西安交大模拟电子技术课件第2章(2)

· · ·

·
Ri
·
·
Ro
·
I b rbe (1 ) I b R E U o I c ( RL // RC ) I c RL
· Uo R L · Au · 1.72 Ui rbe (1 ) R E 上页 下页 后退 ·
模拟电子技术基础
RL uo
U BEQ
直流通路

T
I CQ



U CEQ

上页
下页
后退
模拟电子技术基础
VCC
RB
I BQ
RC
U BEQ

T
I CQ

U CEQ

(b)
首先画出放大电路的交流通路
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下页
后退
模拟电子技术基础
VCC
交流通路

ui

RB C1
RC
C2

RL
T



uo ui
ii
T
RB
RC
+ _ _
T
+
_
这种作用称为直流电流负反馈。
上页
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后退
模拟电子技术基础
电容CE的作用： a. 对于交流信号满足
1 RE C E
+ + + + T
b. 交流信号对地短路，使 RE只对直流信号有反馈， _ 而对交流信号无反馈。
电容CE称为旁路电容。
+
_
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后退
模拟电子技术基础
[例1] 在图示电路中，RB1=39kΩ，RB2=10kΩ，RC=2.7kΩ， RE=1kΩ，RL=5.1kΩ，C1=C2=10μF，Ce=47μF，VCC=15V， 晶 体管T的 =100、rbb'=300Ω、UBEQ=0.7V 。试求： (1) 放大电路的静态工作点值 (2) Au、R i、Ro的值。
ii
ib
rbe
b c
ic
ib

ui


RB
e
RC RL uo
•
输入电阻
I b rbe (1 ) I b R E Ui Ri Ib Ib

Ri = Ui/Ii=RB//Ri'
其中
上页
下页
后退
模拟电子技术基础
ii
ib
rbe
b c
ic
ib

ui


RB
e
RC RL uo
•
故
I BQ
+ + _ _ + _
T
+
_
ICQ =
IBQ = 100×0.0217 = 2.17 mA
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后退
模拟电子技术基础
UCEQ = VCC－ICQRC－IEQRE ≈VCC－ICQ(RC＋RE)
=15－2.17×(2.7＋1) =6.97 V
+ + _ _ + _
T
+
_
上页
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后退
模拟电子技术基础
故
2UCEQ=2×8.1=16.2V Uo pp= min[2UCEQ , 2 |ICQ| RL'] = 3.9 V 上页 下页 后退
模拟电子技术基础
思考题 1. 晶体管用微变等效电路来代替，条件是什么？ 2. 电压放大倍数Au是不是与 成正比？ 3. 为什么说当一定时通过增大IE来提高电压放大倍数 是有限制的？试从IC和rbe两方面来说明。 4. 能否增大RC来提高放大电路的电压放大倍数？当RC 过大时对放大电路的工作有何影响？设IB不变。
RL
uo


ui

ib

b c
ib

ic
RC
微变等效电路 其次画出放大电路 的微变等效电路

Ri
RB rbe
e
RL
uo

Ro
下页 后退
上页
模拟电子技术基础
ii
ib
RB rbe

ui
图中
b c
ib
ic
RC

Ri
RL
uo
e

Ro
由微变等效电路得 · · Uo Au · Ui 上页 下页 后退
模拟电子技术基础
c. 输出电阻Ro
U 由定义： Ro I
ui
Ui 0 RL

ib bT c
RB rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

Tc
ic
ib RC
e
ii
ib

画出求输出电 阻的等效电路
b
i
ui 0

RB rbe
u

Ro
后退
上页
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模拟电子技术基础
由图可知
求输出电阻 的等效电路 ii
2. 对于分压式偏置电路，为什么只要满足I2>>IB和 VB>>UBE两个条件，静态工作点才能基本稳定？ 3. 对于分压式偏置电路，当更换晶体管时，对放大电 路的静态值有无影响？试说明之。
5. Rbe、rce、 Ri、 Ro是交流电阻，还是直流电阻？在Ro 中包括不包括负载电阻RL？
6. 如果输出波形失真，静态工作点不合适吗？
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模拟电子技术基础
2.5
1. 安全性
静态工作点的选择和稳定
2.5.1 选择静态工作点Q应该考虑的几个主要问题
Q应该在安全区，且应该在安全区中的放大区。
RC

