共发射极放大电路(PPT课件)
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• 共射输入特性曲线是以输出电压VCE为参变量，输入口 基极电流iB随发射结电压vBE变化的曲线： • 共射输入特性曲线的特点：
• ３、共射输出特性曲线
• 共射输出特性曲线是在集电极电流IB一定的情况下，的 输出回路中集电极与发射极之间的电压VCE与集电极电流 IC之间的关系曲线。
工作区域划分： (1) 放大区(线性区) 条件：发射结正偏，集电结反偏 对NPN管：VC>VB>VE 特性：IC=ß IB (2) 截止区 条件：发射结反偏
uo
2)饱和失真
Q点过高，信号进入饱和区 iC
ib
放大电路产生 饱和失真 输入波 形
uCE
输出波形
uo
动态工作情况分析小结
波形的 失真
由于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
三 BJT静态特性曲线 • BJT静态特性曲线：是在伏安平面上作出的 反映晶体管各极直流电流电压关系的曲线。 • BJT静态特性曲线用途：
•
１、晶体三极管的组态
• 将晶体三极管视为双端口器件，分析其三种典型接法， 称为组态。 共基极接法（CB）
共射接法（CE） 共接接法（CC）
２、共射输入特性曲线
iB /uA iB /uA
60 40 20
iC /mA iC /mA
交流负载线
Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V
ICQ t
Q` Q
60uA 40uA
Q`` 20uA vC E/V vC E/V
t
t
VBEQ
t
VC EQ
3. 非线性失真 1) 截止失真 Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真 输入波形 uCE ib
• 1． 直流通路：直流信号通过的电路 • 原则：遇C——视为开路 • 遇L——视为短路
• 1． 交流通路：交流信号通过的电路 • 原则：遇 C—— （充分大） —— 近似视 为短路 • 遇L——（充分大）——近似视为开路 • 直流电源（内阻小）：近似为短路。
• 一、静态分析 • １静态工作点估算： • 从输入特性中知：晶体管导通时UBE变化很小 （硅管：0.6-0.8V；锗管：0.1-0.3V） • 一般情况UBEQ：（硅管：0.7V，锗管0.2V ） • 1) 从直流通路中：列KVL方程 • IBQ*RB+UBEQ-EC=0 • IBQ=（EC-UBEQ）/RB • 2) 从晶体管电流分配关系 • ICQ=βIBQ • 3) 从直流通路中：列负载回路的KVL方程 • ICQ*RC+UCEQ-EC=0 • UCEQ=EC-ICQ*RC
• *** 只给出输出特性曲线来确定UCEQ和ICQ • 1) 估算IBQ及UBEQ • 2) 利用输出特性曲线来确定ICQ，UCEQ • 由估算的 IBQ 所对应的输出特性曲线 与直流负 载线的交点Q 对应ICQ，UCEQ
2. 动态工作情况分析
• （１）、利用输入特性画出iB，uBE波形 • 设输入为Ui=UmSINwt（mv） • uBE=UBEQ+ui iB=IBQ+IBMSINwt
•
• • • •
（2）、利用输出特性画iC和uCE波形 交流负载线 a、空载时RL=∞ 交流负载线与直流负载线重合，动态工作点在 交流负线上移动，斜率——1/RC • uCE=EC-IC*RC
• b、RL不等于∞ / • 放大电路的交流负载电阻RL =RC‖RL • 交流负载线作法：过Ｑ点作一条斜率 / 为-1/RL 的直线
２、放大偏置时的电流分配与放大关 系： (1) IE=IC+IB (2) IC和IE 》IE
基极电流的少量变化△IB可引起集电极电流△IC 的较大变化 (3) 当IB=0时，IC=ICEO
解释：BJT内部载流子的传输过程 ⑴ 发射区向基区注入电子 ⑵ 电子在基区中的扩散与复合 ⑶ 集电区收集扩散过来的电子
Ib
rbe
R'B
Ic I b
