KVL: IBRB+VBE+IERE=15 其中 IE= (1+b) IB
Q 6 8
VCE(V)
Q点坐标为： IBQ= 15A、 ICQ=1.5mA、VCEQ=6V
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二. 放大电路的工作点稳定 温度对晶体管静态工作点的影响：
半导体是温敏材料，温度变化时BJT的静态工作状态 将受到影响:
温度升高造成： A)反向饱和电流 ICBO增大，使 得ICEO也增大； B) BJT的VBE减小； C) BJT的b 增大。
1)稳定Q点的机理: 选择参数使IRb2 >>IB , 则
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Rb 2 VB VCC Rb1 Rb 2
RE引入反馈可使IC稳定,VE= IERE T →IC→IE→IERE, VB不变
直 IB 流 VB 通 I1 路 Rb2
Rb1
RC
VCC
IC VCE RE
RE起监视IC变化的作用
(VB= VBE+IERE)→VBE→IB→IC 。
都为直流，直流电流流经的通路称为直流通路。 在直流通路中, 应将电容开路; 电感短路。
RB RC C1 RS + v vs + i

+VCC RB RC
+VCC
C2
RL
+ vO

直流通路 由放大电路的直流通路确定晶体管的静态工作点。
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2.交流通路
当放大电路处于动态(vi≠0)时，交流电流流经的通路 称为交流通路。 在交流通路中, 应将大容量电容短路;直流电压源短路。

RC
C2 + vO

IR RB IB IC + VBE
+VCC
RC
+ VCE


解：由KCL: IR= IB +IC= (1+b) IB VCE=VCC – IRRC=VCC – (1+b) IB RC VC E VBE IB RB
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VCE= ? IB = ?
vs
vi

vo

VCC
直流通路
RS
+ + RE RC RL
vs
vi

vo

交流通路
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§3.2 BJT偏置电路
一.固定基流电路
RB RC C1 RS vs + C2 RL +VCC RC IC +VCC
RB
+ vO

+ vi

IB +
VBE
+ VCE


直 流 通 路
图解分析法 估算法 图解分析法 等效电路分析法
SPICE 软件
通用电路设计软件
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§3.1.2 共射极放大电路(common emitter amplify circuit) 一、典型共射基本放大电路的组成
C2 RS C1 + vi

RC RB VBB VCC
+ vO
R2 C1 RC T RL RE CE VCC C2 + vo

VCC
R2 RC T R1 RE
+ vi R1

CE电路
直流通路
R1 R2
交流通路
+ vi

RC
T
RL
+ vO

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例2，CB电路的直流通路和交流通路
C1 RS + RE CB R2 R1 RC RL C2 + R2 VB R1 RE RC VCC
二、单电源共射极放大电路 实际电路中一般采用单 电源供电, 在图(1)中 令 VBB = VCC 合并VBB与VCC成图(2) ， VCC用电位表示成图(3)。 图(3)
+ vi

图(1)
C1
C2 + RC vO

+ R vi B

VBB
VCC
RB
RC
+VCC C2 + vO

图(2)
C1 + vi
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§3.1 基本放大电路的组成和分析方法
一. 放大器的等效电路模型
1). 扩音机电路框图 几V
MIC 电压放大器 功率放大器
几拾V ♫
♪
8W
几mV
直流电源电路
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① 放大要求：幅度放大，波形不失真； ② 放大对象：交流量(即变化量)； ③ 放大实质：实现能量转换与控制。 2).放大器的外部小信号等效模型 在对放大器进行交流分析时把放大器视为无源双口网络, 由代维宁定理,把放大器的前级电路等效为电阻与电压源 的串联称为信号源，把后级电路等效为一电阻称为负载电 阻。 RS——信号源内阻 vS——信号源电压 无源——无交流电源 信 号 源
iS RS
+
有源单口 +
把输出端等效为 电阻Ro与电压源串 联。 Ro称为放大器输出电阻
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vS
vi
–
放 大 器
+
RO vOC
+ RL
vo
–
RL vO vOC RO RL
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二.放大器的类型
vo 电压放大器 AV vi io 电流放大器 Ai ii io 跨导放大器 AVI vi p 功率放大器 AP o pi
1 V C ZC 0 ; 电压源的交流等效电阻 0 I jwC
RB RC
C1 RS + v vs + i

+VCC
C2 RL
交流通路
RC
+ vO

RS
vs
+
+ vi

RB
RL + vo

由交流通路计算放大电路的交流参数。
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例1，CE电路的直流通路和交流通路
RB IB + IC VCC +15V
230 KW
T
RC 2KW + VCE

