第7章 晶体管基本放大电路1

第七章 放大电路基础
电 提供足够的放大能 路 力并尽可能减小失 与 真 电 子 放 Rs 技 大 术＋ 器 基 us 础－
信号源
K
开关
V
RL
负载
直流电源
放大电路的功能框图
第七章 放大电路基础
2、放大电路的性能指标
电 路 与 电 子 技 术 基 础
放大电路的主要性能指标有：
放大倍数 输入电阻 输出电阻 最大不失真输出电压幅值 非线性失真系数 通频带 最大输出功率和效率等
b
c iC
＋ Rc
＋
T
e iE
uCE
＋ Rs ＋ us － ui
＋ b
RL u o
VCC
uBE VBB
－
－
输入回路
将T集电极电 流的变化转 变为电压变 化，以实现 电压放大 －
－
输出回路
共发射极基本放大电路
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 RS 术 + 基 es 础–
C2 + iC + C1 i + B T uCE + + + RL u – RBuBE o – ui + – iE EB – –
UCEQ (b)
L VCC uCE
第七章 放大电路基础
二 、解析法确定静态工作点
电 路 ⒈静态工作点的计算 与 电 放大电路如图(a)所示 子 技 术 画直流通路如图 (b)所示 基 Rs 础
Rb +
Rc T
+VCC
+ RL Uo+UO _
+ Us _
Ui _
VBB
(a) 放大电路
第七章 放大电路基础
uBE
ui
–
–
–
RL
uo
–
iE
交流通路
+ 用来计算电压放 RS 大倍数、输入电阻、 ui + 输出电阻等动态参数。 es – –
RB
RC
RL
+ uO –
第七章 放大电路基础
第二节 放大电路的静态分析
电 路 与 电 子 技 术 基 础
• 图解分析法：利用晶体管的特性曲线以及负载线等，用 作图的方法直接描绘出各有关的电压、电流波形； • 计算分析法：是将晶体管简化成线性等效电路，然后对 整个放大电路进行计算，求出各有关的电压、电流值。 • 以共射放大电路为典型进行分析。
电 直流通路：无信号时电流（直流电流）的通路。 子 用来计算静态工作点。 技 术 交流通路：有信号时交流分量（变化量）的通路。 基 用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动 础
态参数。
例1：画出下图放大电路的直流通路。 直流通路的画法：放大电路中的所有电容开路，电感短路， 交流信号源取零，直流电源保留。 电 +UCC +UCC 路 断开 RC RC 与 C 2 RB + RB 电 断开 IC iC + C1 IB iB + 子 + TU T uCE + + + 技 CE + U u 直流通路 RL uo BE – BE – 术 RS u – – IE – 基 + i iE es 础 – –
ui=0
UBE
－ VBB
IE － (a) u = 0
VCC
通路，或称 直流偏置电 路
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 术 基 础
+ ui –
RB C1 +
C2 + + iB iC + T uCE + uBE – uo – iE – iB UBE t O IB t O
RC
+UCC
无输入信号(ui = 0)时:
电 路 与 电 子 技 R s 术 基 础
Rb IBQ
Rc T
IRc
+VCC +
I BQ
VBB U BEQ Rs Rb
+
UBEQ _ VBB
ICQ+
RL UO UCEQ _ _
U CEQ VCC I R c Rc
VCC I CQ RL Rc RL
(b)直流通路
VCC I R c Rc ( I R c I CQ ) RL
共发射极基本电路
RC
+
RB
EC C1 + +
–
RS u + i es – –
C2 + iC + iB + + TuCE uBE – RL u o – – iE
RC
+UCC
单电源供电时常用的画法
第七章 放大电路基础 三、 共发射极放大电路的组成
电⑴无输入信号（u =0）时放大电路的工作情况 i 路 假设：负载R 开路，信号源为理想电压源，即 Rs =0, ui= us 。 L 与 ui=0 时，称放大电路的工作状态为静态。电路如 电• 当输入信号 图(a)所示。 子 放大电路 + 技 IC 的静态也就 IB Rb IRc 术 RC 是它的直流 基 状态。这个 U + CE 电路叫直流 础
