单管共射放大电路及其分析方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三极管 场效应管
2、主要技术指标
技术指标测试示意图
输入电阻Ri
从放大电路输入端看进去的等效电阻。
描述放大电路从信号源索取电流的大小
定义式
. Ri
Ii
Us Rs Ri
Ui
Ii
Ui
Ri
.
Us
Rs Ri
输出电阻
放大倍数
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
含义——描述放大电路的放大能力 描述放大电路带负载能力的技术指标。
数量关系上，iC比iB大 倍；
从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三极管； 该恒流源为受控源；为iB 对iC的控制。
（1）三极管的微变等效电路
三极管的简化参数等效电路
b ib
+ ube
ic c
+
uce
e
b
ib
+
ube
rbe
ic
c
+
ib uce
e
在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。
负载线
iB=IBQ
Iwk.baidu.comQ
c
ICQ
b
IBQ e
UCEQ
Q
UCEQ
uCE
VCC
3、动态分析——图解法
交流通路 ——交流通路的输出回路是RC和RL的并联。
作交流负载线 通过静态工作点 斜率
R 1L ，其 R L 中 R C//R L
iC / mA
交流负载线
交流通路的输出回路
静态工作点
IB
Q
O
阻容耦合单管共射放大电路
4、组成放大电路的原则
合理的偏置
——外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：
ΔiCΔiB
有信号的输入回路
——输入回路的接法应使输入电压△uI 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相 应的变化量△iB。
有信号的输出回路
——输出回路的接法应使变化量iC 能够转化为变化量uCE，并传送到放大电路的输出端。
输入电阻
Ri
Ui Ii
e
Ri
电压增益 Au
而U i I brbe
Uo Ui
Ro
Ri = rbe // Rb
输出电阻
U o I c R L I b (R L R c/R /L )
Ro = Rc
作业
4.2.1 4.2.3
组成
晶体管VT
uo
基极电源VBB
uI
基极偏流电阻Rb
输出回路
集电极电源VCC
输入回路
集电极负载电阻RC
工作原理
Δ u Ι Δ u B Δ E i B Δ i C ( Δ i B ) Δ u C ( Δ E i C R C ) Δ u O
电路结构缺点
双电源供电
ui、uo不共地
一、放大电路概述
放大的概念 主要技术指标 单管共发射极放大电路 组成原则
1、放大的概念
放大—— 输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 放大本质
能量的控制 在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使
之输出较大的能量，然后推动负载。
基本要求——不失真 放大对象——变化量，即输入信号的小变化→输出信号的大变化 核心元件
iB / µA
iB / µA
—— 截止失真
ib IBQ
O
tO
O
t
Q
uBE/V
uBE/V ui
结论：iB 波形失真
图解法的应用1——分析非线性失真
iC / mA iC
NPN 管截止失真输出uo波形
ICQ
O
tO
O
Q UCEQ
t uo = uce
结论：iC 、uCE (uo )波形失真
uCE/V uCE/V
+
+
步骤
ui Rb ube rbe
求静态工作点Q 求微变参数rbe
画放大电路的微变等效电路
列电路方程并求解
ic c
+
+
ib uce Rc RL uo
e
(3) 微变等效电路法举例
步骤4：列方程求性能指标
ii b ib
+
+
ic c
+
+
所以 A uU U o i rb R L e
ui Rb ube rbe ib uce Rc RL uo
(2) 微变等效电路法的步骤
确定静态工作点Q 求静态工作点处三极管的微变参数rbe
画微变等效电路
画三极管的等效电路 其余部分的交流通路——从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法
把通向地的支路一一画出
列出电路方程并求解。
(3) 微变等效电路法举例
步骤1：求静态工作点Q
步骤
求静态工作点Q 求微变参数rbe 画放大电路的微变等效电路 列电路方程并求解
uCE /V
3、动态分析——图解法
输入回路工作情况 iB
iB / µA
60
40
Q
iB
0
uBE=UBE+ube
iB=IB+ib
20
t
0 0
0.7
0.68 0.72
uBE
ube
UBE
t
uBE/V
uBE/V
3、动态分析——图解法
输出回路工作情况
iC / mA
iC / mA
4
交流负载线 80
60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20
直流负载线
0
0
t0
4.5 6 7.5 9
12 uCE/V
uCE
0
uCE/V
t
UCEQ
3、动态分析——图解法
单管共射放大电路的电压电流波形 交、直流并存 电压放大作用 倒相作用
图解法的应用1——分析非线性失真
1、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真
图解法的应用1 ——分析非线性失真
Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
NPN 管uo波形
图解法的应用2——分析参数对静态工作点的影响
改变Rb，保持VCC Rc 不变
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
Rb 增大， Q 点下移；
uCE
Rb 减小， Q 点上移；
改变VCC，保持Rb，Rc ， 不变
验证
ICQ = β IBQ
c b
IBQ e
ICQ UCEQ
求得静态工作点
其中，硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
