三极管及其基本放大电路

模拟电子技术基本放大电路４.2晶体管放大电路的组成及其工作原理４.3图解分析法４.4微变等效电路分析法４.8场效应管放大电路４.6共集电极放大电路４.5分压式偏置稳定共射放大电路４.7共基极放大电路４.1概述模拟电子技术４.1.1.放大电路的基本概念放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。４.1概述模拟电子技术1.2.放大电路的主要技术指标1.放大倍数——表示放大器的放大能力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。模拟电子技术（1）电压放大倍数定义为:AU=UO/UI（重点）（2）电流放大倍数定义为:AI=IO/II（3）互阻增益定义为:Ar=UO/II（4）互导增益定义为:Ag=IO/UI模拟电子技术2.输入电阻Ri——从放大电路输入端看进去的等效电阻输入电阻：Ri=ui/ii一般来说，Ri越大越好。（1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，Ri越大，ui就越接近uS。输入端iiuiRi~uSRS信号源Au输出端模拟电子技术3.输出电阻Ro——从放大电路输出端看进去的等效电阻。Au~uS输出端~Rouso输出端模拟电子技术4.通频带通频带：fbw=fH–fL放大倍数随频率变化曲线——幅频特性曲线fAAm0.7AmfL下限截止频率fH上限截止频率3dB带宽模拟电子技术输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。0,.o.ooSL===URIUR输出电阻的定义：模拟电子技术４.2晶体管放大电路的组成及其工作原理４.2.1共射基本放大电路的组成及其工作原理模拟电子技术４.2.1共射基本放大电路的组成及其工作原理一．放大原理三极管工作在放大区：发射结正偏，集电结反偏。→△UCE（-△IC×Rc）放大原理：iU→△UBE→△IB→△IC（b△IB）电压放大倍数：→oU-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+△UIUB+△IIC+△U+△CEUO=iouUUABCE模拟电子技术IBQuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICQUCEQ-++VT123URBIRBBBECCCCb（+12V）IUVCEBE+△UIUB+△IIC+△U+△CEUOceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu====符号说明模拟电子技术RbVBBRCC1C2T放大元件iC=biB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。uiuo输入输出参考点RL二.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用+VCC模拟电子技术共射放大电路组成使发射结正偏，并提供适当的静态工作点IB和UBE。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL基极电源与基极电阻模拟电子技术集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL模拟电子技术共射放大电路集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL模拟电子技术耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。Rb+VCCVBBRCC1C2TRL++uiuo模拟电子技术单电源供电可以省去Rb+VCCVBBRCC1C2TRL模拟电子技术RB最简单的基本放大器组成+ECRCC1C2TRL+-ui+-uo正电源基极电阻集电极电阻输入耦合电容输出耦合电容输入电压输出电压负载电阻三极管++模拟电子技术Rb单电源供电+VCCRCC1C2TRL模拟电子技术４.3图解分析法2.3.2动态工作情况分析2.3.1静态工作情况分析引言模拟电子技术放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真模拟电子技术引言基本思想非线性电路经适当近似后可按线性电路对待，利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。一、分析三极管电路的基本思想和方法直流通路(ui=0)分析静态。交流通路(ui0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。画交流通路原则：1.固定不变的电压源都视为短路；2.固定不变的电流源都视为开路；3.视电容对交流信号短路0j/1C模拟电子技术RB+ECRCC1C2ui=0时ICIE=IB+ICRLIB无信号输入时UCE-+UBE+-静态工作点（定义）（UBE、IB、IC、IE、UCE）模拟电子技术Rb+VCCRCC1C2TRL为什么要设置静态工作点？放大电路建立正确的静态工作点，是为了使三极管工作在线性区以保证信号不失真。模拟电子技术(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB静态工作点(图解）模拟电子技术RB+ECRCC1C2开路开路RL静态分析RB+ECRC直流通道（1）用估算法求静态工作点先画出放大电路的直流通道模拟电子技术开路Rb+VCCRCC1C2RL画出放大电路的直流通路一、静态工作点的估算将交流电压源短路将电容开路。