Q
O
UBE
UBE
O
UCE
UCE
（IB、UBE）和（IC、UCE）分别对应于输入、输出特性曲线上的一个 点，称为静态工作点。
第七章 放大电路基础
⑵ 有输入信号（ui≠0）时放大电路的工作情况 电 在静态的基础上，给放大电路加上交流输入信号ui，如图 路 (b)所示。这时放大电路的工作状态称为动态。
与 电 子 技 术 基 础
第七章 放大电路基础 二、 共发射极放大电路的组成
电 放大电路组 路 成的原则
与 电 发射结正偏， 子 集电结反偏；保 证 T处于放大区。 技 术 输入信号得到 基 足够的放大和顺 利地传送。 础
VBB 三极管T： R、 bV :为放大 CC : 确保 三极管 实现电流放 电路提供静 工作在放大 态工作点 大。 状态 iB R
第七章 放大电路基础
信号放大过程的动画演示
电 路 与 电 子 技 术 基 础
第七章 放大电路基础
5.放大电路应具备的条件
电 路 与 电 子 技 术 基 础
(1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。
(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。
(3) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 + 术 u 基 i 础
RC
VCC 用图解法求静态 工作点的步骤： iC T
Rb
iB +
uBE _ VBB
+
uCE _
⑴ 画出直流通路 • ui=0V即可。
_
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 术 基 础
⑵ 利用输入特性曲线来确定IBQ和UBEQ VCC • 列输入回路方程。 Rc Rb iB + uBE _ VBB ( b) T iC + uCE
(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容 耦合只输出交流信号。
6.直流通路和交流通路
第七章 放大电路基础
因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容 的容量足够大，可以认为它对交流分量不起作用，即对交流 电 短路。而对直流可以看成开路。这样，交直流所走的通路是 路 与 不同的。
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 术 基 础
第七章 晶体管基本放大电路 第一节 放大电路的组成 7.1.1 放大电路的组成原则 7.1.2 直流通路和交流通路 第二节 放大电路的静态分析 7.2.1 图解法确定静态工作点 7.2.2 解析法确定静态工作点 7.2.3 电路参数对静态工作点的影响 第三节 放大电路的动态分析 7.3.1 图解法分析动态特性 7.3.2 放大电路的非线性失真 7.3.3 晶体管微变等效电路 7.3.4 三种基本组态放大电路的分析 第四节 静态工作点的稳定及其偏置电路
方程VCC = iCRc + uCE 可写成斜截式方程
uBE
_
VBB
(b)
VCC 1 iC uCE Rc Rc
取两点(0,VCC/Rc)，(VCC,0)，连成直线。
第七章 放大电路基础
电 iC 路 与 VCC/Rc H 电 子 技 术 ICQ 基 础
0
-1/Rc
Q
IBQ
该线称为输出特 性的直流负载线， 交点Q就是静态 工作点。
得： I R c
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 术 基 础
UBE = 0.7V（硅管） 或 UBE = 0.2V（锗管） 若为PNP型管，则为负电压。
第七章 放大电路基础
第一节 放大电路的组成
电 路 与 电 子 技 术 基 础
一、放大电路的功能及性能指标 1、放大电路功能简介 放大电路是放大信号的一种装置。它的功能 是将微弱的电信号（电压、电流、功率）放 大到所需要的数值，从而使电子设备的终端 执行元件（如继电器、扬声器、仪表等）有 所动作或显示。 图 是放大电路功能的方框图。
第七章 放大电路基础
一、用图解法分析静态工作情况
电 路 与 电 子 + 技 术 u 基 i 础
_