RL uo

b. 输入电阻Ri
由图可知
Ui Ri Ii
上页
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后退
模拟电子技术基础
ui
Ri

ib bT c
RB
rbe
e
ic
ib
RC

RL uo

故
Ui Ui 1 Ri RB // rbe Ui Ui 1 1 Ii RB rbe RB rbe
通常
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后退
i
rce
RC

u

RB RE
•
上页 下页 后退

模拟电子技术基础
ii
ib
rbe
bc e
ic
ib
i

ui
rce
RC

u
化电流源为电压源
ib
rce

RB RE
•

i

ui
ic
rbe

RB RE

ib rce
RC


u
•
上页 下页

后退
模拟电子技术基础
ib
rce
i

ui
ic
rbe

RB RE

rbe减小
上页
Ri减小
下页 后退
模拟电子技术基础
5. 功耗和噪声
减小电流|ICQ|，可以降低电路的功耗和噪声。
2.5.2
静态工作点的稳定
1．引起Q点不稳定的原因
（1）温度对Q点的影 响 a. 温度升高，β增大
b. 温度升高， ICBQ增大 c. 温度升高， |UBE|减小
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导致集电极电流ICQ增大
ib rce
RC


u
•
由图得

上页
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后退
模拟电子技术基础
共射极放大电路的特点： (a) 有电压放大能力。 (b) uo与ui反相。 (c) 具有电流放大能力和功率放大能力。 (d) 具有低的输入电阻和高的输出电阻。
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后退
模拟电子技术基础
思考题
1. 静态工作点不稳定对放大电路有何影响？
ui
故

ib bT c
RB
rbe
e · Uo · Au · Ui
ic
ib
RC

RL uo

· I b ( RC // RL ) · I b rbe RL rbe
uo与ui相位相反
式中
上页 下页 后退
模拟电子技术基础
ui
Ri

ib bT c
RB
rbe
e
ic
ib
(2) 从环境入手 采用恒温措施。 采用温度补偿 (3) 从电路入手 引入负反馈
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模拟电子技术基础
2.5.3 负反馈在静态工作点稳定中的应用
（1） 电路组成
+ + + + T +
_
_
上页
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后退
模拟电子技术基础
（2） Q点稳定的条件 I＞＞ IBQ UBQ >>UBEQ 故基极电位
VCC
(a) 晶体管的IBQ，ICQ 及UCEQ； (b) 放大电路的Au，Ri，Ro及 Uo pp。

ui

RB C1
RC
C2

T


RL uo


[解] (a) 画出放大电路的直流通路 上页 下页 后退
模拟电子技术基础
VCC
VCC
RB

ui

RB C1
RC
C2

T

I BQ
RC

由图可知：
+ + +
+
_
T
+
_
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模拟电子技术基础
[解] (1) 求静态工作点有两种方法 方法一：戴维南等效电路法
直流通路
+ + +
+
T +
+
T
+ _
_
_ _
上页 下页
_
后退
模拟电子技术基础
对输入回路进行 戴维南等效
等效电路
T _ + _
+
_
+ + _ _ T + + _
图中
_
RB = RB1//RB2 =7.96kΩ
RB2 U BQ VCC RB1 RB2
硅管 5～10倍 锗管 10～20倍
直流通路
+ _ _
T
+
_
上页
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后退
模拟电子技术基础
稳定Q点的机理
T↑
↑
↑
↓
↓
↓
+ _ _
T
+
_
上页
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后退
模拟电子技术基础
小结：
稳定Q的机理是：
电路将输出电流IC在RE上 的压降返送到输入回路，产生 了抑制IC改变的作用，使IC基 本不变。
ui 0
ib 0
ib

ui 0
b
Tc
ic
ib RC
i

RB rbe
e
u

Ro
故
U Ro I
U i 0 RL
RC
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模拟电子技术基础
[例] 在图示电路中，已知：VCC=12V， RC=2kΩ，RB=360kΩ；晶 体管T为锗管，其 =β=60，rbb'=300Ω；C1=C2=10μF， RL=2k。试求：
模拟电子技术基础
ii