直流通路的画法：开路模拟电子技术（a）估算IB（UBE0.7V)RB称为偏置电阻IB称为偏置电流然后用基尔霍夫定律列方程，求出静态工作点RB+ECRCIBUBE-+BEBBCURIE=BCBBECBRERUEI7.0=模拟电子技术（b）估算UCE、IC、IECCCCERIEU=RB+ECRCICUCE-+BCIIb=BBCEIIII)1(==b模拟电子技术（2）用图解法分析静态工作点ICUCEUCE=EC–ICRCECCCRE直流负载线与IB所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点QIB静态UCE静态ICRB+ECRCC1C2+-ui+-uoUCE-+模拟电子技术IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么变化(1)用图解法分析交流电压放大原理假设uBE静态工作点的基础上有一微小的变化uiQ动态分析模拟电子技术ICUCEicuCE的变化沿一条线—交流负载线（当无负载电阻RL时，交流负载线就是直流负载线）RB+ECRCC1C2+-ui+-uouCE-+QuCEtt模拟电子技术RB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各点波形uo比ui幅度放大且相位相反uBE模拟电子技术讨论课从静态工作点的设置和微变等效电路上，判断各电路对输入的正弦交流信号ui有无放大作用，并说明原因。假设各电容对交流信号均可视为短路。ui幅度很小，在10mV以内。RB+ECREC1C2Tuiuo无放大作用静态IB、IC=0题1模拟电子技术RE+ECRCC1C2TuiuoCE无放大作用。输入信号通过直流电源对地短路题2模拟电子技术题3无放大作用。输入信号通过电容C3及直流电源对地短路RE+ECRCC1C2TuiuoCEC3RB模拟电子技术题4无放大作用。无RC，输出电压=0RE+ECC1C2TuiuoRB模拟电子技术题5RB+ECRCC1C2Tuiuo无放大作用。PNP三极管，无静态电流模拟电子技术题6PNP三极管，接负电源-ECICIEIB电解电容极性倒过来RB+ECRCC1C2Tuiuo++电解电容-EC++模拟电子技术题7（PNP三极管放大器）R1-ECRCC1C2TuiuoR2RE+++RL电解电容模拟电子技术RB+ECRCC1C2对交流信号(输入信号ui)短路短路置零放大器的交流通道及微变等效电路RLuiuo1/C0(2)用微变等效电路估算电压放大倍数的计算＋＋模拟电子技术交流通道RBRCRLuiuoicuceib＋＋模拟电子技术三极管的微变等效电路首先考察输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。uBEiBbbeBBEbeiuiur==对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。模拟电子技术对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻rbe。becrbeibbeubeubeib)mA(I)mV(26)1()(300rEbeb=rbe的量级从几百欧到几千欧。＋＋模拟电子技术考察输出回路)iI(iIibBcCCb==bBiIbb=所以：bciib=输出端相当于一个受ib控制的电流源。iCuCE近似平行模拟电子技术三极管的微变等效电路ubeibuceic＋＋uceuberbebibibic＋＋模拟电子技术放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替rbebibibiiicuiuoRBRCRLRBRCRLuiuo交流通道目的将电子问题化为受控源电路的问题来解模拟电子技术用微变等效电路估算电压放大倍数的计算bebirIU=LboRIUb=beLiorRUUAv==bLCLR//RR=负号表示输出与输入反相rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIb模拟电子技术输入电阻（交流输入电阻）的计算输入电阻的定义：iiIUri=rbeRBRCRLiUiIbIcIoUBIbbeBr//R=ber模拟电子技术输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。计算输出电阻的方法：所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。模拟电子技术UIrbeRBRCiIbIcIbIbcoRIUr==所以：用加压求流法求输出电阻：00模拟电子技术用图解法进行放大器失真分析为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成非线性失真。失真——输出波形较输入波形发生畸变，称为失真模拟电子技术可输出的最大不失真信号合适的静态工作点能保证输出电压幅度最大且不失真iCuCEiCicICibIBiBuottt模拟电子技术iCuCEuoQ点过低，信号进入截止区uo波形ibIBiBicICiCtttt称为截止失真模拟电子技术iCuCEuoQ点过高，信号进入饱和区称为饱和失真ibIBiBicICiCttt模拟电子技术Rb+VCCRC直流通道用估算法分析放大器的静态工作点（IB、UBE、IC、UCE）模拟电子技术（1）估算IB（UBE0.7V)Rb+VCCRCIBUBEbBECCBRUVI=bCC7.0RVbRVCCRb称为偏置电阻，IB称为偏置电流。模拟电子技术（2）估算UCE、ICRb+VCCRCICUCECCCCCERIVU=IC=bIB模拟电子技术例４.3.1：用估算法计算静态工作点。已知：VCC=12V，RC=4K，Rb=300K，b=37.5。解：Aμ400.04mA30012RVIbCCB===mAIIBC5.104.05.37==b6V41.512RIVUCCCCCE===请注意电路中IB和IC的数量级UBE0.7VRb+VCCRC模拟电子技术Rb+VCCRCC1C2Tui=0时由于电源的存在IB0IC0ICIE=IB+ICRLIB无信号输入时1.静态工作点——Ui=0时电路的工作状态二用图解法确定静态工作点模拟电子技术Rb+VCCRCC1C2TICUBEUCE(IC,UCE)(IB,UBE)RLIB静态工作点模拟电子技术(IB,UBE)和(IC,UCE)分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。IBUBEQIBUBEQUCEICICUCEIB模拟电子技术UCE=VCC–ICRC直流负载线由估算法求出IB，IB对应的输出特性与直流负载线的交点就是工作点QVCCICUCECCCRVQIB静态UCE静态IC模拟电子技术三、电路参数对静态工作点的影响1.改变RB，其他参数不变uBEiBuCEiCVCCVBBVBBRBQQRBiBQ趋近截止区；RBiBQ趋近饱和区。2.改变RC，其他参数不变RCQ趋近饱和区。iCuBEiBuCEVCCUCEQQQICQVCCRC模拟电子技术例４.3.2设RB=38k，求VBB=0V、3V时的iC、uCE。[解]uCE/V