共射放大电路

2.2共射放大电路2.2.1共射电路组成及工作原理一.放大电路中各元件的作用：T是放大电路的核心，VCC提供输出信号能量，RC将iC的变化量转化为uCE的变化量，RB和VBB提供发射结偏置电压UBE和静态基极电流IB。VBBuiRBRCT+-uoVCC~原理电路IBiCuCEUBE定性分析:在输入端加一微小电压，将依次产生一下过程：iuBEuBiCiCCCCCERiVu适当选择参数，可使uCE可比ui大得多，从而实现放大作用。二.放大电路的工作原理：VBBuiRBRCT+-uoVCC~IBiCuCEUBE工作波形:uBEQuCEQiBQiBOtOtuBEOtuCEOtiCiCQuoui1.三极管必须工作在放大区，原理电路缺点:放大电路组成原则：3.iC能够转化为uCE,并传送到放大电路的输出端。2.ui能够传送到三极管的基极回路,产生相应的iB1.需要两路直流电源,既不方便也不经济2.输入、输出电压不共地。共射放大电路的改进电路：C1、C2是隔直或耦合电容，RL是放大电路的负载电阻，省去了基极直流电源VBB。RBRCT+-uo单管共射放大电路+-uiRLC1C2+VCC++2.2.2放大电路的分析方法一、直流通路与交流通路1.直流通路用于放大电路的静态分析。电容相当于开路电感相当于短路在直流通路中:RBRCT+-uo单管共射放大电路+-uiRLC1C2+VCC++RBRCT+VCC直流通路2.交流通路用于放大电路的动态分析。电容和理想电压源相当于短路电感和理想电流源相当于开路在交流通路中:RBRCT+-uo单管共射放大电路+-uiRLC1C2+VCC++RBRCT+-uiRL+-uo交流通路二、静态工作点的近似估算静态工作点:外加输入信号为零时,三极管的IBQ,ICQ,UBEQ,UCEQ在输入输出特性曲线上对应一个点Q点。一般UBEQ可近似认为：硅管(0.6~0.8)V锗管(0.1~0.3)V静态分析(估算静态工作点)讨论对象是直流成分。估算方法:CCBEQBQBVUIRBQCQIICCQCCCEQRIVURBRCT+VCC直流通路三.图解分析法图解法即可分析静态,也可分析动态。过程一般是先静态后动态。任务:用作图法确定静态工作点,求出IBQ,ICQ和UCEQ。一般用近似估算法求IBQ和UBEQ。1.图解法分析静态直流输出回路的等效电路直流负载线和静态工作点的求法直流负载线方程CCCCCERiVuRBRCT+-uo单管共射放大电路+-uiRLC1C2+VCC+++-uCE+-uCETRcVCCMNiCiCiB=IBQVCCICQRcVCCUCEQiC/mAuCE/VO根据输出回路方程uCE=VCC–iCRc作直流负载线，与横坐标交点为VCC,与纵坐标交点为VCC/Rc，直流负载线与特性曲线Ib=IBQ的交点即Q点,如图示。Q直流负载线和静态工作点的求法斜率为-1/RC，是静态工作点的移动轨迹。+-uCE+-uCETRcVCCMNiCiC2.图解法分析动态动态分析(估算动态技术指标)讨论对象是交流成分。交流输出回路的等效电路交流负载线：过静态工作点Q，作一条斜率为-1/（RC//RL）的直线。RBRCT+-uo+-uiRLC1C2+VCC++VT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔiC交流通路的输出回路RCRL交流负载线iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流负载线画法：过静态工作点Q，作一条斜率为-1/（RC//RL）的直线。ΔuCE=-ΔiC(RC//RL)交流负载线：描述放大电路的动态工作情况。