第8讲 共射极放大电路的工作原理及BJT工作状态判断

β =200
解：由已知得
IBQ=20µ A Q（20µ A，4ｍＡ，9Ｖ）
ICQ= β IB=200×20µ A＝4mA VCEQ= VCC - ICRC=15-6＝9V
4.3.3 已知：VCC=12V,RC=1kΩ，基极电路中用VBB=2.2V和Rb=50kΩ代替电流源 iB,求该器件的Ｑ点。设VBEQ=0.7V。 解：由输入回路得 I VBB VBEQ 2.2 0.7 30 A BQ
（3）当Rb=300k时， Rc=5k时放大电路的 Q点。此时BJT工作在哪个区域？
解: （3）当Rb=300k时， Rc=5k时， V VBE 12V I BQ CC 40μA Rb 300k I CQ I BQ 80 40μA 3.2mA
VCEQ VCC Rc I CQ 12V - 5k 3.2mA -4V
饱和：发射结正偏，集电结正偏
截止：发射结反偏，集电结反偏
4.2 共射极放大电路的工作原理
4.2.1 基本共射极放大电路的组成
1、必须为电路提供合适的直流电源，一方面建立起合适的静态 A.核心器件BJT 工作点；另一方面作为负载的能源，使负载获得需要的功率。 B.偏置电路—提供放大外 2、电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作点。 部条件 C.公共地—各信号电平的 3、输入信号必须能够作用于晶体管的输入回路，即能够作用 参考点 于晶体管的基极和发射极之间。 4、输出信号必须能够作用于负载电阻之上，而且输出电压大 基本共射极放大电路 于输入电压，或者输出电流大于输入电流，或者二者均有。
关于临界饱和
1、是饱和状态和放大状态的交界，既可用饱和时的条件又可应 用放大时的公式。
I CS RC VCES VCC I CS
I CS I BS I BS I CS
VCC VCES RC
2、如果求得实际的电流IB <IBS,则工作在放大区域；否则工作在 饱和区域。
I B 0, I C 0
VCE VCC
Q（0，0，12Ｖ）
练习P186 4.2.2(总结)
500kΩ B
S
用Q点坐标判断
40kΩ A
4kΩ ß =80
T
12V
C 20kΩ 12V
QA (0.3mA,3mA,0V )
QB (0.023mA,1.84mA,VCC I C RC 4.64V )
练习：P186 4.2.1（a）
第一步：画直流通路；
RcRc
发射结反偏，不能工作在放 大区域。
VCC 无放大作用
T T
vi vi
vo vo
即使静态时，调整电源使三极 管满足放大时的偏置，也无放 大作用，因为： 输入的交流信号短路没有加 入放大电路中。
练习：P186 4.2.1（b）
Rc Cb2
T
解：（1） I BQ
VCC VBE 12V 40μA Rb 300k
共射极放大电路
I CQ I BQ 80 40μA 3.2mA
VCEQ VCC Rc I CQ 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 V 12V I BQ CC 120μA I CQ I BQ 80 120μA 9.6mA （2）当Rb=100k时， Rb 100k
I CS RC VCES VCC I CS
IB <IBS
放大
饱和
VCC 3mA I BS 0.038mA RC
IB >=IBS
工作在饱和区域。
I C 3mA
Q（0.3ｍＡ，3ｍＡ，0Ｖ）
练习P186 4.2.2
500kΩ B
S
S接通位置B:
12V
40kΩ A
4kΩ ß =80
静态工作点的位置
假定临界饱和：
当实际的基极电流
I B I BS I CS
假定放大： 当实际的集电极－发射极电压：
VCE 在1 VCC 范围内 ～

时
时
三极管才工作在放大区。
三极管才工作在放大区。
QC (0,0,12V )
假定电路工作在放大状态，IC＝βIB，根 据IC求VCE，判断VCE是否合乎要求。
例题
放大电路如图所示。已知BJT的 ß =80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求：
（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？ （2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工 作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）
ICQ= β IB=200×125＝25mA VCEQ= VCC - ICRC=6-5＝1V
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
2. 动态 输入正弦信号vs后，电路 将处在动态工作情况。此时， BJT各极电流及电压都将在 静态值的基础上随输入信号 作相应的变化。 输入正弦信号vs正半周， vBE , iB 增加 iC以及RC 上的压 降将增加，vCE 减小，输出与 输入是反相的。
共射极连接
临界饱和
vCE v BE ; iCS i BS v BE vTH , vCE v BE ; iC i B v BE vTH , vCE v BE ; iC i B v BE vTH , vCE v BE ; i B 0, iC 0
放大：发射结正偏，集电结反偏
工作在放大区域。
