电子电路放大电路-Q点稳定分析和五种组态计算

Au减小
Ri RB // rbe Ri RB // rbe (1 β ) RE
Ro RC
Ri 提高
Ro不变
Ro RC
+UCC RB1 RC
rS
+ uS – –
C1 + + ui RB2
C2 + + RL uo + CE –
RE
旁路电容CE:对交流CE 将RE 短路， RE不起 作用， Au，Ri，Ro与固定偏置电路相同。
rbe 1
Ri Ri
共基放大电路的 输入电阻很小， 只有几十Ω
rbe R i R E // 1
折算到e极 R o Rc
3、三种接法的比较：空载情况下
接法 Au Ai Ri Ro 频带 共射 大 β 中 大 窄 共集 小于1 1＋ β 大 小 中 α 小 大 宽 共基 大
二、 场效应管构成的放大电路 1、场效应管的微变等效模型(和三极管对应)
Ro
射极输出器的 输出电阻很小， 带负载能力强。 输出电阻和信号 源内阻有关
+ uo -
uo ib rbe R B // rS
uo Ro io
uo
rbe R // rS Ro RE // 1
uo (1 )( i b ) RE
折算到e极
2、共基极放大电路
D
S

2
耗尽型 增强型
哪种场效应管能够 采用这种电路形式 设置Q点？
结型
uGS (V)
UGS(off ) UGS(off) UGS(th)
3、零偏置电路
VDD ID G RG S RD
UGSQ 0 零偏置
I DQ U GSQ I DSS 1 UGS(off)
C1
rS RC
C2
+ RL
VCC RB1 RC
+ us-
RE
RB2
CB
RB1
VCC
uo
RB2 RE
直流通路
特点：输入电阻小，频带宽！只放大电压， 不放大电流！
RS
+
RE RC RL
ii + rS ui + us - -
e ib RErbe
ib
c RC RL
us+ -
uo
-
+ uo -
交流通路
b
Ri RG 3 RG1 // RG 2
输入电阻相当大
Ro RD
3、 共漏放大电路
+VDD C +VDD RG1 C
2
RG1 RG3
RG2
+ ui
-
1
+ uo
RG3 RG2 RS
RS RL
-
rS + + RG u i + u o R R us S L - g rS gmugs
+ + ui RB – 交流通路图
c
β ib
RC
+ RL uo -
RE1
RC RL uo -
微变等效电路
(4) 求Au、 Ri 、 Ro
ii
ib rbe
RB
β ib
u i i b rbe i e RE1
uo i b RL
R' L Au rbe (1 ) RE1
IBQ
I CQ 0.8 μ A 16 μ A β 50
直流通路
U CEQ U CC I CQ RC I EQ ( RE1 RE1 ) 4.8 V
26 26 rbe 200 (1 ) 200 51 Ω 1.86 kΩ I EQ 0.8
(2)画交流通路(直流电源短路，耦合、旁路电容 短路)
io RE RL
输入电阻的分析
R i Ri // R B
+ uo -
ui Ri ib
ib rbe ( 1 )ib ( RE // RL ) ib
Ri
射极输出器的 输入电阻高， 对前级有利。
输入电阻和负 载RL有关
R i R B //[ rbe (1 )( R E // R L )]
I DQ 1m A I DQ 3m A or 1.9m A U GSQ 3.5V U GSQ 1.5V
R G 1 300k , R G 2 200k R D 5k , R S 2.5k VDD 15V
iD(mA) VDD RG1 G
微变等效电路
u i i b rbe
β ( RC // R L ) Au rbe
uo i b (RC // RL )
输入输出同相
ii
i’i ib RErbe
ib
+ uo -
Ri Ri // RE
+
rS ui + us - -
RC RL
rbe ib ui Ri ii ( 1 )ib
g d ib rbe
b
c βib
s
+ ugs -
gmugs
由于场效应管IG0，所以输入电阻rgs 。
i D FET跨导 g m u GS
Q
根据iD的表达式或转 移特性可求得gm。
2、共源放大电路
VDD
RG1 C1 RD D G RG3 S RS C2 + uo -
分压偏置电路
VDD RD D
例：在图示放大电路中， 已知UCC=12V, RC= 6kΩ, RB1 RE1= 300Ω， RE2= 2.7kΩ， C1 + RB1= 60kΩ， RB2= 20kΩ + RL= 6kΩ ，晶体管β =50， RB2 UBE=0.6V, 试求: ui 求Ri、Ro及 Au。 –
+UCC RC C2 +
共源极放大器
共漏极放大器
共栅极放大器
一、 三极管构成的放大电路 1、 共集电极放大电路
RB1 VCC
RB1 C1 +
rS + RB2
VCC C2 RB2 +
RE
us +
-
RE
RL
uo
-
直流通路
特点：输入电阻大，输出电阻小；只放大电 流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随 作用！
动态分析：
ii
rS RB1 RB2 u+ s rS u+ s -
若 (1 ) RE ＞＞RB , 则 U BQ RB 2 VCC RB1 RB2
估算法：
VCC
U BQ
RB2VCC RB1 RB2
UBQ UBEQ RE
RB1
VBQ
I1
RC
B
I2RE
I CQ I EQ
RB2
源自文库
I BQ ICQ /
UCEQ VCC ICQ ( RC RE )
iD(mA)
I DSS
2
耗尽型 增强型 结型
uGS (V)
零偏置只适合 耗尽型MOS管。 UGS(off ) UGS(off) UGS(th)
3.3 各种基本放大电路的分析和比较
三极管放 大电路有 三种形式
场效应管 放大电路 有三种形 式 共射极放大器 共基极放大器
