2 基本放大电路

uCE = U CEQ + I CQ RC // RL） （
第二章 基本放大电路
22
三、等效电路法（小信号） 等效电路法（小信号）
分析目的： 分析目的： 确定动态指标（Au、Ri、Ro） 分析过程： 分析过程 晶体管放大器→等效线性电路→ 求动态指标 h参数的物理意义 参数的物理意义 • h11:b-e间动态电阻
4、放大电路的组成原则（所谓能不能放大输入信号）
• 放大器件必须工作在放大区 放大区，并具有 放大区 合适的静态 静态工作电流； 静态 • 交流信号能够输得进且送得出； • 接入负载时必须保证电流ic能够作用 于负载。 P136 自测题2
第二章 基本放大电路
12
第三讲 放大电路的分析方法
一、直流通路与交流通路
静态工作点必须 根据直流通路列 出回路方程。
I CQ = β I BQ = 1.25mA
U CEQ = VCC − I CQ Rc
（2）
rb e = rb b ' + β
Au = −
•
β Rc
UT = 2 .2 k Ω I CQ
R b + rbe
= − 19.5
动态参数按交流 通路转化为小信 号模型来计算， 最好自己推导。
• h12:Uce对Ube的影响 • h21:Q点附近的β • 1/h22: c-e间动态电 阻
1、晶体管共射h参数等效模型
h11 → rbe h12 →0 h21 = β 1/ h22 → ∞
23
UT rbe = rbb' + (1 + β ) I CQ
2、共射放大电路动态参数的分析
重点掌握该公式
第二章 基本放大电路
6
5、最大不失真输出电压
有效值 : Uom 峰值: 峰-峰值: Uopp =2√2
6、最大输出功率与效率
最大输出功率Pom： 最大输出功率Pom：在输出信号不失 Pom 真的情况下，负载上能够获得的最大 功率。 效率η 效率η：直流电源能量的利用率。 Pv：电源消耗的功率。
Pom η = PV
2
第一讲 放大的概念和放大电路 的性能指标
一、放大的概念
光学、力学、电 学中的放大
什么是放大？ 什么是放大？
电子学 中的放大
电子学中的放大与 其他放大的意义相同吗？ 其他放大的意义相同吗？
第二章 基本放大电路
3
• • • • •
放大的对象—变化量(有微小的信号输入) 放大的本质—能量的控制和转换 放大的特征—功率放大 放大的控制—有源元件（如晶体管和场效应管） 放大的前提—不失真（放大区与恒流区）
第二章 基本放大电路
31
小结
• • • •
•
放大器作用：能放大，不失真 放大器的静态放大条件：合适的工作点—偏置 放大器的动态放大条件：进得去，出得来 放大器的分析方法： 图解法(大信号时)，饱和失真、截止失真、最 大不失真动态范围 计算法(小信号时),放大倍数、输入和输出电阻 放大器的三种组态
I BQ =
I CQ
1 − 0.7 = 1.25uA 24k = β I BQ = 1.25 mA
U CEQ = 12 − 5.1× 1.25 = 5.625V
例2：已知VCC＝12V，β＝100，Rb＝100kΩ， UBEQ=0.7V。求静态工作时： （1）当IBQ＝20uA时，Rw取多大？ （2）当UCEQ＝6时，RC取多大？ 解：
Rw = Rc = V CC − U BEQ I BQ V CC − U CEQ
' − Rb = 465 k Ω
'
β I BQ
= 3kΩ
第二章 基本放大电路
10
2、波形分析（以正弦量为输入信号）
常ຫໍສະໝຸດ Baidu符号
• • •
直流分量：IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ 交流瞬时量（动态量）：ui、ib、ic、ube、uce(uo) 包含直流量的瞬时总量：iB、iC、uCE
波形分析
uo为管压降的 变化量，即 uce。输入与 输出为反相。
第二章 基本放大电路
11
3、结论
•
• •
交直流共存：直流分量保证放大器正常工作，而交流分 量放大对象。放大是指输出和输入交流分量之比； 共射电路特征： 共射电路特征：输出 uo（uce）与输入 ui反相； 放大形式： 放大形式：电流放大（ic=βib），电压放大 uo=-icRc。
T( C)↑ → IC↑(IE↑) → UE↑ → UBE↓ → IB↓ IC↓