RE1
RL RC
U o
§3.6 共集电极放大电路 和共基极放大电路
• 一、共集电极放大电路
• １、静态工作点计算： • 直流通路
EC=RbIBQ+IEQRe+UBEQ EC=UCEQ+ReIEQ
又 IEQ=（1+β）IBQ IBQ=（EC-UBEQ）/（Rb+（1+β ） Re） ICQ=βIBQ UCEQ=EC-（1+β）IBQRe
U CE EC I C RC I E RE
直流通路
• 3、动态分析： • 交流通路——微变等效电路
• <1> Av： V0 • Av=
Vi
• <2> ri 、ro • ri=Rb1∥Rb2∥[rbe+(1+β)Re] • ro＝Rc • 故 Re↑→Av↓ 矛盾 • 采用改进电路在Re上并联一大电容 (交流旁路)
L be
如果电路如下图所示，如何分析？
+EC RB1 C1 RC C2
T ui
RB2 RE2 RE1
RL CE uo
动态分析： +EC
RB1
C1
RC
T
C2
RB1 ui
RB2
RE1
RL
uo RC
ui
RB2 RE2
RL CE
RE1
uo
交流通路
交流通路：
ui
RB1
RB2
RE1
RL
uo RC
Ii
微变等效电路： U i
四、放大电路的基本分析方法
• １、分析方法：1）图解法：在特性曲线上用作图来进 行分析 • 2）微变等效电路法：在一定条件下等效为线性 电路进行分析 • 3) 计算机仿真
• 一、直流通路，交流通路 • 电路分析的两种基本电路： 1 ）直流通路：静 态 工 作 点 分 析 （ UBEQ ,UCEQ , IBQ , ICQ ） 2）交流电路：动态分析（AV，ri，r0）
• 二、分压式射极偏置电路： • 电路应满足： IRb2>>IBQ UBQ>>UBEQ • 1、稳定工作点原理：
• 目标：温度变化时，使IC维持恒定。 • 如果温度变化时，b点电位能基本不变， 则可实现静态工作点的稳定。
稳定原理：
T IC IE VE、VB不变 VBE IB IC
§3.3 图解分析法
2. 用图解法确定Ｑ点
• 1) 给出输入特性，输出特性曲线 • 2) 画出直流通路：标出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ • 3) 利用输入特性曲线来确定IBEQ和UBEQ • 基极偏置线：UBE=EC-IB*RB 与输入特性曲线的交点对 应的IBQ，UBEQ • 4) 利用输出特性曲线来确定ICQ和UCEQ • 直流负载线： UCE=EC-IC*RC 与输出特性曲线中 IBQ 线 的交点确定ICQ、UCEQ
• 一、BJT的微变等效电路
• rbe称为BJT的输入电阻，它表示BJT的输入特性近似计算公
式：rbe=△UBE/△IB=rb+(1+β)re
• rb----基区体电阻 , re——发射击区体电阻 • rbe =200+（1+B）26(mV)/IE(mA) • rce称为BJT的输出电阻，rce=uce/ic∣I ，一般rce>10k可忽略
§3.5 放大电路的工作点稳定问题
• 一、温度对工作点的影响 • 1)ICBO β VBE影响：T升， β升，输出特性曲线间隔宽， Q点上移，饱和区，放大能力减弱。 • 2) ICBO影响：T升， ICBO升，ICEO升，输出特性曲线向 上平移，Q点向饱和区移动，放大能力减弱。 • 硅管 ICBO很少，影响可忽略。锗管ICBO很大，造成工作 点不稳的主要因素。高温下应选硅管 • 3) VBE影响。 T升， VBE降（导通电压），输入特性曲 线向左移动，IBQ升，工作点上移，ICQ不稳 • 归上述：T升，Q点，饱和区移动 • T降，Q点，截止区移动。
电压增益： AV(db)=20lgAV 分贝 DB b．电流放大倍数 AI=IO/II 电流增益： AI (db)=20lgAI (分贝) c．功率放大倍数：功率增益 20lgAp 分贝 Ap=Po/PI
UO——输出电压（有效值）UI——输入电压（有效值）
2. 最大输出幅度：U0MAX,U0,U0PP（以正弦 为例子） 3.输入电阻: Ri 4.输出电阻：Ro 5. 通频带BW（Bf）