共集极放大器
7.5V
恒流区: uDS＞uGS - UGS(th)
2、自偏置电路
为什么加RG? 其数值应大 VDD 些小些？ ID R
G RG RS
UGQ 0
USQ I DQ RS
UGSQ I DQ RS
I DQ U GSQ I DSS 1 U GS(off)
iD(mA)
二、场效应管的偏置电路 1、分压偏置 V
VDD
GQ
RG2 VDD 6V RG1 RG2
RG1 G
RG2
ID
RD T S
USQ I DQ RS
UGSQ VGQ I DQ RS
uGS I D I DO ( 1)2 UGS( th )
RS
设： U GS(th) 2V , I D0
8.69
+
ui –
+
RC RL uo
-
RE1 Ri
RC // RL RL
R i RB //[ rbe (1 ) RE1 ] 8.03k
ib
rS
i
rbe
RB RE1
β ib
RC RL
+
+ uS -
u
求输出电阻 的电路！
- Ro
i o i c i RC
而 i b 0 所以 i c 0
+ ui
-
RG1
RG2
RL CS
G S RG3
RS
RG2
为什么加 RG3? 其数值应 大些小些？
直流通路
g + uo + ui -
d
+
RG ugs
gm ugs
RD s RL
+ ui -
RG
RD RL
+ uo -
-
-
RG RG 3 RG1 // RG 2
Au gm ( RL // RD )
折算到b极
一、 三极管构成的放大电路 1、 共集电极放大电路
RB1 C1 +
VCC
C2 RL
rS
+
us +
-
RB2
+
RE
uo
-
特点：输入电阻 大，输出电阻小 ；只放大电流， 不放大电压；在 一定条件下有电 压跟随作用！
ii
ib rbe RB
ib
io RE RL
外加 输出电阻的分析
rS
u+ s -
+UCC RB1 C1 + RB2 RC C2 + +
+
+
ui –
RE1 RE2
RL + CE
+ uo –
ui RB –
RE1
RC RL uo
-
交流通路图
RB RB1 // RB 2
(3) 用三极管的微变等效电路模型代替三极管， 得放大电 路的微变等效电路。
b +
ui – RB RE1
ib rbe e
VCC
iC Q´
RB
IB
RC
IC
若温度升高时 如何要Q’回到Q？ ？
O
Q
T时 、ICBO、UBE(on) ICQ Q点升高
uCE
所谓Q点稳定，是指ICQ和UCEQ在温度变化时基 本不变，这是靠IBQ的变化得来的。
2、静态工作点稳定的典型电路
+VCC RB1 C1 + + ui RB2 RC C2 + + RE RL uo + CE –
3.2 放大电路的稳定偏置
设置静态工作点的电路称放大电路的偏置电路。 对偏置电路的要求： 提供合适的静态工作点 Q，保证器件工作在放 大模式。 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的Q点。 当Q点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和 或 截止失真。
一、静态工作点的稳定 1、温度对静态工作点的影响
RE1
RE2
RL
+ CE
+ uo
–
解:
(1)由直流通路求静态工作点。 RB1
RB2 VBQ U CC 3V RB1 RB2
I CQ I EQ VB Q U BEQ 0.8 mA RE1 RE 2
RC
VBQ
IBQ
RE1 RE2
RB2
+UCC ICQ + UCEQ – IEQ
RE过大,会减 小动态范围
RE起直流负反馈作用，其值越大， 反馈越强，Q点越稳定。
2）Q点的估算
VCC VBB VCC
RB1
VBQ
I1
RC
RB
戴维南定理： RB 2 VCC RC VBB RB1 RB2 RB RB1 ∥ RB2
B
I2RE
B
RE
RB2
RB上静态电压 可忽略不计！
VBB IBQ RB UBEQ (1 )IBQ RE
ib rbe
RB
ib
io RE RL
+
ui
RE
RL
+ uo -
交流通路
-
+ uo -
微变等效电路 uo＜ ui
(1 β)( R E // R L ) Au rbe (1 β)( R E // R L )
故称之为射极 跟随器
ii rS u+ s + ui Ri
ib rbe RB
ib
RG2 RS ID RD UG/RS
耗尽型 增强型
uGS (V)
T S
结型 UGS(off ) UGS(off) UGS(th) UG
I DQ 1m A U GSQ 3.5V
哪种场效应管能 够采用这种电路 形式设置Q点？
恒流区: uGS＞UGS(th)
UDSQ UDD I DQ ( RD RS )
RB1 VCC RC
rS
RB2
RE
+ uS – –
直流通路
CE为旁路电容，在交流通路中可视为 短路，在直流通路中可视为断路短路
1） 稳定原理
VCC
分压偏置 为了稳定 Q 点，通常 I2>> IB，即I1≈ I2；因此
U BQ RB 2 VCC RB1 RB2
RB1
VBQ
I1
RC
B
I2RE
RC 6k Ro
3)固定偏置电路和分压偏置电路的比较
RB C1 +
RC T C2 + +UCC RB1 C1 + RC C2 + RL + uo – +UCC
+ ui –
RL
+ uo –
+ ui RB2 –
RE
βRL RL Au Au β rbe (1 β ) RE rbe
RB2
基本不随温度变化。
T ICQ UEQ(≈ICQRE) UBEQ(=UBQ-UEQ) ICQ IBQ
VCC RB1 VBQ RB2 I1 RC
B
I2RE
关于反馈的一些概念： 将输出量通过一定的方式引回输入回 路影响输入量的措施称为反馈。 直流通路中的反馈称为直流反馈。 反馈的结果使输出量的变化减小的称 为负反馈，反之称为正反馈。 温度升高IC增 大，反馈的结 果使之减小 IC通过RE转换 为ΔUE影响UBE