BJT放大电路

2.1放大电路的基本概念2.2基本放大电路的工作原理2.3图解分析法2.4小信号模型分析法2.5共集电极电路和共基极电路2.6放大电路频率响应第二章三极管放大电路基础2.1放大电路的基本概念•2.1.1放大的概念•2.1.2放大电路的主要技术指标•2.1.3基本放大电路的工作原理2.1.1放大的概念1、基本放大电路：一个三极管；三种基本组态2、放大电路主要用于放大微弱信号；3、直流电源提供能量，三极管起控制作用。共发射极、共集电极、共基极放大概念示意图2.1.2放大电路的主要技术指标•(1)放大倍数•(2)输入电阻Ri•(3)输出电阻Ro•(4)通频带(1)放大倍数io/VVAvio/IIAi电压放大倍数iiooio//IVIVPPAp电流放大倍数功率放大倍数(2)输入电阻Ri衡量放大电路从信号源吸取电流大小iiiIVR(3)输出电阻Ro表明放大电路带负载的能力。0S,L.ooo=VR.IVR(4)通频带00HL7.02)()(AAfAfAfL—下限频率fH－上限频率基本放大电路的工作原理(1)共发射极组态交流基本放大电路的组成(2)静态和动态(3)直流通道和交流通道(4)放大原理(1)共发射极组态交流基本放大电路的组成(2)静态和动态静态——时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。0iv放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通道和交流通道。动态——时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。0iv直流电源和耦合电容对交流相当于短路(3)直流通道和交流通道(a)直流通道(b)交流通道(4)放大原理输入信号通过耦合电容加在三极管的发射结于是有下列过程：o2ccc)b(cbbe1ivCvRiiiivCvβ三极管放大作用变化的通过转变为变化的输出cicR2.2.1图解分析法2.3.1放大电路的静态分析2.3.2放大电路的动态图解分析1.静态工作状态的计算分析法cCCCCEBCbBECCBRIVVIβIRVVI根据直流通道可对放大电路的静态进行计算静态工作点Q(IB,IC,VCE)1.放大电路的静态分析2.静态工作状态的图解分析法放大电路静态工作状态的图解分析3.由直流负载列出方程VCE=VCC－ICRc在输出特性曲线上确定两个特殊点,即可画出直流负载线。直流负载线的确定方法：VCC、VCC/Rc4.交点即为静态点,Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。1.估算IBQ2.取对应的输出特性曲线例：测量三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。三极管工作状态判断放大截止饱和2放大电路的动态图解分析（1）交流负载线（2）交流工作状态的图解分析（3）最大不失真输出幅度（1）交流负载线交流负载线确定方法：通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为-1/R'L。2.R'L=RL∥Rc，是交流负载电阻。1.交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹。3.交流负载线与直流负载线相交Q点。iBuBEQuiib输入一微小的正弦信号ui（2）交流工作状态的图解分析uceicibiCiCE放大电路的非线性失真放大电路有合适的静态工作点（即交流负载线的中间位置），可输出最大不失真信号。①工作点过高引起饱和失真0uCEiCQICQiCt0tQ'QuCEUCEQ0饱和失真②工作点过低引起截止失真0uCEiCQICQiCt0tQ'QUCEQ0uCE截止失真放大电路的动态图解分析通过图解分析，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)交流工作状态的图解分析①波形的失真饱和失真截止失真工作点达到了饱和区。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。工作点达到了截止区。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。(3)最大不失真输出幅度注意：对于PNP管，由于是负电源供电，失真的表现形式，与NPN管正好相反。②放大电路的最大不失真输出幅度1.工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；2.要有合适的交流负载线。3.若交流负载线已有,静点应设置在交流负载线的中央。放大器的最大不失真输出幅度1三极管的低频小信号模型2共射基本放大电路微变等效电路分析法2.2.2小信号模型分析法(1)模型的建立1.三极管可以用一个模型来代替。2.对于低频模型可以不考虑结电容的影响。3.小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。双极型三极管h参数模型（2)模型中的主要参数①rbe——三极管的交流输入电阻re≈VT/iEreQ≈VT/IEQ=26(mV)/IEQ(mA)rbeQ=rbb'+rbe≈300+(1+)26/IEQ②iB——输出电流源表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性。rbe—re归算到基极回路的电阻。rbb相当于基区的体电阻,对于小功率三极管rbb≈300，。(3)h参数),(),(CEBCCEBBEvifivifvCE0BCECB0CEBCCCE0BCEBEB0CEBBEBEvviiiiivvviivvivivDDD+DDDDDDD+DDDDDDDD0CE)/(BBE11DDDvivh，称为输入电阻，即rbe。0B)/(CEBE12DDDivvh，称为电压反馈系数。0CE)/(BC21DDDviih，称为电流放大系数，即。