IICBQQVIBCQCRU b BEQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
若UCEQ≥0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确；
UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V 若 Rb=100k，试估算静态工作点。
IB Q V C C U B E Q 1 2 0 .7 m A 0 .1 1 3 m A
R b 1 0 0
I C Q • I B Q ( 5 0 0 . 1 1 3 ) m A 5 . 6 5 m A
U C E Q V C C R c • I C Q ( 1 2 5 . 6 5 3 ) V 4 . 9 5 V
UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱 和区。
IBQ
IC MV C C V C E S1 2 V4 m A
R C
3 m A
(0.113mA,4mA,0V)
ICQ UCEQ
定义式
测量或计算方法
电压放大倍数 电流放大倍数
Au
Uo Ui
Ai
Io Ii
Ro
Uo Io
US 0 RL
Ro (U U oo 1)RL
U o R L U o' 1 U o' R LR o 1R o/R L
2、主要技术指标
最大输出幅度 非线性失真系数 通频带 最大输出功率与效率
3、单管共发射极放大电路
第1条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题。
二、放大电路的分析方法
放大电路是交、直流共存
直流通路 交流通路
放大电路分析
静态分析
分析未加输入信号时的工作状态。 依据电路——直流通路
iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube ……
分析目的——求静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ） 分析方法——工程近似分析法、图解法
2、静态分析——图解法
在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。
步骤
画直流通路
近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线
列输出回路方程，作直流负载线
uC EV C CiC R c
与横坐标的交点
与纵坐标的交点
确定静态工作点Q
静态工作点在什么区域合理？iC
VCC /RC
IICBQQVIBCQCRU b BEQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
步骤2：求微变参数rbe
rbe30 0(1)I2EQ 6((m mV )A )
其中 IEQ ICQ
(3) 微变等效电路法举例
步骤3：画放大电路的微变等效电路 三极管的微变等效电路 电路其余部分的交流通路
b ib
交流通路
交流电流流过的路径。 画法
加信号源us VCC自身短路 大容量电容短路
2、静态分析——工程近似分析法
基本思路
——先假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算
步骤
画直流通路
UBEQ= VCC – IBQ Rb
列输入、输出回路的电压、电流方程
求静态工作点
UCEQ= VCC – ICQ RC
动态分析
在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态 依据电路——交流通路 分析目的——估算放大电路的性能指标 分析方法——图解法、微变等效电路法
1、直流通路与交流通路
直流通路
直流电流流过的路径。 画法
输入信号为0，但保留信号源内阻RS 保留直流电源VCC 电容开路
1、直流通路与交流通路
第5次课 放大电路及其分析方法
主要内容
放大电路概述 放大电路的基本分析方法
目的与要求
掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法 了解单管共射放大电路的工作原理 理解放大电路的组成原则 了解放大电路的图解分析法 掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法
重点：放大电路的微变等效分析
否则，根据实际情况用另外的模型分析。
2、静态分析——工程近似分析法
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，
Rc= 3 k， Rb= 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。
解：设 UBEQ = 0.7 V
IB Q V C R C U bBE Q (12 2 0 .8 7 )m 0 A 4 0 A ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA
iB
Q
iB
rbe
uBE iB
UCE常 数
rbe ——晶体管的输入电阻
uBE
在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管 的输入电路可用rbe等效代替。
O
uBE
rberbb
(1)26(mV)
IEQ
低频、小功率管rbb约为300 。
（1）三极管的微变等效电路
输出电路
iC
Q
iB
iB
O
uCE
假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC与uCE无关)，
iC
Q2 IB
Q1
O
uCE
升高VCC，直流负载线平行右移， 动态工作范围增大，但管子的动态功 耗也增大。
4、动态分析——微变等效电路法
三极管的微变等效电路 微变等效电路法
（1）三极管的微变等效电路
输入电路
晶体管的输入特性曲线 Q 点附近的工作段近似地看成直线
可认为 uBE 与 iB 成正比
2、主要技术指标
技术指标测试示意图
输入电阻Ri
从放大电路输入端看进去的等效电阻。
描述放大电路从信号源索取电流的大小
定义式
. Ri
Ii
Us Rs Ri
Ui
Ii
Ui
Ri
.