• 静态时常用直流量IB、UBE、 VCC I 和U 来描述晶体管的静 C CE RC 态工作情况。 • IB、UBE可以在输入特性确 Rb + 定一点；IC、UCE在输出特 T 性上确定一点。该点就称为 静态工作点。 uo • 静态工作点通常用Q表示， Q点坐标为IBQ、UBEQ、ICQ、 _ UCEQ。 • 用图解法来分析静态的目的： VBB 确定Q点。 (a) 共射极放大电路
第七章 放大电路基础
用不同的符号来表示不同性质的电量
电 路 与 电 子 技 术 基 础
• • • • • •
总瞬时值：符号小写，下标大写，如iB。 交流分量瞬时值：符号、下标均小写，如ib。 交流有效值： Ib 。 交流幅值： Ibm。 交流分量的复数形式：I b 直流分量：符号、下标均大写，如IB。
O
UBE tO
IB
tO
IC
tO
？
UCE
t
结论（2）
第七章 放大电路基础
加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发 生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量，但方 电向始终不变。 交流分量
路 与 iC 电 子 技 术 基 O 础
直流分量
集电极电流
iC
O
iC ic t IC +
t
O
静态分析得到
工作点。 • Q点的坐标就是静态时 N 的基极电流IBQ和基-射 uBE 极间电压UBEQ
0
UBEQ (a)
第七章 放大电路基础
⑶ 利用输出特性曲线确定UCEQ及ICQ
电 路 与 电 子 技 术 基 础
VCC Rc Rb iB + T iC + uCE
_
•列输出回路及输出特性曲线 方程：
VCC = iCRc + uCE iC = f (uCE) | iB = 常数
Rb
iB
iC
+ iRc uCE RC
+
+
ui －
+ uBE －
VBB
uO
VCC
iE －
－
( b ) u ≠0
第七章 放大电路基础 +UCC
电 路+ 与 电 ui 子– 技 uCE = UCC－ iC RC 术 基 uBE 础 ui
O t
RB C1 +
C2 + + iB iC + T uCE + uBE – uo – iE –
uBE = UBE ，uCE = UCE i B = IB , i C = IC uCE
iC
uBE
IC t O
UCE
t
O
结论（1）
第七章 放大电路基础
电 路 与 电 子 技 术 基 础
无输入信号电压时，电路的电流、电压分别都是恒定的电压和电流 :IB、UBE和 IC、UCE 。
IB
IB Q IC
IC
_
VBB = iBRb+uBE
写输入特百度文库曲线方程
iB = f (uBE)| uCE = 常数
求解，即为IBQ、UBEQ
第七章 放大电路基础
1 VBB 电 由VBB = iBRb+uBE 得 i u B BE 路 Rb Rb 与 斜率为-1/Rb。取两点(0,VBB/Rb)及 电 iB (VBB,0)，在坐标系中画出这条线。 子 技 • 该线称为静态负载线， 术 M 或直流负载线(Static V BB/Rb 基 Load Lines)，它与输入 Q -1/Rb IBQ 特性的交点Q就是静态 础
t
动态分析得到
iC＝ IC ＋ic
结论（3） 路具有电压放大作用。
第七章 放大电路基础
若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，即电
电 路 与 电 子 技 术 基 础
ui
O 结论（4）
uo
t
O
t
输出电压与输入电压在相位上相差180°，即共发 射极电路具有反相作用。 结论（5） 输出电压与输入电压的频率相同。
RC
无输入信号(ui = 0) 时: uBE = UBE ，uCE = UCE i B = IB , i C = IC
有输入信号(ui ≠ 0)时:
注意书 写符号
uBE = UBE+ ui，uCE = UCE+ uo i B = IB + i b , iC = IC+ic iC uCE O
uo t
iB
直流通路用来计算静态工作点 Q ( IB 、 IC 、 UCE )。
第七章 放大电路基础
第七章 放大电路基础 例2：画出下图放大电路的交流通路。
+UCC
电 路 与 电 RS 子 + 技 es – 术 基 础
RB C1
+ + 短路
RC
+
C2
对地短路
iB
iC
+
+ T uCE 短路 +
交流通路的画法：电容短路， 电感开路，直流电源短路。