共射极放大器原理

2) 、动态情况下的图解分析
（1）、输入回路的图解分析：
设信号电压为: ui = UimSint
则基极总电压为：
uBE = UBEQ ui = UBEQ UimSin t
是信号电压 ui 和静态电压UBEQ 的叠加。 基极总电流为：
iB = IBQ ib = IBQ IimSint
它也是信号电流 ib 和静态电流 IBQ 的叠 加值。 设: Uim=0.02V、画出波形如下图：
其中 : R = RC // RL 称为集电极交流等效电阻。
+ Rc RL
u0
_
动态时，uce 和 ic 在Q点近移动，可见 交流负载线是通过 Q 点的， 因此可以再找 出一点，即可作出交流负载线，此点为：
F(UCEQ ICQRL ,0)
连接FQ,并 延长FQ交纵轴 于L点，
直线FL即是 交流负载线
IC
Q′
IC
Q
0
t
0
Ib = 0 Q
ib2
0 u ce2 u ce
t
为了使放大电路的输出电压幅度 尽可能大，而非线性失真小一般将静 态工作点设置在交流负载线中段稍下 一点。
二、稳定工作点的偏置电路
在共射基本放大器中，IBQ
=
EC
UBEQ Rb
EC Rb
是固定不变的，叫固定偏置电路，其温度稳
性很差，当温度变化时，三极管的反向饱和
u ce
(V)
当 ib 在 20～60 A 变化时, ic 和 uce
随之变化的曲线如图：
ic (mA)
L 交流负载线
ic = 0.9Sint M
2.7 ic (mA ) 3
Icm
1.8
2
Q
Q
80
i b(A)
60
60
40
40 Ibm = 40A
0.9
1
0 2 t 0
0
5
Q
10
ib = 20A 20
Lic (mA )
M 3
2
Q
1
0 5 10
80
60
40
ib = 20A
F 15
N
20
0
u ce
(V)
第二种方法：
1、在三极管输出特性曲线上作出直流
负载线MN.
D
2、在纵轴上
确定
ic
=
EC RL
辅助点
ic (mA)
D的位置. 由于:
M 3
UCE = EC icRL 2
Q
令：ic=0 N
1
则：UCE=EC，
可得出静态工作点计算公式：
(1)
IBQ
=
EC
UBEQ Rb
EC Rb
(2) ICQ = IBQ
(3)
（1）～（3）式即为计算公式
代值计算：
已知： EC = 20V， RC= 6K W ， Rb= 470 KW ， RL=6K W ，
静态工作点计算如下：
IBQ
=
EC
UBEQ Rb
=
20 0.7 470
Ucem = 3.6V.
结论：
（1） u0 和 ui 相位相反， （ 2）、信号被放大了.
在前面的实例中，输入信号电压的幅值 为：Uim = 0.02 V, 通过放大器放大， 输出 电压幅值为： U0m = 3.6 V, 即 U 0m 是 Uim 的180倍,实现了电压放大.
计算举例：
例 6—2：如图所示共射放大电路，各 元件参数已标在图上 ，三极管输出特性曲 线也已给出，设：UBEQ = 0. 7 V,要求：
计算IBQ: IBQ = EC
在输入特性曲线上
UBEQ Rb Ib
EC Rb
过IBQ 作水平线交曲线于 IBQ Q点，即为静态工作点，
Q
过Q点作垂线交横轴一点， 即为 UBQ.
0
U BQ U be
输入特性
为了图解分析 ICQ 、UCEQ 的值，画出 直流通路的输出回路如下：
由图可知，虚线
左边是非线性元件三 极管，可用其输出特
IE
=
UB UBE Re
UB Re
稳定的条件：UB>>UBE , I2>>IBQ
通常选择：
I2= (5～10)IBE, UB=(5～10)UBE.
例6-3 图示为固定偏置电路和分压式工 作点稳定电路，已知两个放大电路中三极管 参数均为： = 50, UBEQ = 0.7V.