ui
ib
RB
b c
rbe
ib
ic
RC

RL
uo
e

i Ui Ri RB // rbe rbe 1.1k Ii U Ro U 0 RC 2k I R
i L
R
Ro
因为 2 |ICQ| RL' = 2×1.95×( 2//2)=3.9 V
+
+ + +
T
+
交流通路
_
_

ui
T
RB1 RB2
RC
RL
uo



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再画出放大电路 的微变等效电路 微变等效电路

ui
T
RB1 RB2
RC
RL
uo


ii

ic
ib
RB rbe

图中
b c
ib
ui

Ri
RC
e
RL
uo

Ro
上页
下页
后退
模拟电子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ术基础
上页 下页 后退
模拟电子技术基础

ui
其次画出微 变等效电路
RB1 RB2
T
RE

RC RL uo

ii
ib
rbe

b c
e

ic
微变等效电路

ui
ib
RC
RL

uo

RB
•
Ri
上页 下页

Ro
后退
模拟电子技术基础
ii
ib
rbe
b c
ic
ib
RC
RL

ui

uo

RB
e
•
由图可知
U i I b rbe I e R E
2. 动态范围 为了获得尽可能大的动态范围， Q应该设置在交 流负载线的中间。 3. 电压放大倍数Au
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由于
' RL · | Au | rbe
rbe rbb' (1 )
UT I EQ
当dβ/diC ≈0时 | ICQ |增大 4. 输入电阻Ri 由于Ri ≈rbe 当| ICQ |增大 rbe减小 | Au |提高
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后退
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写出输入回路方程
VBB=IBQRB+UBEQ+IEQRE
式中
IEQ=（1+ ）IBQ
+ + _ _ + _
T
+
_
故
VBB= IBQRB+UBEQ+（1+ ）IBQRE
上页
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后退
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将有关数据代入上式，得
VBB U BEQ RB (1 ) RE 3.06 0.7 7.96 101 1 0.0217mA

Ri = Ui/Ii=RB//Ri' = 7.96//102.4= 7.39 kΩ
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后退
模拟电子技术基础
根据Ro的定义
画出求Ro的等效电路
上页
下页
后退
模拟电子技术基础
ii
ib
rbe
b c
ic
ib

ui

求Ro的等效电路
ib
rbe

RB
e
RC RL uo
•
i

ui
i
bc
e
ic
ib
模拟电子技术基础
（2） 放大电路的主要性能指标的计算 ib bT ic c
ui
a. 电压放大倍数 式中

RB
rbe
e
ib

RL uo
RC

· Uo · Au · Ui · · U i I b rbe
· · U o I b ( RC // RL )
上页 下页 后退
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方法二 估算法
由
得
三步法!
+
_ _
T
+ _
(1)
(2)
I EQ
(3)
U BQ U BEQ 3.06 0.7 2.36mA RE 1
UCEQ≈VCC－IEQ（RC+RE）=15－2.36×(2.7＋1)=6.27 V 上页 下页 后退
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(2) 动态分析
首先画出放大电 路的交流通路
[解]
+ + + T
(1) 由于 图示电路的直流通路与 + 例1完全相同，故两电路的 静态工作点一样。 _
(2) 首先画出放大电路的交流通路 上页
_
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交流通路
+ + + + T

ui
RB1 RB2
T
RE

RC RL uo
_

_


图中 RB= RB1//RB2= 39//10≈7.96 kΩ
ii
ib
RB rbe

ui
b c
ib
ic
RC

Ri
RL
uo
e

Ro
· Ri = RB1//RB2//rbe = 39//10//1.4≈1.2 kΩ Ro=RC=2.7kΩ 上页 下页 后退
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[例2]
图示电路的参数均与例1相同。试求：
(1) 放大电路的Q。
（2）放大电路的Au、R i、Ro。
模拟电子技术基础
（2）老化 管子长期使用后，参数会发生变化，影响Q点。
（3）其他方面
电路中电源电压波动、元件参数的变化等都会影 响Q点。 小结：
a. Q点是影响电路性能的主要因素
b.影响Q点不稳定的主要 因素是温度
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模拟电子技术基础
2．稳定静态工作点的途径 (1) 从元件入手。
a. 选择温度性能好的元件 b. 经过一定的工艺处理以稳定元件的参数，防止元 件老化。