VT+-ΔuCE+-ΔuCEMNΔiCΔiC交流通路的输出回路RCRLQIBQ402060iB/μАuBE/VOiCOtiBOt0.7ΔuBEUBEQtuBEtuCEUCEQΔuCE0.720.68ΔiB放大电路动态工作情况交流负载线iB=80μА60402001226QiC/mAOuCE/V4直流负载线用图解法求放大电路的放大倍数：假设IBQ附近有一个变化量ΔiB，在输入特性上找到相应的ΔuBE，在输出特性的交流负载线上找到相应的ΔiC和ΔuCE。则电压放大倍数：BECEiouuuuuA结论：单管共射放大电路中:1.交直流并存，2.有电压放大作用，3.有倒相作用。图解法的步骤:（一）画输出回路的直流负载线，（二）估算IBQ，确定Q点，得到ICQ和UCEQ，（三）画交流负载线，（四）求电压放大倍数。3.图解法分析非线性失真当Q点过低时，输入信号的负半周进入截止区---截止失真iC/mAOuCEiC/mAtOQuCEtOUCEQICQ截止失真uCE波形出现顶部失真。交流负载线iB当Q点过高时，输入信号的负半周进入饱和区---饱和失真饱和失真交流负载线iC/mAOuCEQICQtOiC/mAuCEtOUCEQuCE波形出现底部失真。iB4.图解法分析电路参数对静态工作点的影响OuCEiCOuCEiCQ1Q2VCCRCVCCRb1Rb2Q1Q2VCCRC1VCCRC2RC1VCCRC2增大RCQ点向右侧移动增大RbQ点向右下方移动OuCEiCuCEOiCQ1Q2VCCRCVCCβ2β1Q1Q2VCC2RCVCC2VCC2VCC1VCC1RCVCC1VCC升高Q点向右上方移动β增大Q点向左上方移动四.微变等效电路法适用条件：微小交流工作信号，三极管工作在线性区。解决问题：处理三极管的非线性问题。等效：从线性电路的三个引出端看进去，其电压、电流的变化关系和原来的三极管一样。1.用简化的微变等效电路计算单管共射放大电路电压放大倍数为RBRCT+-uo+-uiRLC1C2+VCC+++-+-rbeuiiCβibuoibecbRcRLRB单管共射放大电路的等效电路Au=uoui=-βibRc//RLibrbe=rbe-βRc//RL输入电阻=Rb//rbeRi=uiii输出电阻+-uoioui+-rbeiCβibibecbRcRbRoui=0RL=∞uoio==Rc2.等效电路法的步骤(1)确定放大电路的静态工作点Q，(3)画出放大电路的微变等效电路，(2)求出Q点处的β和rbe，(4)列出电路方程求解和。uAiRoR、3.有射极电阻的共射放大电路++--rbeuiiCβibuoibecbRcRLRBRERBRcT+-uiRLC1C2+VCC+-uoREui=ibrbe+(1+β)ibReuiβRL′uoAu==-rbe+(1+β)Reuo=-βibRL′其中RL′=Rc//RL电压放大倍数++--rbeuiiCβibuoibecbRcRLRbReRi=[rbe+(1+β)Re]//RbRo≈Rcui′+-ui′=ibrbe+(1+β)ibReii′=ibRi′=rbe+(1+β)ReRi′RiRi=Ri′//Rb输入电阻和输出电阻该放大电路与基本共射放大电路相比较：•电压放大倍数减小了•输入电阻提高了•输出电阻没有变化[例2.3]图示放大电路中,β=501.试估算放大电路的静态工作点,2.求电压放大倍数,3.求输入电阻和输出电阻。接有发射极电阻的单管共射放大电路RBRcT+-uiRLC1C2+VCC+-uoRe240Ω3kΩ3kΩ解:直流通路如图所示IBQRb+UBEQ+IEQRe=VCCIBQ=VCC-UBEQRb+(1+β)Re=0.04mAICQ=βIBQ=50×0.04=2mA≈IEQUCEQ=VCC-ICQRc-IEQRe=12-2×(3+0.82)=4.36VIBQICQIEQ+-UBEQ+VCCRbRcVTRe直流通路rbe≈rbb΄+(1+β)26IEQ=300+(1+50)262=963ΩβRL′Au=-rbe+(1+β)Re=-1.75Ri=[rbe+(1+β)Re]//Rb=36.3KΩRo≈Rc=3KΩ射极电阻Re使电压放大倍数降低++--rbeuiiCβibuoibecbRcRLRbRe小结图解法优点:1.