IB >=IBS
I C I B 1.84mA VCE VCC I C RC 4.64V
Q（23µＡ，1.84ｍＡ，4.64Ｖ）
练习P186 4.2.2
500kΩ B
S
40kΩ A
4kΩ ß =80
T
12V
S接通位置C：
发射结反偏。 工作在截止区域。
C 20kΩ 12V
VCC
Rb
Cb1 vi
vo
如果Rb和Rc满足偏置 要求则具有放大作用。
练习：P186 4.2.1（c）
-VCC
第一步：画直流通路
Rb Rc -VCC
Rb
Rc Cb2
T
Cb1 vi
T
vo
Cb1
无放大作用
练习：P186 4.2.1（d）
Rc Cb2
T
Cb1 vi
Rb VBB
vo
VCC
VCC极性接反 无放大作用
• Rb支路可能开路，IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
• Cb1可能短路， VBE=0， IB=0， IC=0， VCE= VCC - IC Rc= VCC 。
放大：发射结正偏，集电结反偏 饱和：发射结正偏，集电结正偏 截止：发射结反偏，集电结反偏 倒置：发射结反偏，集电结正偏
T
IB
(12 0.6)V 0.023mA 23A 500k
C 20kΩ 12V
临界饱和
vCE v BE ; iCS i BS
IB
I CS RC VCES VCC I CS VCC 3mA I BS 0.038mA RC
放大
饱和
IB <IBS
Rb 50
Q（30µ A，6ｍＡ，6Ｖ）
ICQ= β IB=200×0.03＝6mA VCEQ= VCC - ICRC=12-6＝6V 4.3.4 已知：VCC=6V,RC=200Ω，基极电路中用VBB=3.2V和Rb=20kΩ代替电流源 iB,求该器件的Ｑ点。设VBEQ=0.7V。
解：由输入回路得 I BQ VBB VBEQ 3.2 0.7 125 A Q（125µ A，25ｍＡ，1Ｖ） Rb 20
VBB VBE IB Rb
练习P186 4.2.2
500kΩ B
S
如果Rb和Rc满足偏置要求则具有放大作用。
12V
40kΩ A
4kΩ ß =80
T
S接通位置A:
(12 0.6)V 0.3mA 40k
IB
C 20kΩ 12V
源自文库
IB
临界饱和
vCE v BE ; iCS i BS
4.2 共射极放大电路的工作原理
4.2.1 基本共射极放大电路的工作原理
直流量与交流量常必须共存于放大电路中，由于电抗元件存在， 使直流量与交流量所流经的通路不同，因此为了研究问题方便，将 放大电路分为直流通路与交流通路； 直流通路是在直流电源作用下直流电流流经的通路，用于分析放 大电路的静态工作点。对于直流通路，①电容视为开路；②电感线 圈视为短路；③信号源视为短路，但应保留其内阻。 交流通路是输入信号作用下交流信号流经的通路，用于分析放大 电路的动态参数。对于交流通路，①容量大的电容视为短路；②无 内阻的直流电源视为短路。
IC
VCC VCES 12V 2.4mA Rc 5k
此时，Q（40uA，2.4mA，0V）
由于 I BQ I CM
所以BJT工作在饱和区。
放大电路如图所示。当测得 BJT的VCE 接近VCC的值时，问 管子处于什么工作状态？可能 的故障原因有哪些？
答： 截止状态
故障原因可能有：
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
1. 静态(直流工作状态,也称Q点) 输入信号vi＝0时， 放大电路的工作状态称 为静态或直流工作状态。 求解思路： VBB，Rb IBQ ICQ β VCC,Rc Q（IBQ，ICQ，VCEQ）
VCEQ
直流通路
4.2.2 基本共射极放大电路的工作原理
1. 静态(直流工作状态,也称Q点) 分析步骤： (1)画出放大电路的直流通路，标出各支路电流； (2)由基极－发射极回路求IBQ ；
交流通路
练习：P186 4.2.1
分析各图所示电路对正弦交流信号有无放大作用。 第一步：画直流通路，判断BJT静态工作点是否在放大 区域；
如果未给出具体数值，则即定性判断是否发射结正偏集 电结反偏。
如果给出了具体数值，则即定量判断相应的电压和电流是 否符合要求。
第二步：画出交流通路，从电路角度分析是否具有放大作用。
VCEQ VCC Rc I CQ 12V - 2k 9.6mA 7.2V
VCE不可能为负值，
BJT工作在饱和区，
VCC VCES 12V 6mA Rc 2k 此时，静态工作点为Q（120uA，6mA，0V）。 IC
接上题
仍设BJT的 ß =80， 电路中 VCC= +12V，求：
I BQ VBB VBEQ Rb
Q（IBQ，ICQ，VCEQ）
(3)由BJT的电流分配关系求ICQ ；
I CQ βI BQ
(4)由集电极－发射极回路求VCEQ ；
VCEQ VCC I CQ RC
硅管取0.7V， 锗管取0.2V。 估算时常忽略
练习：P187 4.3.2~4
4.3.2 已知：VCC=15V,RC=1.5kΩ,iB=20µ A,求该器件的Ｑ点。
BJT符号
c
c
b e
b e
三极管放大作用
两个条件
（1）内部条件：
发射区杂质浓度远 大于基区杂质浓度， 且基区很薄。
（2）外部条件：
一组公式
c N P b N e
IE=IB+ IC IC=βIB IC=αIE
c N
b P e P
发射结正向偏置， 集电结反向偏置。
BJT的V-I 特性曲线
临界饱和（虚线）