晶体管的输出特性曲线分为三个工作区

晶体管的输出特性曲线分为三个工作区：（1）放大区1324369IC/mA10080604020µAIB=00UCE/VB_CIβI发射结处于正向偏置；集电结处于反向偏置（3）截止区（2）饱和区IB=0，IC=ICEO发射结处于正向偏置；集电结处于正向偏置发射结处于反向偏置；集电结处于反向偏置B_CIβIUCE=0UCE=VCC第10章交流放大电路10.1基本放大电路的组成10.4静态工作点的稳定10.5射极输出器10.2放大电路的静态分析10.7功率放大电路10.6差动放大器10.3放大电路的动态分析放大的概念(放大的对象是变化量)放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。输出电压或电流在幅度上得到了放大，主要讲电压放大电路放大的实质:(能量控制和转换）用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。CEBEBUCC10.1基本放大电路的组成RCRBTNPN+-ECBECICBOICEIBEIBRBEB+-IEICRBRCT+VCC简单画法CEBEBUCCRCRBT+VCCRBRCT耦合电容偏置电阻集电极负载电阻1.基本交流放大电路的组成直流电源C1C2uouiRSesRL负载共发射极接法放大电路耦合电容的作用1.隔断直流通路2.交流耦合耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBICUCEIEIB、UBE、IC、UCE、IE分析思路：步骤1：静态分析无输入信号(ui=0)时:UBEIBICUCEuBEtOiBtOiCtOuCEtOVCCRBRCC1C2TuBEuCEiBiCuiuo++UC1UC2RL步骤2：动态分析iroruBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOuotOuCE=UCC－iCRCuiuoAu电压放大电路用有输入口和输出口的四端网络表示性能指标:一、电压放大倍数AuiouUUA二、输入电阻riiiiIUr三、输出电阻roirUA大写字母、大写下标，表示直流量。uA小写字母、大写下标，表示全量。ua小写字母、小写下标，表示交流量。uA全量交流量t直流量11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10.2共发射极放大电路的分析10.2.1静态分析:确定静态值（直流值）+VCCRBRCTC1C2uouiRLRSesUBEIBICUCEIE用放大电路的直流通路来分析。IB、UBE、IC、UCE、IE一、估算法画出直流通路UCE=VCC-ICRCIC=IB硅管的UBE约为0.6V锗管的UBE约为0.2VIB=VCC–UBERBRCICUCEUBERBIB+VCCIE14二.图解法例：在基本共射放大电路中，已知VCC=12V,RC=4k，RB=280k，三极管的特性曲线如图所示，试求静态值。解：先估算IB:12-0.6280=~~40µAIB=VCC–UBERB15将方程UCE=VCC-ICRC所表示的直线：直流负载线RCICUCEUBERBIBIE画在三极管输出特性曲线的坐标平面上1RC即为直流负载线的斜率CCECCCCRURVI+12V4K280K16直线上的两点:N点:IC=VCC/RC=3mA,UCE=0M点:IC=0,UCE=VCC=12V0IB=0µA20µA40µA60µA80µA1231.5VCCRCN24681012VCCMQ直流负载线静态工作点IC/mAUCE/V求得静态值为:IC=1.5mA；UCE=6V；IB=40µA0IB=40µA6080123Q246810120M1.Vcc和RC不变,RB增大为RBQIBVCCRCNIC/mAUCE/VVCCRCICUCEUBERBIB+VCCIE三.静态工作点与电路参数的关系0IB=40µA2060801231.5246810120MQQ2、Vcc和RB不变,Rc增大为RcVCCRCNIC/mAUCE/VVCCNVCCRC´RCICUCEUBERBIB+VCCIE0206080123VCC246810120MQ3、Rc和RB不变,Vcc减小为Vcc´IB´VCC´QM´IB=40µAVCCRCNN´VCC´RCIC/mAUCE/VRCICUCEUBERBIB+VCCIE10.2.2放大电路的动态分析放大电路有输入信号时的工作状态称为动态动态分析：在静态值确定后,分析信号的传输情况+VCCRBRCTC1C2uouiRSesRL交流通路RBRCRLuiuo21例：已知VCC=12V,RC=RL=4k,RB=280k，C1=C2=50F，三极管的特性曲线如图所示。输入信号ui=Uimsint=0.02sint(v)1、图解法(结果不精确)VCCRBRCC1C2TuBEuCEiBiCuiuo++RL22tUBE/V00.6=tuBE/V00.60.620.58ubeUBEuBE=UC1+ui=UBEUimsint+=0.6+0.02sint(V)ubeuBE的波形注意各种符号的不同含义+tui/V00.02–0.02(ube/V)Ubem直流分量交流分量交直流总量根据输入回路的KVL方程：230iBµAuBE/VQ1QQ260402000604020IB0.580.60.62UBEttµAiBibubeuBE/V24交流负载线的作法ICUCEVCCQIB=40过Q点作一条直线，斜率为：CLRR//1交流负载线直流负载线VCCRCIB=20IB=60250IB=40µA2060803Q1.5612N0Mt00Q22.250.752.251.50.75ICicUCE39369交流负载线uce(uo)uCE/VuCE/VtQ1作交流负载线iC/mAiC/mA=电压放大倍数Au=UomUimUoUi020A40A80A123IB=0Qt00uce(uo)(1)静态工作点偏高引起饱和失真ic正半周变平Q2Q1uCE/VIB=60A2.