6--4.2~4.3共射极放大电路

放大电路的目的是将微弱的变化信号不失真的放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。uiuoAu三极管放大电路共射极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路4.2基本共射极放大电路一.电路组成A.核心器件BJTB.偏置电路—提供放大外部条件C.输入、输出电路—Vi的引入，Vo引出习惯画法共射极基本放大电路4.2基本共射极放大电路放大元件iC=βiB，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RB+ECEBRCC1C2T作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。耦合电容：电解电容，有极性。大小为10µF~50µF作用：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+ECEBRCC1C2T集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。可以省去电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T单电源供电电路+ECRCC1C2TRBUA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示交直流量。ua小写字母、小写下标，表示交流分量。二.工作原理放大现象：VO幅度比VI大的多。放大实质：BJT的控制作用，BJT是一种能量控制部件。放大能量的来源：Vcc转化为需要输出给负载。符号规定uAua交直流量交流分量tUA直流分量放大的信号：放大变化的量。RB+ECRCC1C2uiiBuCEuOiCvCE=VCC-iC⋅RC1.静态：输入信号为零（vi=0或ii=0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。二.工作原理开路开路RB+ECRCC1C2TRB+ECRC直流通路：输入信号为零（vi接地）；电容开路静态等效电路直流通路共射极放大电路直流通路静态时输入信号为0，电路工作在直流状态下，所以把直流通路也称为静态等效电路电路处于静态时，三极管三个电极的电压、电流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点，常称为Q点。一般用IB、IC、和VCE（或IBQ、ICQ、和VCEQ）表示。静态工作点IBQUBEQ(ICQ,UCEQ)(IBQ,UBEQ)RB+ECRCC1C2TICQUCEQRB+ECRCIBQICQUBEQUCEQIBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ根据直流通路估算IB、UCE、ICBBECBRUEI−=BCRE7.0−≈BCRE≈RB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。IBUBE+ECRBRCCEOBCIII+=βCCCCERIEU−=BIβ≈首先，画出直流通路静态工作点Q估算法RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiBvi=VsinωtvCE=VCC-iC⋅RC2.动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。二.工作原理短路短路置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路：电容短路，直流量为零，VCC成为交流地。动态时有输入信号，电路工作在交流状态下，所以把交流通路也称为动态等效电路交流通路共射极放大电路静态：输入信号为零（vi=0或ii=0）时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。动态：输入信号不为零时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。微变等效电路法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法图解法三、放大电路的静态和动态1.静态和动态三、放大电路的静态和动态若放大电路工作在放大状态下，输入微小的交流信号，各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。为了讨论的方便，对放大电路的讨论可以在交流通路、直流通路中分别讨论，而后叠加。电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。交流通路：只考虑交流信号的分电路。直流通路：只考虑直流信号的分电路。2.直流通路和交流通路信号的不同分量可以分别在不同的通路分析。4.3放大电路分析方法动态工作情况分析AV、Ri、Ro图解法静态工作点分析动态工作情况分析静态工作点对波形失真的影响小信号模型分析法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法图解法条件：必须已知三极管的输入输出特性曲线。1.静态工作情况分析一.图解分析法2.画直流通路，列输入回路方程VBE=VCC-IBRB列输出回路方程VCE=VCC-ICRC画法：1.放大电路分成线性和非线性部分。3.在输入特性曲线上，作出直线VBE=VCC－IBRb，两线的交点即是Q点，得到IBQ。在输出特性曲线上，作出直流负载线VCE=VCC－ICRc，与IBQ曲线的交点即为Q点，从而得到VCEQ和ICQ。斜率-1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiCVCEQVBE=VCC-IBRBVCE=VCC-ICRC直流负载线静态工作点由交流通路得纯交流负载线：共射极放大电路交流通路icvce+-vce=-ic⋅(Rc//RL)1）交流负载线斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1Rc斜率1Rc//RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC由于交流负载线必过Q点，因此，过输出特性曲线上的Q点,做一条斜率为-1/R′L直线，该直线即为交流负载线。R'L=RL∥Rc，是交流负载电阻。交流负载线是有交流输入信号时工作点的运动轨迹。2.动态工作情况分析2）输入交流信号时的图解分析共射极放大电路QIBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQ`Q``IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uAQQ`Q``IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线QQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uAQQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uAQQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uA通过图解分析，可得如下结论：1.vi↑→vBE↑→iB↑→iC↑→vCE↓→|-vo|↑2.vo与vi相位相反；3.可以测量出放大电路的电压放大倍数；4.可以确定最大不失真输出幅度。②放大电路的动态范围放大电路想要获得最大的不失真输出幅度，双向都不失真。工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；要有合适的交流负载线。3）放大电路的非线性失真饱和失真：正半周无法放大，工作点达到饱和区，输出信号负半周失真。截止失真：负半周无法放大，工作点达到截止区，输出信号正半周失真。①非线性失真③最大的不失真输出幅度获得条件QQ`Q``IBQVBEQvBE/ViB/uAttvBE/ViB/uA204060QQ`Q``ICQVCEQvCE/ViC/mAvCE/ViC/mAtt交流负载线20uA40uA60uA工作点达到饱和区而引起非线性失真。工作点达到截止区而引起的非线性失真。饱和失真截止失真饱和失真截止失真①非线性失真②放大电路的动态范围iCuCEuo可输出的最大不失真信号VomibVomiCuCEuoQ点过低，信号进入截止区产生截止失真输出波形输入波形ibib失真iCuCEQ点过高，信号进入饱和区产生饱和失真ib输入波形uo输出波形③最大的不失真输出幅度获得条件iCuCE③最大的不失真输出幅度获得条件合适的交流负载线，可加大最大不失真幅度。uoib放大电路放大的条件：2.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。3.合适静态工作点，使整个波形处于放大区。获取最大不失真输出。总结4.输入信号在最大输入范围之内，保证不失真输出。1.电路结构正确。Q点的意义：Q落在放大区，获取最大不失真输出。计算Q点：图解法，估算法。例一、如图所示的电路中的三极管为硅管，β=50，通过估算,可判断电路工作状态。共射极放大电路放大电路如图所示。已知BJT的ß=80，Rb=300k，Rc=2k，VCC=+12V，求：（1）放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（2）当Rb=100k时，放大电路的Q点。此时BJT工作在哪个区域？（忽略BJT的饱和压降）解：（1）uA40300k2V1bBECCB=≈−=RVVI（2）当Rb=100k时，3.2mAuA4080BC=×=⋅=IIβ5.6V3.2mA2k-V12CcCCCE=×=⋅−=IRVV静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。其最小值也只能为0，即IC的最大电流为：uA120100k2V1bCCB=≈=RVImA6.9uA12080BC=×=⋅=IIβV2.79.6mA2k-V12CcCCCE−=×=⋅−=IRVVmA62k2V1cCESCCCM=≈−=RVVICMBII⋅β由于所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0V），例题例题例一、图示放大电路的输出特性及交、直流负载线.试求：1.VCC、RC、RB2.Q点3.试求输出电压的最大不失真幅度例二．下列电路那些具备放大条件。例三．下列电路那些具备放大条件。