第四节 晶体管低频小信号放大器
一、低频放大器的工作原理
1、共射基本放大器的组成
电路图如下：
C2
C1
+
Rs
b
c V
RC
e
RL
Rb
Ec
Us ～
-
+
Eb
输入回路
输出回路
各元件名称及作用：
V —晶体三极管,具有电流放大作用。 Eb—基极回路电源. Rb —基极偏流电阻，它给三极管提供基 极 电流 IB 。 Ec—集电极回路电源。 Rc—集电极电阻，它的作用是把三极管电 流放大作用以电压放大的形式表现出来。
ic1
IC
Q
i b1
0
ic2
0
Q
0 0
u ce1
Q ib2 Ib = 0
0
u
u ce
ce 2
t
t
当静态工作点选在 Q′点时，ib 在正半 周晶体管会进入饱和区形成饱和失真。
ic1
0
IC
Q
i b1
Q
0
0
Ib = 0
u ce
当静态工作点选在 Q〞点 时，ib 在 负半周电路会进入截止区，形成截止失真。
0 RL
输入回路
输出回路
1)、静态时的情况：
静态时放大器的输入交流信号电压为零，
即：Ui=0
这时：IBQ = 定值
I CQ = 定值
UCEQ = 定值
参数：IBQ ,ICQ, UCEQ
EC
Rb RC IC
IB b
Ube
c
U V
e ce
就是放大器的静态工作点。
画出直流等效电路如图:
由图可知: EC = IBQR b UBEQ
I BQ
性曲线表示；右边是 线性电路，可列出IC 和 UCE 的关系为：
UCE = EC ICRC
IC
+
RC
V
UCE +
- EC
-
对于给定放大器，EC 和 RC 是定值 , 因此，这是一个直线方程. 三极管输出特性
曲线如图。找出以下两个特殊点：
令: UCE = 0,
IC
则:
IC
=
EC,
RC
得M点
u ce
RL
称为放大器的交流负载线，
交流负载线的作法如下：
第一种方法：在输出特性曲线族图上 作出直流负载线MN,如下图：
（2）、输出回路的图解分析：
画出交流通路如下： 按图标
ic
+
电压、电流 正方，集电 极回路外电
u+ i _～ R b
c b
+
ue be
_
_
路部分伏安
特性为： uce = ic RL
1）、静态情况下的图解分析法 画出直流通路：
RB
C1
ui
RC
C2
bc
V
e
RL
EC RB
IC RC
EC
bc
u0
Ib
V
UCE e
U CE
基本放大电路
直流通路
静态工作点是指输入交流信号电压 ui 等于零时放大器的 UBEQ,,IBQ,ICQ 和UCEQ
四个参数。其中 UBEQ= 0.7V 是个常数， 其余三个参数用下面方法确定：
2
令 IC = 0 得N点： 4
N(0,20V)
0 5 10
180A
160A
120A
80A
40A
15
N 20
u ce
(V)
作直线MN。 即为直流负载线
第二步,在纵轴
16
ic (mA)
D
上确定
ic
=
EC RL
辅助
14
12 M′
点D的位置。
10
180A
由于：Uce = EC icRL 8 M
160A
40(A)
ICQ = IBQ = 45 40103 = 1.8(mA)
UCEQ = EC ICQRC = 20 1.8 6 = 9.2(V)
2)、动态时的情况：
在输入端加上正弦输入电压 ui、这时
放大器的工作状态称为动态。动态时输入 和输出电压的波形如下图：
ui
(a)
0
ib
(b) 0
ic
(c)
(IBQ<<I1)
C1
则基极电位为： ui I2
IBQ b c
V
e
R
U
b2
E
Re
u0
UB
=
Rb2 R b1 R b2
EC
分压式偏置稳定电路
(2)、利用发射极电阻 Re 来获得直流负 反馈，稳定静态工作点。过程如下：
T(C) ICEO ICQ UE UBE IBQ ICQ
通常，UB>>UBE 所以发射极电流为：
= E C ICQ R C icR C = U CEQ u ce
由于电容 C2 的隔直作用，放大器 的输出端只有集电极总电压 uCE 的交 流分量 uce ,所以输出交流电压为：
u0 = uce = icRC
负号表示输出电压 u0 与 ic 是反相关系。 这是共发射极放大器的重要特点。
3、放大器的图解分析法
由于C2 的隔直作用，只有集电极交流 分量uce 送到了输出端.