二. 组成原则
(1) 发射结正偏 集电极反偏 使T管处于放大状 态 (2) 输入回路：Ui——产生ib 控制ic (3) 输出回路：使iC尽可能多流到RL上（减少其 他支路的分流） (4) 保证放大电路工作正常，T 处于放大状态，
合理设置静态工作点Q
三. 放大电路的性能指标 １、 放大倍数：输入信号若为正弦波 a. 电压放大倍数：AV=U0/UI
RL rbe (1 ) Re
+EC
RB1 RC
C1
C2
ui
RB2
RL RE CE uo
RE射极直流 负反馈电阻
CE 交流旁 路电容
CE的作用：交流通路中， CE将RE短路， RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。
• • • •
有旁路电容CE: R ' Av≈ r ri＝Rb1∥Rb2∥rbe ro＝RC
• • • •
（２） RL≠∞ UO=Io′RL′=-ICRL′=-βIBRL′ AV=UO/UI=-βIBRL/（IBRBE）= -βRL/RBE=-βRC//RL/RBE
• ３、计算输入电阻和输出电阻
• (1) 计算输入电阻 • RI=UI/IB=RB//RBE=RBE • (2) 计算输出电阻 • 当RL=∞时，向左看进去 • 所以UI=0 IB=0则βIB=0 RO=RC
（负反馈控制）
• 2、静态分析：
+EC
RB1 I1 IB T RB2
算法：
RC
EC RB1 RB 2 RB 2 EC VB I 2 RB 2 RB1 RB 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I 2 I B I1 I 2
I2
U BE VB VE VB I E RE
RE
U B U BE U B IC I E RE RE
对NPN管：VB<VE
特性：IC=ICEO (3) 饱和区 条件：发射结、集电结皆正偏 对NPN管：VCE>VBE 特性：IB增加，IC却不再增加，即 IC≠ß IB ;而 且VCE很小。
四、BJT的主要参数
• 1 电流放大系数 • 共发射极直流电流、交流电流放大系数 • 例：书图3.1.7(b)为3DG6晶体三极管输出特性 曲线，求它的共发射极直流电流、交流电流放 大系数 • 2 极间反向电流 (1) ICBO (2) ICEO • 3 极限参数
第三章 晶体三极管(BJT)及 放大电路基础
• • • • • • • §3.1 半导体BJT 一 BJT结构与电路符号 二 晶体管电流的分配与放大作用 演示实验 结论：１、晶体管起放大作用的条件： 发射结正偏，集电结反偏，称为BJT的放大偏置。 即满足下列电压关系： NPN管：VCB﹥0，VBE﹥0或VC＞VB ＞VE PNP管： VCB﹤0，VBE﹤0或 VC＜VB＜VE
饱和失真
截止失真
Q点合适，Ui幅度过大——双向失真（截止，饱和失真）
选择静态工作点 iC ib
可输出的 最大不失 真信号
uCE uo
§3.4 微变等效电路法
• 条件：指输入信号 UI 变化量小（即小信号） 输入信号频率在低中频范围 • 原因：根据输入，输出特性曲线 • 在 如 上 条 件 下 ： 小信号：——特性曲线近似直线性——可用等 效 的 线 性 电 路 代 替 T 管 低中频：晶体管中结电容的影响极小
B
二、用H参数微变等效电路法分析共射极基
本放大电路
１、画出放大电路的微变等效电路 由BJT的微变等效电路和放大电路的交流通路 可得出放大电路的微变等效电路。
• • • • •
２、求电压增益AV ：AV=UO/UI UI=IBRBE （1） 空载时：RL=∞ U0=I′ORC=-ICRC U0=-βIBRC 所以AV=UO/UI=-βIBRC/（IBRBE）=-βRC/RB
§3.2 共发射极放大电路
• 一、共发射极基本放大电路 教材图3.2.1 • T：NPN型晶体管,放大的核心部件