用图解法分析非线性失真uo波形tuce负半周变平饱和失真iC/mAiC/mA27uBE/V0Q5ibube0tt0iB/µA(a)工作点偏低引起ib失真iB/µAuBE/V(2)工作点偏低引起截止失真t1t2t1t2在ube负半周t1~t2时间内，uBE小于死区电压，iB=0设静态值IB=5µAQ2Q1280IB=5µA20608031.5612t00Q2.250.752.251.50.75icuce(uo)39400(b)工作点偏低引起ic、uce(uo)失真0.250.25正半周变平uCE/VuCE/Vt截止失真uo波形iC=iBQ1Q2iC/mAiC/mA小结：放大电路中出现截止失真说明静态工作点Q太低应减小RB,即增大IB；出现饱和失真说明静态工作点Q太高应增大RB,即减小IB例：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）μA40300k2V1bBECCBQRVVI解（1）3.2mAμA4080BQCQβIIμA120100k2V1bCCBQRVI5.6V3.2mA2kV12CQcCCCEQIRVVmA6.9μA12080BQCQII静态工作点为Q（40A，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。（2）当Rb=100k时，V2.79.6mA2k-V12CQcCCCEQIRVVVCE不可能为负值，其最小值也只能为0即IC的最大电流为：mA62k2V1cCESCCCMRVVI此时，Q（120uA，6mA，0V），CMBQII由于所以BJT工作在饱和区放大电路的组成原则(1)为了不失真的放大交变电压信号,必须给放大电路设置合适的静态工作点。(2)在输入回路加入ui应能引起uBE的变化,从而引起iB和ic的变化。课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？(3)输出回路的接法应当使ic尽可能多地流到负载RL中去,或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。VCCRCC1C2TRLuoui(a)RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)图(a)中，没有设置静态偏置，不能放大。图(b)中，有静态偏置,但ui被EB短路，不能引起iB的变化，所以不能放大。图(c)中，有静态偏置,有变化的iB和ic,但因没有RC，不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端,所以不能放大交流电压信号。VCCC2TRLuouiRB(c)C1一、三极管的微变等效电路(线性化)1.输入回路iBuBE当信号很小时，输入特性在小范围内近似线性。uBEiBbbeBBEbeiuiur)mA()mV(26)1()(200EbeIrrbe的量级从几百欧到几千欧。用下式来估算：3.微变等效电路法rbe:三极管的输入电阻IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100AiCuCEbcii(1)输出端相当于一个受ib控制的电流源。(2)考虑uCE对iC的影响，输出端要并联一个大电阻。2.输出回路3.三极管的微变等效电路icubeibucecbe微变等效电路只能分析放大电路变化量之间的关系rbeibibbceic二、交流放大电路的微变等效电路交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRLRBRCTC1C2uouiRLCCV微变等效电路三、电压放大倍数Au的计算bebirIULboR'IUbeLurR'ALCLRRR'//rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIsusUUA0RSsU源电压放大倍数iouuuAbecSiiusiiRrrAUUUU0beBirRr//四、输入电阻的计算rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbeBrR//beriiiIUr对于电压放大电路，输入电阻越大，对信号源的影响越小RSsUriIUro用加压求流法求输出电阻：UrbeRBRCiIbIcIbI00IrbeRBRCiUiIbIcILRbI五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源输出电阻是戴维南等效电路的内阻CR对于电压放大电路，输出电阻越小，带负载的能力越强UCE/VUCE/VICEO40µAQQIB=02040µAIB=020606080123321温度对三极管输出特性的影响25Co60Co10.3.1温度对静态工作点的影响ICEOUBERBVCC–IB=固定不变IC/mAIC/mA造成Q点上移TIC10.3工作点稳定的放大电路RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE交流旁路电容10.3.2分压式偏置电路I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIERE射极直流负反馈电阻TUBEIBICUEIC1.静态工作点稳定的原理BII2I1I2IBRB1+VCCRCTRB2RE直流通路ICIEBEBUV条件：462.静态分析和动态分析要求：（1）计算静态值IB、IC和UCE；C1=C2=20µF,三极管的=50。RB2=10K,RC=4K,RE=2.2K,RL=4K,CE=100µF,例：在分压式偏置电路中，已知：VCC=12V，RB1=30K,（2）计算和ro、riAu•47解：（1）可用估算法求静态值VB≈VCCRB1RB2RB2+=121030+10=3VIC≈IE=VB–UBERE=3–0.62.2=1.09mAIB==IC1.0950=21.8µAUCE=VCC–ICRC–ICRE=12–1.09(4+2.2)=5.24V直流通路BRCICRB1IBVCCIERB2RE48（2）动态分析画出交流通路→微变等效电路VCCRCC1