点的估算 （1）Q点的估算 ） 点的 （2）交流等效电路的画法 ） （分别在有或无旁路电容下） 分别在有 旁路电容下）
第二章 基本放大电路
29
二、三种基本接法
如何判断放大电路 的基本解法？ 的基本解法？
对于b、c和e极，在输 入信号作用下，分别确 定输入和输出端两个极， 则公共极为该极接法。
1、放大倍数
电压放大倍数 电流放大倍数 互阻放大倍数 互导放大倍数
第二章 基本放大电路
5
2、输入电阻
Ri U i = Ii
Ri越大，表明放 大电路从信号源 索取的电流越小。
3、输出电阻
' Uo Ro = ( − 1) R L Uo
Ro越小，表明放 大电路的带负载 能力越强。
4、通频带
f H —上限截止频率 f L —下限截止频率 f bw= f H - f L
R i = R b + rbe
Ro = Rc = 5.1k Ω
第二章 基本放大电路
25
例6：已知：VCC=12V, Rb = 510kΩ, Rc=3kΩ,rbb’=150Ω,β=80, UBEQ=0.7V，RL=3kΩ，求： （1）Au、Ri和Ro （2）若Rs＝2k，则Aus= Uo/Us 解： （1）
Q3: 饱和失真 Q4：产生最大不失真电压 （3）
Uom =
VCC − UCES 2
= 3.75V
VCC = 12V
VCC Rc = = 3k Ω Rc
图解法求解最大不失真输出电压Uom （1）直接耦合
uCE
RL = (VCC − iC RC ) RL + RC
（2）阻容耦合
uCE = VCC − iC RC
I BQ = VBB − U BEQ Rb = 22.2 µ A
U CEQ = VCC − I CQ Rc = 6.69V
ICQ = β IBQ = 1.77mA
rbe = rbb ' + β
Au =
• •
UT = 1.33k Ω I CQ
rbe = −90
Uo
•
=−
β RL // Rc
Ui
Ri =
第二章 基本放大电路
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例4：如图所示。 （1）当工作点从Q1→Q2、Q2→Q3、 Q3→Q4，分别是哪种参数引起？这些 参数如何变化？ （2）当工作点分别为Q1、Q2、Q3、Q4 时，可能产生截止失真和饱和失真？ 可能的最大不失真输出电压Uom？ （3）工作点Q4时，VCC、RC的分别值？ 解： （2） Q2：截止失真
第二章 基本放大电路
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例5:在图2.1.1所示电路中,已知VBB=1V,VCC=12V,Rb= 24kΩ, 5: Rc=5.1kΩ,rbb’=100Ω,β=100,UBEQ=0.7V,试计算 （1）静态工作点Q； （2）Au、Ri和Ro。 解：（1） I BQ =
VBB − U BEQ Rb = 12.5µ A
降低Q点 降低 点 增大Rb 减小VBB、小β 管 减小Rc
消除饱和失真的措施？ 消除饱和失真的措施？
第二章 基本放大电路
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3、最大不失真输出电压Uom
(1) 取“VCC - UCEQ”和“UCEQ - UCES”中较小的的数值，为峰 值； (2) 若除以根号2，则为有效值，即Uom； (3) 若想Uom尽可能大，则 Q点设置在(VCC - UCES )/ 2。
• 电容视为开路； 直流通路：直流电源作用 直流通路 下直流电流流经的通路， 研究静态工作点。
• 电感视为短路； • 信号源视为短路， 但保留其内阻;
交流通路：输入信号作用 交流通路 下交流信号流经的通路， 研究动态参数。
• 容量大的电容
视为短路； • 无电阻的直流 电源视为短路；
第二章 基本放大电路
第二章 基本放大电路
7
第二讲 共射放大电路工作原理
一、放大电路的三种基本接法
如何判断放大电路 的基本解法？ 的基本解法？
对于b、c和e极，在输 输 入信号（流过的路径） 入信号（流过的路径） 作用下，分别确定输入 和输出端两个极，则公 共极为该极接法。
第二章 基本放大电路
