22共发射极基本放大电路-模拟电子技术

2.2.1共发射放大电路的各元件作用2.2.2共发射极放大电路的静态分析2.2.3用图解法分析动态工作情况2.2共发射极基本放大电路2.2.4BJT的三个工作区及放大电路的非线性失真2.2.5用小信号模型法分析动态工作情况+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’VCC(直流电源)：•使发射结正偏，集电结反偏•向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容)：•隔直流、通交流RB(基极偏置电阻)：•提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻)：•将ICUC，使电流放大电压放大信号ui从AA’输入信号uo从BB’输出2.2.1共发射极放大电路各元件作用各极电压、电流的波形2.2.2共发射极放大电路的静态分析静态—ui=0，电路中只有直流电源作用。静态工作点—静态时，各极电流、电压反映在输入、输出特性上的点，常用“Q”表示。直流通路+VCCRcRb输入特性OiBuBE输出特性iCuCEOIB+UBEIBUBEQIC+UCEIBICUCEQ一、用估算法确定静态工作点+VCCRcRbIB+UBEIC+UCE取UBE=0.7V(硅管)0.2V(锗管)bBECCBRUVIIC=IBUCE=VCC–ICRC300k4k12V=37.5A40mA04.0k300V12=37.50.04mA=1.5mA=12–1.5mA4k=6V二、用图解法确定静态工作点RciCVCCiBAB(AB右))(BCECCiufi(AB左)CCCCCERiVuOuCEiCVCCVCC/RC直流负载线斜率–1/RcIBQQICQUCEQ+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V例如：IB=40AuCE=VCC–iCRC=12–4iC312Q1.56三、电路参数对静态工作点的影响+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uouCE=VCC–iCRCbBECCBRUVIOuCEiCVCCVCC/RC当Rc不变时,RbIB，“Q”下移；当Rb不变时,RcUCE，“Q”左移。2.2.3用图解法分析动态工作情况动态—电路中接入ui后的工作状态。电路中有直流电源作用形成的直流分量，输入电压作用形成的交流分量。交流通路—只考虑变化的电压和电流的电路。电量的符号表示规则AAA—主要符号；A—下标符号。A大写表示电量与时间无关(直流、平均值、有效值)小写表示电量随时间变化(瞬时值)。A大写表示直流量或总电量(总最大值，总瞬时值)；小写表示交流分量。总瞬时值直流量beU交流有效值tuOBEuBEUbeubeUuBE=UBE+ube交流瞬时值画交流通路的原则：1.直流电源短路（因VCC内阻很小）。2.耦合电容短路（1/jC0）。+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoui=sint(mV)，图解分析各电压、电流值。uBE/ViB/AO0.7VQuiOtuBE/VOtiBIB交流负载线uCE/ViC/mA41O23iB=10A204050505QVCC直流负载线VCC/RCOtiCICUCEOtuCE/VUcemibicuceL1RuBE/ViB/A0.7VQuituBE/VtiBIBQ交流负载线（1/R’L）uCE/ViC/mA41235Q直流负载线（1/RC）tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO当ui=0uBE=UBEiB=IBiC=ICuCE=UCE当ui=Uimsintib=Ibmsintic=Icmsintuce=–Ucemsintuo=uceiB=IB+IbmsintiC=IC+IcmsintuCE=UCE–Ucemsint=UCE+Ucemsin(180°–t)iouuiouuAu基本共发射极电路的波形：IBuiOtiBOtuCEOtuoOtiCOtICUCEibicuceuoIB+ib+UBE+ui+UCE+uce+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoIC+ic在求得静态工作点的基础上：1.画出交流负载线。2.当负载开路，交流负载线如何变化。+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uo300k4k4k12V[解]交流负载电阻：kk24444//'LCLRRRV32mA5.1'LCkRI3V交流负载线当负载开路时，交、直流负载线重合3VmA5.1''1'tanLCCLRIIR2.2.4BJT的三个工作区域及放大电路的非线性失真一、BJT的三个工作区域iC/mAuCE/V50µA40µA30µA20µA10µAIB=0O246843211.截止区：IB0IC=ICEO0条件：两个结反偏2.放大区：CEOBCIII3.饱和区：uCEuBEuCB=uCEuBE0条件：两个结正偏特点：ICIB临界饱和时：uCE=uBE深度饱和时：0.3V(硅管)0.1V(锗管)UCE(SAT)=放大区截止区饱和区条件：发射结正偏集电结反偏特点：水平、等间隔ICEO例2.2.3判断如图电路UI=1V、3V、5V时，BJT的工作状态。