• VCC： 集电极回路直流电源提供集电结反偏 • RC： 集电极负载电阻,作用:将iC 转换成U0，反应在 输出端 • VBB,Rb:提供发射结正偏和合适的基极偏流
• C1,C2： 隔直流通交流
• ３、共射输出特性曲线
• 共射输出特性曲线是在集电极电流IB一定的情况下，的 输出回路中集电极与发射极之间的电压VCE与集电极电流 IC之间的关系曲线。
工作区域划分： (1) 放大区(线性区) 条件：发射结正偏，集电结反偏 对NPN管：VC>VB>VE 特性：IC=ß IB (2) 截止区 条件：发射结反偏
uo
2)饱和失真
Q点过高，信号进入饱和区 iC
ib
放大电路产生 饱和失真 输入波 形
uCE
输出波形
uo
动态工作情况分析小结
波形的 失真
由于放大电路的工作点达到了三极管 的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为底部失真。 由于放大电路的工作点达到了三极管 的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管， 输出电压表现为顶部失真。
三 BJT静态特性曲线 • BJT静态特性曲线：是在伏安平面上作出的 反映晶体管各极直流电流电压关系的曲线。 • BJT静态特性曲线用途：
•
１、晶体三极管的组态
• 将晶体三极管视为双端口器件，分析其三种典型接法， 称为组态。 共基极接法（CB）
共射接法（CE） 共接接法（CC）
２、共射输入特性曲线
iB /uA iB /uA
60 40 20
iC /mA iC /mA
交流负载线
Q` Q IBQ Q`` vBE/V vBE/V
ICQ t
Q` Q
60uA 40uA
Q`` 20uA vC E/V vC E/V
t
t
VBEQ
t
VC EQ
3. 非线性失真 1) 截止失真 Q点过低，信号进入截止区
iC 放大电路产生 截止失真 输入波形 uCE ib
• 1． 直流通路：直流信号通过的电路 • 原则：遇C——视为开路 • 遇L——视为短路
• 1． 交流通路：交流信号通过的电路 • 原则：遇 C—— （充分大） —— 近似视 为短路 • 遇L——（充分大）——近似视为开路 • 直流电源（内阻小）：近似为短路。
• 一、静态分析 • １静态工作点估算： • 从输入特性中知：晶体管导通时UBE变化很小 （硅管：0.6-0.8V；锗管：0.1-0.3V） • 一般情况UBEQ：（硅管：0.7V，锗管0.2V ） • 1) 从直流通路中：列KVL方程 • IBQ*RB+UBEQ-EC=0 • IBQ=（EC-UBEQ）/RB • 2) 从晶体管电流分配关系 • ICQ=βIBQ • 3) 从直流通路中：列负载回路的KVL方程 • ICQ*RC+UCEQ-EC=0 • UCEQ=EC-ICQ*RC
• *** 只给出输出特性曲线来确定UCEQ和ICQ • 1) 估算IBQ及UBEQ • 2) 利用输出特性曲线来确定ICQ，UCEQ • 由估算的 IBQ 所对应的输出特性曲线 与直流负 载线的交点Q 对应ICQ，UCEQ
2. 动态工作情况分析
• （１）、利用输入特性画出iB，uBE波形 • 设输入为Ui=UmSINwt（mv） • uBE=UBEQ+ui iB=IBQ+IBMSINwt
•
• • • •
（2）、利用输出特性画iC和uCE波形 交流负载线 a、空载时RL=∞ 交流负载线与直流负载线重合，动态工作点在 交流负线上移动，斜率——1/RC • uCE=EC-IC*RC
• b、RL不等于∞ / • 放大电路的交流负载电阻RL =RC‖RL • 交流负载线作法：过Ｑ点作一条斜率 / 为-1/RL 的直线
２、放大偏置时的电流分配与放大关 系： (1) IE=IC+IB (2) IC和IE 》IE
基极电流的少量变化△IB可引起集电极电流△IC 的较大变化 (3) 当IB=0时，IC=ICEO
解释：BJT内部载流子的传输过程 ⑴ 发射区向基区注入电子 ⑵ 电子在基区中的扩散与复合 ⑶ 集电区收集扩散过来的电子
Ib
rbe
R'B
Ic I b
RE1
RL RC
U o
