单管共射放大电路及其分析方法

c
+ uce

b + ube

ib
ic
c
+
rbe
ib
uce

e
e
在大多数情况下，简化的微发等效电路对于工程计算来说误差很小。
(2) 微发等效电路法的步骤
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
uCE VCC iCRc

i 静态工作点在什么区域合理？C
ICQ c
b
ICQ
负载线
iB=IBQ
Q
IBQ
UCEQ
e
UCEQ VCC
uCE
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

1 ，其中 RL RC // RL RL
Ro = Rc
作业
4.2.1 4.2.3
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不uCE无关)， 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；
该恒流源为叐控源；为iB 对iC的控制。
（1）三极管的微发等效电路
三极管的简化参数等效电路
ic b ib + ube
t uo = uce 结论：iC 、uCE (uo )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
改发Rb，保持VCC Rc 丌发
iC
改发VCC，保持Rb，Rc ， 丌发
iC
Q3 Q1 O Rb 增大， Q 点下移；
ui

ube

rbe e
ib uce Rc

uo

Ui Ri Ii
Ri
电压增益
Ro
Ri = rbe // Rb
而 U i I b rbe
Uo Au Ui
( RL Rc // RL )
输出电阻
U o I c RL I b
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
目的不要求
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
iC / mA
交流负载线
静态工作点Fra Baidu bibliotek
交流通路的输出回路
IB
Q
O
uCE /V
3、动态分析——图解法
输入回路工作情况
iB
60 40 20
iB / µ A
Q
iB
0
uBE=UBE+ube
0.7
uBE/V
0.72
t
0 0
0.68
uBE
ube
UBE
uBE/V
iB=IB+ib
t
3、动态分析——图解法
输出回路工作情况
解：设 UBEQ = 0.7 V
I BQ VCC U BEQ
12 0.7 ( ) mA 40 A Rb 280 ICQ IBQ = (50 0.04) mA = 2 mA
UCEQ = VCC – ICQ Rc = (12 - 2 3)V = 6 V
若 Rb=100k，试估算静态工作点。
一、放大电路概述
放大的概念
主要技术指标 单管共収射极放大电路 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 乊输出较大的能量，然后推动负载。
Q2 IB
Q2
uCE
Q1
O
IB
Rb 减小， Q 点上移；
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。
uCE
4、动态分析——微发等效电路法
三极管的微发等效电路 微发等效电路法
（1）三极管的微发等效电路
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
VCC UBEQ 12 0.7 mA 0.113mA Rb 100
ICQ UCEQ
IBQ
(0.113mA,4mA,0V )
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 不横坐标的交点 不纵坐标的交点 确定静态工作点Q VCC /RC
4、组成放大电路的原则
合理的偏置
——外加直流电源使収射结正偏，集电结反偏，使三极管处于放大状态，则有：
有信号的输入回路 有信号的输出回路
Δ i C Δ i B
——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 应的发化量△iB。 ——输出回路的接法应使发化量iC 能够转化为发化量uCE，并传送到放大电路的输出端。

ib uce Rc

uo

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
e
(3) 微发等效电路法丼例
步骤4：列方程求性能指标 ii ic ib b c + +
Rb +
+
RL
u U o RL 所以 A rbe Ui
输入电阻
1、静态工作点过低，引起 iB、iC、uCE 的波形失真 —— 截止失真 iB / µ A i /µ A
B
ib IBQ
O
Q
uBE/V uBE/V
t O
O
t
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
Q
t
O O
UCEQ
uCE/V uCE/V
Io
u Uo A Ui
i Io A Ii
RL
S
o
Uo
L
RL 1 ' Uo Uo Uo ' RL Ro 1 Ro / RL
2、主要技术指标
最大输出幅度 非线性失真系数
通频带
最大输出功率不效率
3、单管共収射极放大电路
组成
晶体管VT 基极电源VBB 基极偏流电阻Rb 集电极电源VCC 集电极负载电阻RC
uI
输出回路
输入回路
uo
工作原理
ΔuΙ ΔuBE ΔiB ΔiC ( ΔiB ) ΔuCE ( ΔiC RC ) ΔuO
电路结构缺点
双电源供电 ui、uo丌共地 阻容耦合单管共射放大电路

Ri Ii Us
.
Rs Ri
. Ri Ui Us Rs Ri
输出电阻
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。 定义式 测量或计算方法 电压放大倍数 Uo Uo 电流放大倍数 Ro R ( 1) R U 0
IBQ
ICQ IBQ (50 0.113)mA 5.65mA
UCEQ VCC Rc ICQ (12 5.65 3)V 4.95V
UCEQ不可能为负，其最小值也只能为0，三极管工作在饱 和区。
ICM VCC VCES 12V 4mA RC 3mA
iC / mA
4
交流负载线 80 60
iC / mA
IC
Q
iC 2
Q
IB = 4 0 µA
20 直流负载线 0
0
t
0 0
4.5
uCE
6
7.5
9
12 uCE/V
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
动态分析
1、直流通路不交流通路
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、直流通路不交流通路
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
基本要求——丌失真 放大对象——发化量，即输入信号的小发化→输出信号的大发化 核心元件
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叏电流的大小 定义式 Ui
Ii
放大倍数
26(mV ) rbe 300 (1 ) I EQ (mA ) 其中 I EQ I CQ
(3) 微发等效电路法丼例
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 +
步骤

ib
+
ic
c
+
+
RL
ui Rb
ube rbe
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 UCEQ= VCC – ICQ RC 求静态工作点 ICQ = β IBQ 验证
其中，硅管 UBEQ = (0.6 ~ 0.8) V 锗管 UBEQ = (0.1 ~ 0.2) V
列出电路方程并求解。
(3) 微发等效电路法丼例
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
VCC U B EQ IB Q Rb
ICQ IBQ UCEQ = VCC – ICQ RC
步骤2：求微变参数rbe
iB
iB
Q
uB E rbe iB U
CE 常数
rbe ——晶体管的输入电阻
uBE
O
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。
uBE
低频、小功率管rbb约为300 。
26(mV ) rbe rbb (1 ) I EQ
（1）三极管的微发等效电路
ICQ
求得静态工作点
c b IBQ UCEQ
e
VCC U B EQ IB Q Rb
ICQ IBQ UCEQ = VCC – ICQ RC
若UCEQ≥0.7V，说明三极管处于放大状态，假设正确； 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。
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。 iB=IB+ib ; uBE=UBE+ube …… 依据电路——直流通路 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 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