VBBRBB[解]利用戴维宁定理：212IBBRRRUVk12I4.0U21BB//RRRUI=1V：VBB=0.4V,UBE0.5V，BJT截止UI=3V：VBB=1.2V，BBBEBBBRUVIk12V)7.02.1(mA04.0IC=IB=500.04mA=2mAUCE=VCC–ICRc=6VBJT处于放大状态例2.2.3判断如图电路UI=1V、3V、5V时，BJT的工作状态。VBBRBB[解]利用戴维宁定理：212IBBRRRUVk12I4.0U21BB//RRRUI=1V：BJT截止UI=3V：BJT处于放大状态UI=5V：VBB=2V，BBBEBBBRUVImA1.0k12V)7.02(IC=IB=5mAmARV4cCCBJT处于饱和状态二、放大电路的非线性失真因工作点不合适或者信号太大使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围，从而引起非线性失真。1.“Q”过低引起截止失真NPN管：顶部失真为截止失真。PNP管：底部失真为截止失真。不发生截止失真的条件：IBIbm。OQibOttOuBE/ViBuBE/ViBuiuCEiCictOOiCOtuCEQuce交流负载线2.“Q”过高引起饱和失真ICS集电极临界饱和电流NPN管：底部失真为饱和失真。PNP管：顶部失真为饱和失真。L(SAT)CECCCSBSRUVIIIBS—基极临界饱和电流。不接负载时，交、直流负载线重合，VCC=VCC不发生饱和失真的条件：IB+IbmIBSuCEiCtOOiCOtuCEQVCC饱和失真的本质：负载开路时：接负载时：受Rc的限制，iB增大，iC不可能超过VCC/RC。受RL的限制，iB增大，iC不可能超过VCC/RL。C1+RcRb+VCCC2RL+uo++iBiCTui(RL=Rc//RL)三、最大输出幅值的估算最大不失真输出电压幅值Uomax：当“Q”靠近截止区时，Uomax=Ucut当“Q”靠近饱和区时，Uomax=UsatUcut=ICR’LUsat=UCEUCE(sat)估算取UCE(sat)=1V例2.2.4BJT硅管，=40，各电容足够大，求“Q”、Uomax。[解](1)求“Q”bBECCBRUVI00k3V)7.012(mA04.0直流负载线方程：uCE=VCC–iC(Rc+Rd)=12–4iCIC=1.6mAUCE=5.6VR’L=Rc//RL=3//6=2(k)(2)求UomaxUCE+ICR’L=5.6+3.2=8.8V交流负载线在水平轴的截距为：Uomax=3.2V2.2.5用小信号模型法(微变等效)分析动态微变等效的依据：1.非线性电路经适当近似后可按线性电路对待。2.利用叠加定理，分别分析电路中交、直流成分。3.动态是输入信号电压在直流静态工作点的基础上，各极电流、电压的变化。一、BJT的小信号简化模型1.输入回路的模型动态电阻：常数CEBBEbeΔΔuiur0bbeceuiuBJT内部电阻示意图b’ecbrbb’rbb’—基区体电阻rb’erb’e—发射结电阻r’er’e—集电区体电阻ebb'be)1(rrrrbb’通常为几百欧（取300）re=rb’e+r’erb’eE26ImAmV26)1(300EbeIr注意！rbeUBE/IB，因为rbe是动态电阻，而式右是静态参数，不能混淆。2.输出回路的模型CCEBCuiiCcebcuiiBJT小信号模型+uce–+ube–ibicCBErbeEibicic+ube+uceBC2.输出回路的模型BJT小信号模型+uce–+ube–ibicCBErbeEibicic+ube+uceBC注意！小信号模型：（1）未考虑BJT结电容的影响，故只适用于低频信号。（2）当信号较大，但非线性失真不严重时或计算精度要求不高时，仍可使用。（3）只能用于放大电路的动态分析，不能用于计算静态工作点。（4）适于NPN和PNP管，不必改电压、电流参考方向。3.放大电路的输入、输出电阻输入电阻：iSisiRRRUUiiiIURRi越大，Ui与Us越接近。输出电阻：LoLoo'RRRUULooo)1'(RUUR（1）实验法：（2）加压法求流法：0oLsRUIUR+–URo越小带载能力越强二、用小信号模型分析共射放大电路+VCCRcC1C2RL+Rb+ui+uoAA’BB’1.画简化小信号模型电路2.求电压放大倍数ioUUAubebLbrIRIR’L=Rc//RL3.求输入电阻iiiIURbeb//rR4.求输出电阻Ro=RCbeLrR+Uo+–RbRLrbeeIcbcRCIbIcUiIi+–输入输出相位相反5.源电压放大倍数+Uo+–RbRLrbeeIcbcRCIbIcUiUsRsIisosUUAusiioUUUUsiUUAusiiRRRAusiibeLRRRrRbesbebeLrRrrR例2.2.2BJT硅管，VCC=12V，=40，求：Au、Ri、Ro。+VCCRcC1C2RL+Rb+us+uo0.6k3.9k3.9k300k+RS[解]Α3800k3V)7.012(BIrbe=300+26mV/IB=1kbeLrRAu1.9//3.9340=–78k1//300//bebirRRk1Ro=RC=3.9ksiisRRRAAuu8.486.01178