§3.6 共集电极放大电路 和共基极放大电路
• 一、共集电极放大电路
• １、静态工作点计算： • 直流通路
EC=RbIBQ+IEQRe+UBEQ EC=UCEQ+ReIEQ
又 IEQ=（1+β）IBQ IBQ=（EC-UBEQ）/（Rb+（1+β ） Re） ICQ=βIBQ UCEQ=EC-（1+β）IBQRe
U CE EC I C RC I E RE
直流通路
• 3、动态分析： • 交流通路——微变等效电路
• <1> Av： V0 • Av=
Vi
• <2> ri 、ro • ri=Rb1∥Rb2∥[rbe+(1+β)Re] • ro＝Rc • 故 Re↑→Av↓ 矛盾 • 采用改进电路在Re上并联一大电容 (交流旁路)
L be
如果电路如下图所示，如何分析？
+EC RB1 C1 RC C2
T ui
RB2 RE2 RE1
RL CE uo
动态分析： +EC
RB1
C1
RC
T
C2
RB1 ui
RB2
RE1
RL
uo RC
ui
RB2 RE2
RL CE
RE1
uo
交流通路
交流通路：
ui
RB1
RB2
RE1
RL
uo RC
Ii
微变等效电路： U i
四、放大电路的基本分析方法
• １、分析方法：1）图解法：在特性曲线上用作图来进 行分析 • 2）微变等效电路法：在一定条件下等效为线性 电路进行分析 • 3) 计算机仿真
• 一、直流通路，交流通路 • 电路分析的两种基本电路： 1 ）直流通路：静 态 工 作 点 分 析 （ UBEQ ,UCEQ , IBQ , ICQ ） 2）交流电路：动态分析（AV，ri，r0）
• 二、分压式射极偏置电路： • 电路应满足： IRb2>>IBQ UBQ>>UBEQ • 1、稳定工作点原理：
• 目标：温度变化时，使IC维持恒定。 • 如果温度变化时，b点电位能基本不变， 则可实现静态工作点的稳定。
稳定原理：
T IC IE VE、VB不变 VBE IB IC
§3.3 图解分析法
2. 用图解法确定Ｑ点
• 1) 给出输入特性，输出特性曲线 • 2) 画出直流通路：标出IBQ，ICQ，UBEQ，UCEQ • 3) 利用输入特性曲线来确定IBEQ和UBEQ • 基极偏置线：UBE=EC-IB*RB 与输入特性曲线的交点对 应的IBQ，UBEQ • 4) 利用输出特性曲线来确定ICQ和UCEQ • 直流负载线： UCE=EC-IC*RC 与输出特性曲线中 IBQ 线 的交点确定ICQ、UCEQ
• 一、BJT的微变等效电路
• rbe称为BJT的输入电阻，它表示BJT的输入特性近似计算公
式：rbe=△UBE/△IB=rb+(1+β)re
• rb----基区体电阻 , re——发射击区体电阻 • rbe =200+（1+B）26(mV)/IE(mA) • rce称为BJT的输出电阻，rce=uce/ic∣I ，一般rce>10k可忽略
§3.5 放大电路的工作点稳定问题
• 一、温度对工作点的影响 • 1)ICBO β VBE影响：T升， β升，输出特性曲线间隔宽， Q点上移，饱和区，放大能力减弱。 • 2) ICBO影响：T升， ICBO升，ICEO升，输出特性曲线向 上平移，Q点向饱和区移动，放大能力减弱。 • 硅管 ICBO很少，影响可忽略。锗管ICBO很大，造成工作 点不稳的主要因素。高温下应选硅管 • 3) VBE影响。 T升， VBE降（导通电压），输入特性曲 线向左移动，IBQ升，工作点上移，ICQ不稳 • 归上述：T升，Q点，饱和区移动 • T降，Q点，截止区移动。
电压增益： AV(db)=20lgAV 分贝 DB b．电流放大倍数 AI=IO/II 电流增益： AI (db)=20lgAI (分贝) c．功率放大倍数：功率增益 20lgAp 分贝 Ap=Po/PI
UO——输出电压（有效值）UI——输入电压（有效值）
2. 最大输出幅度：U0MAX,U0,U0PP（以正弦 为例子） 3.输入电阻: Ri 4.输出电阻：Ro 5. 通频带BW（Bf）
二. 组成原则