Us
Rs Ri
输出电阻
放大倍数
从放大电路的输出端看进去的等效电阻。
含义——描述放大电路的放大能力 描述放大电路带负载能力的技术指标。
数量关系上，iC比iB大 倍；
从三极管输出端看，可以用 iB 恒流源代替三极管； 该恒流源为受控源；为iB 对iC的控制。
（1）三极管的微变等效电路
三极管的简化参数等效电路
b ib
+ ube
ic c
+
uce
e
b
ib
+
ube
rbe
ic
c
+
ib uce
e
在大多数情况下，简化的微变等效电路对于工程计算来说误差很小。
负载线
iB=IBQ
Iwk.baidu.comQ
c
ICQ
b
IBQ e
UCEQ
Q
UCEQ
uCE
VCC
3、动态分析——图解法
交流通路 ——交流通路的输出回路是RC和RL的并联。
作交流负载线 通过静态工作点 斜率
R 1L ，其 R L 中 R C//R L
iC / mA
交流负载线
交流通路的输出回路
静态工作点
IB
Q
O
阻容耦合单管共射放大电路
4、组成放大电路的原则
合理的偏置
——外加直流电源使发射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：
ΔiCΔiB
有信号的输入回路
——输入回路的接法应使输入电压△uI 能够传送到三极管的基极回路，使基极电流产生相 应的变化量△iB。
有信号的输出回路
——输出回路的接法应使变化量iC 能够转化为变化量uCE，并传送到放大电路的输出端。
输入电阻
Ri
Ui Ii
e
Ri
电压增益 Au
而U i I brbe
Uo Ui
Ro
Ri = rbe // Rb
输出电阻
U o I c R L I b (R L R c/R /L )
Ro = Rc
作业
4.2.1 4.2.3
组成
晶体管VT
uo
基极电源VBB
uI
基极偏流电阻Rb
输出回路
集电极电源VCC
输入回路
集电极负载电阻RC
工作原理
Δ u Ι Δ u B Δ E i B Δ i C ( Δ i B ) Δ u C ( Δ E i C R C ) Δ u O
电路结构缺点
双电源供电
ui、uo不共地
一、放大电路概述
放大的概念 主要技术指标 单管共发射极放大电路 组成原则
1、放大的概念
放大—— 输入为小信号，有源元件控制电源使负载获得大信号，并保持线性关系。 放大本质
能量的控制 在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使
之输出较大的能量，然后推动负载。
基本要求——不失真 放大对象——变化量，即输入信号的小变化→输出信号的大变化 核心元件
iB / µA
iB / µA
—— 截止失真
ib IBQ
O
tO
O
t
Q
uBE/V
uBE/V ui
结论：iB 波形失真
图解法的应用1——分析非线性失真
iC / mA iC
NPN 管截止失真输出uo波形
ICQ
O
tO
O
Q UCEQ
t uo = uce
结论：iC 、uCE (uo )波形失真
uCE/V uCE/V
+
+
步骤
ui Rb ube rbe
求静态工作点Q 求微变参数rbe
画放大电路的微变等效电路
列电路方程并求解
ic c
+
+
ib uce Rc RL uo
e
(3) 微变等效电路法举例
步骤4：列方程求性能指标
ii b ib
+
+
ic c
+
+
所以 A uU U o i rb R L e
ui Rb ube rbe ib uce Rc RL uo
(2) 微变等效电路法的步骤
确定静态工作点Q 求静态工作点处三极管的微变参数rbe
画微变等效电路
画三极管的等效电路 其余部分的交流通路——从三极管的三个电极出发，按画交流通路的方法
把通向地的支路一一画出
列出电路方程并求解。
(3) 微变等效电路法举例
步骤1：求静态工作点Q
步骤
求静态工作点Q 求微变参数rbe 画放大电路的微变等效电路 列电路方程并求解
uCE /V
3、动态分析——图解法
输入回路工作情况 iB
iB / µA
60
40
Q
iB
0
uBE=UBE+ube
iB=IB+ib
20
t
0 0
0.7
0.68 0.72
uBE
ube
UBE
t
uBE/V
uBE/V
3、动态分析——图解法
输出回路工作情况
iC / mA
iC / mA
4
交流负载线 80
60
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20
直流负载线
0
0
t0
4.5 6 7.5 9
12 uCE/V
uCE
0
uCE/V
t
UCEQ
3、动态分析——图解法
单管共射放大电路的电压电流波形 交、直流并存 电压放大作用 倒相作用
图解法的应用1——分析非线性失真
1、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真
图解法的应用1 ——分析非线性失真
Q 点过高，引起 iC、uCE的波形失真—饱和失真
NPN 管uo波形
图解法的应用2——分析参数对静态工作点的影响
改变Rb，保持VCC Rc 不变
iC
Q3 Q1
IB
Q2
O
Rb 增大， Q 点下移；
uCE
Rb 减小， Q 点上移；
改变VCC，保持Rb，Rc ， 不变
验证
ICQ = β IBQ
c b
IBQ e
ICQ UCEQ
求得静态工作点
