电子技术培训课件 ch2-2

2.2共射极放大电路一、共射极放大电路的组成及工作原理二、放大电路的图解分析法三、微变等效电路法四、中频段共射放大电路的分析和定量计算五、静态工作点稳定电路六、放大电路的频率响应特性分析一、共射极放大电路的组成及工作原理电路组成简化电路及习惯画法简单工作原理放大电路的静态和动态直流通路和交流通路1.电路组成输入回路（基极回路）输出回路（集电极回路）一、共射极放大电路的组成及工作原理放大元件iC=iB，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。2.单管共射极放大电路的结构及各元件的作用++b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：使发射结正偏，并提供适当的静IB和UBE。基极电源与基极电阻++b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC，将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容：电解电容，有极性，大小为10F~50F作用：隔直通交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。++++b2b-iuC+R-b1RuToL+CcRVCCBBV各元件作用：3.简化电路及习惯画法习惯画法共射极基本放大电路4.放大电路的静态和动态静态：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。电路处于静态时，三极管个电极的电压、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。#放大电路为什么要建立正确的静态？工作点合适工作点偏低5.直流通路和交流通路直流通路耦合电容：通交流、隔直流直流电压源：内阻为零直流电源和耦合电容对交流相当于短路共射极放大电路（思考题）对交流信号(输入信号ui)放大器的交流通路交流通路——分析动态工作情况交流通路的画法：-u+T+b2V-uRc.ob1RLC+b1CCCRi将直流电压源短路，将电容短路。短路短路置零交流通路+++R--uoTuRbRLic+6.简单工作原理Vi=0Vi=Vsint二、放大电路的图解分析法用近似估算法求静态工作点用图解分析法确定静态工作点交流通路及交流负载线输入交流信号时的图解分析BJT的三个工作区输出功率和功率三角形1.静态工作情况分析2.动态工作情况分析共射极放大电路静态工作情况分析1.用近似估算法求静态工作点cCCCCEBCbBECCBRIVVIβIRVVI根据直流通路可知：采用该方法，必须已知三极管的值。一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V。直流通路+-采用该方法分析静态工作点，必须已知三极管的输入输出特性曲线。共射极放大电路2.用图解分析法确定静态工作点首先，画出直流通路直流通路IBVBE+-ICVCE+-静态工作情况分析直流通路IBVBE+-ICVCE+-列输入回路方程：VBE=VCC－IBRb列输出回路方程（直流负载线）：VCE=VCC－ICRc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。vCEiC斜率-1RcRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQICQIBQRcVCCVCCvCEiC动态工作情况分析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)因为交流负载线必过Q点，即vce=vCE-VCEQic=iC-ICQ同时，令RL=Rc//RL1.交流通路及交流负载线则交流负载线为vCE-VCEQ=-(iC-ICQ)RL即iC=(-1/RL)vCE+(1/RL)VCEQ+ICQ斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1RcQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC斜率-1Rc斜率1Rc//RLQVCEQICQIBQRcVCCVCCvCEiC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Q点的运动轨迹。2.输入交流信号时的图解分析动态工作情况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。#动态工作时，iB、iC的实际电流方向是否改变，vCE的实际电压极性是否改变？①波形的失真饱和失真截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。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。动态工作情况分析3.失真分析#放大区是否为绝对线性区？②放大电路的动态范围放大电路要想获得大的不失真输出幅度，要求：•工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位；动态工作情况分析3.BJT的三个工作区•要有合适的交流负载线。iCuCEuo可输出的最大不失真信号（1）合适的静态工作点ib.非线性失真与Q的关系iCuCEuo（2）Q点过低→信号进入截止区称为截止失真信号波形iCuCEuo（3）Q点过高→信号进入饱和区称为饱和失真信号波形截止失真和饱和失真统称“非线性失真”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。（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II5.6V3.2mA2k-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IIV2.79.6mA2k-V12CcCCCEIRVVmA62k2V1cCESCCCSRVVICSBII由于所以BJT工作在饱和区。VCE不可能为负值，此时，Q（120uA，6mA，0.3V），例题end三、微变等效电路法BJT的小信号建模三极管H参数微变等效电路H参数的物理意义模型的简化H参数的确定（意义、思路）指导思想条件低频小信号(幅值和频率比较小)把管子转化为电路,非线性转化为线性BJT的小信号建模要解决的问题已知电路元件、管子特性和参数求电路的动态参数注意：反映Q点附近交流分量之间的关系1.三极管H参数微变等效电路),(CEBBEvifv在小信号情况下，对上两式取全微分得CECEBEBBBEBEBCEdvvvdiivdvIV用小信号交流分量表示vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevce对于BJT双口网络，我们已经知道输入输出特性曲线如下：iB=f(vBE)vCE=constiC=f(vCE)iB=const可以写成：),(CEBCvifiCECECBBCCBCEdvvidiiidiIVvBEvCEiBcebiCBJT双口网络根据可得小信号模型BJT的H参数模型hfeibicvceibvbehrevcehiehoevbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevcevBEvCEiBcebiCBJT双口网络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。1.三极管H参数微变等效电路2.模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即rbe=hie=hfeuT=hrerce=1/hoe一般采用习惯符号则BJT的H参数模型为ibicvceibvbeuTvcerberceuT很小，一般为10-310-4，rce很大，约为100k。故一般可忽略它们的影响，得到简化电路ib是受控源，且为电流控制电流源(CCCS)。电流方向与ib的方向是关联的。CEBBEieVivh输出端交流短路时的输入电阻；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导。其中：四个参数量纲各不相同，故称为混合参数（H参数）。3.H参数的物理意义vbe=hieib+hrevceic=hfeib+hoevceCEBCfeViihBCEBEreIvvhBCECoeIvih4.H参数的确定一般用测试仪测出；rbe与Q点有关，可用图示仪测出。一般也用公式估算rberbe=rb+(1+)re其中对于低频小功率管rb≈200则)mA()mV(26)1(200EQbeIr)mA()mV()mA()mV(EQEQTeIIVr26而(T=300K)（思考题）四、中频段共射放大电路的分析和计算共射极放大电路1.利用直流通路求Q点bBECCBRVVI一般硅管VBE=0.7V，锗管VBE=0.2V，已知。BCIβIcCCCCERIVVbIcIbIbIcIbI2.画出小信号等效电路RbbIcIbIviRbiVbIcIOVbIRbviRciVbIcIOVbI共射极放大电路icvce+-交流通路RbviRcRLiVbIcIOVbIH参数小信号等效电路3.求电压增益根据RbviRcRLiVbIcIOVbIbebirIVbcII)//(LccORRIV则电压增益为beLcbebLcbbebLcciO)//()//()//(rRRrIRRIrIRRIVVAV（可作为公式）定义：放大+iuR+uS--S电路iRRL+Ou-当信号源有内阻时：iouuuA＝sousuuA＝由图知：ssiiiuRRRu＝所以：siiosousuuuuuuA＝usiiARRR＝4.求输入电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRiiIbebiii//rRIVR5.求输出电阻RbRcRLiVbIcIOVbIRo令0iV0bI0bIRo=Rc所以1.电路如图所示。试画出其小信号等效电路。-VCCRcRLReRb2Rb1Cb2Cb1+-vo+-vi++cebbIbIrbeebcbIbIRerbeebcbIiIiVbIRb2Rerbe+-ebcbIiIiVbIRb1Rb2Rerbe+-ebcbIiIiVbIRb1Rb2RcRerbe+-ebcbIiIiVbI