(1) 发射结正偏 集电极反偏 使T管处于放大状 态 (2) 输入回路：Ui——产生ib 控制ic (3) 输出回路：使iC尽可能多流到RL上（减少其 他支路的分流） (4) 保证放大电路工作正常，T 处于放大状态，
合理设置静态工作点Q
三. 放大电路的性能指标 １、 放大倍数：输入信号若为正弦波 a. 电压放大倍数：AV=U0/UI
RL rbe (1 ) Re
+EC
RB1 RC
C1
C2
ui
RB2
RL RE CE uo
RE射极直流 负反馈电阻
CE 交流旁 路电容
CE的作用：交流通路中， CE将RE短路， RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。
• • • •
有旁路电容CE: R ' Av≈ r ri＝Rb1∥Rb2∥rbe ro＝RC
• • • •
（２） RL≠∞ UO=Io′RL′=-ICRL′=-βIBRL′ AV=UO/UI=-βIBRL/（IBRBE）= -βRL/RBE=-βRC//RL/RBE
• ３、计算输入电阻和输出电阻
• (1) 计算输入电阻 • RI=UI/IB=RB//RBE=RBE • (2) 计算输出电阻 • 当RL=∞时，向左看进去 • 所以UI=0 IB=0则βIB=0 RO=RC
（负反馈控制）
• 2、静态分析：
+EC
RB1 I1 IB T RB2
算法：
RC
EC RB1 RB 2 RB 2 EC VB I 2 RB 2 RB1 RB 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I 2 I B I1 I 2
I2
U BE VB VE VB I E RE
RE
U B U BE U B IC I E RE RE
对NPN管：VB<VE
特性：IC=ICEO (3) 饱和区 条件：发射结、集电结皆正偏 对NPN管：VCE>VBE 特性：IB增加，IC却不再增加，即 IC≠ß IB ;而 且VCE很小。
四、BJT的主要参数
• 1 电流放大系数 • 共发射极直流电流、交流电流放大系数 • 例：书图3.1.7(b)为3DG6晶体三极管输出特性 曲线，求它的共发射极直流电流、交流电流放 大系数 • 2 极间反向电流 (1) ICBO (2) ICEO • 3 极限参数
第三章 晶体三极管(BJT)及 放大电路基础
• • • • • • • §3.1 半导体BJT 一 BJT结构与电路符号 二 晶体管电流的分配与放大作用 演示实验 结论：１、晶体管起放大作用的条件： 发射结正偏，集电结反偏，称为BJT的放大偏置。 即满足下列电压关系： NPN管：VCB﹥0，VBE﹥0或VC＞VB ＞VE PNP管： VCB﹤0，VBE﹤0或 VC＜VB＜VE
饱和失真
截止失真
Q点合适，Ui幅度过大——双向失真（截止，饱和失真）
选择静态工作点 iC ib
可输出的 最大不失 真信号
uCE uo
§3.4 微变等效电路法
• 条件：指输入信号 UI 变化量小（即小信号） 输入信号频率在低中频范围 • 原因：根据输入，输出特性曲线 • 在 如 上 条 件 下 ： 小信号：——特性曲线近似直线性——可用等 效 的 线 性 电 路 代 替 T 管 低中频：晶体管中结电容的影响极小
B
二、用H参数微变等效电路法分析共射极基
本放大电路
１、画出放大电路的微变等效电路 由BJT的微变等效电路和放大电路的交流通路 可得出放大电路的微变等效电路。
• • • • •
２、求电压增益AV ：AV=UO/UI UI=IBRBE （1） 空载时：RL=∞ U0=I′ORC=-ICRC U0=-βIBRC 所以AV=UO/UI=-βIBRC/（IBRBE）=-βRC/RB
§3.2 共发射极放大电路
• 一、共发射极基本放大电路 教材图3.2.1 • T：NPN型晶体管,放大的核心部件
• VCC： 集电极回路直流电源提供集电结反偏 • RC： 集电极负载电阻,作用:将iC 转换成U0，反应在 输出端 • VBB,Rb:提供发射结正偏和合适的基极偏流
• C1,C2： 隔直流通交流