VBE RE

1KW IE
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例2:反馈式偏置电路如图,已知BJT的 b = 50。设VCC=15V 、RB= 510KW、RC= 3KW。估算IB、IC、VCE 。
+VCC RB C1 + vi
VCC VBE 15 0.7 IB 51A RB (1 b ) RE 230 K 51 1K
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③求IC、VCE
IC= bIB= 50×51＝2.55mA VCE=VCC – ICRC – IERE VCC – IC(RC +RE) ∵ IC IE VCE 15 -2.55m×3K 15-7.65 = 7.35V ∴ IB 51A ; IC 2.55mA ; VCE 7.35V
静态工作点：静态下，IB、IC、VCE在管子特性曲线上有一 确定的点，此点为静态工作点，又叫Q点。 动态：当放大电路输入信号后(vi 0), 电路中各处的电压、 电流处于变动状态，这时电路处于动态工作情况， 简称动态。
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四、动态工作情况分析 目的：得出vO与vi 的相位关系和动态范围。 iB 1. 放大电路接入正弦信号时 IB 的工作情况

C2 + RC
C1
vO

RB
VCC
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三、放大器的工作状态分析
IC(mA) IB5 IB4
静态:当放大电路vi= 0时, 电路中各处的电压、 电流都为直流,称为 直流工作状态,简称 静态。
IB3
ICQ
Q
IB2
IBQ
iB = IB1 VCE(V) iB=0
VCEQ
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基极分压偏置电路的抗温漂原理
稳定条件：b· E >10(Rb1∥Rb2) R
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2).放大电路静态工作点(Q点)的估算
VCC
Rb1 C1 VCC IC VCE RE
RC
T
C2 + RL
Rb1 VB Rb2 I1
RC IB
VCE VBE 11.7 0.7 IB 22A RB 510 K
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IC= bIB=1.1mA
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三. 放大器的正常工作判别
放大器能否正常工作取决于以下几点： 1). 在放大器的直流通路中，晶体管应能获得适当偏置使其 工作在正常放大状态。 2). 在放大器的交流通路中, 输 入电压产生的交流电流能 正常送入晶体管并得到放大。 3). 在放大器的交流通路中，被 晶体管放大的交流电流应能 在负载电阻RL上产生输出电 压uo。
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VCE=VCC – IRRC=VCC – (1+b) IB RC +VCC IR V V I B C E BE RC RB RB VCE VBE IC VCE VCC (1 b ) RC + IB RB VCE + VCE 0.7 VBE VCE 15 (51) 3 510 3 b = 50; VCC=15V; VCE 15 (VCE 0.7) 10 RB= 510KW ; RC= 3KW。 VCE=11.7V
0
t
设:vs=10sinwt mV
RB RC iC C
1
iC IC
0
+VCC C2
t
RS
+
vs
+ vi

iB
+ + vCE vO

vCE VCE
RL 0
t t
10
v0
0
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§3.1.3. 放大器的直流通路和交流通路
1.直流通路 当放大电路处于静态(vi=0)时，电路中各处的电压、电流
C). b : T ，注入到基区载流子运动加快，复合少，扩散 多, b 。结温每升高1℃, b 增加 0.5% ~ 1% 。
由于上述三个因素的影响，T , IC , Q点上移，温度 很高时，Q点靠近饱和区，BJT产生饱和失真。
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三、基极分压偏置电路 基极分压偏置电路是一种抗温漂电路，在此电路中 如果温度变化时，VB点电位能基本不变，则可实现静 态工作点的稳定。
RS
+
+
vS
vi
–
放大器 (无源双口)
+
RL
vo
–
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3).放大器内部电路的等效模型
再用代维宁定理， 把放大器输入端等效 为电阻Ri ， Ri称为放 大器的输入电阻。
iS RS
+
无源单口 +
vS
vi
–
Ri
放 大 器
+ RL
vo
–
vi = Ri iS
Ri vi vS RS Ri
§3.1 基本放大电路的组成和分析方法 §3.1.1 共射极放大电路 §3.1.2. 放大器的直流通路和交流通路 §3.2 BJT放大偏置电路 §3.3 BJT三种基本组态放大电路的动态分析 §3.3.1 图解分析法 §3.3.2 放大电路的等效电路分析法 §3.3.3 共基极电路和共集电极电路 §3.4 多级放大电路