其中，硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
IICBQQVIBCQCRU b BEQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
若UCEQ≥0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确；
UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V 若 Rb=100k，试估算静态工作点。
IB Q V C C U B E Q 1 2 0 .7 m A 0 .1 1 3 m A
R b 1 0 0
I C Q • I B Q ( 5 0 0 . 1 1 3 ) m A 5 . 6 5 m A
U C E Q V C C R c • I C Q ( 1 2 5 . 6 5 3 ) V 4 . 9 5 V
UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱 和区。
IBQ
IC MV C C V C E S1 2 V4 m A
R C
3 m A
(0.113mA,4mA,0V)
ICQ UCEQ
定义式
测量或计算方法
电压放大倍数 电流放大倍数
Au
Uo Ui
Ai
Io Ii
Ro
Uo Io
US 0 RL
Ro (U U oo 1)RL
U o R L U o' 1 U o' R LR o 1R o/R L
2、主要技术指标
最大输出幅度 非线性失真系数 通频带 最大输出功率与效率
3、单管共发射极放大电路
第1条是涉及放大电路的直流通路，第2、3条是放大电路的交流通路问题。
二、放大电路的分析方法
放大电路是交、直流共存
直流通路 交流通路
放大电路分析
静态分析
分析未加输入信号时的工作状态。 依据电路——直流通路
iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube ……
分析目的——求静态工作点（IBQ、ICQ、UCEQ） 分析方法——工程近似分析法、图解法
2、静态分析——图解法
在三极管的输出特性曲线上用作图的方法求放大电路的静态工作点。
步骤
画直流通路
近似估算IBQ、找到相应的输出特性曲线
列输出回路方程，作直流负载线
uC EV C CiC R c
与横坐标的交点
与纵坐标的交点
确定静态工作点Q
静态工作点在什么区域合理？iC
VCC /RC
IICBQQVIBCQCRU b BEQ
UCEQ = VCC – ICQ RC
步骤2：求微变参数rbe
rbe30 0(1)I2EQ 6((m mV )A )
其中 IEQ ICQ
(3) 微变等效电路法举例
步骤3：画放大电路的微变等效电路 三极管的微变等效电路 电路其余部分的交流通路
b ib
交流通路
交流电流流过的路径。 画法
加信号源us VCC自身短路 大容量电容短路
2、静态分析——工程近似分析法
基本思路
——先假定三极管工作在放大模式，再由分析结果进行验证、确定和计算
步骤
画直流通路
UBEQ= VCC – IBQ Rb
列输入、输出回路的电压、电流方程
求静态工作点
UCEQ= VCC – ICQ RC
动态分析
在静态分析的基础上，分析加上交流输入信号时的工作状态 依据电路——交流通路 分析目的——估算放大电路的性能指标 分析方法——图解法、微变等效电路法
1、直流通路与交流通路
直流通路
直流电流流过的路径。 画法
输入信号为0，但保留信号源内阻RS 保留直流电源VCC 电容开路
1、直流通路与交流通路
第5次课 放大电路及其分析方法
主要内容
放大电路概述 放大电路的基本分析方法
目的与要求
掌握放大电路主要技术指标的含义及其计算方法 了解单管共射放大电路的工作原理 理解放大电路的组成原则 了解放大电路的图解分析法 掌握放大电路的工程近似分析法和微变等效电路法
重点：放大电路的微变等效分析
否则，根据实际情况用另外的模型分析。
2、静态分析——工程近似分析法
【例】图示单管共射放大电路中，VCC = 12 V，
Rc= 3 k， Rb= 280 k，NPN 硅管的 = 50，试估算静态工作点。
解：设 UBEQ = 0.7 V
IB Q V C R C U bBE Q (12 2 0 .8 7 )m 0 A 4 0 A ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA
iB
Q
iB
rbe
uBE iB
UCE常 数
rbe ——晶体管的输入电阻
uBE
在小信号的条件下，rbe是一常数。晶体管 的输入电路可用rbe等效代替。
O
uBE
rberbb
(1)26(mV)
IEQ
低频、小功率管rbb约为300 。
（1）三极管的微变等效电路
输出电路
iC
Q
iB
iB
O
uCE
假设在Q 点附近特性曲线基本上是水平的(iC与uCE无关)，
iC
Q2 IB
Q1
O
uCE
升高VCC，直流负载线平行右移， 动态工作范围增大，但管子的动态功 耗也增大。
4、动态分析——微变等效电路法
三极管的微变等效电路 微变等效电路法
（1）三极管的微变等效电路
输入电路
晶体管的输入特性曲线 Q 点附近的工作段近似地看成直线
可认为 uBE 与 iB 成正比