即能分析静态,也能分析动态工作情况；2.直观形象；3.适合分析具有特殊输入/输出特性的管子；4.适合分析工作在大信号状态下的放大电路。缺点:1.特性曲线存在误差；2.作图麻烦,易带来误差；3.无法分析复杂电路和高频小工作信号。微变等效电路法优点:1.简单方便；2.适用于分析任何基本工作在线性范围的简单或复杂的电路。缺点:1.只能解决交流分量的计算问题；2.不能分析非线性失真；3.不能分析最大输出幅度。2.2.3放大电路的工作点稳定问题一.温度的变化对三极管的工作点的影响TUBEQICBOβICQ温度升高，静态工作点移近饱和区，使输出波形产生饱和失真。可见：解决措施:1.保持放大电路的工作温度恒定。2.从放大电路自身解决。二.分压式工作点稳定电路基极静态工作点电位CC2B1B1BBQVRRRUBQU基本不变TUBEQIBQICQUEQICQRLC2RB1RB2RcT+-uiC1+VCC+-uoRECEUBUEiRiBiC由以上分析可知：该电路是通过发射极电流的负反馈作用，牵制集电极电流的变化。也称为电流负反馈式工作点稳定电路。Re愈大,电路的温度稳定性愈好，但将影响输出电压幅度。Rb2和Rb2值的选用：一般取i1=(5~10)iB,且uBQ=(5~10)UBEQ1.静态分析BQU从估算入手B1BQCCB1B2RUVRREQBQBEQEQCQEEUUUIIRRCEQCCCQCEQECCCQCE()UVIRIRVIRRCQBQII静态发射极电流为静态基极电流为静态电压为:UBIEICIBuERB1RB2RcT+VCCRERLC2RB1RB2RcT+-uiC1+VCC+-uoRECEUBUEiRiBiC2.动态分析e+-rbeicβibibcbRcRLRB2+-uiuoioiiRB1e+-rbeicβibibcbRcRLRB2+-uiuoioiiRB1Au=uoui=rbe-βRc//RL电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为Ri=rbe//Rb1//Rb2Ro=Rcuo=-βibRc//RLui=ibrbeRiRo[例2.4]：已知晶体管的β=60，rbe=1.8kΩ，信号源电压us=15mV，内阻Rs=0.6kΩ，其它参数已标在电路图中。⑴求该放大电路的静态工作点；⑵求该放大电路的输入电阻和输出电阻；⑶试求输出电压uo；⑷若RF=0，uo等于多少？+VCCusUBUERLC2RB1RB2RcT+-uiC1+-uoRECeRFRs+-100Ω2kΩ3.9kΩ120kΩ39kΩ3.9kΩ+12VRB1RB2RcT+VCCRERF100Ω39kΩ120kΩ3.9kΩ2kΩ12V解：求静态工作点UB≈RB1+RB2RB1VCCIEQ=ICQ≈UEQ=UBQ-UBEQIEQ=1mAUCEQ=VCC-ICQRc-IEQ(RE+RF)≈VCC-ICQ(Rc+RE+RF)IBQ≈βICQUBIEICIBUE≈3V=3–0.7RB+RFRE+RF2+0.1=6V≈1mA=17μARLRb1Rb2RcVT+-ui+-uoRFRsusRLC2Rb1Rb2RcVT+-uiC1+VCC+-uoReCeRFusRsrbeicβibibcbRcRLRb2+-ui+-uoeioiiRb1RFRsus动态分析rbeicβibibcbRcRLRb2+-ui+-uoeioiiRb1RFRsusAu=uoui=rbe+(1+β)RF-βRc//RL电压放大倍数为输入电阻为输出电阻为Ri=[rbe+(1+β)RF]//Rb1//Rb2Ro=Rcuo=-βibRc//RLui=ibrbeRiRo+(1+β)ibRFRsus+-uiRiusiisiiosousARRRuuuuuuAssiiiuRRRurbeicβibibcbRcRLRb2+-ui+-uoeioiiRb1RFRsus