即： u0 = uce = UcemSin (t 180o )
这就是放大器放大后的输出信号。
由图可知，ib 在 20～60 A 之间波动，
ic 在 0.9～2.7mA 之间波动，由此引起 uce在5.6～12.8V之间波动， 输出电压的幅值为：
（1）作出交流负载线，并画出输出电 压的波形。
（2）若负载电阻 RL断开，画出此时 u0 的波形。
解： 第一步，作出直流负载线，并根
据 IBQ 确定出静态工作点的位置。
根据：
ic (mA)
Uce = EC ICRC 12 M
令 Uce = 0 得M点：180
M( 20V = 8mA,0) 6
2.5KW
0
UCEQ
得N点。
5 10
80
60
40
ib = 20A
15
NN
20
0
u ce
(V)
连接D、N两点, 可得斜率为 1 RL 的
辅助线DN 3、过Q点作辅
ic (mA)
D
助线DN 的平行线 M′
M′N′
它就是交 流负载线。
M 3 2
1
0
80
Q
UCEQ 5 10
60
40
ib = 20A
N′
15
N
20
0
u i(V)
u BE(V)
+0.02
0.72
0 -0.02
可以看出:
t 0.7
2 0.68
0
i b(A)
2 t
60
基极电流 Ib 的变化
40
Q
20
范围为20~60 (A)
u 0 0.68 0.72
be(V)
0.7
根据方程: uce = icRL ,可在三极管的
输出特性曲线族上作出直线LF。
直线的斜率为：tg = ic = 1
令IC =0,
M
ICQ
Q
则：UCE = EC ,得N点。 0
U CEQ
IBQ
N
U CE
连接M,N两点，直线MN就是直流负载线
直流负载线的斜率为：
tg = EC RC = 1
EC
RC
由图可以看出：直流负载线MN交曲
线 IB = iBQ 于 Q点, Q点就是放大器的静态 工作点
由Q点向横轴引垂线，交点就是ICEQ ； 再由Q点向纵轴引垂线，交点就是ICQ
C1、C2—耦合电容，具有“隔直流通交 流的特点。
2、共射极基本放大器的工作原理 共发射极基本放大器电路如下： 设电路各元件取值如下：
EC = 20 V
RC= 6K W
R
=
b
470
K
W
RL=6K W
= 45
+Ec
Rb
C1
+
Rs ui
～ U- s
i i RC
c C2
b
b
c V
u u u e ce
ce
电流 ICBO 和 值均会增大， 使工作点偏离
原来位置，严重时将使三极管进入饱和或截
止区而失去放大能力。
为了保持静态工作点的稳定，可采用下 面的直流负反馈静态工作点稳定电路。
电路图如下：
（1）、利用电阻Rb1 和RB2 分压来稳定基 极电位。设：
EC
I1= I2+IBQ≈ I2
I1
R
R
b1
C
ICQ C2
0
u ce
(d)
0
UBE U beq
u BE
+
t0
t0
t
IB Ibq
iB
+
t0
t
0
t
IC Icq
iC
+0
t
t0
t
UCE Uceq
u CE
+
t0
t0
t
由图可得:
基极总电压是静态电压 UBE 和信号电
压 ui 的叠加，
即： uCE = UBEQ ui
同理，基极总电流也是静态基极电流 IBQ 和交变信号电流 Ib 的叠加.
即： iB = IBQ ib
由于工作在放大区，ic = ib 因此有：
iC = iB = IBQ ib = ICQ ic
可见，集电极总电流也是由静态电流
ICQ 和信号电流 ic 叠加的。 同样，集电极总电压也是由静态电压
U
和交变信号电压
CEQ
u ce
叠加的。
即：u CE = E C iC RC = E C (ICQ ic )R C
令： ic= 0
6
2 ICQ
Q
120A 80A
则：UCE=EC 此点即为N点。
4
0
40A
5
UCEQ N′
10 15
N
20
u ce
(V)
连接D、N两点，过Q点作M′N′平行于
DN,直线M′N′就是交流负载线。
由图可以看出： 16 ic (mA)
当 Ib 在40～120 14
A 变动时，uce
的变
12 10
动如曲线（1）， 8 M
当RL断开时，uce 6 的变动如曲线（2） 2
ICQ
4
可见：放大器
0
0
带上负载后，放大
5
0
倍数 Au 变小了。
t
180A
160A
120A Q
80A
UCEQ
10 15 （1）
40A
u ce
20 (V)
u ce
（2）
4、工作点对波形失真的影响
静态工作点选择不当时，放大器会产 生失真，如图所示：
F
15
N
20
0
u ce 0
(V)
2 t
uce = 3.6Sint
2
ห้องสมุดไป่ตู้
由图可以看出，ib 的微小的变化，引起 ic 较大的变化，因而引起 uce 发生变化；
ic和uce 分别在 ICQ 和UCEQ 的基础上按 正弦规律变化，
即： ic = ICQ IcmSint
uce = UCEQ UcemSin (t 1800 )