0B)/(CEC22DDDivih，称为输出电导，即1/rce。三极管的模型也可以用网络方程导出。三极管的输入和输出特性曲线如下：图03.17h11和h12的意义h参数的物理含义见图。图03.18h21和h22的意义h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。h参数与工作点有关，在放大区基本不变。h参数都是微变参数，所以只适合对交流信号的分析。(4)h参数微变等效电路简化模型简化的三极管h参数模型三极管简化h参数模型2共射组态基本放大电路变等效电路分析法•(1)共射组态基本放大电路•(2)直流计算•(3)交流计算共发射极组态基本放大电路温度对晶体管特性及参数的影响1、温度对ICBO的影响结论T输入特性左移ICEOICTICBO温度每升高100C,ICBO增加约一倍。温度每升高10℃，|uBE|大约下降2～2.5mV。增大0.5－1％。2、温度对输入特性的影响T正向特性曲线左移稳定工作点的分压式偏置电路（1）温度对静态工作点的影响对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由VBE、和ICEO决定，这三个参数随温度而变化。总之：TICTVBEIBICT、ICEOIC（2）分压式偏置电路采用分压式偏置电路稳定工作点共发射极放大电路条件：I2IB，则CCB2B1B2BVRRRV+VB稳定温度t↑→IC↑→IE↑→UE(=IERE)↑→UBE(=UB－IERE)↓→IB↓IC↓原理：②静态参数的计算)(CQBQEBEQBEQCCB2B1B2BECCQCCCEQCQRRIUUIIRUUIIURRRU++(1)共射组态基本放大电路(a)共射基本放大电路(b)h参数微变等效电路共射组态交流基本放大电路及其微变等效电路Rb1、Rb2－偏置电阻；C1、C2－耦合电容；Rc－集电极负载电阻；Re－发射极电阻；Ce－Re的旁路电容。(2)直流计算(3)交流计算输出电阻Ro=rce∥Rc≈RcEbb'bebeib/mV26)1(/IrrrVI++bcII'='LbLcoRIRIVLcL//='RRR输入电阻=rbe//Rb1//Rb2≈rbe=rbb'+(1+β)26mV/IE=300Ω+(1+β)26mV/IEiii/IVR电压放大倍数=－βR'L/rbeio/VVAv输出电阻RoRo=rce∥RC≈RC共集电极电路和共基极电路•1共集电极电路•2共基极电路1.电路结构Rsus+－+ui－RL+uo－+UCCC1C2VRBRE+++UCCVRB1REICQIBQ+UCEQ－+UBEQ－1.电路结构共集电极放大电路共集电极放大电路（1）静态分析ECQCCEEQCCCEQBQCQEBBEQCCBQEBQBEQBBQEEQBEQBBQCC)1()1(RIURIUUIIRRUUIRIURIRIURIU++++++++UCCVRB1REICQIBQ+UCEQ－+UBEQ－直流通道3.2三种基本组态放大电路（2）动态分析共集电极放大电路rbe+oU－cIbICBE+iU－bIRERLRBRs+sU－射极输出器的微变等效电路1IeIiI①电压放大倍数LbeLoLbbebobebLbLo)1()1()1()1(RrRUUARIrIUrIURIRIUiuie+++++++3.2三种基本组态放大电路共集电极放大电路②输入电阻])1(//[)1(LbeBLbeBb1RrRIURRrURUIIIiiiiii++++++③输出电阻++++++++1//beEoEbebebbssseRrRIURRURrURrUIIII③输出电阻+++++++1+=)+1+)1sbeeoooeosbeoobsssbeobeobebbo'Rr//R'I'VRR/'V()]'Rr/('V)[('IR//R'R,)'Rr/('VIR/'V()(IIII'IR共集电极放大电路（射极输出器）的特点二、共集电极放大电路（1）电压放大倍数小于1，但约等于1，即电压跟随。（2）输入电阻较高。（3）输出电阻较低。射极输出器的应用⑴放在多级放大器的输入端，提高整个放大器的输入电阻。⑵放在多级放大器的输出端，减小整个放大器的输出电阻。⑶放在两级之间，起缓冲作用。共集组态基本放大电路(1)直流分析CCbbbBVRRRV212+(2)交流分析①中频电压放大倍数1')1(')1(LbeLoo+++RrRVVAv②输入电阻Ri=Rb1//Rb2//[rbe+(1+)R'L)]R'L=RL//Re③输出电阻+++++++1'//''/'()]'/(')1[('////',)'/('/'()1('sbeeoooeosbeoob2b1sssbeobeobbbo+=)++)eRrRIVRRVRrVIRRRRRrVIRVIIIIIR2.4.2共基组态基本放大电路(1)直流分析与共射组态相同。(2)交流分析①电压放大倍数=βR'L/rbe②输入电阻③输出电阻Ro≈RCio/VVAv++1//1/beebeiiirRrIVR共基极电路输入电阻小，一般用于作高频和宽频放大电路三种基本组态放大电路三种放大电路组态比较（1）共射电路三种基本组态放大电路（2）共集电路三种基本组态放大电路（3）共基电路三种基本组态放大电路三种放大器性能比较①共射电路既有电压放大倍数由有电流放大倍数，其输入电阻不大，输出电阻也不大；输出电压与输出电压相位相反；广泛应用于各种放大电路中。②共集电极电路只有电流放大倍数，没有电压放大倍数，输入电阻大，输出电阻小，带负载能力强，可用于作输入极、输出极和缓冲极；它的输入电压和输出电压同相位。③共基极电路只有电压放大倍数，没有电流放大倍数，其输入电阻较小，输入电压与输出电压同相位；广泛应用于高频、宽频放大电路中。2.7放大电路的频率特性幅频特性:电压增益的模与频率的关系，即输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。相频特性：电压增益的相位(输出电压与输入电压间相位差)与频率的关系，即输出信号的相角随频率变化而变化的规律。2.7.1RC电路的频率响应2.7.2三极管的高频小信号模型2.7.3共