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二、基本共射放大电路 • • • • • 三极管T—直流能量转化成交流能量 基极电源VBB—发射结正偏 集电极电源VCC—集电结反偏；提供能量 基极偏置电阻Rb—提供基极电流 集电极电阻RC—电流放大转为电压放大
稳定Q 稳定Q点：温度变化时，维持ICQ和UCEQ基本不变， I U 必须依靠IBQ的变化来抵消ICQ和UCEQ的变化，通常 引入直流负反馈 直流负反馈或温度补偿的方法。 直流负反馈
第二章 基本放大电路
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2、典型Q点稳定电路
IR >> IB
o
UBQ≈VCCRb1 /（Rb1+Rb2）
温度变化时UBQ 基本不变
二
o 知识点
• • • •
基
大电 大电
重点：电路分析方法 难点：放大的概念
放大的概念及放大电路性能指标 基本共射放大电路 放大电路的分析方法 工作点稳定与基本接法
o 要求
• • • •
掌握一些重要概念 掌握基本共射放大电路的工作原理 掌握放大电路的分析方法 掌握晶体管单管放大电路三种接法的特点
第二章 基本放大电路
两个重要 的端点值
输出回路负载线
uCE = VCC − iC Rc
VCC
2、波形非线性失真的分析
第二章 基本放大电路
16
因截止而 产生的失 真称为截 止失真。
抬高Q点 抬高 点 增大VBB 减小Rb
消除截止失真的措施？ 消除截止失真的措施？
第二章 基本放大电路
17
因饱和而 产生的失 真称为饱 和失真。
1、当ui=0时，IBQ、ICQ、UBEQ和UCEQ称为静态工作点Q 静态工作点Q
I BQ = VBB −UBEQ RB
ICQ = βI BQ
UCEQ = VCC −I CQRC
重点掌握静态工 静态工 作点计算方法， 作点 为什么要设置。
第二章 基本放大电路
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例1：已知VBB=1V,VCC=12V,Rb=24kΩ, Rc=5.1kΩ,β=100,UBEQ=0.7V，求静 态工作点Q。 解：
13
例3：画出图1和图2的直流通路和交流通路。
图1
直流通路
交流通路
图2
直流通路
交流通路
注意：分析放大电路时务必遵循先静态后动态的原则！
第二章 基本放大电路
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二、图解法（大信号中频率） 图解法（大信号中频率） 1、 静态工作点（Q点）的分析
输入回路负载线
uBE = VBB − iBRb
VCC RC
放大的对象是变化量， 放大的对象是变化量， 当输入的信号为直流时， 当输入的信号为直流时，任何 放大电路输出均毫无变化？ 放大电路输出均毫无变化？
错。直流信号也是一 种变化量
第二章 基本放大电路
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二、放大电路的动态性能指标
• 不失真情况下才 有意义。 • 当输入信号为缓 慢或直流变化量时， 用 ∆ 来替换向量
1、基本共集放大电路
Au大于0略小于1，同相 输入电阻大(几十千到几百千欧) 输出电阻小
第二章 基本放大电路
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2、基本共基放大电路
Au大，同相 输入电阻小 输出电阻大
3、三种接法比较 共射：电压、电流放大倍数较大、输出电阻较大 共集：不能放大电压、输入电阻大、输出电阻小、
电压跟随
共基：不能放大电流、输入电阻小、电压放大倍数 和输出电阻和共射相当、高频响应好
（2）
• Ri A us = • = A u = − 36 R s + Ri Us
•
Ui = Rb // rbe = 1.33k Ω Ii •
Uo
Ro = Rc = 3k Ω
第二章 基本放大电路
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第四讲 静态工作点稳定与三种基本解法
一、静态工作点 1、 静态工作点稳定的必要性
• 电路产生饱和或截止失真 • 影响电路的各种动态参数